Устройство для автоматического управления рабочим органом землеройно-транспортной машины

 

Изобретение относится к строительно-дорожному машиностроению и позволяет с высокой точностью управлять рабочим органом машины при копании. Для этого устр-во дополнительно содержит задатчик 3 чуБСтвительности, логический блок (ЛК) 7, блок 5 пенска максим гма ткгозой мощности и блок 10 обнарзгжения отклонения параметров. К входам блока 5 подключены измерительные блоки силы тяги 1 и действительной скорости движения 2. Выход блока 5 через ЛБ 7 подключен к одному из входов блока 10, Выходы задатчика 3 и измерительного блока 2 соединены с входами блока 6 умножения, выход которого подключен к входам блока 10 и блока 8 формирования управляющих сигналов. К другим входам блока В подкл;очены выход измерителыюго блока А положения рабочего органа к выходы ЛБ 7, Выходы блока 8 соеди неиы с входаю-г блока 10 и с исполнительным механизмом 9, ЛБ 7 устанавливает приоритет команд поиска максимума тяговой мощности, поступающих с блока 5, над комакдаьш коррекции настройки , nocTynaionxvix с блока 10, и . вьодает управляющз ю команду на элемент паг4яти блока 10. Последний контролирует процесс стабилизации параметров. 2 з,п, ф-лы, 4 1ш. «WTK

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ь594 Б О? F 9 20 он ВнюннааааВВ5Ваааааъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4149237/22-03 (22) 21. 11.86 (46) 30.08.88. Бюл. Ф 32 (71) Московское научно-производственное объединение по строительному и дорожному машиностроению (72) 3.И.Толстопятенко, П.В.Сасс-Ти совский, F.С.Корженкав, Л.И.Шаталов и В.С.Танин-Шахов. (53) 621.879(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 88 1225, кл. F. 02 F 9/20, 1981.

Шаримов Л.Х. и др. Тензаметрическая аппаратура для динамических тяговых испытаний ЗТМ. Информационный листок Р 20-83, Воронеж. МТЦНТК?, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1320349, кл. F. 02 9/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ЗЕМПЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к строительно-дорожному машиностроению и позволяет с высокой точностью управлять рабочим органом машины при копании.

Для этого устр-во дополнительно со„„ЯО„„142О126 держит задатчик 3 чувствительности, логический блок {ЛБ) 7, блок 5 поиска максимума тяговой мощности H блок

10 обкаружекия отклонения параметров.

К входам блока 5 падкпючены измерительные блоки силы тяги 1 и действительной скорости движечия 2. Выход блока 5 через ЛБ 7 подключен к одному из входов блока 10. Выходы задатчика 3 H измерителька; а блока 2 соединены с входами блока б умножения, выход которога подключен I. входам блока,0 и блока 8 формирования управляющих сигкалав. К другим входам блока т

8 падключектл выход. измерителькага блока 4 положения рабочего органа и выходы ЛБ 7. Выходы блока 8 саедике" ны с ннонаан 0l ñ.ñ=. l0 H с исполнительным механизмам 9, tIR 7 устакавлинает ппионнтет оиа) попс::.а ианснит- С ма тяговой мощкаст:-, поступающих с блока 5, кад командами коррекции настройки, поступающих с блока 10, и щи выдает управляющую команду ка элемекг памяти блока 10. Последний контроли-" рует процесс стабилизации параметров.

2 3 и. ф лы, 4 ил. Ю

1420126

Изобретение относится к строительно-дорожному машиностроению, в частности к устройствам автоматического управления рабочим органом землеройно-транспортных машин.

Цель изобретения — повышение точности управления рабочим органом при копании.

На фиг.1 изображена блок-схема 1р устройства для автоматического управления рабочим органом землеройнотранспортной машины, на фиг.2 — функ циональная схема блока обнаружения отклонения параметров; на фиг.3— функциональная схема логического блока, на фиг.4 — функциональная схема блока формирования управляющих сигналов.

Устройство содержит измерительные 20 блоки силы тяги 1, действительной скорости движения 2, задатчик 3 чувствительности, представляющий собой переменный потенциометр, с движка которого снимается аналоговый сигнал 25 (постоянное напряжение), измерительный блок 4 положения рабочего органа, который вырабатывает аналоговый сигнал, пропорциональный положению рабочего органа относительно гравитационной вертикали в продольной плоскости, Блок 1 вырабатывает на своем выходе аналоговый сигнал, пропорциональный силе тяги, а блок 2 — аналоговый сигнал, пропорциональный действительной скорости движения машины.

Выходы блоков 1 и 2 связаны соответственно с входами блока 5 поиска максимума тяговой мощности. Выходы за- 40 датчика 3 чувствительности и блока 2 связаны соответственно с первым и вторым входами умножителя 6, который реализует в аналоговой форме операцию умножения и Вырабатывает на сВоеМ вы 45 ходе аналоговый сигнал, пропорциональный произведению сигналов с блоков 2 и 3 °

Выходы блока 5, на которых вырабатываются команды поиска максимума

50 тяговой мощности, связаны с первым и вторым входами логического блока 7, Первый и второй выходы логического блока 7 связаны с третьим и четвертым входами блока 8 формирования управ55 ляющих сигналов, второй вход которого связан с выходом измерительного блока 4 положения рабочего органа:, а первый — с выходом умножителя 6, Первый и второй выходы блока 8 связаны с исполнительным механизмом 9, ко т орый сл ужит дл я пр ео бр а з о в а ни я электрических команд в механические перемещения рабочего органа. Третий и четвертый выходы блока 8 связаны с третьим и четвертым входами блока

10 обнаружения отклонений параметров, первый вход которого связан с в;.::.одом умножителя 6, второй — с третьим выходом блока 7, а выходы — с третьим и четвертым входами того же блока, Блок 10 обнаружения отклонен;-я параметров состоит из первого фильтра

11 низких частот (ФНЧ), элемента 12 памяти, второго ФНЧ 13, первого 14 и второго 15 нуль-органов, первого 16 и второго 17 элементов И. Первые входы нуль-органов 14 и 15 объединены и соединены с выходом элемента 12 памяти, их вторые входы соединены с выходами первого 11 и второго 13 ФНЧ.

Первый выход нуль-орrанa 14 соединен с первым входом элемента И 16, à его второй выход — с вторым входом элемента И 17. Второй выход нуль-органа

15 соединен с первым входом элемента

И 17, а его первый выход — с вторым входом элемента И 16. Выходы элементов 16 и 17 являются выходами блока

10 обнаружения, первым и четвертым входами которого соответственно являются входы ФНЧ 11 и 13. Вторым входом блока 10 является первый (управляющий) вход элемента 12 памяти, второй (информационный) вход которого является третьим входом блока 10.

Фильтры 11 и 13 производят усреднение текущих значений сигналов действительной скорости U,(t) и положения рабочего органа 0 t. При этом фильтр 11 является динамическим (т.е. его полоса пропускания зависит от уровня входного сигнала), что позволяет учесть изменение спектра входного сигнала U (t), что, в свою очередь, приводит к повышению точности оценки его усредненного значения И, следовательно, к повьш ению точности регулирования. Элемент 12 памяти при управляющем сигнале 2 = О, поступающем на его первый вход, находится в режиме записи сигнала U gt) . При

Z = -1 элемент 12 хранит эталонное значение сигнала П „(= О) (момент

t = 0 соответствует началу стабилизации параметров, т.е. моменту переклвпервого 30 и второго 31 ключей. Выход элемента ИЛИ 26 соединен с вторыми входами ключей 30, 31 и вторым (управляющим) входом элемента 27 памяти. Первым и вторым выходами блока 8 соответственно являются выходы первого 30 и второго 3! ключей, третьи входы которых соответственно являются третьим и четвертым входами блока 8 и объединены с входами элемента ИЛИ 26. Вторым входом блока 8 являются объединенные вторые входы элементов вычитания 25 и сложения 29, а первым входом этого блока являются объединенные входы ФНЧ 23 и ограничителя 24.

В блоке 8 формирования управляющих сигналов осуществляется адапт.-.вное подавление высокочастотных составляющих и ограничение по минимуму сигнала действительной скорости машины Uy(t), автоматическая самонастройка в состояние нейтрали U„(t)

= Ug(t) сравнение входных параметров и вычисление текущего рассогласования

U(t) = U<(t) — U„(t), а также пере" ключение режимов работы устройства.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства и переходе на автоматическое управление с измерительных блоков силы тяги Р> 1 и действительной скорости движения машины Ч, аналоговые сигналы, пропорциональные этим параметрам, поступают в блок 5 поиска максимума тяговой мощности. В блоке 5 происходит их перемножение (т.е. вычисление тяговой мощности W>) W = V P > и вычисление знаков производных силы тяги Р и тяговой мощггости Рг.. Далее в блоке 5 знаки этих производных сравниваются.

Если знаки совпадают, то выходные команды блока 5, имеющие вид релейных сигналов, соответствуют заглублению рабочего органа, в противном случае эти команды соответствуют выглублению. Если производная тяговой мощности близка к нулю W Л1 „ то блоком

5 вырабатывается команда нейтрали.

Далее команды блока 5 поступают в логический блок 7 на первый и второй входы, где обеспечивается приоритет команд блока 5 над командами блока 10 обнаружения отклонений параметров, поступающих на третий и четвертый входы блока 7, в соответствии со следующими логическими выражениями:

) 420126 чения из состояния 7 = 0 в состояние

Z = 1). Нуль-органы 14 и 15 сравнивают сигналы U „(t) и Ug (t) с эталонным значением сигнала Uy (t = О) и вырабатывают релейные команды, подаваемые на элементы И 16 и 17, которые осуществляют операцию логического умножения и вырабатывают релейные сигналы, являющиеся выходными сигналами блока 10 обнаружения.

Логический блок 7 состоит из элемента ИЛИ-HE 18, первого 19 и второго

20 элементов И, первого 2! и второго

22 элементов ИЛИ. Первые входы элементов ИЛИ 19 и 20 являются соогветственно третьим и четвертым входами блока 7, а объединенные вторые входы элементов И 19 и 20 соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ 18, который 2п является третьим выходом блока 7..

Первый и второй входы элемента 18, объединенные соответственно с первым и вторым входами первого 2 1 и второго

22 элементов ИЛИ, являются соответственно первым и вторым входами блока 7. Первым и вторым выходами блока 7 являются соответственно выходы первого 21 и в:горого 22 элементов

ИЛИ, второй и первый входы которых 30 соответственно соединены с выходами первого 19 и второго 20 элементов И.

Логический блок 7 устанавливает приоритет команд поиска максимума тяговой мощности, поступакнцих с блока

5, над командами коррекции настройки, поступающими с блока 10, и выдает управляющую команду на элемент 12 памяти блог1а 10 обнаружения.

Блок 8 формирования управляющих 40 сигналов состоит из динамического

ФНЧ 23, ограничителя 24 скорости, элементов 25 вычитания, ИЛИ 26, памяти 27, пуль-органа 28, элемента 29 сложения, первого 30 и второго 31 4 ключей. Выход ФНЧ 23 соединен с первым входом нуль-органа 28. Выход ограничителя 24 является третьим выходом блока 8 и соединен с первым входом элемента 25 вычитания. Выход эле- 5О мента 25 соединен с первым (информационным) входом элемента 27 памяти, выход которого, в свою очередь, соединен с первым входом элемента 29 сложения. Выход элемента 29 является четвертым выходом блока 8 и соединен с вторым входом нуль-органа 28, первый и второй выходы которого соответ-. ственно соепггггегггч с первыми входами

i 4201

Y> = ((Хзvk )л Х,)VX

Y< - ((Х, Х ) ПХ ) vX .

Кроме того, блоком 7 вырабатывает1 я команда управления в соответствии логическим выражением:

Уэ — Х, Х, Х;/i = 1-4/ — состояние входов блока 7, Y; /i = 1-3/ — состояние выходов 10 блока 7.

Если Х 3 = 1, X 4 — — Π— это соответствует выработке блоком 5 команды подъема рабочего органа; если X3 = .= О, Х = 1 — соответствует выработ- 15 ке команды опускания; а состояние, Х 3 = О, Х = Π— соответствует команре нейтрали. Первые две команды бло,: ка 5 являются безусловными и при их воздействии на блок 7 имеют место 20 ,:следующие равенства: У„ = Х, Yz = = Х . При воздействии на блок ? ко:манды нейтрали блока 5 на выходы ,первого передаются команды блока 10 обнаружения, т.е. выполняются следуЮщие pBBPHCTBB: Y) =- Х 1 Y 2 X2.

,Команды Y и У< блока 7 поступают

:на третий и четвертый входы блока 8, а команда Y3 — на второй вход блока 10 обнаружения. В блоке 8 по команде 30

У, и У1 вырабатывается команда уп равления режимом этого блока Е: Z =

Y, VY . В случае Z = 1 ключи 30 и

3! блока 8 коммутируются таким образом, что команды У, и Yz непосредственно передаются на выходы блока 8, соединенные с исполнительным механизмом 9. При этом устройство осуществляет либо поиск максимума тяговой мощности, либо коррекцию настройки 40 путем выработки команд, осуществляющих вертикальные перемещения рабочего органа.

Изменение скорости и положения рабочего органа машины воспринимаются блоками 2 и 4. Сигнал действительной скорости машины tJ(t) поступает на умножитель, который вычисляет произведение:

U„(t) = К.6„(t), 50 где К вЂ” коэффициент чувствительности (задается задатчиком 3).

Далее сигнал U„(t) поступает в блок 8, где через динамический ФНЧ 23 попадает на первый вход нуль-органа

28 и через ограничитель 24 — на элемент 25 вычитания. Ограничитель 24 не дает возможность сигналу JJ<(t) упасть ниже допустимого минийального

26 6 значения. Сигнал U Iz(t) поступает на второй вход элемента 25 вычитания, который вычисляет разность сигналов л

U„(t) - U (t), которая пос1упает на информационный вход элемента 27 памяти. Кроме того, сигнал поступает на элемент 29 сложения, который суммирует его с выходным с Iãíàëoì элемента 27 U3 (t)

П,() — () + U3z(C) °

Сигнал Ue,(t) поступает на второй вход нуль-органа 28, где сравнивается с отфильтрованным сигналом U,(t).

При поступлении в блок 8 команды

Z - =1 (кроме ключей 30 и 31, она попадает на управляющий вход элемента

27 памяти), выходы нуль-органа 28 не воздействуют на испопнительный механизм 9, а элемент 27 памяти находится в режиме записи, т.е. U3,,(t) л

= lJ„(t) — U>(t). При этом автоматически на входах нуль-органа 28 поддерживается равенство сигналов VzJ(t)

U v(t) °

В момент перехода команды Z из состояния Z = 1 в Z = О, которые соответствуют окончанию либо поиска максимума тяговой мощности, либо коррекции настройки, происходит включение контура стабилизации параметров (контур состоит из блоков действительной скорости машины 2, положения рабочего органа 4, формирования управляющих сигналов 8, задатчика 3 чувствительности и умножителя 6). В

1этом случае элемент 27 памяти переходит в режим хранения информации и сигнал на его выходе описывается как

U3I(t) = Ug(t ) — Ug(t ) = const

В процессе стабилизации (Z = 0 и

) tp) устройство стремится поддерживать равенство параметров UJJ(t): и U (t)1 что IIpH воздействии возму— щений всегда будет приводить к компенсирующим перемещениям рабочего органа. ь0

Если U „(t), U e(t) + — —, где nU, зона нечувствительности стабилизации, то на выходах нуль-органа 28, которые при Z = О подключены через ключи 30 и 31 к исполнительному механизму 9, появятся сигналы опускания рабочего

Щ органа. Если U v(t) -< U JJ(t) то на выходах нуль-органа 28 появятся с иг н алы подъема. Если U (t ) +

1420126

Д !! 4U<

+ -1 >i П ч(г.) w U (t) чо сигналы отсутствуют.

Процесс стлбгглиэлции параметров контролируется блоком обнаружения отклонений 10, в который поступают сигналы скорости U„(t) и положения U>(t) .

При этом сигнал U ч(С) поступает как с умножителя 6, так и с ограничителя

24 блока 8. Сигнал с умножителя 6 используется .непосредственно для контроля, а сигнлл с ограничителя 24 для записи эталонного значения сигнала Uv(tq). Запись и хранение эталонного значения сигнала скорости

И„(tо), значения, соответствующего максимуму тяговой мощности, происходит в элементе 12 памяти блока 10 обнаружения по команде У>, поступающей на управляющий вход элемента 12. Если Y = 0 (для элемента 12 памяти это состояние является активным), то элемент 12 памяти находится в режиме записи, т.е. U32(t) = U „(t) (032 — сигнал на выходе элемента 12), а устройство осуществляет поиск максимума тяговой мощности. Если Y 3 = то элемент 12 памяти находится в режиме хранения U32(t) = U „(t z) = const, а устройство осуществляет стабилизацию.

В блок 10 поступает также сигнал

UZ(t) с элемента 29 сложения блока 8, который тоже используется для контроля. Контролируемые сигналы U ч() и Ug(t) соответственно фильтруются

ФНЧ 11 и 13, которые имеют более низкую частоту среза, чем ФНЧ 23, так как дрейф параметров происходит очень медленно. Отфильтрованные сигналы поступают на нуль-органы 14 и 15, где сравниваются с эталоном U ч(), результат срлвне ния преобраэ уется логиI ческими элементами И 16 и 17.

Ес.пи (U÷(t) «Ugtо 2 )Л !!2

Л(и0(t) (U„(t) — — 2-), где ди2— 02 зона нечувствительности коррекции, что соответствует недостаточному выглублению рабочего органа, то на выходах блока 10 обнаружения появляются релейные команды коррекции настройки ко нт ур а с та били з л ции выгл убле нием рабочего орглнл.

Если (! y(p) -, !. ч() + ---) Л

DU.2

h(Ug (t) i „(t ) + ---), что coot10

Ф о р м ул а

25

35

45 ветстнует недостаточному заглублению рабочего органа, то на выходах блока

10 обнаружения появятся команды коррекции злглублением. (Uy(tg) + --- )p Uy(t7> UgtО)ДУ2

---) Л (!1 (t ) + — ) Ug(t) >. U gtq)

3Uz 8U2

Ж2 — -), то выход блока 10 обнаружения: остается нейтральным.

Устройство увеличивает производительность машины за счет чвеличения времени ее нахождения в режиме максимума тяговой мощности. изобретения!. Устройство для лвтоматического управления рабочим орraном земперойно-транспортной машины, содержащее блок силы тяги, блок действительной скорости движения, соединенный с первым входом умножителя, блок положения рабочего органа, подключенньгй к второму входу блока формиронания управляющих сигналов, первый и второй выходы которого соединены с исполнительным механизмом, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления рлбочим органом при копании, оно дополнительно снабжено задлтчиком чувствительности, логическим блоком, блоком поиска максимума тяговой мощности и блоком обнаружения отклонения параметров, причем блоки силы тяги и действительной скорости движения соединены с двумя входами блока поиска максимума тяговой мощности, обл выхода которого подключены к первым двум входам логического блока, задатчик чувствительности подключен к второму входу умножителя, выход.которого соединен с первым входом блока формиронания управляюцих сигналов и с первым входом блока обнаружения отклонения параметров, первые два выхода логического блока соединены с третьим и четвертым входами блока формирования управляющих сигналов, третий выход логическог о блока соединен с вторым входом блока обнаружения отклонения параметров, третий и четвертый выходы блока формирования управляющих сигналон соединены с третьим и четвертым входами блока обнаружения откло9 14201 нения параметров, оба выхода которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами лог ич еского блока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что логический блок содержит элемент ИЛИ-HF, два элемента И и два элемента ИЛИ, причем каждый элемент И соединен последовательно с соответствующим элементом ИЛИ, при этом первым входом логического блока являются первые входы элемента

ИЛИ-HF. и элемента ИЛИ, вторым входом логического блока являются вторые входы элементов ИЛИ-НЕ и ИЛИ, третьим и четвертым входами логического блока являются соответственно первые входы первого и второго элементов И, .а выходы элементов ИЛИ являются первым и вторым выходами логического блока, третьим выходом которого явля; ется выход элемента ИЛИ-НЕ, подключенного также к вторым входам элемен- 25 тов И.

26 10

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок обнаружения отклонения параметров выполнен из двух фильтров низких частот, элемента памяти, двух нуль-органов и двух элементов И, причем выход элемента памяти соединен с объединенны" ми первыми входами первого и второго нуль-органов, с вторыми входами которых соединены соответственно первый и второй фильтры низких частот, первые выходы обоих нуль-органов соеди.нены соответственно с двумя входами первого элемента.И, а вторые входы обоих нуль-органов — с входами второго элемента И, при этом первым входом блока обнаружения отклонения параметров является вход первого фильтра низких частот, вторым и третьим входами — первый и второй входы эле-. мента памяти, и четвертым входом— вход второго фильтра низких частот., а выходами блока обнаружения отклонения параметров являются выходы элементов И, 1420126

Фиа Ф

Составитель О.Капканец

Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Редактор О.Спесивых

Тирах 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4298/30

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4