Способ управления подвижным аппаратом и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к техническим средствам освоения воздушного пространства и Мирового океана и может быть использовано в подвижных аппаратах, перемещающих захваченные объекты. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик аппарата и уменьшение энергопотребления при транспортировании захваченного груза. После захвата груза включают ходовые движители 1, измеряют рассогласование между требуемым и текущим значениями угловых координат ПА, которое затем преобразуют в управляющее воздействие и подают на приводы 10 устройств изменения плеч упора ходовых движителей 1 относительно центра сопротивления и перемещают ходовые движители 1 вдоль нормали к основной плоскости ПА при сохранении параллельности вектора упора продольной оси аппарата. Для этого устройство управления дополнительно снабжено прикрепленной к корпусу ПА перпендикулярно его основной плоскости направляющей 8, по которой перемещается каретка 9, с закрепленными на ней ходовыми движителями 1 и приводом 10 перемещения каретки 9, вход которого электрически соединен с выходом регулятора 6. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к техническим средствам освоения воздушного пространства и Мирового океана и может быть использовано в подвижных аппаратах, перемещающих захваченные объекты. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик аппарата и уменьшение энергопотребления при транспортировании захваченного груза. На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, вид сбоку, на фиг. 2 то же, вид спереди. Способ управления подвижным аппаратом заключается в создании упора его движителями в заданном направлении, после захватывания объекта включают ходовые движители, измеряют рассогласование между требуемым и текущим значениями угловых координат аппарата, которое затем преобразуют в управляющее воздействие и подают на приводы устройств изменения плеч упора ходовых движителей относительно центра сопротивления, после чего перемещают ходовые движители вдоль нормали к основаной плоскости аппарата при сохранении параллельности вектора упора продольной оси аппарата. Устройство для управления подвижным аппаратом содержит ходовые движители 1, датчик 2 текущего углового положения корпуса 3 подвижного аппарата, задатчик 4 требуемого углового положения корпуса аппарата, устройство 5 сравнения сигналов датчика 2 и задатчика 4, регулятор 6, формирующий управляющее воздействие, а также прикрепленную к корпусу 3 аппарата перпендикулярно его основной плоскости 7 направляющую 8, по которой перемещается каретка 9 с закрепленными на ней ходовыми движителями 1 и привод 10 перемещения каретки 9. Выход устройства 5 электрически соединен с входом регулятора 6, а выход последнего с входом привода 10. Вдоль линии 11, совпадающей с метацентрической высотой аппарата, установлен манипулятор 12 с возможностью захватывать затонувший объект 13. Центр лобового сопротивления объекта 13 находится на линии 14. При этом центр лобового сопротивления аппарата без захваченного объекта находится на линии 15, а с захваченным объектом, например, на линии 16. При движении аппарата над дном без захваченного объекта вектор F_х.д упора, создаваемый движителями аппарата, уравновешивается вектором силы Q₁ лобового сопротивления, причем оба вектора расположены на линии 15 и направлены встречно. При перемещении захваченного объекта появляется дополнительная сила лобового сопротивления Q₂, вектор которой расположен на линии 14. В этом случае общее сопротивление Q₃ равно сумме Q₁ и Q₂. Причем вектор Q₃ расположен на линии 16, отстоящей от линии 15 на расстоянии 1 плеча упора, а суммарный центр масс аппарата с захваченным объектом находится, например, на линии 11 в точке 17 на расстоянии r от линии 16. Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующий образом. В исходном состоянии движители 1 находятся на линии 15. В режиме поиска затонувшего объекта 13 аппарат движется прямолинейно с постоянной скоростью вдоль дна. При этом вектор упора F_х.д ходовых движителей 1 и компенсирующий его вектор Q₁ силы лобового сопротивления расположены на линии 15, равны по модулю и направлены встречно. После обнаружения объекта 13, его захватывания и при транспортировании вдоль дна к месту выгрузки сила лобового сопротивления становится равной Q₃. Сила Q₃ обусловлена присоединением к силе Q₁ дополнительной силы Q₂, действующей вдоль линии 14 встречно вектору F_х.д и характеризующей сопротивление объекта. Таким образом, суммарная сила сопротивления Q₃ действует вдоль некоторой линии 16, параллельной линиям 14 и 15 и расположенной между ними, причем вектор силы Q₃ направлен встречно вектору F_х.д. Следует отметить, что центр масс аппарата после захвата им объекта смещается вдоль линии 11 относительно своего исходного положения на линии 15, например, в точку 17. Таким образом, транспортирование захваченного объекта 13 вдоль дна сопровождается возникновением момента, вращающего аппарат. Для примера, указанного на фиг. 1, этот момент вращает аппарат против часовой стрелки, а его величина M_вp равна M_вр=F_х.д.(l-r)+Q_чr. В результате текущее угловое положение аппарата меняется, появляется дифферент на нос, который измеряют датчиком 2 положения корпуса 3 аппарата. Затем сигнал, пропорциональный текущему угловому положению аппарата, с датчика 2 и сигнал требуемого положения (в рассматриваемом примере горизонтального), который устанавливают задатчиком 4, подают на измеритель 5 рассогласования для сравнения этих сигналов. На выходе измерителя 5 выявляют сигнал ε рассогласования, который подают на регулятор 6. На регуляторе 6 формируют управляющее воздействие в виде U = f(F_х.д·l(ε)) где F_x.д сила упора ходовых движителей; l плечо упора (расстояние между векторами силы упора и силы суммарного лобового сопротивления аппарата с объектом); ε рассогласование между заданным и текущим значением узловых координат, и далее подают его на привод 10. С помощью последнего перемещают каретку 9 и с установленными на ней движителями 1 по направляющей 8, прикрепленной к корпусу 3 аппарата перпендикулярно его основной плоскости 7, т.е. вдоль нормали к плоскости 7, при сохранении параллельности вектора F_х.д упора, создаваемого ходовыми движителями 1 продольной оси аппарата. Каретку 9 перемещают до тех пор, пока не устанавливается сигнал рассогласования, равный нулю. Это происходит при попадании вектора силы F_х.д упора ходовых движителей на линию 16, т.е. при l=0, Таким образом, уменьшением до нуля плеча 1 упора ходовых движителей 1 обеспечивает равным нулю и вращающий момент М_вр. Дальнейшее транспортирование захваченного объекта 13 вдоль дна происходит без дифферента, в результате чего здесь не требуется дополнительных затрат энергии на компенсацию последнего.

Формула изобретения

1. Способ управления подвижным аппаратом, заключающийся в захвате груза, создании движителями горизонтальной и вертикальной составляющих движущей силы, измерении величины рассогласования между заданными и текущими угловыми координатами аппарата, формировании управляющего воздействия, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления при транспортировании захваченного груза, величину управляющего воздействия выбирают из условия U=f(F_хд·l(ε)), где F_хд сила упора ходовых движителей; l плечо упора (расстояние между векторами силы упора и силы суммарного лобового сопротивления аппарата с объектом);
ε - величина рассогласования между заданным и текущим значениями угловых координат аппарата, и подают его на приводы перемещаемых ходовых движителей вдоль нормали к основной плоскости аппарата при сохранении параллельности вектора упора продольной оси аппарата. 2. Устройство для управления подвижным аппаратом, содержащее ходовые движители, датчик текущего углового положения аппарата, задатчик требуемого углового положения, измеритель величины рассогласования текущего и заданного угловых положений аппарата, регулятор, связанный с ним, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик аппарата, оно дополнительно снабжено направляющей, на которой установлена с возможностью перемещения каретка с закрепленными на ней движителями, приводом перемещения каретки, вход которого соединен с выходом регулятора, причем направляющая жестко установлена на корпусе аппарата перпендикулярно его основной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---