Самонастраивающееся устройство автоматического управления направлением движения транспортного средства

 

Изобретение относится к системам управления направлением движения транспортных средств. Цель изобретения-повышение оперативности и точности управления. Устройство содержит основной контур управления и дополнительную цепь регулирования. Основной контур управления включает чувствительный элемент 1 датчика 2 отклонения транспортного средства 6 от базовой линии. Датчик 2 связан через импульсный элемент 3 и звено задержки 4 с сервоприводом 5. В состав дополнительной цепи регулирования входят дифференцирующее звено 7, электронный ключ 8 и преобразователь 9 напряжения в импульсный сигнал. В случае отклонения транспортного средства 6 от базовой линии сигнал от чувствительного элемента 1 датчика 2 поступает на дифференцирующее звено 7 и импульсный элемент 3. В определенный момент ключ 8 дает разрешение на прохождение сигнала от звена 7 к преобразователю 9. Элемент задержки формирует сигнал, суммируя Τ<SB POS="POST">3</SB>+Τ<SB POS="POST">9</SB>. Собственная временная задержка элемента задержки незначительна и ей в процессе управления пренебрегают. Устройство обеспечивает подстройку каждого управляющего импульса в зависимости от значения угловой скорости поворота транспортного средства. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1482553 А 1 (50 4 A Ol В 69 04

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4176967/30-15 (22) 05.01.87 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (75) А. А. Черпак (53) 631.364 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1303055, кл. А 01 В 69/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 331935, кл. А Ol В 69/04, 1970. (54) САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЕМ ДВИЖЕНИЯ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к системам управления направлением движения транспортных средств. Цель изобретения — повышение оперативности и точности управления. Устройство содержит основной контур управления и дополнительную цепь регулирования. Основной контур управления включает чувствительный элемент 1 датчика 2 от2 клонения транспортного средства 6 от базовой линии. Датчик 2 связан через импульсный элемент 3 и звено 4 задержки с сервоприводом 5. В состав дополнительной цепи регулирования входят дифференцирующее звено 7, электронный ключ 8 и преобразователь 9 напряжения в импульсный сигнал.

В случае отклонения транспортного средства 6 от базовой линии сигнал от чувствительного элемента 1 датчика 2 поступает на дифференцирующее звено 7 и импульсный элемент 3. В определенный момент ключ 8 дает разрешение на прохождение сигнала от звена 7 к преобразователю 9. Элемент задержки формирует сигнал, суммируя т +т .

Собственная временная задержка элемента задержки незначительна и ей в процессе управления пренебрегают. Устройство обеспечивает подстройку каждого управляющего импульса в зависимости от значения угловой скорости поворота транспортного средства. 5 ил.

1482553

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к устройствам автоматического вождения транспортного средства, и может быть использовано в различных отраслях техники для обеспечения самонастройки регуляторов.

Цел ь изобретения — повы шеи не о пер ати вности и точности управления.

На фиг. 1 представлена структурн ая схема устройства для одного управляемого ,борта транспортного средства (для другого управляемого борта схема аналогична); на .фиг. 2 — временные диаграммы работы элементов и блоков устройства; на фиг, 3— принципиальная схема RC-цепей элемента 9;

;на фиг. 4 — диаграмма заряда С при раз личных значениях напряжения U .x, на фиг. 5 — то же, для С .

Самонастраивающееся устройство автоматического управления направлением движения транспортного средства состоит из контура управления, включающего соединенные последовательно чувствительный элемент 1, датчик 2, импульсный элемент 3, звено 4 задержки, сервопривод 5, транспортное средство 6 с обратной связью между трактором и чувствительным элементом 1, и дополнительной цепи регулирова,ния, включающей дифференцирующее звено 7, управляемый ключ 8 и преобразователь 9 напряжения в импульсный сигнал, соединенных последовательно. Вход дифференцирующего звена 7 соединен с выхо дом датчика 2, другой вход управляемого ,"ключа 8 связан с другим выходом импульс .ного элемента 3, выход преобразовате.ля 9 напряжения в импульсный сигнал соединен с входом звена 4 задержки.

В качестве чувствительного элемента 1 используется механический копир или любое другое устройство. Элемент 1 предназначен для фиксирования отклонения трактора от базовой линии, например борозды.

Датчик 2 выполнен в виде линейнопропорционального элемента: потенциометра, индукционного, трансформаторного или других устройств. В системах без механической связи с базовой линией (борозда, рядок растений и др.), например в индукционных с вождением вдоль провода с током или других аналогичных устройств, элемент 1 и 2 объединены в один элемент — датчик, который непосредственно преобразует измеряемую величину отклонения в электрический сигнал. Отклонение от базовой линии определяется как значение выходного сигнала, превышающего установленный уровень — зону нечувствительности. Датчик регистрирует сумму сигналов углового и линейного отклонения объекта от базовой линии.

Импульсный элемент 3 вырабатывает импульс тз постоянной длительности при поступлении сигнала отклонения с датчика 2.

Элемент 3 выполняется на основе мульти10

55 вибраторов или других аналогичных устройств. Длительность импульсов элемента 3 не изменяется во время работы устройства, но может регулироваться во время наладки и ремонта. Длительность тз принимается такой, что при любом сочетании динамических ха рактеристик транспортного средства 6 как объекта управления поворот транспортного средства не превышает необходимого значения. Длительность ориентировочно равна

0,05 — 0,15 с.

Звено 4 задержки выполняет роль сумматора длительностей импульса тз и импульса, поступающего от преобразователя 9 (— тц).

Время задержки т4 звена 4 ориентировочно равно 0,001 с и на много меньше тз. Поэтому т4 не оказывает существенного значения на длительность импульса тз после прохождения его через звено 4 задержки на сервопр и вод 5.

В качестве сервопривода 5 используется гидравлический привод с гидроэлектрозолотниковым устройством. В качестве сервопривода 5 может использоваться любой вид привода. Сервопривод 5 связан с механизмом поворота транспортного средства 6 и обеспечивает его упра вляем ый поворот.

Дифференцирующее звено 7 выполняется на основе RC-цепей. На выходе этого звена сигнал пропорционален скорости изменения выходного сигнала датчика 2. Так как во время управляемого поворота составляющая выхода датчика 2 от угловой скорости поворота объекта во много раз превышает составляющую от скорости изменения линейной координаты, то и на выходе дифференцирующего звена 7 в определенный момент времени сигнал преимущественно пропорционален угловой скорости поворота транспортного средства. В определенный момент времени этот сигнал используется для соответствующего увеличения (удлинения) тз.

Управляемый ключ 8 представляет собой реле времени, которое при наличии входного сигнала тз с элемента 3 в течение периода времени т8 порядка 0,001 с пропускает сигнал с звена 7 на преобразователь 9. В качестве входного сигнала тз для ключа 8, поступающего с элемента 3, используется момент окончания импульса элемента 3 (начало паузы элемента 3).

Преобразователь 9 напряжения в импульсный сигнал преобразует величину напряжения сигнала, поступающего с выхода элемента 8, в импульсный сигнал т9, длительность которого тем меньше, чем больше величина напряжения, поступающего на вход преобразователя 9, а с уменьшением напряжения на входе преобразователя 9 длительность импульсного сигнала на его выходе увеличивается. Преобразователь 9 выполняется на RC-цепях (фиг. 3) или на основе вычислительных устройств.

1482553

При реализации преобразователя на

RC-цепях соотношение между емкостями конденсаторов должно быть С1))Сг.

Устройство работает следующим образом.

При автоматическом вождении трактора чувствительный элемент 1 регистрирует отклонение транспортного средства от базовой линии, которое преобразуется датчиком 2 в электрический сигнал. При поступлении сигнала рассогласования с датчика 2 на элемент 3, величина которого больше зоны нечувствительности, элемент 3 вырабатывает управляющий импульс тз, который через звено 4 задержки поступает на сервопривод 5, управляющий транспортным средством 6.

На сервопривод 5 поступает прерывистый сигнал длительностью тз+т . Под действием тз происходит поворот транспортного средства 6. Этот поворот в виде ограниченности тз никогда не превышает необходимую величину. По окончании импульса тз на ключ 8 поступает сигнал от элемента 3 на включение ключа 8. Последний пропускает в течение времени тз сигнал от дифференцируюшего звена 7 на преобразователь 9, преобразующий величину входного напряжения в импульсный сигнал т9, длительность которого зависит от входного напряжения. Сигнал преобразователя 9 подается в виде т9 на вход звена 4, где происходит суммирование длительностей импульсов тз и тц, так как сразу после тз на выходе звена 4 задержки следует сигнал т9.

Общая длительность сигнала, поступающего с звена 4 задержки на сервопривод 5, равна: тз=тз+т4+т9+т4, а так как величина т4 мала, то тз=тз+тц. Таким образом, цепь адаптации позволяет увеличивать тз на величину т9. В свою очередь т9 тем больше, чем меньше углова я скорость поворота трактора и наоборот. Следовательно, происходит адаптация системы автовождения за счет того, что длительность тз каждый раз корректируется в зависимости от угловой скорости поворота трактора, а следовательно, и от динамических характеристик объекта.

Преобразователь 9 напряжения в импульсный сигнал самонастраивающегося устройства в варианте, приведенном на фиг. 3, работает следующим образом.

При поступлении сигнала с выхода электронного ключа 8 на вход преобразователя 9 (Usxi) Ci мгновенно заряжается, так как в цепи Ci отсутствует сопротивление. Напряжение U, зависит и в принятой схеме равно уровню напряжения U18x (фиг. 4).

Напряжение U 2 íà Сг изменяется по экспоненте. Чем больше U --, тем круче проходит кривая (l г (фиг. 3).

Если подключить к Сг пороговое устройство, то оно будет срабатывать тем позднее, чем меньше U sxx.

Момент начала тц определяется моментом подачи U - на вход преобразователя 9.

Момент окончания т9 определяется пороговым устроством, подключенным к Сг (фиг. 3) .

Таким образом, чем больше U B тем меньше т9, следовательно, чем больше уровень напряжения, поступающего с ключа 8 на вход преобразователя 9, тем больше т9.

Самонастраивающееся устройство обеспечивает подстройку каждого управляющего импульса в зависимости от угловой скорости поворота транспортного средства во время управляемого поворота за счет чего исключается запаздывание в процессе настройки, а следовательно, повышается оперативность.и точность управления при вождении транспортного средства.

По аналогичной схеме могут быть выполнены самые разнообразные регуляторы, применение которых возможно в различных отраслях техники.

Формула изобретения

Самонастраивающееся устройство автоматического управления направлением движения транспортного средства, содержащее замкнутый контур управления, сос35 тояший из последовательно соединенных чувствительного элемента, датчика, импульсного элемента, звена задержки, сервопривода и транспортного средства, отяичаюи ееся тем, что, с целью повышения оперативности и точности управления, уст4О ройство снабжено дополнительной цепью регулирования, содержа щей последовател ьно соединенные дифференцирующее звено, управляемый ключ и преобразователь напряжения в импульсный сигнал, выход которого связан с соответствующим входом звена задержки, при этом вход дифференцирующего звена и управляющий вход управляемого ключа соединены с дополнительными выходами соответстввенно датчика и импульсного элемента.

1482553

С2

Э 9 9

4цг. 5

Составитель Л. Пантелеева

Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 2722/1 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент>, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101