Устройство для автоматического управления рабочим органом землеройно-транспортной машины

 

Изобретение относится к землеройно-транспортной технике и предназначено для автоматизации процесса разработки грунта бульдозерными агрегатами. Цель изобретения - повышение точности управления рабочим органом машины. Для этого устройство содержит блоки измерения действительной скорости 1 машины, силы тяги (СТ) 2 и производной тяговой мощности (ТМ) 11, блок 3 умножения, блок 5 сравнения, усилители 6 и 14, запоминающий блок 4, блоки переключения режимов работы 9 и коммутации 10, бесконтактный управляемый ключ 12, функциональный преобразователь 13 и каскады заглубления 7 и выглубления 8 рабочего органа. По цепи: блок измерения действительной скорости 1 машины, блок 3 умножения, блоки переключения режимов работы 9 и коммутации 10, блок измерения производной ТМ 11, функциональный преобразователь 12 и усилитель 6 осуществляется поиск режима максимума ТМ, а по цепи: блок измерения СТ 2, запоминающий блок 4, блок 5 сравнения и усилитель 14 - стабилизация тягового усилия, соответствующего экстремуму ТМ. При этом за счет определенного выполнения блока измерения производной ТМ 11 исключается влияние на результаты измерения помех измерителей скорости СТ. Это достигается путем усреднения результатов измерения ТМ на каждом интервале измерения и путем определения производной как приращения ТМ на каждом фильтрованном интервале времени. 3 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1 1 091 А1 (б1 4 Е 02 F 9/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

Фиг. 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4380334/29-03 (22) 11.01.88 (46) 07.10.89. Б|ал, У 37 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (72) В.П.Емельянов, Д.А.Каминская, С.В.Козупица, В.С.Козупица и И.Н.Колодько (53) 621.878 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 726278, кл. Е 02 F 9/20, 1978.

Авторское свидетельство СССР

9 1320349, кл. Е 02 F 9/20, 1985.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ ЗЕМПЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к землеройно-транспортной технике и предназначено для автоматизации процесса разработки грунта бульдозерными агрегатами. Цель изобретения — повышение точности управления рабочим органом машины. Для этого устройство содержит блоки измерения действительной скорости 1 машины, силы тяги (СТ) 2 и производной тяговой мощности (TM)

11, блок 3 умножения, блок 5 срав3 151 нения, усилители 6 и 14, запоминающий блок 4, блоки переключения режи-. мов работы 9 и коммутации 10, бесконтактный управляемый ключ 12, функциональный преобразователь 13 и каскады заглубления 7 и выглубления 8 рабочего органа. По цепи: блок измерения действительной скорости 1 машины, блок 3 умножения, блоки переключения режимов работы 9 и коммутации 10, блок измерения производной

TM 11, функциональный преобразователь 13 и усилитель 6 осуществляется поиск режима максимума TM а по цепи:

3091 4 блок измерения СТ 2, запоминающий блок 4, блок 5 сравнения и усилитель

14 — стабилизация тягового усилия, соответствующего экстремуму TM. При этом эа счет определенного выполне— ния блока измерения производной TM 11 исключается влияние на результаты измерения помех измерителей скорости

СТ. Это достигается путем усреднения результатов измерения TM на каждом интервале измерения и путем определения производной как приращения ТМ на каждом фильТрованном интервале

15 времени ° 3 ил, Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам и может быть использовано для автоматизации процесса разработки грунта бульдозерными агрегатами.

Цель изобретения — повышение точности управления.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока измерения производной тяговой мощности, на фиг.3 — харак- 30 теристика функционального преобразователя.

Устройство содержит блок 1 измерения действительной скорости машины, блок 2 измерения силы тяги, блок 3 35 умножения, запоминающий блок 4, блок

5 сравнения, первый усилитель 6, каскад 7 заглубления рабочего органа, каскад 8 выглубления рабочего органа, блок 9 переключения режимов работы, 40 блок 10 коммутации, а также блок 11 измерения производной тяговой мощности, бесконтактный управляемый ключ

12, функциональный преобразователь 13 и второй усилитель 14. 45

Блок 11 измерения производной тяговой мощности (фиг.2) содержит интегратор 15 со сбросом, первый блок

16 запоминания, первый блок 17 запаздывания, сумматор 18, второй блок

19 запоминания, второй блок 20 запаздывания и генератор 21 коротких импульсов.

Блоки 1 и 2 измерения подключены

K входу 6JIoKB 3 умножения, B6Ixop, 6JIo" 55 ка 4 запоминания соединен с первым входом блока 5 сравнения, второй вход которого, а также первый вход запоминающего-блока 4 подключены к блоку 2 измерения силы тяги. Выход блока 5 сравнения через второй усилитель 14 соединен с каскадом 7 эаглубления и каскадом 8 выглубления рабочего органа.

Первый выход блока 9 переключения режима работы соединен с первым входом блока 10 коммутации, а второй выход блока 9 подключен к второму входу запоминающего блока 4 и к второму входу блока 10 коммутации.

Вход блока 11 измерения производной тяговой мощности подключен к выходу блока 3 умножения. а его выход соединен с входом блока 9 переключения режима работы и с входом ключа 12, который через функциональный преобразователь 13 и первый усилитель 6 подключен к каскаду 7 эаглубления рабочего органа.

Выход блока 10 коммутации соединен с управляющим входом бесконтактного ключа 12.

Входом блока 11 иэмерения производной тяговой мощности является вход интегратора 15, выход которого через последовательно включенные первый блок 16 запоминания, второй блок 20 запаздывания и сумматор 18 соединен с вторым блоком 19 эапоминания, выход которого является выходом блока 11. Другой вход сумматора 18 подключен к выходу интегратора 15, вход сброса которого соединен с выходом первого блока 17 запаздывания, вход которого, а также управляющие входы блоков 16 и 19 соединены с выходом генератора 21 коротких импульсов.

Действительная скорость может быть измерена известньпа. средствами, например, с помощью датчика Доллера

ЙР

Ех йа где К вЂ” коэффициент пропорциональ< нОсти»

Скорость заглубления рабочего органа в процессе поиска экстремума тяговой мощности Ч пропорциональна сигналу на выходе функционального преобразователя 13 (2) К< Пвых р

5 151 или применением так называемого "пятого колеса". Сила тяги может быть измерена, например, с помощью тензометрических датчиков.

Блок 9 переключения режимов работы осуществляет следующий алгоритм управления при наличии на его входе сигнала, соответствующего возрастанию тяговой мощности, т.е. положительному знаку производной тяговой мощности, либо сигнала, равного нулю. На выходе блока 9 имеется положительный сигнал. При убывании тяговой мощности, т.е. при наличии на входе блока 9 сигнала, соответствующего отрицательному знаку производной тяговой мощности, на выходе блока 9 имеется отрицательный сигнал.

В качестве блока 10 используется бесконтактное реле.

Устройство работает следующим образом.

Блоки 1,3 и 9-14 образуют цепь поиска режима максимума тяговой мощности. Блоки 2 и 4-6 образуют цепь стабилизации тягового усилия, соответствующего экстремуму тяговой мощности.

В процессе начального заглубления рабочего органа на входе блока 9 переключения режима работы имеется положительный сигнал. Согласно алгоритму режима работы этого блока Йа

его выходе также появляется положительный сигнал, который, поступая на первый вход блока 10 коммутации, включает его, а тот в свою очередь подает сигнал на управляющий вход ключа 12. Этот ключ замыкается и подключает к выходу блока 11 функциональный преобразователь 13 и второй усилитель 14, который включает каскад 7 заглубления рабочего органа.

Напряжение на входе функционального преобразователя 13 U» пропорционально производной тяговой мощности Р., 3091

6 где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Зависимость между напряжениями

5 и U в,х преобразователя !3 определяется характеристикой, приведенной на фиг.3.

В начале процесса поиска, когда значение производной велико, на выходе преобразователя 13 имеется максимальное выходное напряжение и соответствующая этому напряжению максимальная скорость заглубления ра.бочего органа V3 „, 15

При снижении, по мере эаглубления

dP рабочего органа, производной <, наЙt чиная с точки 1 характеристики

20 (фиг.3), значение скорости заглубления V уменьшается пропорциональ3

dPr но снижению производной

При .приближении к зоне экстре25 мальной мощности, когда значение

ЙРг достигает точки 2 характеристики (фиг.3), усиливается минимальная скорость заглублення Ч „„„ .

30 Описанное регулирование скорости эаглубления рабочего органа в функции степени отключения параметров процесса копания от оптимальных обеспечивает повышение точности определения оптимальной силы тяги, поскольку в зоне, близкой к оптимальной, имеет место минимальная скорость заглубления рабочего органа и, следовательно, незначительное изменение во вре4р мени силы тяГи, Повышение точности определения оптимальной силы тяги позволяет увеличить производительность бульдозера.

В момент появления на выходе блока

45 11 отрицательного сигнала сигнал на выходе блока 9 также становится отрицательным, в блоке 4 происходит запоминание имеющегося в данный момент значения силы тяги, при этом блок 10

50 через ключ 12 отключает каскад 7 эаглубления от цепи поиска экстремальной мощности вплоть до следующего рабочего цикла.

После завершения режима поиска

5 экстремума тяговой мощности начинает работать цепь стабилизации, которая на этапе поиска не функционировала,,так KcLK на оба входа блока 5 сравнения поступали одинаковые сигна1513091 лы, и поэтому сигнал на выходе блока 5, пропорциональный рассогласованию его входных сигналов, был равен нулю.

Сигнал на выходе запоминающего блока 4 является установкой оптимальной силы тяги, с которой сравнивается текущее значение силы тяги.

В зависимости от знака сигнала рассогласования заданного и действительного значения силы тяги усилитель 14 включает либо каскад 7 заглубления, либо каскад 8 выглубления рабочего органа, причем скорость этих движений пропорциональна абсолютному значению сигнала рассогласования, а направление движения соответствует устранению возник-

mего отклонения.

Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование тягового режима в процессе разработки грунта.

В начале последующего рабочего цикла зафиксированное в блоке 4 значение силы тяги стирается.

Блок 11 измерения производной тяговой мощности работает следующим образом. На вход интегратора 15 поступает мгновенное значение тяговой мощности P, которое определяется

Т блоком 3 умножения.

Генератор 21 вырабатывает через равные интервалы времени Д короткие импульсы, которые поступают на управляющие входы блоков 16 и 19 запоминания.

Ь вЂ” Р с1t

1 с (3) В момент поступления этих импульсов в блоках 16 и 19 осуществляется запись их входных сигналов. Записанные в блоках 16 и 19 сигналы хранятся до поступления следующего, очередного импульса генератора 21. Импульсы генератора 21 поступают также на вход блока 20 запаздывания, выходной сигнал которого осуществляет сброс до нуля выходного напряжения интегратора 15.

Время запаздывания блоков 17 и 20 значительно меньше интервала времени.дй между импульсами генератора 2 1.

В конце каждого i-го интервала напряжение на выходе интегратора 15 пропорционально среднему значению тяговой мощности на этом интервале:

Где Д t пОстОянный интервал Време ни между импульсами генератора 21.

В конце каждого i-ro интервала напряжение на выходе сумматора 18, запоминаемое блоком 19, пропорционально разности средних значений тяговых мощностей íà i"1 и íà i-та !

О интервале

h.Ð, = Р, - Р (;,). (4)

Поскольку интервал времени b,t между каждым im u i-1 импульсами генератора 21 является постоянным, то приращение мощности K P (4) и соответствующее напряжению на выходе блока 19 оказывается пропорциональным производной тяговой мощности.

20 В известных устройствах производная тяговой мощности определяется путем дифференцирования сигнала измерителя мощности. Однако при использовании операции дифференцирова25 ния резко возрастает влияние помех, присутствующих в сигналах датчиков, что снижает достоверность результатов. Для ослабления влияния этих по мех на входе дифференцирующих уст30 ройств необходимо устанавливать фильтры, которые„ в свою Очередь, искажают результаты измерений.

В предлагаемом устройстве Обеспечено увеличение точности измерения

35 производной тяговой мощчости за счет исключения влияния на результаты из,мерения помех датчиков скорости и сн= лы тяги. Исключение влияния помех осуществляется путем усреднения ре40 зультатов измерения тяговой мощности на каждом интервале измерения с помощью интегратора 15, а также путем определения производной как приращения тяговой мощности на каждом

45 фильтрованном интервале времени Ь .

Ф О р м у л а и з О б р е т е н и я

Устройство для автоматического уп50 равления рабочим Органом земперойно-транспортной машины, содержащее измерительные блоки действительной скорости и силы тяги, подключенные к соответствующим входам блока умножения, блок коммутации, запоминающий блок, бесконтактный управляемый ключ, первый усилитель, блок переключения режимов работы, каскады заглубления и выглубления рабоче1513091

ro органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно снабжено блоком сравнения, вторым усилителем, функциональным преобразователем, блоком измерения производной тяговой мощности, состоящим из генератора коротких импульсов, интегратора, двух блоков запоминания, двух блоков запаздывания и сумматором, причем выход генератора соединен с первыми входами первого и второго блоков запоминания и входом первого блока запаздывания, выход которого соединен с первым входом интегратора, выход интегратора связан с вторым входом первого блока запоминания и первым входом сумматора, а выход первого блока запоминания подключен через д) второй блок запаздывания к второму входу сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго блока запоминания, при этом выход последнего соединен. с входом блока пере- 25 ключения режимов работы и входом бесконтактного управляемого ключа, выход которого через последовательно соединенные функциональный преобразователь и первый усилитель соединен с каскадом заглубления рабочего органа, а выход блока умножения соединен с вторым выходом интегратора, первый выход блока переключения режимов работы связан с одним иэ входов блока коммутации, а второй выход блока переключения режимов работы связан с другим входом блока коммутации и первым входом запоминающего блока, выход блока коммутации подключен к управляющему входу бесконтактного управляемого ключа, измерительный блок силы тяги соединен также с вторым входом запоминающего блока и с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход запоминающего блока, выход блока сравнения связан с входом второго усилителя, два выхода которого соединены соответственно с каскадами выглубления и заглубления рабочего органа.

1513091

Фиг.2

Составитель О.Капканец

Редактор Н.Тупица Техред М.Дидык Корректор В. Кабаций

Заказ 6049/30 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

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