Способ автоматического вождения колесных машин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам и устройствам для автоматического вождения колесных тракторов. Целью изобретения является повышение надежности копирования заданной траектории в пределах обзора, что достигается за счет управления положением оси поля обзора и органами поворота по сигналам рассогласования между осью поля обзора и ориентиром, осью поля обзора и продольной осью машины. Зеркало 7, совершая колебания вокруг вертикальной оси под действием электромотора 9 с кривошипно-шатунным механизмом, формирует поле обзора. При движении вдоль ориентира поле зрения приемника излучения 1 периодически пересекает ориентир. Сигналы, вызванные отраженным светом излучателя 2, усиливаются усилителем 10 и поступают на вход блока 6 обработки информации, который выдает сигнал, пропорциональный величине рассогласования АВ между положением оси поля обзора и диаметром. Этот сигнал поступает на сервомотор 5, поворачивающий через редуктор 4 зеркало 3, отрабатывающее рассогласование. Одновременно датчик положения 11 блока поворота оси поля обзора /зеркало 3/, отрабатывает рассогласование между осью поля обзора и продольной осью машины. Сигнал датчика поступает на усилитель 12 который управляет исполнительным механизмом 13 поворота продольной оси трактора. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1523069

А1 g 4 А 01 В 69 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4238748/30-15 (22) 04.05.87 (46) 23.11.89. Бюл. № 43 (71) Научно-исследовательский и проектнотехнологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР (72) К. К. Плевицкий и Ю. Т. Колянов (53) 631.364 (088.8) (56) С. У. P. Кокс. Микроэлектроника в сельском хозяйстве, М.: Агропромиздат, 1986, с. 110 — !13. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ВОЖДЕНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам и устройствам для автоматического вождения колесных тракторов. Целью изобретения является повышение надежности копирования заданной траектории в пределах обзора, что достигается за счет управления положением оси поля обзора и органами поворота по сигналам рассогласования между осью поля обзора и ориентиром, 2 осью поля обзора и продольной осью машины. Зеркало 7, совершая колебания вокруг вертикальной оси под действием электромотора 9 с кривошипно-шатунным механизмом, формирует поле обзора. При движении вдоль ориентира поле зрения приемника 1 излучения периодически пересекает ориентир. Сигналы, вызванные отраженным светом излучателя 2, усиливаются усилителем 10 и поступают на вход блока

6 обработки информации, который выдает сигнал, пропорциональный величине рассогласования АВ между положением оси поля обзора и диаметром. Этот сигнал поступает на сервомотор 5, поворачивающий через редуктор 4 зеркало 3, отрабатываюшее рассогласование. Одновремен но датчик 11 положения блока поворота оси поля обзора (зеркало 3) отрабатывает рассогласование между осью поля обзора и продольной осью машины. Сигнал датчика поступает на усилитель 12, который управляет исполнительным механизмом 13 поворота продольной оси трактора. 2 с. и. и 1 3 ll. ф лы, 1 ил.

1523069

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам для автоматического вождения колесных тракторов.

Цель изобретения — повышение надежности вождения по заранее проложенной траектории.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют рассогласование между положением оси поля обзора приемника излучения н изменяют положение оси поля обзора приемника в сторону уменьшения величины рассогласования между положением последней и ориентиром, а управление органами поворота машины осуществляют по сигналу рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и положением продольной оси маш ины.

Таким образом, ось поля обзора становится неподвижной относительно продольной оси машины, а ее .положение задается сервоприводом, удерживающим ее направление на ориентир, совмещая с последней копирующую точку. В результате за счет введения быстродействующей следящей системы осуществляется постоянное совмегцение оси обзора с ориентиром, а управление поворотом машины производится по отклонению ее продольной оси от оси поля обзора, что позволяет надежно осуществлять автовождение без потери следа (ориентира) путем удержания его в пределах ширины поля обзора и вблизи его оси.

Устройство для автоматического вождения колесной машины, содержащее излучатель, приемник излучения, узел формирования поля обзора приемника излучения, блок обработки информации, входы которого подключены один к приемнику излучения, а другой к узлу формирования поля обзора, усилитель мощности, связанный с исполнительным механизмом поворота колес снабжено сервоусилителем с редуктором, блоком поворота оси поля обзора приемника излучения и датчика рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, при этом выход блока обработки информации подключен ко входу сервоусилителя, редуктор которого связан с блоком поворота поля обзора приемника излучения, снабженного датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, подключенного ко входу усилителя мощности.

Ьлок поворота оси поля обзора выполнен в виде зеркала, установленного на оси редуктора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего способ автоматического вождения колесных машин. .Устройство, установленное, например, на тракторе типа К700, содержит приемник 1

4 излучения и излучатель 2, установленные спереди трактора над его капотом, устройство поворота оси поля обзора в виде зеркала 3, установленное подвижно на вертикальной оси редуктора 4,. к которому подключен сервоусилитель 5 (сервомотор), связанный с выходом блока 6 обработки информации, Входы блока 6 обработки информации соответственно связаны первый с устройством формирования поля обзора, например, в виде зеркала 7, установленного на вертикальной оси кривошипношатунного механизма 8, соединенного с электромотором 9, а второй вход связан через усилитель 10 с приемником 1 излучения. При этом блок поворота оси поля обзора (зеркало) снабжен датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины 11, связанного через усил итель 12 мощности с исполнительным механизмом 13 поворота продольной оси трактора.

Причем зеркала 3 и 7 установлены таким образом, чтобы луч излучателя 2 и поле зрения приемника 1 излучения были направлены вперед и вниз так, чтобы в точке А их оси пересекались между собой и с поверхностью поля.

Устройство работает следующим образом.

Зеркало 7, совершая гармонические колебания с амплитудой Vo вокруг вертикальной оси под действием электромотора 9 с кривошипно-шатунным механизмом 8, формирует поле обзора с шириной 2Ч о, в пределах которого перемещается точка А.

Угловая же ширина поля зрения приемника излучения значительно меньше ширины обозреваемого им при движении поля обзора (2Ч о).

При движении вдоль ориентира поле зрения приемника 1 излучения периодически пересекает борозду (ориентир) с частотой колебания зеркала 7. Сигналы, вызванные отраженным светом излучателя 2 или солнечным светом от пересечения ориентира, усиливаются усилителем 10 и поступают на вход блока обработки информации, который представляет собой по существу синхронный детектор с усилителем мощности и представлен для простоты в виде переключателя КЛ, емкостей С, и С„ и поляризованного реле. Он работает следующим образом. Переключатель КЛ посредством кулачка К колеблется синхронно с зеркалом 7, передавая сигнал ы, приходящие либо с левой, либо с правой стороны поля обзора соответственно на запоминающие емкости С» (С„) .

Разность потенциалов, возникающая на емкостях C», C», воздействует на поляризованное реле Р„, которое преобразует пульсирующее напряжение в напряжение, полярность и величина которого определяются соответствено знаком и амплитудой рассогласования АВ, между положением оси

1523069

5 поля обзора и ориентиром, иначе пропорционально углу О!. Это напряжение поступает на сервоусилитель 5 (сервомотор), который через редуктор 4 поворачивает зеркало 3, отрабатывая рассогласование со скоростью, пропорциональной его вели 5 чине О!=К!О!, K1, — коэффициент усиления (либо добротность 1-й следящей системы) .

При этом измерение рассогласования может производиться любым другим спосо- 10 бом, например с помощью строчной развертки зеркальным барабаном либо с помощью линейки фотоприемников.

Одновременно датчиком 11 обрабатывает ся сигнал рассогласования между положением оси поля обзора и продольной осью трактора Ог, который вызывает изменение положения органов поворота агрегата, поворачивая направляющие колеса или «ломая» раму со скоростью, пропорциональной положению угла Ог 20 а=Кг6г, где Кг — добротность 2-й следящей системы.

В конечном счете отклонение оси агрегата от ориентира О определяется алгебраической суммой рассогласования О! иОг,т. е.

O=O +Ог

Эти два рассогласования отрабатываются одновременно двумя независимо действующими следящими системами, причем первая система О! существенно превосходит по быстродействию 2-ю следящую систему

Ог, T. e. К!))Кг.

Таким образом, отработка углового рассогласования Эг в контуре управления трактором происходит значительно медленнее, чем в контуре управления положением оси поля зрения О!. Поэтому агрегат управляется плавно без резких поворотов на рабочем гоне со спрямлением местных извилин.

Формула изобретения

1. Способ автоматического вождения 40 колесных машин, включающий формирова6 ние поля обзора приемника излучения, измерение рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и ориентиром и последующее управление органами поворота машины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности вождения по заранее проложенной траектории, измеряют рассогласование между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины и изменяют положение оси поля обзора приемника в сторону уменьшения величины ðàñсогласования между положением последней и ориентиром, а управление органами поворота машины осуществляют по сигналу рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и положением продольной оси машины.

2. Устройство для автоматического вождения колесной машины, содержащее излучатель, приемник излучения, узел формирования поля обзора приемника излучения, блок обработки информации, входы которого подключены один к приемнику излучения, а другой — к узлу формирования поля обзора, усилитель мощности, связанный с исполнительным механизмом поворота колес, отличающееся тем, что оно снабжено сервоусилителем с редуктором, блоком поворота оси поля обзора приемника излучения и датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, при этом выход блока обработки информации подключен к входу сервоусилителя, редуктор которого связан с блоком поворота оси поля обзора приемника излучения, снабженным датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, подключенным к входу усилителя мощности.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок поворота оси поля обзора выполнен в виде зеркала, установленного на оси редуктора.

Составитель A. Кузовкин

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 6910/1 Тираж 62! Г1одписное

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