Способ управления движением агроробота
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу управления движением агроробота, и может быть использовано для оптимизации управления тракторным агрегатом, оценки машин и местности при реальной работе. Цель изобретения - повышение эффективности управления агророботом, колеса которого установлены с возможностью перемещения относительно его рамы. Для этого регистрируют изменение координат оси колеса относительно рамы агроробота под действием внешних сил и угловое рассогласование между курсовым направлением движения агроробота и плоскостью колеса, определяют коэффициент эффективности тяги, по величине которого корректируют значение ведущего момента движителя и глубину почвообработки рабочим орудием, измеряют положение рамы агроробота и регулируют соотношение радиусов колес, поддерживая положение рамы при малом повороте колес. Повышение скорости нижнего борта без торможения верхнего до разблокирования дифференциала на склоне выгодно осуществлять регулированием радиусов качения в период поворота и угловых скоростей. Регулирование радиусов качения движителей правого и левого бортов до изменения угловых скоростей их приводами до нулевого угла поворота направляющих колес снижает сопротивление движению и потери энергии на обслуживание усилителя механизма поворота. Получение и использование информации о взаимодействии движителя и почвы для оптимизации режимов работы и повышение эффективности формирования траектории достигаются совмещением функций подвески, стабилизатора нагрузки, ограничителя напряжений почвы, силового регулятора, утилизатора энергии колебания рамы, средства оценки реальной работы и датчика информации для оптимизации режима работы. Перемещения движителя относительно рамы силой тяги обеспечивают эластичность при вода и сглаживание колебаний нагрузки, а силой тяжести - утилизацию энергии колебания рамы и силовое регулирование положения навесного орудия. Выравнивание нагрузок и буксований, изменение радиусов качения движителей для снижения угла поворота колес, сопротивления движению и потерь энергии на регулирование разности частот вращения движителей облегчает регулирование скоростей бортов и деление потока энергии между движителями с учетом реакций почвы и курса. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
A t
SU 1 5123 (51)5 А 01 В 69/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4165997/30-15 (22) 23.12.86 (46) 23.03.90. Бюл. № 11 (75) И. М. Гаджимурадов (53) 631.352.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 139334, кл. А 01 В 69/04, 1986. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ АГРОРОБОТА (57) Изобретение относится к сельскому. хозяйству, в частности к способу управления движением агроробота, и может быть использовано для оптимизации управления тракторным агрегатом, оценки машин и местности при реальной работе. Цель изобретения — повышение эффективности управления агророботом, колеса которого установлены с возможностью перемещения относительно его рамы. Для этого регистрируют изменение координат оси колеса относительно рамы агроробота под действием внешних сил и угловое рассогласование между курсовым направлением движения агроробота и плоскостью колеса, определяют коэффициент эффективности тяги, по величине которого корректируют значение ведущего момента движителя и глубину почвообработки рабочим орудием, измеряют положение рамы агроробота и регулируют соотношение радиусов колес, поддерживая положение рамы при малом повороте колес.
Повышение скорости нижнего борта без торможения верхнего до разблокирования.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу управления движением агроробота, и может быть использовано для оптимизации управления тракторным агрегатом, оценки машин и местности при реальной работе.
2 дифференциала на склоне выгодно осуществлять регулированием радиусов качения в период поворота и угловых скоростей. Регулирование радиусов качения движителей правого и левого бортов до,изменения угловых скоростей их приводами до нулевого угла поворота направляющих колес снижает сопротивление движению и потери энергии на обслуживание усилителя механизма поворота. Получение и использование информации о взаимодействии движителя и почвы для оптимизации режимов работы и повышение эффективности формирования траектории достигаются совмещением функций подвески, стабилизатора нагрузки, ограничителя напряжений почвы, силового регулятора, утилизатора энергии колебания рамы, средства оценки реальной работы и датчика информации для оптимизации режима работы. Перемещения движителя относительно рамы силой тяги обеспечивают эластичность привода и сглаживание колебаний нагрузки, а силой тяжести — утилизацию энергии колебания рамы и силовое регулирование положения навесного орудия.
Выравнивание нагрузок и буксований, изменение радиусов качения движителей для снижения угла поворота колес, сопротивления движению и потерь энергии на регулирование разности частот вращения движителей облегчает регулирование скоростей бортов и деление потока энергии между движителями с учетом реакций почвы и курса. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Целью изобретения является повышение эффективности управления агророботом, колеса которого установлены с возможно „тью перемещения относительно его рамы.
На фиг. 1 изображена блок-схема способа управления в виде фрагмента работы
1551263
3 путем слежения движителями за условиями функционирования; на фиг. 2 — схема получения информации от движителей в виде углов сс сс„п> поворота вокруг координатных осей X) У Z и перемещений ЛХ, ЛУ, AZ под действием реакций почвы Х„, Р,, P„, P, P, и моментов М Мн,М»при любом нагружении силой тяжести 6; на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — способ графического определения коэффициента эффективности тяги ср по коэффициенту тяги ср и буксованию Б; на фиг. 5 — графическая интерпретация закономерности изменения показателей движителя и подвески при движении вперед и назад (Gtgn„— жесткость, ms, m,— соответственно модули вертикальной и горизонтальной жесткости взаимодействия с почвой); на фиг. 6 — блок-схема алгоритма вычисления коэффициента эффективности тяги и определения режима перегрузки или нормального функционирования; на фиг. 7 — конструктивная схема средства для реализации способа управления в наиболее экономичном режиме движения поперек склона снижением поворота колес регулированием соотношения радиусов качения и скоростей бортов (P — угол склона;
AZ — разность радиусов качения).
Способ управления движением агроробота включает ввод в блок 1 целевых значений углов поворота датчика нагрузки, звена подвески, колеса, радиуса поворота, длины гона, числа проходов в гоне (отношения ширины гона к захвату), движение путем слежения 2 за углом поворота датчика 3 нагрузки для сравнения с целевым значением в блоке 4 определения тягового, нейтрального и тормозного режимов при управлении двигателем, трансмиссией и тормозами 5 для регулирования скорости 6, сравнения ее с целевой 7 при движении до конца гона 8, начало 9 включения поворота 10 на желаемый угол 11 до достижения целевого угла 12 и продолжения таких проходов 13 до установленного числа 14, одновременно слежение за углом поворота подвески 15 для установления коэффициента тяги 16 и сравнения с эффективным коэффициентом тяги 17 для управления орудиями и силой тяги 18 на крюке до сближения значений коэффициентов 19 в период всей работы. Слежение за курсом
20, отклонением его от целевого значения
21 для регулирования разности скоростей
22 до устранения сигнала 23 и достижения целевого курса 24, слежение за линейным отклонением 25 для выработки сигнала 26 управления при формировании траектории обеспечиваются непрерывно до остановки.
Одновременно обеспечивается согласование работы рулевого колеса и скорости с радиусом поворота 27 в зависимости от ширины захвата или колеи 28 для формирования сигнала о нормальном функционировании или управлении потоком мощности 29, коробкой скоростей и тормозом
4
30 со слежением за скоростью поворота
31 для формирования сигнала 32 о нормальной работе или о продолЖении управления до окончания поворотов и проходов и остановки 33 в конце поля.
Информацию для управления получают от движителя, вертикальная ось 34 которого соединена с осью 35 вращения подвеской 36, качающейся вокруг шарнира 37 рамы. Оперативную информацию о взаимодействии агроробота с местностью можно получить в виде углов поворота привода с эластичным звеном, подвески а„и колеса и. вокруг координатных осей Х, Y,Z и перемещении ЛХ, ЛУ, AZ по осям под действием реакций почвосреды Х,„, Р,, ЄЄР, и моментов Мр, М,, Мп при любом нагружении силой тяжести. Графическая зависимость коэффициента тяги ср. от буксования Б (фиг. 4) поясняет процесс определения коэффициента эффективности тяги ср». Параллельно гипотенузе треугольника, катеты
38 и 39 которого содержат одинаковое число единиц коэффициента тяги и буксования и параллельны осям координат rp, Б, проводят касательную 40 к линии зависимости коэффициента тяги от буксования. Ордината точки касания линий равна коэффициенту эффективности тяги, а абсцисса допустимому буксованию.
На графической интерпретации (фиг. 5) изменения параметров подвески горизонтальные перемещения сил движителя относительно рамы при движении вперед 41 и назад 41, модули вертикальной жесткости 42 и 42, вертикальные перемещения
43 и 43, модули горизонтальной жесткости 44 и 44, жесткость подвески Gtgn. 45, 45, угол поворота звена подвески сс, 46, 46 в зависимости от горизонтальной силы
Р, дают информацию для управления агророботом с учетом взаимодействия движителя с почвой и составляют основу алгоритма управления при формировании траектории и режима работы.
Алгоритм расчета коэффициента тяги (фиг. 6) включает ввод сигналов 47 об изменении коэффициента тяги и буксования, вычисление эффективного коэффициента тяги путем деления первого на второе рэ=
=y,/Б 48, сравнение текущего значения коэффициента тяги с эффективным коэффициентом тяги 49 и формирование сигналов о нормальной работе 50 и перегрузке 51.
Регулирование разности скоростей осуществляется регулированием разности диаметров радиусов качения колес бортов автономными системами, как это показано на фиг. 7, где колесо 52, трубопровод 53, распределитель 54 с органом 55 управления, трубопровод 56 к колесу 57 второго борта и известная арматура на раме 58 совместно регулируют разность радиусов качения колес AZ и скоростей бортов, компенсируют влияние склона и увод от курса при
1551263 одинаковых скоростях независимо от рулевого управления.
Способ управления агророботом реализуется формированием курса, режима нагрузки, поворотом в конце гона, путем учета взаимодействия движителя с почвой и перемещений движителя в пространстве относительно рамы пропорционально внешним влияниям. Информация о взаимодействии с почвой характеризует условия работы: горизонтальные силы отклоняют редуктор или звено подвески на угол а„а вертикальные силы, включая силу тяжести G, возвращают его в исходное положение, причем устойчивое положение всегда ха рактеризуется тождественным равенством тангенса угла отношению сил горизонтальных к вертикальным. Датчик угла поворота такого звена подвески выдает сигнал о взаимодействии движителя с почвой. Работу такой подвески при движении в тяговом и тормозном режимах можно описать тождествами
tgu.=Р,!6=р=т!Б=j )д, где т,G — касательные и нормальные напряжения почвы в контакте с почвой;
j — продольно-горизонтальные ускорения рамы;
g — ускорение свободного падения.
Изменение отношения горизонтальной реакции почвы к силе тяжести в виде тангенса угла поворота звена подвески характеризует коэффициент тяги р=Р,(G. Изменение сил тяги в пределах P,i, P,z на пути S уравновешивается работой сил тяжести: ï (Р, — Prg) 3=6ЬХ=61 $ ила,uu„, Продольное перемещение движителя относительно вертикальной оси 34 повышает его чувствительность к изменению курса и в виде угла поворота колеса вводится в усилитель руля для поворота до устранения сигнала и возвращения к целевой траектории, продольные перемещения движителя, смягчая удар о неровности, накапливают энергию, поднимая раму при повышении нагрузки, стабилизируют нагрузочный режим. Фиксацией информации в виде коэффициента тяги обеспечивают оценку условий местности, а в виде коэффициента эффективности тяги — оценку эффективности движения и работы в период выполнения технологического процесса. Поэтому текущее значение этих показателей по показанию приборов или после 6 фиксации фиксирующей аппаратурой используют для обоснования показателей работы, норм расхода энергии (топлива), энергоемкости процесса, оплаты труда и материалов, паспортизации полей, оценки совершенства рабочих органов и движителей, испытания техники при реальной работе в поле и решения вопросов прогнозирования проходимости при использовании известных средств обработки информации. 10 Перемещения движителя зависят от длины звена подвески 36 ЛУ=-l(1 — cosu„); ХХ=Ьта,; AY=AXtgu., Ре гул и рова нием разности радиусов качения движителей обеспечивается и рямолинейное движение поперек склона без поворота направляющих колес в сторону склона и без создания дополнительного сопротивления движению, которое пропорционально повороту колес. Закономерная связь раз20 ности радиусов качения движителей с шириной колеи и углом крутизны склона характеризуется равенством ЛЛ= — =(Vi — Vz)t/.2л; а=3,14, В Ж 25 где  — ширина колеи; — угол склона; Vi,У вЂ” скорости бортов, — время. Реализация предлагаемого способа упЗр равления обеспечивает снижение влияния крутизны склона на поворот направляющих колес и сопротивление движению, повышение курсовой устойчивости на склоне и экономичности формирования траектории и режимов работы, а информация движителя облегчает оценку и использование техники. Формула изобретения 1. Способ управления движением агроробота, включающий измерение и миними4О зацию отклонений траектории движения агроробота от курса и базовой линии в гоне, скорости движения агроробота, ведущих моментов и опорных реакций движителей и последующее регулирование скорости движения агроробота, ведущих моментов и опорных реакций движителей, а также стабилизацию опорных реакций, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения эффективности управления агророботом, колеса которого установлены с возможнос60 тью перемещения относительно его рамы, регистрируют изменение координат оси одного из этих колес относительно рамы агроробота под действием внешних сил и угловое рассогласование между курсовым направлением движения агроробота и плоскостью колеса, определяют коэффициент эффективности тяги, по величине которого корректируют величину ведущего момента движителя и глубину почвообработки рабочим орудием. 1551263 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности управления положением навесного почвообрабатывающего орудия, глубину почвообработки регулируют пропорционально величине ведущего момента движителя. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения курсовой устойчивости, измеряют положение рамы агроробота и регулируют соотношения радиусов колес агроробота, поддерживая заданное положение рамы. 1551263 1551263 1ВЬ12бз 52ОЯ Составитель И. Гаджимуратов Редактор И. Шмакова Техред И. Верес Корректор О. Кравцова Заказ 285 Тираж 488 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!
