Вычислительное устройство для автоматического позиционирования транспортного средства

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для транспортирования грузов. Целью изобретения является расширение производительности за счет выбора оптимального пути торможения. Устройство содержит вычислительный блок 1, включающий датчик 2 веса груза, сумматор 3, умножитель 4, сумматор 5, умножители 6, 7, сумматор 8, вычитатель 9, делитель 10, умножитель 11, привод 12, блок 13 включения торможения, включающий формирователь 14 единичного импульса, счетчик 15, вычитатель 16, аналого-цифровой преобразователь 17, схему 18 сравнения, датчик 19 числа оборотов. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

151)S G Об F 15/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

hO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4656042/24-24 (22) 28.02.89 (46) 23. 12.90, Бюл. Р 47 (72) С,В.Донов (5 3) 681, 325 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1270768, кл. G 06 F 1)/50, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 819811, кл. G 06 F 25/50, 1979. (54) ВЬИИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВА1ПИ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для транспорти„.Я0„„1И 5749

2 рования грузов, Целью изобретения является расширение производительности за счет выбора оптимального пути торможения. Устройство содержит вычислительный блок 1, включающий датчик 2 веса груза, сумматор 3, умножитель 4, сумматор 5, умножители б и 7, сумматор 8, вычитатель 9, делитель 10, умножитель 11, привод 12, блок 13 включения торможения, включающий формирователь 14 единичного импульса, счетчик 15, вычитатель 1, аналогоцифровой преобразователь 17, схему

18 сравнения, датчик 19 числа оборотов. 5 ил.

1615740

И 30бретение Относится I< BBòÎ Iaòèке и вычислительной технике и может быть применено для автоматического транспортирования грузов в любой отрасли промышлеш.ости, где требуется точное позиционирование транспортно гo <сред ства с Оптимальным выбором пути тор, можения,.

Цель изобретения — повыг1ение производительности за счет выбора оптимального пути торможения, На фиг.„1 представлена функционалтная схема устройства;.- на фиг,2 — функ-" ! циональная схема ".Истемь управления ! транспортным среп.=твом; на фиг,3 ункпиональная схема блока формироваИЯ СИI НЯЛЯ ТО99НОго OCYB.HOBB j HB фиг. 4 — упрощенная функциональная хема блока отработки прогpa!mI6!; Иа фиг.5 — характеристика датчика скоости (тахоге нера тора), Устройство содержит вьтчислительЙый блок 1, включающий датчик 2 веса

I, руза, сумматор 39 умножитель 4., "9 с,у жатор 5, умножители 6 и 7, сумма-.

1 ор 8, вычитатель 9, цел11тель 10, с множигель 11, привоя 2, Олок 13

91ключе ния торможения, вкл10 .я10щий фор1 ирователь :4 единичного импульса, ! с!четчик I 5, в61читатель l 69 аналого-цифровой нр=-образовате:сь {АБП) 79 с, хему 18 с19ав11ения,, :."-т 1 1к 9

c 0ОпОтОв, с!10 ему 20 ; пра.-вл:-. -HH

Янспс1ртным -:вел твом9 зацатчик 2 э алонных сигналов, я-,яресн61е элементы

22 и 339 ДЯтч11ки 2-". 1: 25. блок 26 тдчного Остяновя блок 27 Отработки тфограммы, бло1< 28 c Iетя и записи ацреся,; ile-чик ?9., б1101< 30 ".Оав1-1е-. п f1 нйя9 реле 319 блок 32 сравнения 9 эпемент И 33. триг1 еры 34 и 35, злЕ= менты y, 36 . -il, 37 lnJIII 3„8 И»r9

НЕ 40 и 41 и И 42 э;1емент -;3 зацерж:кИ, элементы И 44,, NJIH -:5 и И 46. триггер 47, aлемент61 II 48 и 49, мент 50 зацержки, элем1ент61 10! 51-57, переключатеп1И 58--66 элемент ы И!1И 677!!! H И 7 1-74, триг.гер61 75.-" 8 пере1< пЬчатели 79 и 80, элементы 11 81 и 82

И ИЗ !И 83 . 84 тпи1 1 - 061 85 1.- 86

50 у:1ел 87 управления двигателем, пвигат<1ль 889 Т1риггер61 89-92 элементы

И 93-06 0эпемент61 ИПИ 07. 00 установк1!9 элемент ИП4 !009 H l01 и I03 и

HIr 1 0. и 1 04, .-;,тема гор 05 элеме-;г111

И 106-. I 09 триг I" е<оы ) I 0- 1 I 3, преобпазс!ватель l i 4 скорости, триг1. еры 115 и 1 16 и элемент И!1И 1 1, Выбор оптимального пути торможения транспортного средства Осуществляет"я путем опти1<изации позиционирования на основании достоверньгх данных, по- . лу генных с пглас lo анализу движения транспортного средства с учетом момента el 0 инерции, приведенного к валу вращения двигателя перемещения, определяемого по формуле

„, 11г .,! = J„+ (1) и где,! — приведенный к валу вращения момент инерции 9 к. м ; ,.! . — суммарный момент инерции всех 1 деталей, непосрецственнс связанный с валом вращения кгм

-9m.,— поступательно движущаяся масA са транспортного средства и груза, кг:

U — скорость поступательного JTBH жущегося транспортного средства, м/с; и — частота вращения коле а транспортного средства, об/мин.

По коль1<у численное значение массы т.. Ня равно 1исленному значению веса э: -зго тела, формулу (1) можно пред.ря i-и >

01{

J — ) " II(GIT;,C +G II9) U (2ъ

1- г

9 l 6

- вес транспортного средства и переносимогде (G +G, ) го грузя, кг;. и ., — частота вращения двигателя, об/мин;

-- коэффициент рецуктора

Путь торможения привоцного двигателя при изменении el î частоты вращения от IT .цо и при постоянном динами-2 ческом мо: енте (причем п1 и п задавтся ITee.òîJIííüèè величи BI.Б1, тяк !

J(=.:. — пг )

8 (3) г !146

Если форму11У,З) примениB ь „-,ля измерения пути торможения транспортного

С-,апСТВЯ, КОТОПС Е 1ПОИСХОЦИТ п<-:.РЕП началом тор ож :" ия и харак. ери-, ieтся

Ч-.".ОМ Т11ЯНСпОР - Эг - rp òr Tra,: О>хл;,9

iIR. ПУЗ

1.- !

5 16 где С вЂ” коэффициент двигателя постоg янного тока;

Ф - номинальный поток возбуждеН ния двигателя, Вб;

I - ток якоря двигателя.

Подставляя формулу (2} в (3) и учитывая (4), получают (91(Gy.с+С гЕ.) U ip(г ) бр п2 г.

S — — —— п,(5) т 1146 С м и I y где S — путь торможения транспортно7Г го средства, выраженный через обороты приводного двигателя, об, В полученной формуле переменными величинами являются вес груза С г и ток якоря 11. Остальные величины можно считать постоянными, и для ввода в вычислительный блок их можно представить в виде коэффициентов

К<-К>, умноженных на масштаб m< напряжения,соответствукицего каждому коэффициенту, Поэтому формулу (5) можно представить

K> m +K

I . 91 V . i. где К в=Я- Кв=- — - Кm и 8$> г и „к 1 З и

=С„ ; К п, =п -n,, К вр=1146 С,ц Ди..

Величина перевозймого груза Стр определяется уровнем выходного сигнала датчика веса груза, например, типа ДСТ, установленного на платформе перевозимого груза, а вес транспортного средства принимается постоянной величиной, соответствующей уровню сигнала K m, заданной постоянно, .Постоянные величины, подаваемые в вычислительный блок, характеризуются величинами напряжений, которые можно определить расчетным путем либо жутем непосредственного измерения.

При этом связукщим звеном всех входяWx величин является масштаб mz напряжения вычислительного блока.

Определить егб величину наиболее удобно из уравнения а = GTeBec транспортного средства можно определить уровнем выходного напряжения датчика веса, который способен взвесить транспортное средство и имекиций уронень выходного напряжения порядка 10 В. Поэтому, задавая величину Ку=-5, получают m С т, /К =2. Это

Величина К5 mu 1146 Сl (PH определяется расчетным путем на основании паспортных данных приводного двигателя, т.е.

15749

6 значит, что величину входного напряжения необходимо ограничить до величины К m> от задающего устройстна, Велйчина К опр еделяется из уран5 нения K расчетным путем, так

1 как суммарный момент инерции всех деталей J<, непосредственно связанных с валом вращения, определяется расчетным путем при разработке механической части транспортного средства, поэтому

К1=.1ь /в„. Это значит, что величину входного напряжения необходимо ограничить до величины К1вц от задающего устройства. Величина Кг определяется из уравнения К. m =91 V in/n рас.четным путем, так как линейная скорость транспортного средства и коэффициент редуктора i известны из пас20 портных данных, а величина скорости приводного двигателя определяется постоянно выходным напряжением тахогенератора, установленного. на валу приводного двигателя, поэтому можно

25 записать К =91 V i-/U m

Р л ч

Величина U1, соответствующая скорости и<, определяется по характеристике тахогенератора, которая дается в паспортных данных на тахогенератор

3р (фиг.5). Следовательно, входное напряжение необходимо ограничить на входе до величины К m от задающего устройства.

Величина К4 определяется из уран4 г В нения К ши =п -и расчетным путем так как величины скоростей п 1 и п соответствуют ныходньпл напряжениям

U и U<, которые можно определить по характеристике тахогенератора (фиг.5), 4О поэтому можно записать

К -(П-и )/в, или К0-(и П,) (и -U,) /m„.

Величина Бг определяется по характеристике тахогенератора и снимается

45 с источника эталонного напряжения, а напряжение U< снимается с выхода тахогенератора, причем оба ограничи- ° ваются до величины входа н микросхемы и подаются на входы сумматора

5О по схеме сложения (U<+U <), сумматора по схеме вычитания (У -U ) и с выходя умножителя снимается результат (U +

+01) У (Ue-Ut ), не превышающий расчетную величину К шц.

1615749

С = -к 1 Р

М 2tia 9 81ь Н С и„ где P — число полюсов электродвигателя;

N — число активных проводников якорной обмотки; а — число параллельных ветвей якорной обмотки

Š— минимальная ЭДС электродвигателя, 10 поэтому

1146;Рв ° Ма Еан ! 5 2 а 9,81 СЕ и, m1, 15

Следовательно, выходное напряжение еобходимо ограничить на входе до веичины K m > от задающего устройства, пределяемого расчетным путем по веичине К mM. 20

Величину К g определяют из неравенства К m p $ . В формулу (6) подставяют максимально допустимую величину и величину соответствующего ему

Irofa двигателя Х 1, которая определяет-25 ря расчетным путем, и на основании этого определяют величину S . Отсюда

Определяют К у S /ш®. Следовательно, Ьходное напряжение необходимо ограничить на входе до величины К тц от 30 эадатчика.

Ток якоря Х„ определяется уровнем выходного сигнала датчика тока приво,1 а горизонтального перемещения и не превышает 10 В.

Устройство работает следующим об35 азом.

Адресные элементы 22 и 23 устанавливаются со смещением к центру по отошению один к другому (фиг.2), 40 поэтому включение датчиков 24 и 25 происходит по очереди при движении ранспрртного средства слева направо. начала включается датчик 24, затем ба вместе, затем отключается датчик

4, а датчик 25 остается включенным, затем отключается датчик 25.

При выполнении блоком 26,операции

Ф чета импульсов от блока 27 отработки рограммы (фиг.2) приходит на элемент

И 33 (фиг.3) разрешение на его включение а поскольку триггеры 34 и 35 йеред этим установлены в исходное сос 1 ояние, элемент И 33 открывается в

Момент одновременного включения дат" 1иков 24 и 25 и включает триггер 34, (t выхода которого снимается счетный

Импульс. После отключения датчика 25, открывается элемент И 36, поскольку транспортное средство двигается в направлении "Вперед", и на вход элемента И 36 поступает. единичный сигнал

А от блока 32 (фиг.2), От элемента

НЕ 37 и от датчика 24 также поступает единичный сигнал на вход элемента

И 36, который через элемент ИЛИ 38 включает триггер 35, подающий на вход элемента 39 единицу и подготавливая его к включению. После отключения датчика 24 через элемент НЕ 40 на вход элемента 39 поступает единичный сигнал, в результате чего элемент

39 отключает триггеры 34 и 35. Далее процесс повторяется.

Операция точного астапова осуществляется подачей нулевого сигнала на вход элементов НЕ 41 и И 33, в результате чего операция счета прекращается, При точном останове на .выходе обоих датчиков 24 и 25 появляются единичные сигналы, поступающие на вход элемента 42, который выходным сигналом включает элемент 43,задержки, определяющий наличие точного останова выходным. сигналом в блок 27.

Если транспортное средство останавливается неточно, например проходит в направлении "Вперед", то на выходе датчика 24 сигнал отсутствует, элемент 42 отключает элемент 43 и включается элемент И 44, который". через элементы 45 и 46 включает триггер 47, запускающий через элемент 48 передвижение транспортного средства в направлении "Назад". При включении одновременно датчиков 24 и 25 через элемент И 49 включается элемент 50, контролирующий наличие точного останова и отключающий через элементы

49 и 51 триггер 47.

Запись и считывание адресов из блока 27 осуществляются по следующему принципу. С пульта управления, входящего в состав блока 27, задается в десятичном коде адрес нужной ячейки, который преобразуется в двоично.-десятичный код и запоминается системой отработки программы, следящей за перемещением транспортного средства на соответствующих его положению скоростях, точной остановкой в адресной ячейке и одновременном с остановкой транспортного средства запоминанием адреса ячейки, у которой производится остановка для того, чтобы при следующем наборе адреса на пульте управления имелась возможность сравнения

1615749

10 в блоке 32 вновь задаваемого адреса и адреса отправления транспортного средства для определения направления перемещения "Вперед" или "Назад".

В схему задание адреса в десятич5 ном коде поступает с переключателей

58-66 на элементы 67- 70 через преобразователь, представляющий собой раэветвление проводов, где преобразуется 10 в двоично-десятичный код и через элементы 71-74, определяющие разряд единиц, фиксируется на триггерах 75-78, Переключение на разряд десятков и сотен осуществляет переключатель 79, 5 соответствующие сигналы с которого фиксируются на соответствующих триггерах запоминания десятков и сотен (не показаны, так как аналогичны триггерам запоминания единиц).

После набора задания от переключателей 58-67 по команде "Пуск" от переключателя 80 выходной сигнал блока

32 А> или А<, определяющий соответt ственно направление передвижения 25

"Вперед" или "Назад", поступает на входы элементов 81 и 82 через элемент

83 или 84, включающие триггер 85 или

86, который дает сигнал включения на привод 87, запускающий двигатель 88.

Транспортное средство передвигается до адресной ячейки и по сигналу датчиков 24 и 25 (фиг.3),на триггерах

89-92 через элементы 93-96, определяющие вес разряда единиц, фиксируется адрес. Этот адрес для следующего задания будет адресом сравнения для определения направления перемещения транспортного средства на входе В блока 32 (фиг.2) . При этом направление

"Вперед" включается в том случае, если сигнал-:-в двоично-десятичном коде, поступающий от блока 28, счетчика 29 на вход А блока 32, больше величины сигнала в двоично-десятичном коде, поступающего на вход В с выхода блока

27, и соответствует выходному сигналу

А). Направление "Назад" включается в противоположном случае и соответствует выходному сигналу A(блока 32 сравнения. Элементы 89-92 отключаются только в следующем цикле, после включения направления движения транспортного средства "Вперед" или "Назад" сигналом А ) или А от блока 32 через элемент 97, триггеры 75-78 — в текущем цикле единичным сигналом"точного останова от элемента 43 (фиг.3) через элемент 98 (фиг.4).

Формирование логической "1" для установки триггеров в исходное состояние при включении питающего напряжения осуществляется узлом 99 (силовые контакты которого не показаны, а покаэан блок-контакт) через элементы 100103, При этом переключатель 79 должен быть поставлен в нулевое положение (отключено), иначе схема не включится, а единичный сигнал подается на вход элемента 100, который открывается, и единичный сигнал через элемент 101 поступает на вход элемента 102. Поскольку на втором в..соде элемента 102 логический "0", на его выходе — единичный сигнал, который через элементы

97 и 98 подает единичный сигнал на сброс три|теров в исходное состояние.

При переводе переключателя 79 в любое другое положение элемент 103 открывается и единичный сигнал на сброс три|теров перестает поступать, так как через элемент HE 103 поступает единичный сигнал на вход элемента

И 102, который открывается и подает на вход элементов 97 и 98 нулевой сигнал, снимающий единичный сигнал сброса триггеров и разрешающий через элемент 104 пуск "Вперед" или

"Назад".

Для задания максимально возможного тормозного пути принимается путь, проходимый максимально загруженным транспортным средством с гарантированной возможностью точного останова у адресной ячейки. Заданный адрес снимается в двоично-десятичном коде с триггеров и подается в виде сигнала А на вход сумматора 105 (на второй вход которого подается в двоично-десятичном коде постоянный сигнал В) для сложения четырехразрядных двоичных чисел, подключенного на выполнение операции вычитания, Полученный результат через элементы 106-109 фиксируется на три|терах

110-113 и подается на установочный вход блока 30, в блок 28 перед началом движения транспортного средства (фиг.2), которое при наличии команды

"Пуск" от переключателя 80 (фиг.4) передвигается и ведет счет чисел ячеек от датчиков 24 и 25 через блок

26 в блоке 28 непосредственно на счетчике 29. Выходной сигнал счетчика 29 в двоично-десятичном коде подается на вход 30, и при равенстве сиг налов А=В включается реле.31 (фиг.2) 11 161 (с учетом времени его включения и памятью) для подключения. На сумматоре 3 суммируются сигналы, соответствующие весам транспортного средства и переносимого им груза, сумма которых перемножается с сигналом, отражающим скоростные данные транспортного средства от преобразователя 114 на умножителе 4 (фиг.1), выходной сигнал которого суммируется с сигналом, отражающим суммарный момент инерции всех деталей, непосредствен1 но свя з анных с валом вращения, Выходной сигнал сумматора 5 перемножается с сигналом разности квадратов мини мальной и максимальной скоростей на

I ° умножителе 6 выходной сигнал котороФ i го подается на вход делителя 10, На последнем результат делится на сигнал произведения величин электрических параметров приводного двигателя, пос-! тупающий с умножителя 11.

Выходной сигнал делителя 10 являет ! ся выходным сигналом блока 1 и отражает величину тормозного пути транс портного средства при данном грузе до места точной остановки. Поэтому для определения точки начала снижения скорости его необходимо сравнить в блоке 13 включения сигнала торможения с задакщим сигналом, отражающим величину максимально заданного пути торможения в вычитателе 16 и через АЦП

17 сравнить на схеме 18 с сигналом о числе оборотов двигателя со счетчика 15, ведущего счет импульсов от 1 ° датчика 19. Один импульс датчика 19 соответствует одному обороту привод" ного двигателя.

При. равействе числа импульсов, подаваемых на входы А и В схемы 18 в двоично-десятичном коде, на выходе схемы 18 появляется выходной сигнал

"Выход 1", дающий команду включения триггера 115, который находится в. блоке отработки программы (фиг. 4), на переключение скорости с рейсовой через узел 87 и двигатель 88 (фиг,4) на доводочную. Транспортное средство на доводочной скорости доходит до адресной ячейки иоостанавливается по сигналу точной остановки блока 26, отключающего элементом 43 (фиг,3) триггер 85 или 86 через элемент 98,отключающий узел 87 и двигатель 88 (фиг.4) . ,Формула изобретения

Вычислительное устройство для автоматического позиционирования

5749

50

45 транспортного средства, содержащее блок включения сигнала торможения, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности за счет выбора оптимального пути торможения, в него введен вычислительный блок, включающий три сумматора, вычитатель, четыре умножителя и делитель, а блок включения сигнала торможения содержит вычитатель, формирователь одиночного импульса, счетчик, аналого-цифровой преобразователь и схему сравнения, выход которой является выходом переключения скорости устройства, входы схемы сравнения соединены с выходами счетчика и аналогоцифрового преобразователя соответственно, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом вычитателя, счетный вход счетчика соединен с выходом формирователя одиночного импульса, синхронизирующий вход подключен к входу числа оборотов устройства, входы первых слагаемых первого, второго и третьего сумматоров, входы уменьшаемых вычитателя вычислительного блока и блока включения сигнала торможения и вход множимого первого умножителя соединены с входами эталонных сигналов устройства соответственно, вход второго слагаемого первого сумматора соединен с входом значения веса устройства, выход первого сумматора соединен с входом множимого второго умножителя, выход которого соединен с входом второго слагаемого третьего сумматора, выход которого соединен с входом множимого третьего множителя, выход которого подключен к входу делимого делителя, выход которого через элемент коммутации соединен с входом вычитаемого вычитателя и с входом формирователя одиночного импульса блока включения сигнала торможения, входы значений величин привода устройства соединены с ходом второго слагаемого второго сумматора, с входом вычитаемого вычитателя, с входом множителя второго. умножителя и входом множителя первого умножителя, выход которого соединен с входом делителя, выходы второго сумматора и вычитателя соединены с входами множимого и множителя четвертого умножителя соответственно, выход четвертого умножителя соединен с входом множителя третьего умножителя, 16! 5749! 615749! б15749

1615719

ob/þèó

Составитель А,Жеренов

Техред Л.Олийнык Корректор С,Шевкун

Редактор А.Козориз

Заказ 3990 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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