Устройство для управления движением транспортного средства

 

Изобретение относится к автоматическому управлению движением транспортных средств вдоль заданного токонесущим проводом направления и может быть использовано , например, в машиностроительной промышленности для управления мобильным роботом, эксплуатируемым при больших неровностях пола, в системах с адресацией рабочих мест. Цель изобретения - упрощение и расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности использования транспортного средства в случаях с адресацией его останова . Для этого в устройство, содержащее индукционный датчик, установленный на транспортном средстве, генератор переменного тока, подключенный к токонесущему проводу, аналого-цифровой преобразователь, усилительно-выпрямительный блок, формирователь команд, сервопривод , амплитудно-фазовые датчики, введен коммутатор, индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально , а П-образные петли амплитудно-фазового датчика расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения. 15 ил. Я со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 05 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«1:д«» . (21) 4798351/24 (22) 08.01,90 (46) 23,12.92. Бюл. N. 47 (71) Белгородский политехнический инсти. тут строительных материалов им. И. А, Гришманова (72) А. С. Кижук, B. Г. Рубанов, А. Н, Потапен. ко, В. Н. Подлесный, И, Н. Власейко и И. М.

Сидорин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1332268, кл. 6 05 D 1/03, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1524714, кл. G 05 D 1/02, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к автоматиче скому управлению движением транспортнйх средств вдоль заданного токонесущйм

:- проводом направления и может быть использовано, например, в машиностроительной промышленности для управления мобйльным роботом, эксплуатируемым при больших неровностях пола, в системах с адИзобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в робототехнике, в частности, для управления движением транспортных средств вдоль заданного токонесущим проводом направления, эксплуатируемых при больших неровностях пола, и в системах с адресацией рабочих органов, Известно устройство для автоматйчвского управления движением самоходного средства; содержащее датчик сигнала пере„, БХ„„1783481 А1 ресацией рабочих мест. Цель изобретения—

" упрощение и расширение области применения устройства за счет обеспечения воэможности использования транспортного средства в случаях с адресацией его останова. Для этого в устройство, содержащее индукционный датчик, установленный на транспортном средстве, генератор переменного тока, подключейный к токонесуще.му проводу, аналого-цифровой преобразователь, усилительно-выпрямительный блок, формирователь команд, сервопривод, амплитудно-фазовые датчики, введен коммутатор, индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально, а П-образные петли 3 амплитудно-фазового датчика расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, на-:, 2 ходящегося на пересечении оси точного позиционирования in заданной траектории движения, 15 ил.

, (O фь (О

° ев«»й ключения структуры (кодовый датчик), программный блок, соединенный с сервоприводом органов управления самоходного средства, чувствительйый элемент с индук° ааав ционным датчиком, установленным с воэможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору и уложенным на местности в соответствии с заданной траекторией движения самоходного средства; устройство снабжено также амплитудно-фазовым датчиком, амплитуд3

1783481 но-фазовым детектором и дешифратором кодов; амплитудно-фаэовые датчики образованы контурами иэ токонесущего провода и расположены в местах смены структуры, Недостатком такого устройства являются ограниченные возможности применения индукционного датчика как кодового датчика, поэтому в системе автоматического управления движением транспортного

10 средства предусмотрены два типа датчиков, индукционный и кодовый; и соответствующие подсистемы управления по трассе и декодированияоборудования;что приводит к усложнению технической реализации системы

Известно также устройство определе ния отклонения транспортного средства от заданной траектории, эксплуатируемого при бол ьших неровностях пола, содержащее три пары катушек (индукционный дат20 чик), установленных на роботе в горизонтальной плоскости, прйчем две пары катушек расположены на определенйом расстоянии друг от друга и от продольной оси транспортного средства, а третья пара установлена, как и первые две пары катушек, на магнитном стержне, ось которого перпендикулярна направляющему токонесущему проводу, уложенному на местности, 30 причем магнитный центр третьей катушки расположен между первыми д вум я парами катушек, Таким образом, эа счет дополнйтельной пары катушек частично устраняется неровтранспортное средство. Однако такой индукционный датчик имеет ограничение по зоне отклонения транспорта от токонесущеro провода, которое обусловлено областью

40 линейности статической характеристики катушек и сохраняется при относительно небольаих отклонениях по высоте. Кроме того, в самом методе измерения отклонения транспортного средства от токонесущего провода заложена методическая погрешность, суть которой заключается в следующем. Так как катушки включены дифференциально, то отклонение вправо или влево от токонесущего провода вызывает появление ЭДС на выходе индукционно50

ro датчика с соответствующим значением фазы, причем, чем больше отклонение, тем больше ЭДС, однако чувствительность датчика зависит еще и от расстояния от датчика до токонесущего провода, и при больших

55 неровностях пола будут вноситься искажения в показания индукционного датчика.

Кроме того, известно устройство для управления движением транспортного средства, содержащее индукционный датчик, ность местности, по которой перемещается 35 установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генераторупеременного тока и уложенным на местности в соответствии с заданной траекторией движения транспортного средства, усилительно-преобразующий блок, сИязанный с индукционным датчиком и аналого-цифровым преобразователем, который последовательно соединен с вычислительным блоком и сервоприводом, образующими подсистему управления по трассе, кодовый датчик, установленный с возможностью взаимодействия с амплитудно-фазовыми датчиками, расположенными в местах причала транспортно о средства и образованными из токонесущего провода, причем кодовый датчик, rn-канальный усилитель, детекторы, пороговое устройство, регистр, элемент

ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов, элемент И-НЕ, счетчйк образуют подсистему декодирования оборудования и точного позициОнирОВания.

Недостатком этого устройства являются ограниченные -возможности применения индукционйого датчика и всей подсистемы управления транспортным средством rio трассе в случаях с адресацией рабочих органов, для чего требуются кодовый датчик и подсистема декодирования оборудования и точного останова, Кроме того, использова- . ние аналогового сигнала от индукционного датчика, величина которого пропорциональна отклонению транспортного средства от трассы, связано с ошибками в системе управлениа при эксплуатации транспортйого средства с большими неровностями местности, по которой оно передвигается. Сложна техническая реализация устройства, Цель изобретения — упрощение и раСшйрение области применения устройства за счет обеспечения возможности использования транспортного средства в случаях с адресацией его останова.

Указанная цель достйгается тем, что устройство для управления движейием транспортного средства, содержащее индукционный датчик, установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору переменного тока, уложенным на местности в.соответствии с заданной траекторией движения транспортного средства, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом усилительно-выпрямительного блока, а выход — с входом формирователя команд, первый выход которого связан с входом сервопривода, и амплитудно-фазовые датчики, расположенные в мес1783481 тах причала транспортного средства и образованные токонесущим проводом, оно дополнительно содержит коммутатор, а индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально, магнитные центры которых расположены в плоскости, поперечной токонесущему проводу, последовательно друг эа другом, причем у одной из пар катушек являющейся центральной, магнитный центр расположен над токонесущим проводом, выходы пар катушек подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, выход которого соединен с входом усилительновыпрямительного блока, при этом уйравляющий вход коммутатора соединен с вторым выходом формирователя команд, третий выход которого связан с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, П-образные петли амплитудно-фазового датчика, последовательно кодирующие два разряда кода причала в J-системе счисления, расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства, уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами индукционного датчика на значение разряда кода причала в J-системе счисления, которое равно количеству центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика симметрично относительно магнитного центра центральной пары катушек.

Магнитные центры каждой пары катушек расположены поперечно токонесущему проводу и последовательно друг за другом с шагом, определяющим точность измерения отклонения транспортного средств от заданной траектории движения, Индукционный датчик предложенной конструкции позволяет осуществлять контроль за отклонением транспортного средства от заданной траектории движения с указанной точностью и дополнительно к основным своим функциям позволяет проводить декодирование причалов, если кодирование осуществляется последовательным кодом. 8 связи с использованием разработанного индукционного датчика, имеющего расширенные функциональные возможности, осуществлена новая техническая реализация системы для автоматического управления движением транспортного средства, вклюводу равен произведению расстояния между магнитными центрами на значение разряда кода причала. в J-системе счисления, которое равно количеству магнитных

35 центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика относительно центральной пары катушек, Дополнительное применение разработанного амплитудно-фазового датчика позво40 ляет уменьшить количество контуров амплитудно-фазового датчика по сравнению с прототипом, На фиг. 1 показана схема устройства для управления движением транспортного

45 средства; на фиг. 2 — конструкция индукционного датчика и его размещение на транспортном средстве; на фиг. 3 — схема включения К пар плоских катушек; на фиг. 4 — статическая характеристика дифферен ци50 ального индукционного датчика; на фиг, 5— статическая характеристика индукционного датчика для его различных положений н д токонесущим проводом; на фиг, 6 — алгоритм определения величины отклонения

55 транспортного средства от заданной траектории движения; на фиг. 7 — техническая реализация системы автоматического управления транспортным средством; на фиг, 8 —. ста гические характеристики индукционного датчика, поясняющие методику выбора

30 чающая дополнительно к известным элементам системы коммутатор. связанный информационными входами с индукционным датчиком, состоящим из К пар катушек, а выходом — с усилительно-выпрямительным блоком, причем управляющий вход коммутатора соединен с формирователем команд, осуществляющим управление коммутатором по заданной,программе. Кроме того, следует отметить, что разработанная система автоматического управления движением транспортного средства выполняет функции подсистемы декодирования оборудования и точного остайова транспортного средства, причем техническая реализация ее значительно упрощена по сравнению с существующими. Предлагается также техническая реализация амплитудно-фазового датчика в виде П-образной петли, с помощью которой можно последовательно кодировать два разряда кода причала в

J-системе счисления, при этом петли расположены по нормали в противоположные стороны от граектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, причем размер каждой петли по нормали к токонесущему про1783481 его технической реализации из заданной йерпендикулярна токонесущему проводу 3 точности; на фиг, 9 — статические характери- (фиг. 2). стики одной пары дифференциально вклю- . В каждой паре дифференциально включенных катушек для разных расстояний ченных катушек наводится ЗДС, амплитуда между ними; на фиг. 10 — зависимость диа- 5 которой зависит от величины смещения магпаэона измерения индукционного датчика нитного центра Ml этой пары относительно от выбранного расстояния между диффе- токонесущего провода 3 (фиг. 4). ренциально включенными "катушками; на Так как ийдукционный датчик 5 выполфиг. 11 — амплитудно-фазовый датчик, над нен таким образом, что магнитные центры которым размещен индукционный датчик; 10 пар катушек располагаются последовательна фиг. 12 — фрагмент взаимодействия амп- но друг за другом, совокупность значений лктудно-фазового датчика и индукционного амплитуд ЭДС, наводимых в парах катушек, датчика; на фиг. 13 — общий алгоритм раба- в любой момент времени восйройзводит ты вычислительного блока; на фиг. 14 — фун- статическую характеристику отдельно взякциональная схема коммутатора; на фиг. 15 15 той пары катушек, т.е. характеристику, пока— практическая реализация коммутара. занную на фиг, 4.

Уст зойствосодержитамплитудно-фаэо- Это свойство положено в основу опревые датчики 1,2,...,n-2, и — 1, и, установлен- деления ввеличины отклонения ТС от заданные в местах позиционирования ной траектории движения. . транспортного средства (ТС) и уложенные с 20 Один из магнитных центров индукцион. помощью токонесущего провода 3, питае- його датчика 5 (центральный) выбирается в мого генератором переменйого тока 4. Над качестве опорного, В том случае, когда он токонесущим проводом расположен индук- находится непосредственно над токонесуционный датчик 5, взаимодействующий с щим проводом 3 йли смещен относительно ним, соединенный с аналоговым коммутато- 25 . - : : р . ромб,сигналс выходакоторогоусиливается о "а р не "ревь шающее 2 него на расстояние, не п евышаю ее, усилительно-выпрямительнйм блоком 7 и отклонение TC от эаданйой траектории счипередается на вход аналого-цифрового пре- тается равным нулю (фиг. 5а). образователя8,цифровая информация с вы- Этофасстояние распознается по следухода которого поступает в формирователь 30 ющем условию: команд 9, осуществляющий выдачууправля- . А <Аь 1= 0,1,...,k — 1 (1) ющих воздействий на сервопривод 10. Кро- где Az —. амплитуда ЭДС, наводимая в паре ме того, формирователь команд 9 катушек, магнитный центр которой принят вырабатывает цифровые сигналы для управ- за опорный; ления аналоговым коммутатором б и анало- 35 А — амплитуда ЭДС, наводимая в I-й го-цифровым преобразователем 8 (фиг . 1), паре катушек.

Устройство работает следующим обра- . Пусть под действием возмущений ТС зом. flo маршруту движейия транспортного сместилось вправо относительно токонесусредства уложен токонесущий провод 3, по щего провода 3(фиг. 56), В этом случае спракотоpомy протекает переменный ток, созда- 40 ведливо выражение ющйй цилиндрическое магнитное поле. С А <А), 1= 0,1,..., k — 1; I i, (2) этим полем взаимодействуетиндукционный где А — амплитуда ЗДС, наводимая в паре датчик 5, закрепленный на ТС и выполнен- катушек, магнитный центр которой располоный в виде сборки четного числа плоских жен над токонесущим проводом или сме(дисковых) катушек. установленных соосно 45 щен относительно него на расстояние, не (ось 00 ) вплотную друг к другу (фиг. 2). превышающее р/2.

Пары плоских (дисковых) катушек вклю- Тогда отклонение ТС or заданной траекчены дифференциально, причем их магнит- тории движения вычисляется по формуле ные центры IHm, Мп+1...„M ii расположены е= sign(Nz-Nt) INz — Nt I.p p/2, (3) поперечнотоконесущему проводу 3 с шагом 50 где Nz — номер опорной (центральной) пары р, определяющим точность измерения от- катушек; клонеиия ТС от заданной траектории (фиг. N< — номер пары катушек. в которой ам3).: плитуда наводимой ЗДС минимальна.

В исходном:,состоянии индукционный Для примера; показанного на фиг. 56, датчик 5 устанавливается над токонесущим 55 е= sign (9-5) 9-5 I 2" 1= 8+1 (мм). проводом 3 (высота h порядка нескольких При смещении ТС в другую сторону отсантиметров) таким образом, что плоскости клонение определяется аналогично (фиг. катушек перпендикулярны поверхности ук- 5в): ладки токонесущего провода 3 и продоль- е- sIgn(9-12) 19-12 I 2 1=-6.«1(мм), ная ось индукционного датчика 5 (ось 00) 1783481

Таким образом, индукционный датчик 5 является датчиком дискретного принципа. действия, так как осуществляется квантование аналогового сигнала по уровню. Усло- . вия (1), (2) будут выполняться не только 5 тогда, когда магнитный центр пары катушек находится непосредственно над токонесущим проводом 3, но и когда он смещен на расстояние, не превышающее р/2. Отсюда становится понятным наличие статической 10 ошибки р/2 в формуле (3), На фиг. 6 приведена схема алгоритма: определения величины отклонения ТС от заданной траектории движения:11 - блок на чальной установки; 12 — блок опроса пар 15 катушек индукционного датчика 5; 13 — блок нахождения номера пары катушек, наводимая ЭДС в которой минимальна, 14 — блок вычисления отклонения.

Техническая реализацйя предложенйо- 20

ro устройства для автоматического управле- ния движением транспортного средства показана на фиг. 7, Вычислительный блок 9 построен на базе однокристальной микроЭВМ (03BM) се- 25 рии К1816 со схемами расширения внешней памяти. В его состав входят ОЭВМ, ОЗУ, ПЗУ, регистр адреса йамяти RG1, выходной порт RQ2. Шесть разрядов порта Р2 ОЭВМ используются для управления аналоговым 30 коммутатором 6, а порт Р1 и два старшйх разряда Р2 — для считывания цифрового кода с АЦП.

С помощью регистра RG1 организуется обмен информацией между памятью и одно- 35 кристальной ЭВМ. Регистр RG2 предназначен для временного хранения управляющего воздействия на сервопривод

10, Конструктивно блок 6 может быть вы- 40 полнен нэ базе интегральных аналоговых коммутаторов, например К591КНЗ. Данная микросхема обеспечивает коммутацию шестнадцати аналоговых каналов.

Для построения коммутатора на боль- 45 шее число коммутируемых каналов бгок 6 должен быть построен по функциональной схеме, приведенной на фиг. 14.

Входные каналы аналогового коммута- 50 тора образуют потенциальные выходы дифференциально включенных пар катушек индукционного датчика 5. Управляющий код поступает с порта Р2 вычислительного блока 9. Выход аналогового коммутатора со- 55 единен с входом усилительно-преобразующего блока 7.

Общее количество корпусов интегральных коммутаторов определяется по формуле

m

К где M — общее числсг коммутируемых каналов;

К вЂ” количество каналов, коммутируемых одной микросхемой.

Причем частное округляется до большого целого. Для выбора аналогового канала вычислительный блок 9 формирует управля- . ющий код длиной N бит. Младшие разряды этого кода подключены к управляющим входам(УВ) всех интегральных коммутаторов, а старшие р разрядов подаются на вход дешифратора ДШ, выходы которого соединены с входами V аналоговых коммутаторов, . С помощью старших разрядов осуществляется выбор соответствующего аналогового коммутатора, а младшие и бит управляющего кода определяют один из каналов выбранного аналогового коммутатора.

Значения р и и определяются по формулам

Р=logzn, и=!оц К., На фиг. 15 приведен пример реализации 32-канального коммутатора, выполненного на микросхемах К591КН3.

Для определения величины отклонения

ТС от заданной траектории движения

ОЭВМ последовательно через порт Р2 выдает коды коммутации на управляющие входы N<, N>,..., Ng-t аналогового коммутатора

6, перебирая при этом цифровые комбинации, количество которых равно числу пар дифференциально включенных катушек индукционного датчика 5, а десятичное представление кажДой цифровой комбинации есть номер коммутируемой пары катушек, Этот номер должен соответствовать номеру магнитного центра пары катушек. В свою очередь, магнитные центры нумеруются последовательно целыми числами от 0 до К-1.

Например, появление на управляющих входах аналогового коммутатора 6 кода

00101 должно привести к коммутации пары катушек, номер магнитного центра которой равен 5.

После каждой коммутации сигнал, снимаемый с соответствующей пары катушек, усиливается и выпрямляется в усилительновыпрямительном блоке и подается на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 8. Далее ОЭВМ через выход ТО осуществляет его запуск. После окончания преобразования аналогового сигнала в код аналого-цифровой преобразователь 8 формирует сигнал "Готовность данных", который поступает на вход запроса прерываний ОЭВМ К1. Программа обслу1783481 живания прерывания состоит в считывании через порт Р1 и два разряда Р2 цифрового кода и пересылке его для временного хранения в 03У.

Таким образом, после реализации блоком 12 алгоритма определения величины отклонения ТС от заданной траектории движения (фиг, 6) будет сформирован массив чисел e (i), i=0,1,2,..., К вЂ” 1, каждый элемент которого является цифровым .представлением амплитуды ЭДС, наводимой в паре катушек. Затем выполняется выбор минимального элемента этого массива (блок 13). Он может быть реализован различными способами. В данном случае осуществляется последовательный перебор элементов массива, сравнение каждого элемента с текущим минимумом, формирование нового значения текущего минимума и запоминание его номера. После окончания цикла по I значение N< будет равно номеру пары катушек, магнитный центр которой находится над токонесущим проводом 3, Далее происходит вычисление отклонения ТС от задан ной траектории движения по формуле (3). Причем величины р, К и Nz задаются заранее в блоке 11 и являются константами.

Информация об отклонении используется для вычисления управляющего воздействия на сервопривод 10, которое формируется таким образом, чтобы ТС возвращалось на заданную траекторию движения, т.е. желаемый закон изменения управляемой величины имеет вид е (t)=0.

Кроме того, предложенный индукционный датчик дополнительно к основным своим функциям позволяет проводить декодирование технологического оборудования, если его кодирование осуществляется последовательным кодом, уложенным токонесущим проводом в виде последовательности П-образных петель (авт. св. СССР М 767710, кл, G 05 D 1(02. Так как устройство для управления движением ТС обеспечивает движение по заданной траектории, то минимальная амплитуда ЭДС будет наводиться или в центральной паре катушек(й ), или в близлежащих парах, Появление П-образной петли на трассе приведет к резкому изменению величины Мь которое идентифируется как один разряд кода. После прохождения всех П-образных петель последовательный код будет считан.

Из формулы (3) следует, что статическая ошибка определения величины ь. зависит от шага установки магнитных центров р, который, в свою очередь, определяется толщиной плоской катушки вблизи нуля (фиг, 8).

Так как первое вытекает из того, что величина р не может быть меньше величны

Ь, следует остановиться более подробно на . втором моменте, 5 Поскольку порог чувствительности Up аналого-цифрового преобразователя является конечной величиной, цифровое представление амплитуд Ai-1,i, Ац,Ai+1, i в отличие от цифрового представления амплитуд Ai-i.с, 10 Al,r, Ai+1,r будет одинаковым (фиг, 8). Поэтому определить номер магнитного центра пары катушек, в которой амплитуда наводимой

ЭДС минимальна, не представляется возможным. В связи с этим наклон статической

15 характеристики пары катушек вблизи дол- . жен выбираться из условия тра > —.

L4

Диапазон измерения N индукционного

20 датчика 5 зависит от расстояния х между катушками в дифференциально включенной паре.

На фиг. 9 показаны статические характеристики пары катушек, при различных ве25 личинах х и фиксированном Up, Диапазон измерения N определяется графически. Если величина отклонения ТС от трассы будет больше N, то из-зэ конечного значения порога чувствительности Up определить номер

30 пары, амплитуда наводимой ЭДС в которой минимальна,не удастся, так кэк таких пар будет несколько.

Из зависимости N(x), приведенной на фиг, 10, следует, что с увеличением рэссто35 яния между катушками в дифференциально включенной паре диапазон измерения индукционного датчика увеличивается.

С помощью индуктивного датчика 5 можно осуществить декодирование техно40 логического оборудования, По маршруту движения, т.е, в местах его позиционирования, с помощью токонесущего провода 3 симметрично относительно центра точного останова, находящегося нэ

45 пересечении оси точного позиционирования и токонесущего провода 3, в противоположные стороны друг от друга укладываются П-образные петли амплитудно-фазового датчика, последовательно ко50 дирующие два разряда кода причала в ,>-системе счисления (см. фиг. 11), Выбор системы счисления для кодирования обслуживаемого транспортным средством оборудования определяется

55 количеством пар дифференциально включенных катушек в индукционном датчике 5.

Эти пары катушек конструктивно должны быть установлены тэк, чтобы их магнитные центры располагались последовательно

1783481 старшую и младшую цифру кода причала.

Очевидно, что при обслуживании транспор- 55 тным средством большого количества оборудования, необходимо изменить конструкцию индукционного датчика 5, и автоматически пои этом изменится основание системы счисления, в которой будет onдруг за другом и отстояли на расстояние, величина которого равна погрешности измерения отклонения TC от токонесущего провода 3. Например, индукционный датчик

5 состоит из одиннадцати пар дифференциально включенных катушек (см, фиг. 11). Если магнитный центр центральной пары катушек обозначить через О, а остальные магнитные центры пронумеровать в обе стороны и считать, что при движении TC вдоль токонесущего провода движение происходит без отклонения, а магнитный центр центральной пары катушек совпадает с траекторией движения ТС, то в таком случае при последовательном считывании информации с датчика 5 в момент времени, когда индукционный датчик 5 располагается сначала над одной П-образной петлей, кодирующей старшую цифру, а затем над другой

П-образной петлей, кодирующей младшую цифру кода причала, можно определить код причала, закодированный П-образными петлями амплитудно-фазового датчика. Количество оборудования, которое можно распознать при таком способе кодирования, зависит от количества магнитных центров, расположенных в обе стороны от центра О.

При данной конструкции датчика максимальный код причала можно получить, если

П-образная петля, кодирующая старшую цифру причала, охватывает пять магнитных центров, не считая центральной, а П-образная петля, кодирующая младшую цифру кода причала, — такое же количество магнитных центров, расположенных противоположной стороны от центрального в индукционном датчике 5. В этом случае код причала будет равен и= 5» 6 + 5» 60= 36+ 5= 41, где 5 в первом слагаемом — старший коэффициент кода причала;

5 во втором слагаемом — младшая цифра кода причала;

6 — основание системы счисления J-б, При этом количество магнитных центров индукционного датчика 5, охватываемых последовательно петлями, кодирующими максимальный код причала, считая центральный магнитный центр, определяет основание системы счисления J, в которой будет определяться код причала, а их количество, не считая центрального магнитного центра, соответственно определяет

50 ределяться код причала, Напримеп, если индукционный датчик 5 будет содержать девятнадцать пар дифференциально включенных катушек, то максимальное количество обслуживаемого оборудования при этом будет равно п 9 л 10 + Q» 100= 99, Однако для обеспечения точного определения отклонения от токонесущего провода 3 с погрешностью определения отклонения, равной 1 мм, индукционный датчик 5 должен конструктивно выполняться так, чтобы магнитные центры пар дифференциально включенных катушек отстояли друг от друга на 2 мм или при этом задавались максимальным отклонением ТС от трассы в ту или другую сторону, например, равную 15 мм, Конструкция индукционного датчика 5 при этом должна содержать такое количество пар дифференциально включенных катушек, чтобы при максимальном отклонении от токонесущего провода 3 в местах кодирования причалом при системе счисления J самые крайние магнитные центры индукционного датчика 5 находились над П-образными петлями амплитудно-фазового датчика максимального кода причала. При такой конструкции индукционного датчика 5 с учетом максимального отклонения можно определить любой код причала из 1,...,n при движении ТС вдоль провода 3. Уже для определения максимального отклбнения ТС от тОконесущего провода 3, равного 15 мм, с погрешностью в 1 мм индукционный датчик содержит 30 пар дифференциально включенных катушек, а это значит, что согласно предложенной системе кодирования можно закодировать с учетом максимального отклонения и= 7» 8 + 7< 8 =63 единиц оборудования, обслуживаемого транспортным средством, В тех случаях, когда количество обслуживаемого оборудования невелико, можно повысить достоверность считываемой информации путем того, что m магнитных центров индукционного датчика 5 считать за единицу, а количество таких единиц, охватываемых П-образными петлями амплитудно-фазового датчика, определяет код причала, В этом случае число и в рассмотренном выше примере если считать, что m=2, будет равно n=3 х 4 +3 4 =15

1 1 1 о (см. фиг, .12).

Как видно из рассмотренных примеров изменения конструкции индуктивности датчика 5,, можно добиться требуемой точности отклонения TC от траектории движения, а при наличии в датчике большого количества пар катушек, включенных дифференциаль-но, определившись ксличеством магнитных

1783481 центров m, приходящихся на единицу, определяющую код причала, можно повысить достоверность информации, считываемой с индукционного датчика 5 при наличии рыскания ТС при движении, Рассмотрим общий 5 алгоритм работы вычислительного блока 9, позволяющий решать все задачи, возникающие в процессе управления транспортным средством. Формирователь кодов 9для решения задач управления в данном случае 10 может быть построен на базе микроЭВМ.В рассматриваемом случае формирователь кодов 9 реализован на базе однокристальной микроЭВМ (ОЭВМ) К1816 со схемами расширения памяти (см, фиг. 7). 15

Память ЭВМ состоит из ПЗУ и ОЗУ. В

ПЗУ хранятся некоторые константы, необ-. ходимое для решения задач управления, а также алгоритм работы вычислительного блока 9. ОЗУ предназначено для хранения 20 текущей. информации, необходимой для вычисления в процессе управления транспортным средством. Алгоритм работы . . вычислительного блока 9 представлен на. фиг. 13. 25

При запуске системы управления транспортным средством формирователем команд 9 выходят на программу, которая подготавливает необходимые области памяти, считывает из ПЗУ константы, опреде- 30 .ляющее количество обслуживаемого транспортным средством оборудования, константу, определующую основание системы счисления — J, в которой закодированы причалы, а также значение константы m и 35 т.д, После этого начинает выполняться программа определения положения транспортного средства надтоконесущим проводом 3, выход из которой произойдет только в том случае, если ТС окажется над токонесущим 40 проводом 3. После определения режима работы ТС начинает выполняться программа соответствующего режима, В этой программе определяется направление движения ТС и формируется управляющее воздействие 45 на сервопривод 10, вырабатываемое в

03ВМ и выдаваемое через ее двунаправленный порт ДВ в регистр RG 2 (см. фиг. 7).

ТС начинает двигаться в сторону первого обслуживаемого причала, а формирователь 50 команд 9 переходит на программу определений значения отклонения его от токонесущего провода 3.

При этом 03ВМ последовательно через порт Р2 выдает коды коммутации на управ- 55 ляющие входы аналогового коммутатора.б, перебирая при этом цифровые комбинации, количество которых равно числу пар дифференциально включенных катушек в индукционном датчике 5, После каждой коммутации аналогового коммутатора 6 сигнал, снимаемый с пары катушеК индукционного датчика 5, усиливается в усилительно-выпрямительном блоке 7, подается на информационный вход аналогоцифрового преобразователя 8, под управлением ОЭВМ в АЦП аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код, а затем каждый раз считывается ОЭВМ по сигналу

"Конец преобразования", вызывающему прерывание программы, В программе прерывания осуществляется считывание кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 через порт Р1 и Р2 (испопьзуются только разряды Р27, Р26), в оперативную память вычислительного блока 9. После завершения цикла коммутации всех пар катушек индукционного датчика 5 среди сформированного в ОЗУ массива цифровых кодов ойределяется минимальный цифровой код и его порядковый номер, который в данном случае соответствует номеру той пары катушек, между которыми находится токонесущий провод 3. Располагая информацией о порядковом номере центральной пары катушек и текущем порядковом номере той пары катушек, между которыми в данный момент находится токонесущий провод 3, зная расстояние между магнитными центрами пар катушек в индукционном датчике 5, можно определить знак и отклонение транспортного средства от токонесущего провода 3:

e = sign(Mz — Nr) Nz — Nt >- р, где я — отклонение ТС от токонесущего провода 3 со знаком;

Nt — номер пары катушек индукционного датчика 5 в текущий момент времени;

Nz — номер центральной пары катушек; р — расстояние между магнитными центрами соседних пар катушек, На фиг. 12:показан момент положения индукционного датчика 5 над токонесущим проводом 3. Величина отклонения ТС в этом случае будет равна е = sign(15 — 22) . 15 — 22 2= — 14 мм.

При наличии отклонения по его знаку и величине формируется код управляющего воздействия на сервопривод 10, который выдается ОЭВМ через ее двунаправленный порт ДВ в регистр RG 2.

Но прежде чем сформировать управляющее воздействие, полученное отклонение сравнивается с отклонением, рассчитанным на предыдущем опросе индукционного датчика 5. При этом берется разность между текущим и предыдущим отклонениями. По величине этой разности определяется, действительно ли текущее отклонение — это от17

1783481

40 — A + — 6 J, если sign(@)=1;

1 .1 1 .о о — Eo J

m в противном случае, 1 1 где значение — е, — я, округляется до цеm m лого значения, n — код причала; 50

J — основание системы счисления;

m — константа;

ei,г — отклонения, обусловленные по- явлением на трассе П-образных петель амплитудно-фазового датчика, кодирующих 55 старшую и младшую цифру кода причала соответственно и вычисляемых по формулам

Е1 = М1 Йр1 и Fo = Nto Npo, клонение ТС от токонесущего провода, либо это отклонение связано с расположением индукционного датчика 5 над П-образной петлей амплитудно-фазового датчика, Если величина разности превышает заранее on- 5 ределенную константу, то считается, что это отклонение связано с появлением П-образной петли амплитудно-фазового датчика; в этом случае величина отклонения пересчитывается и определяется как разность номе- 10 ров пар катушек индукционного датчика 5, определяющих положение токонесущего провода 3 в данный момент времени и предыдущий. По знаку этой разности определяется старшая-или младшая цифра кода 15 причала при данном опросе йндукционного датчика 5, а величина разности, деленная на константу m и округленная до целого значения, определяет цифру кода причала, значе1 ние которой заполняется, Если знак 20 получейной разности отрицателен, это соот- ветствует тому, что код причала закодирован двумя петлями амплитудно-фазового датчика. Далее программа учитывает размер П-образной петли и продолжает ликви- 25 дировать отклонение ТС без учета величины, обусловленной появлением П-образной петли. Такая коррекция отклонения продолжается до момента. определяющего сход индукционного датчика 5 с П-образной 30 петли. Затем отклонение рассчитывается так же, как до появления на трассе П-образной петли амплитудно-фазового датчика; кроме того, анализируется признак, определяющий количество цифр, кодирующих те- 35 кущий код причала, В том случае, если количество полученных значений цифр кода причала совпадает с признаком, определяется значение текущего кода причала; где Nr>, N

Мр, Npo — номера пар катушек индукционного датчика 5, регистрирующих трассу движения ТС (см. фиг. 12).

Определив код причала, его величину сравнивают с величиной, заданной в программе движения, и при их совладениИ управление передается программе останова

TC у причала, в противном случае выполняется программа, осуществляющая проезд

ТС над П-образными петлями второй половины амплитудно-фазового датчика, после чего передается управление на блок 5 общего алгоритма (см, фиг, 13).

В программе останова ТС у причала осуществляется снижение скорости ТС, и при обнаружении схода индукционного датчика

5 с П-образной петли формируется управляющее воздействие на останов. По завершении остано а запускается таймер времени останова и подготавливается к выполнению следующий шаг программы движения, При обнаружении последнего шага после завершения времени останова завершается вы-" полнение программы, а Й протйвной случае работы программы возобновляется.

Благодаря такой схеме устройства для управления движением ТС расширяются функциональные воэможности устройства управления и упрощается техническая реализация подсистемы декодирования оборудования и точного останова. Расширение функциональных возможностей устройства связано с использованием индукционного датчика в качестве датчика, определяющего отклонения ТС от траектории, а также позволяющего определять код причала и осуществлять точный останов ТС.

Многофункциональное назначение индукционного датчика позволяет упростить техническую реализацию устройства для управления движением транспортного средства, при этом при создании системы используются стандартные модули сопряжения информационных каналов датчика с вычислительным устройством, Кроме того, устройство позволяет повысйть точность измерения отклойения ТС от трассы, причт :и точность зависит от конструктивных особенностей изготовления датчика, а информационный сигнал об отклонении получают в цифровом виде. Благодаря дифференциальному включению катушек их выходной сигнал в момент расположения I-é пары катушек над токонесущим проводом не зависит от вертикального перемещения ТС, 1783481

20 связанного с неровностями местности, по. которой оно перемещается: таким образом, исключается дополнительная ошибка при определении отклонения транспорта от трассы. Использование предложенных конструкций амплитудно-фазового датчика позволяет осуществлять кодирование и декодирование обслуживаемого оборудования, причем кодирование приводится в любой выбранной J-системе счисления. Кроме того, сохраняется высокая помехоустойчивость за счет применения цифрового кодирования.

Формула изобретения

Устройство для управления движением транспортного средства, содержащее ин-, дукционный датчик, установленный на транспортном средстве с возможйостью взаимодействия с токонесущим проводом, 2О подключенным к генератору переменного тока, уложенным на местности в соответствии с заданной траекторией двйжения транспортного средства, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход 25 которого соединен с выходом усилительновыпрямительного блока, а выход — с входом формирователя команд, первый выход которого связан с входом сервопривода, и амплитудно-фазовые датчики, расположенные .® в местах причала транспортного средства и . образованные токонесущим проводом, о тл ича ю щеес я тем, что, с цельюупрощения и расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности 35 транспортного средства в случаях с адресацией егo останова, оно содержит коммутатор, а индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально. магнитные центры которых расположены в плоскости, поперечной токонесущему проводу, последовательно друг за другом, причем у одной из пар катушек, являющейся центральной, магнитный центр расположен надтоконесущим проводом, выходы пар катушек подключены к соответствующим информационным входом коммутатора, выход которого соединен с входом усилительновыпрямительного блока, при этом управляющий вход коммутатора соединен с вторым выходом формирователя команд, третий выход которого связан с входом запуска аналого-цифрового преобразователя. П-образные петли амплитудно-фазового датчика, последовательно Модирующие два разряда кода причала в1-системе счисления расположены по нормали в протиповоложные стороны от траектории движения транспортного средства, уложены на местности симметрично относительно центра точного ос ганова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему провору равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами индукционного датчика на значение разряда кода причала в

j-системе счисления, которое равна количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика симметрично относительно магнитного центра центральной пары катушек, 1783481

1783481

1783481

1783481

/7ЛРС Я

1783481

1783481

Фиг. П

1783481

1783481

Фиг. I3

1783481

1783481 у 7

Составитель А. Кижук

Техред М.Моргентал

Редактор Г.Бельская

Коррек гор Н.Гунько

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

Заказ 4514 . Тираж . Подпис ое

ВНИИПИ Го одписное

В ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытйям при ГКНТ СССР

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