Устройство для автоматического вождения самоходных колесных сельскохозяйственных машин

 

(i i665833

Союз Советских

Социалистических

Республик (22)Заявлено 13.06.77 (2i) 2497890/30-15 с присоединением заявки РЙ (23) П риоритет

Опублнковаио05,06.79. Бюллетень,йе 21

А 01 В 69/04

Гааудератееани9 ханетет

СССР аа деаен изабретевхй в открытий (53) YGK 633..31 (088,8) Дата опубликования описания 08.06.79

B. Б. Виткевич, С. Я. Парфенов, В. g. Шеповалов, A. С. Кашурко и В. B. Пец (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Украинский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения (54 } УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОМЯЕНИЯ

САМОХОДНЫХ КОЛЕСНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для автоматического вождения колесных сельскохозяйсвепных машин и агрегатов.

Известно устройство для автоматического вождения колесных сельскохозяйственных машин, включающее золотниковый распределитель с электормагнитным управлением, усилители, блоки совпадения и фантастрон, производяший широтно-импульсную модуляцию сигнала ошибки.

Недостаток устройства заключается в нестабильности длительности импульсов расхода масла через золотниковый распределитель, в результате чего понижается точность установки управляемых колес на требуемый угол поворота (1).

Известно также устройство, включаюшее золотниковый- распределитель с электромагнитным управлением, подключенный через усилители.к пороговым элементам, формирователь импульсов, инвертор и генератор линейного напряжения f2(.

Это устройство также не обеспечивает стабильности длительности импульсов расходов масла через золотниковый распределитель при различных величинах возмушаюших воздействйй, что сказываетси на качестве переходного процесса в системе регулир ования. . Кроме того, нестабильность длительности импульсов определяется и другими факторами, например, непостоянством времени срабатывания электромагнитов управления при изменении напряжения питания, изменении вязкости масла, износа золотников и т, д.

Бель изобретения — повйшение качества вождения путем уменьшения зоны перерегулирования.

Бель достигается тем, что в устройство введены элементы ИЛИ, Запрет и одновибраторы, при этом входы пороговых элементов подключены к выходу генератора линейного напряжения, а выхопы,— ко входу одного из элементов ИЛИ, выход которого через одновибратор подклюта 17 ИЛИ подключен к неинвертирующему входу элемента 15 Запрет.

Формирователь 13 импупьсов остановкии золотника выполнен из последователь- но включенных переобразователя 20 тока уп«равляющйх электромагнитов в напряжение, первого дифференциатора 21, первого

: усйлителя-ограничителя 22, второго дифференцйатора 23 и воторого усилителяограничителя 24, !

» Формирователь 13 импульсов остановки золотйик«а может содержать резистор

25, включенный последовательно с обмоткой управл«яющ«его электромагнита 6(7).

Параллельно«резистору 25 . через конденсатор 26 подключен вход операционного усилителя 27 с инерционной отрицательной обра гной«связью 28. К выходу операцион-. ного усилителя 27 подключен базоэмиттерный переход транзистора 29.

Формирователь 13 импульсов останов-. ки золотника содержит трансформатор 30) первичная обмотка хоторого включена последовательно с обмоткой управляющего электромагнита 6(7). Ко вторичной .обмотке трансформатора 30 подключены йоследовательно соединенные диоды 31 и ре-, зистор 32. Параллельно резистору 32 че рез конденсатор ЗЗ подсоединен базо-эмит, терный переход транзистора 29;

»»

Связь формирователя 13 импульсов ос""тановки золотника с йервым одновибрато665

Э чен ко входу элемента Запрет, другой вход .которого подключен к выходу вторс I o элемента ИЛИ, а входы последнего подключены с одной стброны через в«торой одновибратор и инвертор II, с другой стороны, непосредственно к выходу первого элемента ИЛИ, причем выход элемента Запрет, связан со входом генератора линейного напряжения, а выход усилителей через формирователь импульсов подключен к первому одновибратору..

Кроме того, формирователь импульсов выполнен.в виде переобразователя тока в

"напряжение, пorrIIIIIoчейно«) о«" к двум«последовательно включенным блокам дифференциатора и усилителя-ограничителя, а пре образователь тока в на«пря«ж«енйе - Ь виде резистора, который подключен йосл«едовательйо с обмоткой управляющего электромагнйта и через конденсатор ко входу опе рационного усилителя с инерционной отрицательной обратной связью, при этом выход его подключен к базоэмиттерному:" переходу выходного транзистора.

-На фиг. 1 изображена принцйпиальная схема электрической части устройства для автоматического вождения самоходнйх кбпеен«ых сельскохозяйственныХ -машин; на фиг. 2 — функциональная схема формирователя импульсов остановки золотника; нв фиг. 3, 4 - варианты выполнения фор"ми Жватбпя импульсов остановки золотника; на фиг. 8 — вариант выполненйа связи первого одновибратора с формирсвателем импульсов бстановки золотника.

Устройство для автоматического вождения самохбдных„колесных сельскохоэяйст«в«енных машин содержит силовой гидравлический цилиндр 1, связанный посредством рычажной передачи 2 с управляемыми колесами 3 колесной машины, и посредством гидравлических магистралей 4 с золотниковым распределителем 5, имеющим управляющие электромагниты 6 и

7, подключенные на выходы усилителей

8 и 9, пороговые элементы 10 и 11, на входе которых подаются сигнал рассогласованйя и сигнал с выхода генератора 12 лийейно -изменяющегося напр яжейия.

Выходные цепи усилителей" 8 и 9 подключены через пбследовательную; цепь-фомирователь 13 икйтульсов остановки золот ника, первый одновибратор 14, элемент

1Ц Запрет - ко входу генератора 12 лйнейно изменяющегося напряжения.K .выходам пороговых элементов 10, 11 подключен первый элемент 16 ИЛИ, выход которого подключен к первому од833

4 новибратору 14 и к одному из входов второго элемента 17 ИЛИ непосредственно, а ко второму его входу через последовательную цепь-инвертор 18 и второй одновибратор 19. Выход второго элемен; ром 14 осуществляется путем подключения коллекторного и эииттерного выводов транзис гора 29 параплельно резистору 34:. через который осуществляется заряд хронирующего конденсатора 35 первого одновибратора:14.

Устройство для автоматического вождения самоходных колесных сельскохозяй ственных машин позволит за счет повьппения точности и устойчивости управления машиной, повысить надежность автоматического вождения сельскохозяйственной машины, т..е; увеличить ее производительность и снизить потери сельскохозяйствен ного продукта.

Функционирование устройства для авто

Матического вождения самоходных колесных сельскохозяйственных машин рассматривается с момента, когда самоходная машина в процессе движения вдоль эада665833

5 б ной траектории отклоняется от нее, и сиг- но соответствует времени срабатывания нал рассогласования поступает на вход золотника распределителя 5. . пороговых элементов 10 и 11. В момент . остановки золотника распреПри величине сигнала рассогласования делителя 5 и перехода первого одновибрцменьше уровня срабатывания пороговых тора 14 в исходное состояние на выходе элементов 10 и 11 все элементы схемы > элемента 15 Запрет появляется "1 и на находятся в следующих состояниях. выходе генератора 12 линейно изменяюПри отсутствии сигнала на входе по- шегося напряжения появляется линейно роговых элементов на выходах пороговых увеличивающийся сигнал, элементов 10 и 11 отсутствует напряже- Когда этот сигнал достигает величины ние и на выходе их устанавливается логи- сигнала рассогласования, за вычетом уров16 ческий "0". Следовательно, ток через уп- ня отпускания порогового элемента 10(11), равляющие электромагниты 6 и,7 не про- на выходе последнего появляется О", уситекает, и золотник распределителя 5 на- литель 8(9) закрывается, управляющий ходится в нейтральном положении. Первый электромагнит 6(7) отключается, и зопотодновибратор 14, первый элемент 16 ИЛИ,. ник распределителя 5 возвращается в нейИ второй одновибратор 19, второй элемент тральное положение. На выходе первого

17 ИЛИ и элемент 15 Запрет находятся элемента 16 ИЛИ появляется "О, на выв состоянии "О". На выходе инвертора ходе формирователя 13 импульсов - "1"„

18 имеется напряжение, т. е. на выходе на выходе первого одновибратора 14 30 и л ю В устанавливается «1 . На выходе формиро-, О, а на выходе инвертора 18 — 1, кс вателя 13 импульсов остановки золотни- торая переводит второй одновибратор 19 ка устанавливается 1 . На выходе гене в неустойчивое состояние и на его выходе . ратора 12 линейно изменяющегося напри- появляется "Г . На время нахождения вто жения сигнал отсутствует. рого одновибратора 19 в неустойчивом со

2$

При превьппении сигнала рассогласове- стоянии на выходах второго элемента 17 ния уровня срабатывания пороговых эле- ИЛИ и элемента 15 Запрет — 1", генементов 10 или 11 в зависимости от зна- ратор 12 линейно изменяющегося напряка сигнала рассогласования на их выходе жения находится в состоянии йасьлцения устанавливается "1". Усилитель 8(9). о и на его выходе поддерживается сигнал, . зв крывается, и через управляющий электро отключающий пороговый .элемент 10(11). магнит 6(7) начинает протекать ток. За время нахождения в неустойчивом

В момент срабатывания порогового состоянии второго одновибратора 19 зо элемента 10(11) на выходе первого, эле- потник распределителя 5 возвращается в

° мента 16 ИЛИ появляется 1, первый нейтральное положение. одновибратор 14 переходит в неустойчи- После возврата второго одновибратора вое состояние, и на его выходе появляет- 19 в устойчивое исходим состояние (на ся 1». На выходе инвертора, 18 появля- его выходе будет О") элемент 15 Зается "О", второй одновибратор 19 остает- прет переходит в состояние О, и генеся в исходном состоянии. На выходе вто- gy ратор 12 линейно изменяющегося напрярого элемента 17 ИЛИ появляется 1 . жения переходит в исходное состояние,.

Элемент 15 Запрет и генератор 12 ли- . За время нахождения золотника распренейно изменяющегося напряжения остают- делителя 5 в крайнем положении устройся в исходном состоянии. ство для автоматического вождения отраи батывает сигнал рассогласования, и упраПо достижению тока в обмотке управ- вляемые колеса 3 поворачиваются гидроляюшего электромагнита 6(7) величины цилиндром 1 на некоторый угол. срабатывания. якорь электромагнита и же- Если;После, отработки устройством перстко связанный с ним золотник распреде- вого цикла на,входах пороговых элеменлителя 5 перемещается в одно из крайних и тов 10(11) сигнал рассогласования осположений, и в момент остановки золот- тается. выше уровня срабатывания порогоника распределителя 5 на выходе форми- вых элементов 10(.11), то снова включарователя 13 импульсов остановки аслот- . ется пороговый элемент 10(11), и цикл ника появляется значение 0", который повторяется. возвращает первый одновибиратор 14 в 3$ Длительность импульсов расхода масисходное устойчивое состояние. Таким об- ла проходящего через распределитель 5 разом, время нахождения в неустойчивом в гидроцилиндр 1 зависит от величины состоянии первого одновибратора 14 точ- сигнала рассогласования и настройки ге1 у ,,, с — =

665833

Р нератора 12 линейно изменяющегося на- рое проходя последовательно первый дифпряжения и не зависит от произвольно Ме- ференциатор 21, первый усилитель-ограняющегося времени срабатывания управ- йичитель 22, второй дифференциатор 23 ляющих электромагнитов 6(7), поскольку и второй усилитель-ограничитель 24 дваотсчет длительности импульсов расхода жды дифференцируется и ограничивается. ре ультате на выходе вто ого усилитеэолотника распределителя 5, определяемо- ля -ограничителя формируется импульс, пего формирователем 13 импульсов осганов- редний фронт которого совпада т ронт кото ого совпадает с моменсЯ стабильность "зйвйСийостй"дЛйФельности делителя 5. Первое дифференцировани делителя . ервое ди ренцирование осуимпульсов расхода масла от сигнал рас- 1е ществлЮтся конденсатором 26, первое огсогласования и в связи с этим, точность раничение и второе дифференцированиеустановки управляемых колес 3 сельско- . операционным усилителем 27 с инерционхозяйственной машины. ной отрицательной обратной связью 28, Устройство для автоматического асоК второе ограничение-выходным транзисто дения самоходных колесных сельскохоэяй- 4 1„, 2g ственных машин работает в импульсном Второй вариант выполнения формироварежиме при величине сигнала рассогласо- теля 13 функционирует следующим обра вания большей уровня срабатывайия поро- : зомговых элементов 10(11) и меньшей сум- Ток обмотки управляющего электромаг мы сигнала с выхода генератора 12 ли- ® нита 6(7), протекая по первичной обмот-, неййо изменяющегося напряжения" и уров- ке трансформатора 30, выполняющего функня отпускания пордгового элемента 10(11) ции преобразователя тс.ка управляющего

При величине сигнала рассогласования электромагнита в напряжение усилителя и большей указанной суммы-сигнала и ур9в- первого дифференциатора, наводит во вто-. ня отпускания, устройство переходит в ре- ричной обмотке этого трансформатора 30

М жим непрерывного включения электромаг- напряжение, по форЬе близкое к первой нита 6(7) и, следовательно упРавляемые производной тока в обмотках электромаг-. колеса 3 йоворачиваются с максимальной нита. далее, диодом 31 это напряжение скоростью. При уменьшении сйгн ла рас-: ограничйвается, конденсатором 33 второй согласования ниже указанной суммы си - раз дифференцируется и усйливается и or-, 39 нала с генератора 12 линейно изменяюще»,, раничивается выходным транзистором 29. ! гося напряжения и уровня отпускания по- Также, .как и в первом вариайте вьщолнерогового элемента 10(11) устройство: ния формирователя в коллекторной цепи " снова переходит в импульсный Режим :., ; " выходного транзистора 29 формируется

Формирователь 13 импульсов останов-, импульс тока передний фронт которого сов-, 33 ки золотника работает следующими 06pa30M падает с окончанием движения золотника

При наличии 1 на -вЪФоде тЩ оГдвых распределителя 5. элементов 10(11) к упрaarccrmmcHM электро- Прййудительный возврат первого одномагнитам 6(7) прикладывается напряжение вибратора 14 в исходное состояние в мо4Е питанйя. Из-эа наличия индуктивности об- мент бйончанйя двйжения эологника рас-.

" "-моМи, ток через"-нее увелйчивается по пределителя 5 осуществляется следующим экспоненциальному закону до момента на- .образом.чала перемещения якоря, жестко связан- . В ЙсХЬдном состоянйи конденсатор 35 й..3Ф ": ЛФЖАЖФ.:и ного с золотником распределителя Ъ. И Разряжен. В момент появй ния сигнала прцессе перемещения якоря индуктивность . "1" на выходе первого элемента 16 ИЛИ обмотки увеличивается,"а ток через нее. nepal одновибратор 14 запускается, и "" - ""arcica щего электромагнита 6(7), ток в обмот- . лотнйк6 распределителя 5. и связанного с ке последнего снова начинает увеличивать- ним якоря управляющего электромагнита ся. Таким образом из-за перемещения 6(7) в формйрователе 13 импульсов ос-: якоря происходит искажение гладкой кри-" тановки Золотника выходной транзистор вой нарастания тока в обмотке. Этот ток, 29 открывается и шун гирует резистор.34, протекая через резистор 25, выполняющий благодаря чему конденсатор 35 быстро функцию преобразователя 20 -тока управ- дозаряжается до максимального папряжэл йщего элекфомагйит6;пойряЖенйеу со- ния, à на выходе первого одновибратора эдает на нем падение напряжения, кото- устанавливается "0".

665833

Формула изобретения

1, Устройство для автоматического вождения самоходных колесных сельскохозяйственных машин, включавшее золотниковый распределитель с электромагнит- 5 нйм" уйравленйем, йодключенный через усилители к пороговым элементам, формирователь импульсов, инвертор и генератор линейного напряжения, о т,л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения М качества вождения путем уменьшения зо-ны перерегулирования, в него введены .элементы ИЛИ и Запрет, и одновибраторы, при этом входы. пороговых элементов йодключены к выходу генератора линейного напряжения, a выходы - ко входу одного из элементов ИЛИ, выход которого через одновибратор подключен ко входу элемен- та Запрет, другой вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а входы последнего подключены с одной стороны через второй одновибратор и инвертор и, с другой стороны, непосредственно к выходу первого элемента ИЛИ, причем выход элемента Запрет- связан со входом генератора линейного напряжения, а выход усилителей через формирователь импульсов подКлючен к первому одновибратору.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь импульсов выполнен в виде преобразователя тока в напряжение, подключенного к двум последовательно включенным блокам— дифференциатора и усилителя-ограничителя.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что преобразователь тока в напряжейие выполнен в виде резистора, который подключен послэдовательно с обмоткой управляюшего электромагнита и через конденсатор ко входу операционного усилителя с инерционной отрицательной обратной связью, при этом вы- ход его подключен к базоэмиттерному переходу выходного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

j4 33222 2 114422, кл. А 01 В 69/04, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

l4 309667, кл, А 018 69/04,;1968.