Устройство для автоматическоговождения сельскохозяйственныхагрегатов

 

Оц843802

ОП ИСАЙ И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьоюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 27.12.79 (21) 2862946/30-15 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.81 (51) М. Кл.

А 01В 69/04

1осударствеииый комитет (53) УДК 631.372.076 (088.8) по Ленам изобретений и открытий (72) Авторы I .изобретения В. Н. Енин, С. С. Николаев и В. Ф. Резщикав... (71) Заявитель Московское ордена Ленина, ордена Октябрь ой Революции и ордена Трудового Красного Знамени высше . ехническое училище им. H. Э. Баумана (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ

СЕЛЬ СКОХОЗЯ ЙСТВЕН Н ЫХ АГРЕГАТОВ

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к устройствам для автоматического вождения сельскохозяйственных агрегатов.

Известно устройство для автоматического вождения тракторных агрегатов, содержащее индукционные датчики, взаимодействующие с магнитным полем ориентирующих проводников, схему обработки сигналов датчиков с выходом на исполнительный механизм (1), Недостатком устройства является сравнительно низкая экономичность, обусловленная необходимостью затрат на закладку системы механических проводников, а также на выполнение регламентных работ, обеспечивающих поддержание в рабочем состоянии такой системы проводников.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического вождения сельскохозяйственных агрегатов, содержащее два емкостных датчика, состоящих из балансируемых мостовых схем и чувствительных элементов, выполненных в виде вертикально расположенных пластин, генератор синусоидальных колебаний, блок обработки сигналов, блок управления по линейному отклонению, преобразователь и исполнительный механизм (2).

Данное устройство имеет недостаточную устойчивость и недостаточно высокое качество вождения, обусловленные управлением лишь по положению и невозможностью уп5 равления по курсу, кроме того, невозможно автоматически управлять агрегатом при отсутствии направляющего рядка растений.

Целью изобретения является повышение точности и устойчивости вождения, расши10 рение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что устройство снабжено электронным блоком управления по углу, компаратором, ключом и суммато15 ром, при этом чувствительные элементы расположены один за другим на базовом расстоянии агрегата вдоль оси, параллельной продольной оси агрегата, и включены в плечи балансируемых мостовых схем, а бло20 ки управления по углу и по линейному отклонению выполнены в виде последовательно включенных реверсивных счетчиков, регистров памяти и цифроаналоговых преобразователей, блок обработки сигналов вы25 полнен в виде двух преобразователей разности фаз с сигнальным и квантующим входами и сигнальным и знаковым выходами, генератора квантующих импульсов со схемой задержки, распределителя импуль30 сов с первой и второй парами сигнального

843802

3 и знакового входов и двумя парами выходов, причем первая пара выходов распределителя через блок управления по линейному отклонению связана с первым входом сумматора непосредственно и через компаратор — с управляющим входом ключа, вторая пара выходов распределителя через последовательно соединенные блок управления по углу и ключ связана со вторым входом сумматора, выход которого связан с входом преобразователя и каждая пара сигнального и знакового входов распределителя через соответствующие выходы преобразователей разности фаз связана с выходами емкостных датчиков, а генератор квантующих импульсов с квантующим входом одного преобразователя разности фаз связан непосредственно, а с другим — через схему задержки, Кроме того, распределитель импульсов выполнен по крайней мере в виде четырех логических схем И и четырех схем ИЛИ, причем входы первой и второй схем И связаны с первой парой сйгнального и знакового входов распределителя, входы третьей и четвертой схем И связаны с второй парой входов распределителя, первый выход первой пары выходов распределителя через первую схему ИЛИ связан с выходом первой и третьей схем И, второй выход первой пары выходов через вторую ИЛИ связан с выходом второй и четвертой И, первый выход второй пары выходов распределителя через третью ИЛИ связан с выходом первой и четвертой И, а второй выход второй пары выходов через четвертую ИЛИ связан с выходом второй и третьей схем И.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из емкостных датчиков 1, включающих балансируемые мостовые схемы с емкостями C> — C4 и резисторами Ri — R4 и чувствительные элементы, выполненные в виде вертикально расположенных пластин, включенных в плечи балансируемых мостовых схем, генератора 2 синусоидальных колебаний, блока обработки сигналов, содержащего два преобразователя 3 разности фаз с сигнальным и квантующим входами и сигнальным и знаковым выходами, генератор 4 квантующих импульсов со схемой задержки 5, распределитель

6 импульсов с первой и второй парами сигнального и знакового входов 1с и 2с и двумя парами выходов, блока управления по линейному отклонению 7, сумматора 8, компаратора 9, ключа 10, блока управления по углу 11, преобразователя 12 и исполнительного механизма 13. Первая пара выходов распределителя 6 через блок управления по линейному отклонению 7 связана с первым входом сумматора 8 непосредственно и через компаратор 9 — с управляющим входом ключа 10, вторая пара выходов распределителя 6 через последовательно соедйненные блок управления по углу 11 и ключ

10 связана с вторым входом сумматора 8, выход которого связан с входом преобра5 зователя 12, каждая пара сигнального и знакового входов распределителя 6 через соответствующие выходы преобразователей

3 разности фаз связана с выходами емкостных датчиков 1, а генератор 4 квантую10 щих импульсов с квантующим входом одного преобразователя 3 разности фаз связан непосредственно, а с другим — через схему задержки 5. Чувствительные элементы датчиков 1 расположены один за другим на ба15 зовом расстоянии агрегата вдоль оси, параллельной продольной оси агрегата.

Преобразователи 3 разности фаз содержат формирующие устройства 14, дифференцирующую цепочку 15, логические схе20 мы И вЂ” 16a и 16б, триггер 17 для формирования сигнала знака разности фаз.

Блоки управления по углу 11 и по линейному отклонению 7 выполнены в виде последовательно включенных реверсивных

25 счетчиков 20а и 20б, регистров памяти 21 и и цифроаналоговых преобразователей 22.

Распределитель импульсов выполнен в виде четырех логических схем И 18 и четырех логических схем ИЛИ 19, причем входы

З0 первой и второй схем И 18 связаны с первой парой сигнального и знакового входов распределителя 6, входы третьей и четвертой схем И 18 связаны с второй парой входов распределителя 6, первый выход первой пары выходов распределителя 6 через первую схему ИЛИ 19 связан с выходом первой и третьей схем И 18, второй выход первой пары выходов через вторую

ИЛИ 19 связан с выходом второй и четвер40 той И 18, первый выход второй пары выходов распределителя через третью ИЛИ 19 связан с выходом первой и четвертой И 18, второй выход второй пары выходов через четвертую ИЛИ 19 связан с выходом вто45 рой и третьей схем И 18.

Работа устройства происходит следующим образом.

Сельскохозяйственный агрегат устанавливается вдоль обрабатываемого массива рас50 тений (или маркерной линии при пахоте) таким образом, чтобы чувствительные элементы датчиков располагались на одинаковом заданном расстоянии от обрабатываемых растений.

55 Генератор 2 вырабатывает гармонический сигнал с частотой / (например, 100 кГц), который подается на фазовращающие RC цепочки датчиков 1. С помощью переменных конденсаторов С и С4 осуще50 ствляется выставка устройства в нулевое положение, т. е. сдвиг фаз между напряжениями в точках а и b (относительно заземленной точки) выставляется в «нуль». После выставки агрегат приводится в движе65 ние.

843802

Г>5

При отклонении от заданного расстояния агрегата вместе с чувствительными элементами между сигналами в точках а и Ь каждого датчика 1 возникает фазовый сдвиг

Атр, величина которого определяется вели- чиной линейного смещения чувствительного элемента, а знак — направлением смещения. С помощью преобразователей 3 и генератора квантующих импульсов 4 сдвиги фаз преобразуются в последовательности импульсов, число которых определяется величиной фазового сдвига Лтт>, а знак — знаком фазового сдвига Лтт>. В частности, формирующие устройства 14 преобразуют гармонические сигналы в сигналы прямоугольной формы, которые после прохождения схемы И l6a (точка е) преобразуются в широтно-модулированный сигнал У„причем ширина импульса пропорциональна фазовому сдвигу Лтр. Широтно-модулированный сигнал U, управляет работой схемы 16б (на второй вход которой поступают короткие импульсы с высокой частотой f (например, 10 мГц) от генератора 4 квантующих импульсов. На выходе схемы 16б (точка д) вырабатывается упомянутая последовательность импульсов.

Триггер 17 знака совместно со связанными с ним схемами И 16а и дифференцирующей цепочкой 15 вырабатывают сигнал знака.

Последовательности импульсов, снимаемых с выхода каждого преобразователя 3 разности фаз, сдвигаются во времени относительно друг друга с помощью схемы задержки 5, что исключает сбои в работе последующих каскадов, в частности распределителя 6 импульсов и реверсивных счетчиков (20а и 20б) .

Последовательности импульсов поступатот на первый Iс и второй 2с сигнальные входы распределителя 6 импульсов, на управляющие входы Ip, 2у которого постулают сигналы знака, С помощью схем И 18 распределителя 6 по знаковым сигналам осуществляется распределение импульсов на положительную и отрицательную шины (например, импульсы на шине+появляются при подаче на управляющем входе положительного знака сдвига Фаз). С помощьюлогических схем ИЛИ 19 и изображенных связей осуществляется объединение последовательностей импульсов таким образом, что на первой паре выходов распределителя 1в (связанных с блоком управления по линейному отклонению 7) формируются две последовательности импульсов, одна из которых образована «положительными» импульсами кажного из преобразователей 3, а .>то гая — «отпиттятельньтми>> импульсами, а . ", второй паре вт>тходов 2в (связанных с блоком управления по углу 11) формируются две последовательности импульсов, каждая из которых образована «положи30

6 тельными» и «отрицательными» импульсами каждого из преобразователей 3.

Другими словами, распределитель импульсов обеспечивает такую коммутацию импульсов. что реверсивный счетчик 20а, входящий в блок управления по линейному отклонению 7, происходит алгебраическое суммирование импульсов, вырабатываемых первым и вторым емкостными датчиками 1, соответственно п, и п . Сумма пт+п пропорциональна отклонению центра сельскохозяйственного агрегата от нулевого положения, причем сумма будет положительной, если отклонение превосходит установленное а и отрицательной, если это отклонение меньше установленного а, Регистр памяти 21, цифроаналоговый преобразователь 22 обеспечивают преобразоваа ние цифровой информации в аналоговыи сигнал.

Таким образом, на реверсивный счетчик

20а подается положительный сигнал, если отклонение больше установленного, и отрицательный, если меньше установленного, при этом величина сигнала пропорциональна отклонению.

Реверсивный счетчик 20б, входящий в блок управления по углу 11, производит алгебраическое вычитание импульсов и,— пт, эта разность будет иметь тот же знак, что и угол между осью сельскохозяйственного агрегата и маркерной линией и равна нулю, если они параллельны.

После преобразования этой информации в аналоговый сигнал она также поступает на сумматор 8.

Таким образом, сумматор 8 формирует управляющий сигнал, определяемый суммой сигналов, поступающих с обоих блоков управления 7 и 11.

Вьтхоттной сигнал сумматора 8 поступает через поеобразователь 12 на исполнительный механизм 13. обеспечивающий управление агрегатом. При больтпих начальных отклонениях центра сельскохозяйственного агпегата от маркерной линии сигналы с блока управления по углу 11 на сумматор 8 не проходят, что обеспечивается ключом, управляемым компаоатором 9 и настроенным на некотооое пороговое значение сигналом на выходе блока управления по линейному отклонению 7. Это устраняет угловые колебания объекта (перерегулирование) и тем самым обеспечивает необходимое качество управления.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического вождения сельскохозяйственных агрегатов, содепжащее лва емкостных датчика, состоящих из белансируемых мостовых схем и тувствительньтх э.теметттов. вт-ттто.пттеттттьтх в виде вертикально расположенных пластин, генератор синусоидальных колебаний, блок обработки сигналов, блок управления по

843802 линейному отклонению, преобразователь и исполнительный механизм, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости вождения, расширения функциональных возможностей устройства, оно снабжено электронным блоком управления по углу, компаратором, ключом и сумматором, при этом чувствительные элементы расположены один за другим на базовом расстоянии агрегата вдоль оси, параллельной оси агрегата, и включены в плечи балансируемых мостовых схем, а блоки управления по углу, по линейному отклонению выполнены в виде последовательно включенных реверсивных счетчиков, регистров памяти и цифроаналоговых преобразователей, блок обработки сигналов выполнен в виде двух преобразователей разности фаз с сигнальным и квантующим входами и сигнальным и знаковым выходами, генератора квантующих импульсов со схемой задержки, распределителя импульсов с первой и второй парами сигнального и знакового входов и двумя парами выходов, причем первая пара выходов распределителя через блок управления по линейному отклонению связана с первым входом сумматора непосредственно и через компаратор — с управляющим входом ключа, вторая пара выходов распределителя через последовательно соединенные блок управления по углу и ключ связана с вторым входом сумматора, выход которого связан с входом преобразователя, и каждая пара сигнальноro и знакового входов распределителя через соответствующие выходы преобразователей разности фаз связана с выходами емKocTHhIx датчиков, а генератор квантующих

5 импульсов с квантующим входом одного преобразователя разности фаз связан непосредственно, а с другим — через схему задержки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

10 тем, что распределитель импульсов выполнен по крайней мере в виде четырех логических схем И и четырех схем ИЛИ, причем входы первой и второй схем И связаны с первой парой сигнального и знакового

15 входов распределителя, входы третьей и четвертой схем И связаны с второй парой входов распределителя, первый выход первой пары выходов распределителя через первую схему ИЛИ связан с выходом пер20 вой и третьей схем И, второй выход первой пары выходов через вторую ИЛИ связан с выходом второй и четвертой И, первый выход второй пары выходов распределителя через третью ИЛИ связан с выходом пер25 вой и четвертой И, второй выход второй пары выходов через четвертую ИЛИ связан с выходом второй и третьей схемы И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30 1. Авторское свидетельство СССР № 382368, кл. А 01В 69/04, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР № 266414, кл. А 01В 69/04, 1968, 843802 е

Составитель С. Мартынов

Техред А. Камышникова

Корректор В. Нам

Редактор Е. Хорина

Заказ 1143/14 Изд. № 414 Тираж 712 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2