Устройство для автоматического вождения мобильного агрегата по светоконтрастной программе

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>872324 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 131279 (21) 2853913/27-11 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 151081. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 1 51 081 (51)М. Кл3

В 60 К 31/00

A 01 В 69/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 631. 31 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.Д.Нозадзе и Ю.Д.Хабибулин

1 (71) Заявитель

Институт механики машин АН Грузинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ

МОБИЛЬНОГО АГРЕГАТА ПО CBETOKOHTPACTHOA

ПРОГРАММЕ

Изобретение относится к транспорту, используемому в сельском хозяйстве на полевых работах.

Известно устройство для автоматического вождения мобильного агрегата по светоконтрастной программе, содержащее фотооптическии датчик, подключенный выходами к электронному блоку управления, выходы которого соединены с исполнительным механизмом, включающим в себя электродвигатель (1).

Недостатком этого устройства является то, что при отработке поступающей команды на поворот вправо или 15 влево электродвигатель исполнительного механизма работает с постоянной скоростью, так как питается от источника постоянного напряжения, а из-за того, что электромеханический 20 исполнительный механизм механически связан с рулевым колесом, на котором всегда имеется определенный, часто довольно значительный люфт (свободное прокручивание), то и отра- 2 ботка команды (начало поворота) начинается не сразу по ее поступлении на исполнительный механизм, а лишь через некоторое время, требуемое для выбора люфта и начала рабочего хода. 30

Таким образом, относительное быстродействие исполнительного механизма оказывается низким, что снижает и качество автовождения. Вторым существенным недостатком такого управления электромеханическим исполнительным механизмом являются значительные перерегулирования при автовождении, вызванные тем, что поворот управляемого объекта происходит равномерно, с постоянной скоростью, при этом объект запасается вследствие своей массы значительной кинетической энергией и, когда электрическая команда на поворот прекращается, объект управления по инерции еще продолжает некоторое время поворачиваться, гася запасенную энергию. Таким образом происходит перерегулирование, снижающее точность автовождения.

Цель изобретения — повышение качества и точности автовождения.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено датчиком тока электродвигателя исполнительного механизма, элементом И, электронным переключателем и источником опорного напряжения, подключенным к одному из входов электронного переключателя, к другим входам которого подключены

872324

При отсутствии на входах 3 и 4 исполнительного механизма 5 управляющих напряжений (команд) на поворот электронный переключатель 12 коммутирует на управляющий вход 17 исполнительного механизма 5 фиксированное напряжение от источника 14 опорного напряжения. Это напряжение выбирает.ся аким, чтобы электродвигатель 20 при отсутствии команд на поворот работал на малых оборотах, что продлевает срок его службы и улучшает тепловой режим. Поскольку команды на

50 входах 3 и 4 исполнительного механиз- 69 ма 5 отсутствуют, электрические муфты не включены, электродвигатель механически не связан с выходным валом исполнительного механизма, рулевое колесо не вращается (фиксируетвыходы элемента И и датчика тока электродвигателя, а к выходу — исполнительный механизм, причем входы элемента И соединены с выходами электронного блока управления.

Кроме того, датчик тока электродвигателя выполнен на оптроне.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства на фиг. 2 — вариант выполнения датчика тока, связанного с электродвигателем исполнительного ме- о ханизма, ; на фиг. 3 — график зависимости и оборотов электродвигателя исполнительного механизма во времени

t oT режима работы исполнительного механизма.

Устройство содержит фотооптичес- 15 кий датчик 1, связанный с электронным блоком 2 управления, выходы которого связаны со входами 3 и 4 испол-. нительного механизма 5 и элементом

И б. Блок 7 питания соединен с бло- 20 ком,2, фотооптическим датчиком 1 и датчиком тока 8, связанным со входом

9 исполнительного механизма 5. Выход датчика 8 тока подключен к усилителю 10 напряжения, соединенному со входом 11 электронного переключателя

12, на вход 13 которого подключен источник 14 опорного напряжения, а на вход 15 — выход элемента И 6. К выходу электронного переключателя

12 присоединен усилитель 16 постоянного тока, выход которого связан с управляющим входом 17 исполнительного механизма 5. Исполнительный механизм 5 содержит электромагнитные муфты 18 и 19, служащие для включения необходимого направления вращения выходного вала исполнительного механизма 5 при поступлении команды на поворот, и электродвигатель 20 постоянчого тока, в цепь якоря кото- 40 рого включен резистор 21, шунтирующий осветительный элемент 22 оптрона. Выход с фоторезистора 23 оптрона является выходом датчика 8 тока.

Устройство работает следующим образом.

caf. При поступлении команды на один из входов 3 или 4 исполнительного механизма 5 напряжение, появляющееся на выходе элемента И 6, переключает на выход электронного переключателя 12 напряжение с его входа 11, связанного с усилителем 10 напряжения, который, в свою очередь, соединен с датчиком 8 тока. Включается одна из электромагнитных муфт 18 или 19, электродвигатель 20 механически связывается с выходным валом исполнительного механизма 5, и рулевое колесо начинает поворачиваться вначале с очень малым сопротивлением (зона люфта). Электродвигатель 20 оказывается слабо .нагруженным, и ток в его якорной цепи очень мал, соответственно, мало и падение напряжения на резисторе 21. Осветительный элемент 22 оптрона при этом слабо освещает фоторезистор 23, связанный с усилителем 10 напряжения, с выхода которого в этом случае на вход 11 электронного переключателя 12 поступает такое напряжение, при котором обороты двигателя становятся максимальными, рулевое колесо, поворачиваясь с максимальной скоростью, быстро проходит зону люфта, и начинается рабочий ход, при котором объекг уже начинает поворачиваться, сопротивление повороту рулевого колеса намного возрастает. Это вызывает увеличение тока в якорной цепи электродвигателя 20 и, соответственно, увеличение падения напряжения на резисторе 21. Осветительный элемент 22 оптрона начинает светить ярче, фоторезистор 23 намного уменьшает свою величину, и на выходе усилителя 10 появляется напряжение, пропорциональное яркости свечения осветительного элемента 22 оптрона. Это напряжение через электронный переключатель

12 и усилитель 16 постоянного тока подается на управляющий вход 17 исполнительного механизма 5, электродвигатель 20 которого начинает вращаться медленнее, но при этом обладает большим вращающим моментом, и Нс полнительный механизм поворачивает в этом случае рулевое колесо с такой скоростью, которая максимально возможна при данной мгновенной нагрузке.

Этим достигается принцип оптимального управления. При уменьшении рассогласования между направлением движения объекта относительно светоконтрастной программы (поворот объекта почти заканчивается) напряжение команды на входах 3 или 4 исполнительного механизма 5 начинает все чаще прерываться по мере .уменьшения рассогласования,, так как сказывается тот факт, что порог срабатывания электронный ключей, использованных в электронном блоке управления, боль ше ъорога отпускания, и применение

872324 на входе электронных ключей интегрирующих элементов, как это сделано в известном устройстве, приводит к появлению на входах 3 или 4 исполнительного механизма 5 при уменьшении раСсогласования между направлением движения объекта и светоконтрастноц программы широтно-импульсно-модулированного напряжения, поступающего на вход 15 электронного переключателя 12 и в момент импульса, коммутирующего на вход электронного переключателя 12 напряжение с усилителя напряжения 10, а в момент "паузы" напряжения с выхода источника 14 опорного напряжения. По мере уменьшения рассогласования длительность импульсов на входе 15 электронного переключателя 12 становится все короче, а длительность пауз — все больше.

Вследствие этого на управляющий вход

17 исполнительного механизма 5 начинает чаще поступать напряжение от источника 14 опорного напряжения, и электродвигатель 20 уменьшает свои обороты. Исполнительный механизм 5 начинает медленно доводить рулевое колесо до положения "Рассогласование равно нулю", объект управления выходит на требуемую траекторию движения, а его инерция массы при этом частично гасится, что снижает перерегулирование и повышает точность автовождения.

На фиг. 3 время, соответствует режиму работы электродвигателя 20 при отсутствии команд на поворот, время tZ- режиму поступления команды на поворот и выбору люфта, tg — режиму рабочего хода.

Использование устройства повышает качество вождения за счет увеличения быстродействия исполнительного механизма, облегчения его основного режима работы (при отсутствии команд на поворот), обеспечения плавного окончания отработки команды на пово. рот и реализации оптимального управления. формула изобретения

1. Устройство для автоматического вождения мобильного агрегата по светоконтрастной программе, содержащее фотооптический датчик, подключенный выходами к электронному блоку управ15 ления, выходы которого соединены с исполнительным механизмом, включающим в себя электродвигатель, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- . лью повышения качества и точности

Щ вождения, оно снабжено датчиком тока электродвигателя исполнительного механизма, элементом И, электронным переключателем и источником опорного . напряжения, подключенным к одному из входов электронного переключателя, к другим входам которого подключены выходы элемента И и датчика тока электродвигателя, а к выходу — исполнительный механизм, причем входы элемента И соединены с выходами электронного блока управления.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик тока электродвигателя выполнен на оптроне.

3S Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР е683662, кл. А 01 В 69/04, 1974 (прототип).

872324

Фиг 3

Составитель Л.Цобан

Техред Т.Маточка Корректор Н.Стец

Редактор М.Циткина

Заказ 8910/29 Тираж 735 Под пис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4