Способ автовождения сельскохозяйственных агрегатов

 

О П И С А Н И Е.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (1946426 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26 ° 08.77 (21) 2520848/30-15

)3g) М. Кл.з

А 01 В 69/04 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

)53) УДК 631. 311 (088. 8) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 30.07. 82 т

И. Нелюбов, К. М. Резвов, В. К. Проничев $

В. Я. Воронин и В. Л. Фрумович (72) Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного Энамени,» научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения им. В. П. Горячкина (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОВОЖПЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

АГРЕГАТОВ

Способ относится к тракторному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к производственннм процессам, выполняемым мобильными сельскохо- 5 зяйственными машинами, включая системы технологической обработки почвы и растений. Он может быть использован в строительстве, на угольных карьерах и т.п., там, где необходимо связать процесс автовождения движущихся объектов с производственным процессом перемещения рабочего органа агрегатируемой машины на открытой площадке, снабженной опорными навигационными точками и характеризуемой определенным15 рельефом.

Известен способ asтовождения движущихся объектов путем радионавигации, включаюций выработку сигнала ошибки текущих координат их движения относительно заданннх (11.

К недостаткам радионавигационной системы управления движущимся объектом . следует отнести отсутствие взаимосвязи выработки сигнала управления движения объекта и технологическим процессом вследствие определения только плановых текущих координат объекта (беэ учета рельефа) и разобщенности процессов.

ЗО

Известен способ автовождения сельскохозяйственных агрегатов, Включающий выработку сигнала Ошибки текущих координат их положения относительно заданных, по которому осуществляют управляюцее воздействие (23.

Основные недостатки этого способа» низкая точность внработки сигнала управления (сигнала ошибки) при отклонении движения трактора от заданной траектории; отсутствие воэможности решения задачи выработки сигнала, обеспечивающего управление разворотом машинно-тракторного агрегата в начале и конце гона с помощью индук" ционного поля, Цель изобретения — осуществление комплексной автоматизации управления сельскохоэяйственннми агрегатами и технологическими процессами обработки почвы и растений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе автовождения сельскохозяйственных агрегатов дополнительно производят выработку сигнала ошибки текущих координат положения рабочих органсв, причем выработку сигналов ошибок текущих координат положения сельскохозяйственного агрегата и рабочих органов осуществляют

946426 путем радионавигации относительно одних и тех же нанигационных точек.

На фиг. 1 представлена функциональная схема автоматизации управления вождением машинно-тракторного агрегата и технологической обработки поч- 5 вы; на фиг. 2 — угломестная диаграмма направленности базовой антенны.

Схема содержит командный пункт 1, опорный пункт 2 и машинно-тракторный агрегат 3 с органами технологической 10 обработки почвы. Опорный и командный пункты снабжены базовыми антеннами

4 и 5 соответственно, которые соединены с генераторами б и 7 сигналов и приемниками 8 и 9. Опорный пункт снабжен также системой 10 выработки и передачи данных о дальности до машинно-тракторного агрегата, которая соединена с генератором б сигналов и приемником 8 и имеет выход на антенну 4. Командный пункт снабжен системой 11 обработки и передачи данных управления и контроля работы машинно-тракторного агрегата и рабочих органон, которая соединена с генератором 7 сигналов и приемником 9 и имеет выход на антенну 5. Машиннотракторный агрегат 3 снабжен антенной 12, которая соединена с усилителем 13 в IcoKQA частоты, а он, н cBoto очередь, с датчиками 14 управления и контроля машинно-тракторного агрегата и 15 рабочих органов технологической обработки гочны.

Комплексную автоматизацию управления вождением машинно-тракторного 35 агрегата и технологической обработкой почвы осуществляют следующим образом.

Возбуждают электромагнитные поля перемещающихся н пространстне стоячих 4п волн между каждой из базовых антенн

4 и 5 и антенной 12 на машинно-тракторном агрегате. Для этого с помощью генератора б сигналов и антенны 4 на опорном пункте 2, а также с помощью генератора 7 сигналов и антенны 5 на командном пункте 1 излучают сигналы с вертикальной поляризацией на частотах f f<, соответственно.

Эти сигналы принимают антенной 12 на машинно-тракторном агрегате 3, 50 усиливают в усилителе 13 высокой частоты и переизлучают антенной 12 н гоирзонтальнсй поляризации. Эти эхо-сигналы принимают базовыми аHтеннами 4 и 5 и направляют соответственно в приемники 8 и 9 на опорном ? и командном 1 пунктах. На входе приемников осуществляют сложение ча ти излучаемого сигнала и принимаемого эхо-сигнала (падающую и отра- 60 женную волны), т.е. получают стоячую волну. > .зменение частот Г> Г, излучаемых сигналов но времени позволяет полу ить на входе приемников, в специальнсй линии связи переме>вдающиеся 65 в пространстве стоячие нолны. Слабую зависимость уровня эхо-сигналов or

Расстояния получают с помощью антенн

4 и 5, формирующих диаграммы направленности (фиг. 2). Подсчитывая число перемещающихся стоячих волн относительно базовых антенн 4 и 5 опредеI ляют расстояние от каждой иэ них до антенны 12, Расстояние, соответствующее числу переместившихся полуволн, представляет собой в процентном отношении ту часть искомого расстояния между антеннами 4 и 12 (или 5 и 121, которая определяется процентным изменением частоты излучаемых сигналов (или f2), Так, например, н случае изменения частоты Х„ на 1% и перемещения стоячей волны при этом (определение подсчетом числа полунолн, переместившихся относительно антенны 5) на 10 м, расстояние между антеннами

5 и 12 равном 10 м : 0,01 = 1000 м.

Запишем излучаемую, падающую волну н виде:

ы„- круговая частота; где

K — волновое число К где С вЂ” скорость света.

Тогда отраженная от антенны 12 (ЩааКХ)

Р =E е

При сложении падающей и отражающей волн на входе приемника имеет место стоячая волна (при равенстве амплитуд Е., и Е ) .

jib Ф

= +8 = 2е cos Kg e

Изменяя частоту генератора по закон ш =ы,,+вы „° г получаем перемещающуюся в пространстве стоячую волну

ФЕ cQs ш +Д t-—

Ц)1+ ДШ а с х1., С

Ее особенностью является высокая точность измерения расстояний, обус» ловленная переходом от высокоточного измерения фазы, свойственного фазовым методам, к измерению числа амплитудно-модулированных импульсов (пикон огибающей) перемещающейся в пространстве стоячей волны. Отметим, что отличие амплитуд падающей и отраженной волн на 10 дб, вполне допустимо, однако приведет к необходимости увеличения чувствительности приемника.

946426

Следующим этапом определяют сигналошибку. Для этого текущие данные о дальности между антеннами 4 и 12 передают от системы 10 опорного пункта на командный пункт. Эти данные вместе с текущими данными о дальности между антеннами 5 и 12 сравнивают с опорными данными заранее проведенного или аналитически записанного требуемого перемещения машинно-тракторного агрегата. Выработанный сигнал- 1О ошибки преобразуется в управляющий сигнал и модуляцией той же стоячей волны передается на машинно-тракторный агрегат.

Управление технологическим процессом осуществляют, используя датчики

15 рабочих органов технологической обработки псчвы. Технологическую обработку многолетних растений производят описанным выше способом, используя спорные координаты растений. Их записывают заранее, например, на магнитную пленку, путем поочередной установки антен ZS ны (рупора) 12 у каждого из растений, а затем получают возможность многократного использования.

Экономическая эффективность способа является результатом его технической сущности и характеризуется неболь шим количеством требуемой аппаратуры, высокой точностью измерений и надежностью . Основной состав требуемой аппаратуры представляет собой антенны базовые и на объекте, генераторы, предпочтительно твердотельные, усилители BHcoKQA частоты, предпочтительно на туннельных диодах, усилители высокой частоты типа УЗ-33 вместо приемников. Обработка инфсрмации ми- 40 нимальная, так как дальность получают простьм подсчетом числа полуволн перемещающейся стоячей волны с помощью электронного счетчика и частотомера.

На фоне этих, сравнительно неболь- ших, затрат большой положительный эффект реализуется от повышения точности выполнения агротехнических требований обработки почвы и растений, сокращения времени уборки урожая, сокращения численности рабочей силы, т.е. ст повышения производительности труда культуры сельскохозяйственного производства и унифицированного подхода к автоматизации управления различными процессами.

Формула изобретения

Способ автовождения сельскохозяйственных агрегатов, включающий выработку сигнала ошибки текущих координат их положе ия относительно задан- ных, по которому осуществляют управляющее воздействие, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью осуществления комплексной автоматизации управления сельскохозяйственными агрегатами и технологическими процессами обработки почвы и растений, дополнительно производят выработку сигнала ошибки текущих координат положения рабочих органов, причем выработку сигналов ошибок текущих координат положения сельскохозяйственного агрегата и рабочих органов осуществляит путем радионавигации относительно одних и тех же навигационных точек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Одинцов В. й. Радионавигация летательных аппаратов, M., 1968, с ° 8 °

2. Материалы объединенного межведомственного совета. Госкомитет

Совета Министров СССР по науке и технике. М., 1976, с. 22-24.

946426

ll

I

Ф из.!

Ю Э Ф р а ю е и н ð ло и ж и Ф и Р.

ВНИИПИ Заказ 5378/1 Тираж 699 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4