Система автоматизированного вождения машинно-тракторных агрегатов

 

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВОЖДЕНИЯ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащая датчики траекторной ошибки, положения направляющих колес и бокового крена трактора , связанные со схемой управления движением на рабочем гоне, датчик положения рабочих органов, связанный с переключателем режимов управления, датчик скорости, связанный через тактовый генератор с программным блоком, схемы стабилизации положения направляющих колес и регулировки величины и интенсивности управляющего воздействия, связанные с переключателем режимов управления, и усилитель, связанный своими вы.ходами с исполнительными механизмами поворота направляющих колес, отличающаяся тем,что,с целью повыщения эффективности использования системы за счет автоматизации управления рабочими органами, в нее введены исполнительные механизмы с усилителями для выглубления рабочих органов, подъема и опускания копирующего механизма, связанные с программным блоком, и исполнительные мехаI низмы с усилителями для заглубления рабочих органов и поворота копирующего меха (Л низма, связанные с переключателем режимов управления. 05 о w

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D А 01 В 69/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3380964/30-15 (22) 07.01.82 (46) 15. 12.83. Бюл. № 46 (72) В. 3. Бубнов и В. М. Тараторкин (71) Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования (53) 631.311 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 873908, кл. А 01 В 69/04, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3373308, кл. А 01 В 69/04,1981. (54) (57) 1. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВОЖДЕНИЯ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащая датчики траекторной ошибки, положения направляющих колес и бокового крена трактора, связанные со схемой управления движением на рабочем гоне, датчик положения рабочих органов, связанный с переключатеÄÄSUÄÄ 1060130 A лем режимов управления, датчик скорости, связанный через тактовый генератор с программным блоком, схемы стабилизации положения направляющих колес и регулировки величины и интенсивности управляющего воздействия, связанные с переключателем режимов управления, и усилитель, связанный своими выходами с исполнительными механизмами поворота направляющих колес, отличающаяся тем,что,с целью повышения эффективности использования системы за счет автоматизации управления рабочими органами, в нее введены исполнительные механизмы с усилителями для выглубления рабочих органов, подъема и опускания копирующего механизма, связанные с программным блоком, и исполнительные механизмы с усилителями для заглубления рабочих органов и поворота копирующего механизма, связанные с переключателем режимов управления.

1060130

2. Система по п. I, отличающаяся тем, что программный блок снабжен тремя одновибраторами, связанными своими выходами с усилителями выглубления рабочих органов, подъема и опускания копирующего механизма, селекторами-мультиплексорами и постоянными запоминающими устройствами в количествах, равных числу элементов.программы поворота, и логической схемой,при этом входы одновибраторов связаны через триггер с переключателем режимов управления, управляющие входы постоянных запоминаюгцих устройств подключены к переключателю программ поворота,а выходы— к первым входам селекторов-мультиплексоров, вторые входы которых соединены с выходами счетных декад, причем входы логической схемы подключены к выходному дешифратору, а выходы через логические элементы И и ИЛИ связаны с усилителями поворота направляющих колес трактора.

Изобретение относится к устройствам для автовождения сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов и может .быть применено для автоматизации управления движением колесных машинно-тракторных агрегатов на рабочем гоне и поворотной полосе при выполнении полевых механизированных работ.

Известно устройство для автоматизированного вождения. трактора на поворотной полосе, реализующее универсальный алгоритм поворота, с учетом скорости движения трактора (I ) .

Данное устройство имеет ограниченную область применения, а именно управление трактором на поворотной полосе. Управлечие же на рабочем гоне осуществляется вручную.

Наиболее близка по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является система автоматизированного вождения машинно-тракторных агрегатов, содержащая датчики траекторной ошибки, положения направляющих колес и бокового крена трактора, связанные со схемой управления движением на рабочем гоне, датчик положения рабочих органов, связанный с переключателем режимов управления, датчик скорости, связанный через тактовый генератор с программным блоком, схемы стабилизации положения направляющих колес и регулировки величины и интенсивности управляющего воздействия, связанные с переключателем режимов управления, и

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что логическая схема состоит из логических элементов НЕ, подключенных к выходному дешифратору программного блока, при этом вход первого элемента HE соединен с вторым в ходом дешифратора, вход второго элемента НŠ— с третьим выходом дешифратора и с выходом первого элемента НЕ, вход третьего элемента НŠ— с пятым выходом дешифратора и с выходом второго элемента НЕ, вход четвертого элемента НŠ— с выходами третьего и шестого элементов НЕ и с шестым выходом дешифратора, вход пятого элемента НŠ— с третьим выходом дешифратора, вход шестого элемента НŠ— с выходом пятого элемента

НЕ и с четвертым входом дешифратора, а выходы четвертого и шестого элементов НЕ через логические элементы ИЛИ и И связаны с усилителями исполнительных механизмов поворота направляющих колес трактора.

2 усилитель, связанный своими выходами с исполнительными механизмами поворота направляющих колес (2).

Недостатком известной системы является необходимость вмешательства водителя в процесс автоматического вождения для перевода рабочих органов и щупа-копира в рабочее положение после завершения поворота и для выглубления рабочих органов перед началом поворота.

Цель изобретения — повышение эффективности использования системы за счет автоматизации управления рабочими органами.

Указанная цель достигается тем, что в систему введены исполнительные механизмы с усилителями для выглубления рабочих органов, подъема и опускания копирующего механизма, связанные с программным блоком, и исполнительные механизмы с усилителями для заглубления рабочих органов и поворота копирующего механизма, связанные с переключателем режимов управления, а также тем,что программный блок снабжен тремя одновибраторами, связанными своими выходами с усилителями выглубления рабочих органов, подъема и опускания копирующего механима, селекторами-мультиплексорами и постоянными запоминающими устройствами в количествах, равных числу элементов программы поворота, и логической схемой, при этом входы одновибраторов связаны через триггер с нереключателем режимов управления, управляю1060130 щие входы постоянных запоминающих устройств подключены к переключателю программ поворота, а выходы — к первым входам селекторов-мультиплексоров, вторые входы которых соединены с выходами счетных декад, причем входы логической схемы подключены к выходному дешифратору, а выходы через логические элементы И и ИЛИ связаны с усилителями поворота направляющих колес трактора, а также тем, что логическая схема состоит из логических элементов НЕ, подключенных к выходному дешифратору программного блока, при этом вход первого элемента соединен со вторым выходом дешифратора, вход второго элемента

НŠ— с третьим выходом дешифратора и с выходом первого элемента НЕ, вход третьего элемента НŠ— с пятым выходом дешифратора и с выходом второго элемента

НЕ, вход четвертого элемента HE — с выходами третьего и шестого элемвнтов НЕ и с шестым выходом дешифратора, вход пятого элемента НŠ— с третьим выходом дешифратора, вход шестого элемента НЕ— с выходом пятого элемента НЕ и с четвертым выходом дешифратора, а выходы четвертого и шестого элементов через логические элементы ИЛИ и И связаны с усилителями исполнитеЛьных механизмов поворота направляющих колес трактора.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 — схема программного блока; на фиг. 3 — логическая схема управления поворотом направляющих колес трактора на поворотной полосе.

Система содержит программный блок 1, связанный с переключателем 2 режи мов управления, усилители и исполнительные механизмы 3, а также схему 4 управления движением на рабочем гоне, связанную с переключателем 2 режимов управления и с логическим элементом ИЛИ 5, и схему 6 стабилизации направляющих колес, которая через второй вход логического элемента

ИЛИ 5 связана с переключателем 2 режимов управления, схему 7 ограничения максимального угла поворота направляющих колес, связанную с переключателем 2 режимов управления, через четыре логических элемента И 8 — 11, и усилители 12 и 13 с исполнительными механизмами 14 и 15 поворота направляющих колес.

Частотно-импульсный регулятор 16, связанный со вторыми входами первых двух логических элементов И 8 и 9.и с датчиком

17 скорости, имеющим связь через тактовый генератор 18 с программным блоком 1. Датчик 19 положения рабочих органов связан с переключателем 2 режимов управления.

Программный блок 1 через усилители 20, 21 и 22 связан с исполнительными механизмами 23, 24 и 25 подъема и опускания рамы копирующего механизма, выглубления рабочих органов, через два логических элемента ИЛИ 26, 27 — со вторыми входами двух логических элементов И 10 и 11, а переключатель 2 режимов управления через усилители 28,29 и 30 связан с исполнительными механизмами 31, 32 и 33 поворота рамы копирующего механизма и заглубления рабочих органов машины и со вторыми входами двух логических элементов ИЛИ 26 и 27.

Программный блок 1 содержит три группы по шесть селекторов-мультиплексоров

34 — 39, 40 — 45, 46 — 51, в каждой группе их первые входы соединены между собой и с выходами одного из трех, последовательно включенных через дешифраторы 52 и 53 счетчиков импульсов 54, 55 и 56, вторые входы соединены с выходами схем постоянных запоминающих устройств 57 — 74, а выходы соединены с входами логических элементов 4И 75 — 80, объединяющими селекторы-мультиплексоры по одному из каждой

20 группы 34, 40,46; 35, 41, 47; 36, 42, 48;

37, 43, 49; 38,44, 50 и 39, 45, 51, выходы которых (логических элементов 4И1 соединены между собой и с входом четвертого счетчика импульсов 81 с дешифратором 82, причем первые шесть выходов последнего соединены с четвертыми входами логических элементов 4И 75 — 80 и с логической схемой

83 управления усилителями 12 и 13 исполнительных механизмов 14 и 15 поворота направляющих колес трактора, седьмой выход дешифратора 82 соединен с переключателем 2 режимов управления, с триггером

84, прямой выход которого соединен через одновибраторы 85 и 86 с усилителями 21 и 22 подъема рамы копирующего механизма и рабочих органов машины и с логическим элементов И 87, проводящим сигналы от тактового генератора 18 к счетчику импульсов 54, а инверсный — через одновибратор

88 с усилителем 20 опускания рамы копирующего механизма, и через схему задержки

89, с звуковым генератором 90; управляющие входы постоянных запоминающих устройств 57 — 74 соединены с переключателем

91 программ поворота.

Логическая схема 83 состоит из шести последовательно включенных в две группы

45 логических элементов HE 92 — 95 и 96, 97, реализующих универсальную блок-схему рациональных видов поворотов.

С обеих сторон поля отбиваются контрольные линии поворотной полосы. Первый проход на рабочем гоне выполняется при

50 ручном управлении, рама копирующего механизма опущена в рабочее положение. В момент пересечения щупом-копиром контрольной линии поворотной полосы водитель включает посредством переключателя 2 ре55 жимов управления режим автоматического управления движением на поворотной полосе.

Это приводит к поступлению на вход триггера 84 управляющего сигнала. Триггер 84

1060130

50

pt =0,5V, 55 переключается, сигнал с прямого выхода

«открывает» логический элемент И 87 для прохождения счетных импульсов от тактозого генератора 18, через одновибраторы 85 86 включает исполнительные механизмы 24 25 подъема рамы копира и выглубления рабочих органов, причем одновибраторы 85 и 86 обеспечивают длительность управляющего сигнала порядка 3 — 4 с, достаточную для отработки указанных команд.Поступление счетных импульсов от тактового генератора 18 на вход счетчика импульсов 54 приводит к началу отсчета бортового времени поворота. Счетчик импульсов 54 передает двоичный код на входы селекторов-мультиплексоров 34 — 39, одновременно этот же код дешифратором 52 преобразуется в десятичный и каждый десятый импульс поступает на вход счетчика импульсов 55. С выхода счетчика импульсов 55 двоичный код подается на входы селекторов-мультиплексоров 4045 и дешифратора 53. Каждый десятый импульс от дешифратора 53 поступает на вход счетчика импульсов 56. С выхода счетчика импульсов 56 двоичный код поступает на входы селекторов-мультиплексоров 46 — 51.

Одновременно переключатель 91 выдает управляющие сигналы на вход схем постоянных запоминающих устройств 57 — 74. Это приводит к выводу на их выходы чисел в двоичном коде, соответствующих заданной программе. Код чисел программы выдается на вторые входы селекторов-мультиплексоров 34 — 51. В момент совпадения кодов постоянных запоминающих устройств 57 — 74 и счетчиков импульсов 54 — 56 селекторымультиплексоры 34, 40 и 46 выдают импульсы на соответствующие три входа логического элемента 4И 75, селекторы-мультиплексоры 35, 41, 47 — на входы логического элемента 4И 76, селекторы-мультиплексоры 36, 42, 48 — на входы логического элемента 4И

77, селекторы-мультиплексоры 37,43, 49— на входы логического элемента 4И 78, селекторы-мультиплексоры 38, 44, 50 — на входы логического элемента 4И 79 и селекторы-мультиплексоры 39, 45, 51 — на входы логического элемента 4И 80. В начальный момент счетчик импульсов 81, следовательно и дешифратор 82, были установлены в нулевое положение и сигнал с выхода А дешифратора 82 подавался на четвертый вход логического элемента 4И 75. Вследствие этого,при поступлении импульсов от селекторов-мультиплексоров один только логический элемент 4И 75 может пропустить

«суммарный» импульс на свой выход. Выходы логических элементов 4И 75 — 80 соединены между собой и с входом счетчика импульсов 81, поэтому при появлении на одном из них импульса счетчик 81 и дешифратор 82 переключаются в следующее положение.Это приводит к подаче сигнала разрешения на четвертый вход логического элемента 4И 76 и ожиданию следующего совпадения импульсов от селекторов-мультиплексоров 35, 41 и 47. Одновременно сигнал от дешифратора

82 передается логической схеме 83. При поступлении сигнала с выхода А дешифратора 82 на первый вход логической схемы 83 логические элементы НЕ 92 — 95 пропускают

его на вход усилителя 12 исполнительного механизма поворота направляющих колес трактора вправо. При следующем переключении дешифратора 82 сигнал с выхода В поступает на второй вход логической схемы 83,что приводит к блокировке логического элемента НЕ 92 и выключению усилителя 12, одновременно сигнал подается на вход цепочки логических элементов HE 96 и 97, что приводит к включению усилителя 13 исполнительного механизма поворота направляющих колес влево. Следующее переключение дешифратора 82 приводит к подаче сигнала с выхода С на третий вход логической схемы 83, что приводит к блокировке логического элемента НЕ 96 и отключению усилителя 13. Подача сигнала на четвертый вход логической схемы 83 приводит к включению через логические элементы НЕ 94,95 усилителя 12, на пятый вход — блокировке логического элемента НЕ 96, отключению усилителя 12 и включению усилителя 13.

Поочередное включение и выключение усилителей 12 и 13 через заданные программой интервалы времени приводит к повороту направляющих колес вправо или влево, к сохранению их положения в течение заданного времени, т. е. к реализации универсальной схемы управления движением на поворотной полосе.

Одновременно с отработкой программы машинно-тракторный агрегат движется по траектории поворота. Датчик 17 линейной скорости выдает электрические импульсы на входы тактового генератора 18 и частотно-импульсного регулятора 16. Электрическая схема тактового генератора 18 усиливает сигналы от датчика 17 скорости, формирует прямоугольные импульсы и делит их на 147 (это число обусловлено конструкцией трактора МТЗ-80/82 и передаточным отношением главной передачи его заднего моста).

Преобразованные описанным образом сигналы датчика 17 скорости поступают на вход программного блока l. При изменении линейной скорости движения трактора изменяются частота импульсов на входе программного блока 1 и интенсивность отработки программы, при этом соблюдается соотношение: гдед1 — единица измерения бортового вре мени (период подачи импульсов с выхода тактового генератора 18);

1060130

V — линейная скорость движения агрегата.

При следующем переключении счетчика

81 и дешифратора 82 сигнал появляется на выходе G последнего. Это вызывает одновременное включение звукового сигнала 90 через схему задержки 89 и переключение триггера 84. Переключение триггера 84 приведет к «запиранию» логического элемента

И 87 и прекращению работы программного блока. Звуковой сигнал 90 в течение 3 — 4 с извещает водителя об окончании отработки программы и переходе в режим ручной корректировки завершающего участка траектории поворота. При переключении триггера 84 на его инверсном выходе появляется сигнал, который через одновибратор 88 на 3 — 4 с включает усилитель 21 и исполнительный механизм 24 на опускание рамы копирующего механизмз в рабочее положение. Одновременно переключатель 2 режимов управления автоматически переключает направление поворота на противоположное (посредством специального триггсрного узла), включает на 3 — 4 с один из усилителей 28 или 29 и с помощью исполнительных механизмов 31 или. 32 поворачивает раму копирующего механизма в противоположную сторону.

Водитель, управляя трактором вручную, введет машинно-тракторный агрегат в рабо. чий гон, так чтобы щуп-копир вошел то но в борозду, проложенную рабочей машиной при предыдущем проходе, затем нажимает на кнопку включения режима автовождения на рабочем гоне, расположенную на панели переключателя 2 режимов управления. Это приводит к включению на 3 — 4 с усилителя

30 и исполнительного механизма 33 заглублсния рабочих органов, а также схемы 4 управления движением на рабочем гоне и схемы 6 стабилизации положения направляющиi колес трактора. При пересечении щупомкопиром контрольной линии поворотной полосы процессы автовожден:IH повторяютл

Использование предлагаемого устройства в сельскохозяйственном производстве позволит улучшить условия труда водителей, сократить затраты времени на выполнение каждого поворота, повысить рабочие скорости движения агрегатов и их сменную наработк, уменьшить минимально необходимую ширину поворотной полосы. Внедрение предлагаемой конструкции программного блок; позволит сократить время на подготовы устройства к работе.

1060130

Составитель В. Кузьмич

Редактор А. Долин ич Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 9894/1 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная,. 4