Устройство для автовождения колесных машинно-тракторных агрегатов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1235458 (5ц 4 А 01 В 69 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3833607/30-15 (22) 25.12.84 (46) 07.06.86. Бюл. № 21 (71) Всесоюзный ордена «Знак Почета» сельскохозяйственный институт заочного образования (72) В. M. Тараторкин (53) 631.3-5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1033033, кл. А 01 В 69/04, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОВОЖДЕНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее датчик положения рабочих органов машины и программный блок, связанный с переключателем режимов управления, датчики траекторного рассогласования, угла поворота направляющих колес и бокового крена трактора, связанные через схему управления движением на рабочем гоне с переключателем режимов управления, датчик скорости, связанный с программным блоком, схему автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воздействия, входами связанную с датчиками скорости, угла поворота направляющих колес, гидросистемой рулевого управления трактора и с переключателем режимов управления, а вы. ходом — с исполнительным механизмом, который другим своим входом связан с переключателем режимов управления, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения качества автовождения и производительности машинно-тракторного агрегата, схема автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воздействия содержит вычислительное устройство, связанное с датчиками угла поворота направляющих колес и скорости трактора и с выходом переключателя режимов управления, а также цифровой регулятор интенсивности управляющего воздействия, входами связанный с выходом вычислительного устройства и с гидросистемой рулевого управления трактора, гидравлическим выходом — с исполнительным механизмом, причем датчик угла поворота направляющих колес трактора выполнен цифровым, а схема управления движением на рабочем гоне содержит цифроаналоговый преобразователь сигналов датчика угла поворота направляющих колес.!

235458

2. Устройство по п. !, отлигающееся тем, что вычислительное устройство содер>кит, оследовательно соединенные тактовый

IСП гатОР, аДРЕСНЫЙ СЧЕТЧИК, ПЕРЕПРОГРаМ,»:II,IóåMoå постоянное запоминающее устрс I гио, коммутатор команд, селектор-муль, I .. сксор, дешифратор данных, блок опто.тронных ключей, микрокалькуляторную

o .. му, блок оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов, преобразователь семипозицион ого кода в двоично-десяти IHhIH, буферное запоминающее устройство и or."еративное запоминающее устройство, выходы которого соединены с цифровым регулятором интенсивности управляющего воздействия, и также дешифратор команд и второй блок оптоэлектронных ключей, подх>ченные последовательно к микрокальку.;яторной схеме, схему синхронизации, вклюгеHHYIO между блоком оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов и буферным запоминающим устройством, причем селектор-мультиплексор через блок интегрирования соединен c,датчиком скорости и через преобразователь кода Грея в двоично-десятичный код с цифровым датчиком угла поворота направляющих колес трактора, кроИзобретение относится к механизации сельского хозяйства и может быть использовано для автоматизации вождения мобильных сельскохозяйственных машинных агрегатов при выполнении полевых механизированных работ.

Цель изобретения — повышение качества автовождения и производительности машинно-тракторного агрегата.

На фиг. 1 представлена схема устройства для автовождения колесных машиннотракторных агрегатов; на фиг. 2 -- схема управляющего вычислительного устройства; на фиг. 3 — cxcMB цифрового регуля fopa интенсивности управляющего воздействия. 15

Устройство для автовождения колесных чапгинно-тракторных агрегатов содержит датчик I положения рабочих органов v,çшины и программный блок 2, связанный с переклк>чателем 3 режимов управления, датчики тракторного рассогласования 4, угла поворота направляющих колес 5 и бокового крена трактора 6, связанные через схему 7 управления движением на рабочем гоне с переключателем 3 режимов управления, датчик 8 скорости, связанный с про раммным блоком 2, схему 9 автомати H cме "îãî адресный счетчик связан с блоком интегрирования.

3. Устройство по п. 1, от,гичающееся тем, что цифровой регулятор интенсивности управляющего воздействия содержит электрогидравлические двухпозиционные ключи с дросселями по числу разрядов двоичного управляк>щего слова, объединенные гидравлические входы которых соединены с гидросистемой рулевого управления трактора, а объединенные гидравлические выходы соединены с исполнительным механизмом, электрические управляющие входы через усилители соединены с выходами вычислительного устройства, причем производительность дросселей от 1-го до п-го разряда изменяется по двоичному закону.

4. Устройство по п. !, «т.гичаюигееся тем, что преобразователи кодов Грея и семипозиционного выполнены в виде постоянных запоминающих устройств, для которых сигналы с выходов датчика угла поворота направляющих колес трактора и блока оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов являются адресами, по которым записаны соответствукпцие двоично-десятичHbI(. числа. кой регулировки интенсивности и величины управляю1цего воздействия. Схема 9 входами связана с датчиками скорости 8, угла поворота направляющих колес 5 и с гидросистемой трактора, с переключателем 3 режимов управления, а выходами — с исполнительным механизмом IO, который дру— гим своим входом связан с переключателем 3 режимов управления. Схема 9 автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воз, ействия содержит вычислительнбе устройство Il, связанное с датчиками угла поворота направляющих колес 5 и скорости трактора 8 и с входом ереклк>чателя 3 режимов управления, а так>ке цифровой регулятор 2 интенсивности управля|ощего воздействия, входами связанный с выходом вычислительного устройства 1! и с гидросистемой рулевого управления грактора, гидравлическими выходами - — с исполнительным механизмом I О.

lr1ar-гик 5 угла поворота направляющих колес трактора выполнен цифровым. Схема 7 управления движением на рабочем гоне содержит цифроаналоговый преобразователь сго сигналов.

Упри вляюще:: вычислительное устройстНо 1! (фиг. 2) содержит микрокальку1235458

55 ляторную схему 13, к одному входу которой через блок 14 оптоэлектронных ключей, дешифратор 15 данных, селектор-мультиплексор 16 подключены импульсный датчик 8 скорости с блоком 17 интегрирования и цифровой датчик 5 угла поворота направляющих колес трактора с преобразователем

18 кода Грея в двоично-десятичный код. К второму входу микрокалькуляторной схемы 13 через другой блок !9 оптоэлектронных ключей подключен дешифратор 20 команд, а к выходу посредством блока 21 оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов, имеющий связь со схемой 22 синхронизации, преобразователь 23 семипозиционного кода в двоично-десятичный, буферное запоминающее устройство 24, имеющее связь со схемой 22 синхронизации, оперативное запоминающее устройство 25, подключен циф

-ровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия. Регулятор 12 имеет гидравлические связи с гидросистемой рулевого управления трактора и с исполнительным механизмом IO. Блок 17 интегрирования имеет связь с адресным счетчиком

26 селектор-мультиплексора 16. Дешифратор

20 команд, схема 22 синхронизации, буферное 24 и оперативное 25 запоминающее устройства связаны через коммутатор 27 команд с перепрограммируемым запоминающим устройством 28, управляемым тактовым генератором 29 через адресный счетчик 26.

Цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия (фиг. 3} содержит электрогидравлические двухпозиционные ключи 30 — 33 с дросселями по числу и разрядов двоичного управляющего слова.

Объединенные гидравлические входы ключей

30 — 33 соединены с гидросистемой рулевого управления трактора, объединенные гидравлические выходы соединены с исполнительным механизмом 10, а электрические управляющие входы через усилители 34 — 37 соединены с выходом управляющего вычислительного устройства 11. Дроссели ключей

30 — 33 выполнены регулируемыми, связаны с электрогидравлическим ключом с возможностью поворота направляющих колес трактора исполнительным механизмом !О с угловой скоростью порядка,- от максимальной второго — — третьего — —.- чет2 н

7 п goal вертого †„-- и т. д. Преобразователи 18 и 23 кода выполнены в виде постоянных запоминающих устройств, для которых сигналы с выходов датчика 5 угла поворота направляющих колес трактора и блока 21 оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов являются адресами, по которым записаны соответствующие им двоично-десятичные числа.

Устройство работает следующим образом.

Машинно-тракторный агрегат входит в рабочии гон. Водитель приводит копирующее устройство с датчиком 4 траекторной ошибки в рабочее положение так, что

5 ! о

25 зо

35 гцуп-копир входит в надежный контакт с базовой бороздой, посредством переключателя

3 режимов управления включает режим автовождения на рабочем гоне.

Схема 7 управления движением на рабочем гоне получает информацию от датчиков траекторного рассогласования 4, угла поворота направляющих колес 5 и бокового крена трактора 6, выделяет траекторное рассогласование, формирует управляющие сигналы и через переключатель режимов управления выдает их на вход исполнительного механизма 17. В зависимости от знака траекторного рассогласования включаются электромагниты исполнительного механизма 10 для поворота направляющих колес трактора вправо или влево. Включение электромагнитов исполнительного механизма 10 приводит к перемещению золотника управляющего подачей жидкости из напорной магистрали гидросистемы рулевого управления трактора через цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия в одну из двух полостей силового гидроцилиндра.

Это приводит к повороту направляющих колес трактора. Одновременно импульсный датчик 8 скорости выдает импульсы, частота которых пропорциональна скорости агрегата.

Датчик 8 выполнен индукционным и устанавливается в коробке перемены передач вблизи зубьев шестерни вала отбора мощности на вторичном вале, т. е. ведущие колеса трактора используются в качестве путеизмерительных. Буксование в данном случае не учитывается. Импульсы от датчика 8 скорости поступают на вход блока 17 интегрирования. Там они усиливаются, нормализуются по форме и длительности и поступают на вход счетчика. В течение заданного времени интегрирования счетчик накапливает импульсы.

По команде перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 28 через коммутатор 27 команд селектор-мультиплексор 16 производит «опрос» датчиков. Информация с выхода блока 17 интегрирования через дешифратор 15 данных и блок 14 оптоэлектронных ключей передается на микрокалькуляторную схему 13. В предпочтительном варианте исполнения в качестве микрокалькуляторной схемы 13 использована микросхема К 145 ИП 11А. Эта микросхема содержит арифметическо-логическое устройство, устройства ввода и вывода информации, оперативное запоминающее устройство управления, генератор опорной частоты, т. е. содержит функциональные блоки, в большинстве входящие в состав микроЭВМ. Наличие в этой микросхеме микрокоманд арифметических операций упрогцает ее использование при реализации функцией управления.

По сигналу адресного счетчика 26 счетчик блока 17 интегрирования обнуляется и

1235458 процесс счета повторяется. В составе блоков оптоэлектронных ключей использованы микросхемы К 249 КН !А, в составе блока оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов использованы микросхемы К 249 !

П 1А, а основным в блоке интегрирования является двоично-десятичный счетчик.

Микрокалькуляторная схема 13 в составе вычислительного устройства 11 реализует следующие зависимости!

=л v- +в1+ с; (» а//;

0> ((О, а=DV+Е; а, (2) (3) (4) (5) А, R, Ñ, D Е постоянныс, зависящие от режи»I 1;i,âèæcHHя (1Iа гolt(или пово30 (прицепной или навесной), состояния агрофона. !!сре 1ислснпые условия эксплуатации выбнрак>тся водителем посредством переключателя 3 режимов управления до начала работы, 3 значения постоянных — автоматик чески из псрепрограммир»емого запоминаю1цего устройства 28. Тактовый генератор 29 непрерывно выдает тактовые импульсы. Адресный счетчик 26 их накапливает и на вход перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 28 выдает с каждым тактом меняющийся адрес, по которому на в»од коммутатора 27 команд выдается восьмиразрядное управляющее слово. Каждое

yii;>3вляюп1е(слово содержит четырехразрядное поле типа операции н такое же поле собственно операции. Информация о типе

45 операции служит для управлеHHH коммутатором 27 команд, которыи направляет код операции на вход селектора-мультиплексора

16, дсшифратора 20 команд, схемы 22 син»ронизации, буферного запомина1ощего устройства 24 и оперативного запомин31ощего устройс> в3 25.

После ввода в микрокалькуляторну>о схему 13 с выхода блока 17 интегрирования значения скорости агрегата соотвстствен>1о г!рограммс производится реализация зави- 55 симости (1 j. 11ричем вывод результата вычислений посредством схемы 22 синхронизации производится в буферное запомина!

5 где в> и (» — вычисленное и измеренное значения угловой скорости поворота направляющих колес трактора; а и а вычисленное и измеренное значения максимального угла 20 поворота направляю1цих колес трактора;

l -- периодичность опроса датчика

5 угла поворота направляк>щих колес трактора;

1: — — скорость машинно-тракторного

25 агрегата;

1о>цее устрсйство 24 поразрядно. После заполнения разрядов буферного запоминаю>цеи> устройства 24 происход;1т передача сразу всей информации оперативному запомина1ощему устройству 25 для управления цифровым регулятором 12 интенсивности. Этим исключак>тся сбои в управлении цифровым регулятором 2 интенсивности, затем реализуется зависимость (2), проверяется условие (3), при необходимости вводится корректировка, реализуется зависимость (4), проверяется условие (5) и если а)а, то через переключатель режимов управления отключается включенный в этот момент электромагнит исполнительного механизма 10. Затем вычисления зависимостей (1) (5) повторяЮТСЯ.

Значение угла в коде Грея при опросе датчика 5 угла поворота направляющи» колес трактора подается н3 вход преобразователя 18 кода 3 качестве адреса для ttoстоянного запоминающего устройства. По указанному адресу считывается соответствующее зна .ение угла в двоично-десятичном коде, которое затем используется в процессе вычислений. Аналогично ф» нкционир»ет и преобразователь 24 семипозиционного кода

B двоично-десятичный с той лишь разницей, что блок 21 оптоэлектронных комм»таторов логических сигналов предварительно формирует сигналы с ТТЛ-уровнями HBI (p 5I ж с и и H .

Задачей цифрового регулятора 12 интенсивности управляющего воздействия является формирование потока рабочей жидкости в гидросистеме рулевого управления (не показана) при постоянном давлении пропорциона IbH01 0 вычисленной уг10BQH скорости

IIoBopoT3 направляющих колес трактОра. Задача решается тем, что каждый разряд уllравляющего двоичного слова с выхода î teративпог0 запоминающего устройства 25 управляет отдельными электрогидравлическими ключами 30---33 через усилители 34 ——

37. Например, при четырехразрядном вью;1с электрогидравлический ключ 30 с первого разряда пропускает — 1 — максимального

iIoTox3, кл юч 31 второго разряда

1б

16, ключ 32 третьего разряда — - -- и ключ 33 б >6 четвертого разряда — — — — —. Включение

TS; э Ict(Tp0 н lp38.IH÷cct(èõ к1ючей B:13даннОм сочетании обеспе>ивает реалнзацик> уг IÎBoH скОрОсти IIOBOpoT3 направляк>ш и,» колес трактора в заданном диапазоне.

Использование предлагаемогo Tc»íH÷cc:(oro решения позволит гар-нтированно ðåàлизовать зависимость 1) — (5) для уг.toBOII скорости и максимального угла поворота напг>ав>HIott>H» колес трактора в функции

=корости агрегата при использовании ооычIIII электрогидравлически» ключей без повы;пенных к ним требований, 3 за счет этого повысить точность автовожд(-.ння на рабочем гоне н поворотной полoc(повысить ра(>очие1235458

Puz 5

Составитель Б. Кузьмич

Техред И. Версс Корректор В. Бутяга

Тираж 679 Г!одвисное

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. Г1роектная, 4

Редактор H. Бобкова

Заказ 2968/1 скорости и снизить процент брака. Переход с частотного на цифровой метод регулирования угловой скорости поворота направляющих колес трактора позволит уменьшить динамические нагрузки на детали рулевого управления и увеличить их долговечность.