Самонастраивающееся устройство автоматического направления движения трактора
Изобретение относится к се, 1ьско озяйствеиному ман1иностроению. Цель изобретения - г101 1 Н1ение качества автоматического вождения. Устройство содержит контур управления 1, контур самонастройки 8, первую ),1ните, 1ьную нень 12 у11рав. 1ен1 я и вторую дог1о, 1ните,1ьную цепь 15 унравления. К,онтур унрав, 1ения 1 содержит чувствите, 1ьный э.чемент (ЧЭ) 2, датчик 3, и.мнульсный э.чемент 4, звено задержки 5, сервопривод () и обьект унравления (ОУ) 7. Первая донолните.пьная uetih 12 )ав. 1ения вк.помает звено 13 задержки и сер1и))ивод 14. Вторая доно. 1нито.1ьная нень 15 унравления содержит звено 16 задержки и исн(),1ните,1ьный .ме.ханизм 17. Элемент) в каждом контуре i в КаЖДО | , носледовате,. Откло е не ОУ7 от базовой Л) воспри имается 432 и обрабат)вается еерво риводо 1 6, ОУ7 возвра 1ается а затраектор 1 о движе ия. ма, , 1е с ЧЭ2 срабат вает конту 1 самоастройк 1 8 и на уве, ичен1 е тловой скорост 1()ворота ОУ7. едостаточно быстро.м довороте ОУ7 ia заданнхчо траекторию включается первая до 1олнитоль- 1ая 12 . 1е)Я. Она и)здейст1 уе1 а ОСТа ОВОЧНЫЙ тормоз - iiTO|)() i )()Д ОУ7. .)Ном )ii ског оворота срабг, вторая , , 1,еГ) 15 у 1раВЛе 1Я. ()а 5()ЗДеЙ СТВуеТ а СерВО р 1ВОДа 6 в CTOpO iy соответству О1це Ч) (1я д. .хода. ПрОИС.ХОДИТ НЗМСНеН 1е уГ ,ОВОЙ СКОрОСТ 1 )- рота от номпна,чьн()й. 6 ил. (О (Л 75 со о оо о ел ел м
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„80„„1303055 (3) 4 Л 01 В 69 1)4
q(!
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
li% b J() Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1230480 (2l) 3935874/30-!5 (22) 29.07.85 (46) 15.04.87. Ьк)л. J¹ 14 (71) Всероссийский научно- исследоватсл ьский институт сои (72) Л. А. Черпак (53) 631.311(088.8) (56) Авторское сви.(етельство СССР
¹ I 230480, к,гь А 0 1 В 69/04, 1 985. (54) САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВ. 1ЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ТРАКТОРЛ (57) Изобрегенис относится к сельскокозя йст Венном у машиностроению. Цель изобрегс((ия — повышение качества автоматического вождения. Устройство содержит контур управления I, контур самонастройки 8, ис рвуfo !olio,(нителы(ую цепь 12 управления и вторуlo;folloëffèòo,lüíóþ цепь 15 управления. Контур управления содержит чувствительный элемент (Ч.= ) 2, датчик 3, импульсный элеменг 4, звено задержки 5, сервонриl3o;1 6 и обгьскт управления (ОУ) 7. Первая до и О, н и Т (., ь н <3 Я I ((. I I l> 1 2 >< I l p
Вторая 103301líèò(xll>lf
II<3 ОСТа ИОВО и ы и TOp (103 — (3 TOpOII B XO, 1 <),> 7.
Г!ри значитслыи)м 3(з ((енс ни и уг.н)Boй скорости поворота сра(н! гы()аст вторая дополнительная I(cl» 15 управления. ()II;I воздеисTâó T Ilа шTок сервонривод
Проискодит:(змснсние уг,н)вой скорости поворота от номинальной. 6 ил.
1303065
Изобретение отнссится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам автоматического вождения тракторов.
Пель изобретения — повышение качес.гва автоматического вождения I óñåíè÷íîãо трактора.
На фиг. 1 представлена структурная схема самонастраивающегося устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы импульсных элементов 4 и 9 и схема прохождения сигнала по цепи: 4, 9, 10, 11, 4; на фиг. 3 — — временная диаграмма работы элементов устройства при T - -тн;., на фиг. 4 — временная диаграмма работы элементов устройства при т (T l6 H T4(TI3, на фиг. 5 — временная диаграмма работы элементов устройства при т1) TI6 н тэбэ )тл — TI6 на фиг. 6 — — временная диаграмма работы элементов устройства прит )тп; и т ы (TI — TII>.
На фиг. 2 — 6 обозначены: т;6 — прямое чистое запаздывание сервопривода 6; TIH; обратное чистое запаздывание сервопривода
6; т ы -- прямое чистое запаздывание сервопривода 14; hI; — — выходная координата сервопривода 6; hI7 — выходная координата исполнительного механизма 17; h — изменение выходной координаты элемента сервопривода 6 и исполнительного механизма 17 за один шаг подстройки; hI1„:... — максимальное значение выходной координаты Йы элемента 14 при конкретном срабатывании.
Самонастраивавгцееся устройство состоит из контура 1 управления, включающего чувствительный элемент 2, датчик 3, импульсный элемент 4, звено 5 задержки, сервопривод 6 и обьект управления — трактор 7, контура 8 самонастройки, включающего импульсный элемент 9, анализатор
l0, исполнительный механизм 11, первой дополнительной цепи 12 управления, вклк)чающей звено 13 задержки, сервопривод !4, и второй дополнительной цепи 15 управления, включающей звено 16 и исполнительный механизм 17.
Элементы 2- 7 соединены последовательно, а выход трактора 7 соединен обратной связью с входом чувствительного элемента 2. Элементы 9 — 11 соединены последовательно, при этом вход элемента 9 соединен с выходом элемента 4, выход элемента 11 — — с вторым входом элемента 4, второй вход элемента 10 соединен с выходом элемента 2.
Элементы 13 и 14 первой дополнительной цепи 12 соединены последовательно, выход элемента 14 соединен с другим входом трактора 7, вход элемента 13 соединен с выходом элемента 4. Элементы 16 и 17 второй дополнительной цепи 15 соединены последовательно, при этом выход элемента 17 соединен с выходом сервопривода 6, а вход элемента 16 соединен с выходом элемента 4.
Чувствительный элемент 2 может быть выполнен в виде механического копира или
1О !
30 любого другого устройства, регистрирующего отклонения объекта от необходимого положения. Датчик 3 выполняет роль включаюгцего элемента и имеет двухпозиционную характеристику. Рассматривается один управляемый борт трактора 7. Импульсный элемент 4 преобразует сигнал датчика 3 в импульсный сигнал. Звено 5 задержки пропускает импульсный сигнал элемента 4 без изменения начала импульса и задерживает его окончание на постоянный период времени т5. Таким образом, длительность управляющего сигнала, поступающего на сервопривод 6, равна: тч= — т + т5, где т — длительность управляющего импульса элемента 3; т,-, — время задержки звена 4.
Сервопривод 6 является исполнительным механизмом контура 1 управления. Он воздействует на вход объекта 7 управления.
Импульсный элемент 9 контура 8 самонастройки соединен с вторblì выходом импульсного элемента 4 и в момент окончания времени паузы элемента 4 вырабатывает импульсный сигнал постоянной длительности
Анализатор 10 представляет собой трехпозиционный элемент со значениями: — 1; 0;
+1. Исполнительный элемент 11 может быть выполнен в виде реверсивного шагового двигателя или любого другого устройства, обеспечивающего соответствую цую характеристику, например вычислительного устройства, определяющего длительность импульса элемента 4 l3 соответствии с фор |улой: П т.;= т- —,Л,т, i=I 1-1 где +T -- постоянный период времени, определяющий шаг настройки; и — количество cHI палов, поступающих от анализатора 10 на элеменг
1! с положительным знаком;
rTI количество сигналов, поступаюьцих от анализатора 10 на элемент
1! с отрицательным знаком.
Элемент 1 соединен с подстроечным органом (не показан) объекта 7 управления.
Звено 13 задержки задерживает начало прохождения импульсного сигнала 4 на постоянное время тпь Таким образом, длительность управляющего импульсного сигнала, поступающего на дополнительный сервопривод 14, определяется выражением: ты —— — T l Tl I
Задержка окончания действия импульсного сигнала элемента 4 в контуре 1 управления звеном 5 и задержка начала прохождения импульсного сигнала элемента 4 звеном 13 задержки обеспечивает необходимую последовательность срабатывания сервоприводов 6 и 14. Сначала включается сервопривод 6, затем в случае, если длительность т становится оольше TI;I, срабатывает сервопривод 14. В момент окончания действия управляющего импульса сначала
1303055
Фа 7.11гг.га г(3017 7ете нггя
50 отключается сервопривод 14, а затем — сервопривод 6.
Вторая дополнительная цепь 15 содержит звено !6 задержки и исполнительный элемент 17. Звено 16 задержки представляет собой реле времени. Входом звена 16 является выход звена 4. При поступлении сигнала с импульсного элемента 4 на звено 16 выполняется операция т4 т16 т17 где т4 — длительность импульса элемента 4; т16 — длительность времени задержки звена 16; т17 — входной сигнал исполнительного механизма 17.
Сигнал т1; может иметь положительное и отрицательное значения. Если т4) т,„-, то т17 имеет положительное значение, если т4(гв, то т1-, имеет отрицательное значение.
Исполнительный механизм 17 может быть выполнен в виде реверсивного шагового двигателя, срабатывающего при поступлении на его вход сигнала тг-,. При положительном TI-, исполнительный механизм
17 перемещает выходной орган (вал, рейку) в одну сторону, а при отрицательном тг-,— в другую сторону. Вместо шагового привода могут быпгь применены и другие виды приводов, как, например, электрические, так и гидравлические с пропорциональным перемещением выходного вала или рейки в зависс и мости от т1-,.
Выход элемента 17 представляет собой упор, перемещаемый валом или рейкой, и изменяет предельную величину перемещения выходного штока сервопривода 6, за счет чего изменяется степень воздействия сервопривода 6 на механизм поворота трактора 7. При увеличении угловой скорости поворота трактора 7 выходной сигнал элемента 17 (упор) уменьшает величину перемещения штока сервопривода 6, а при уменьшении угловой скорости поворота увеличивает это перемещение.
Предлагаемое устройство работает следуюгцим образом.
При нормальной скорости поворота трактора 7, например, при достаточно большом усилии на крюке система работает как самонастраивающаяся, так как величина т4 мала, меньше т17 и равна тгб, поэтому сигнал на сервопривод 14 не проходит или его длительности недостаточно для срабатывания сервопривбда 14. Кроме того, так как т4= т16. сигнал на элемент 17 не проходит и он остается в одном положении. В этом случае сигнал от чувствительного элемента 2 через элементы 2 — 6 поступает на трактор 7.
Происходит управление трактором 7 при flocтоянном значении г, элемента 4. При уменьшении угловой скорости поворота трактора 7 (случай, когда выходной сигнал эле» HTH
17 равен нулю и ход штока се17воп17игп>да 6 происходит Hà полнуlo величиHó) íа чинает увеличиваться значение Т1, за счеT срабатывания контура 8 cai!oHaoTpoihiH.
Когда величина т.1 возрастает до такой степени, что его длительность станет болыпе времени запаздывания ц звена 13 задержки в работу подключается дополнительный сервопривод 14, который начинает действовать на остановочный тормоз (другой вход) объекта 7 управления, увеличивая угловую скорость поворота трактора. Трактор 7 начинает управляться, кроме контура 1 управления, еще и дополнительной цепью 12, сo1ToHIHeй из элементов 13 и 14. В этом с!y«;Ie положение механизма 17 не изменяется, так как он находится в предельном состоянии llo отношению к сигналу тг-,. и ход штока сервопривода 6 не изменяется, а. увеличение скорости поворота за счет подключения дополнительной цепи 12 не превышает значений, при которых начинает срабатывать вторая дополнительная цепь 15.
Если будет происходить увеличение угловой скорости поворота выше предельного значения (дополнительная цеггь 12, ooeòoÿщая из элементов 13 и 14, отключена ввиду того, что т, меньше значений, необходи»ых для ее срабатывания), то сигнал т1-, бу— дет подаваться на элемент 17 оо знаком, обеспечивающим перемещение выхода элемента
17 в сторону у»еньшения хода штока сервопривода 6, за счет этого ограничивается нарастание угловой скорости поворота трактора 7, а следовательно, будет уменьшаться разброс величины ошибки углового поворота трактора 7 при его поворотах.
Самонастраиваюгцееся устройство автоматического направления движения трактора по авт. св. Хо 1230480, от.ги гающг.еа.г те», что, с целью повышения качества вождения гусеничного трактора, устройство снабжено второй дополнительной цепью управления, содержащей звено задержки и исполнительный механизм, соединенные последовательно, при этом звено задержки соединеHo с выходом импульсного элемента контура управления, а исполнительный механизм связан с выходом сервопрнвода контура управления посредством управляемого упора.! 303055! 303()55! 7б фиг4,/7д + Г /б
lD
7 1b ж= C
130;3055
77 (:t>I:> авитсль (.. . Заруцкий
Редактор Л.. 1ежнина Тскрсд И. Версс Корректор Л. Зиз>окосов
Заказ 1232, 1 ираж 630 11однисное
1311 ИИ11! ! ос) (арсгве till!>I <> ко»и I! I и (:(.(:1 It(>,I(.III>t изобрстсний и»тлрытий
113()35, Москва, )К 35. Il) III! t its> IIIII>.. д 1,5 !
1роизводсгвсн>ги-оо. игр)>фи >>ск>» t()r.,t»(>ttstT г., к>оро к >л. 1!роектн lsl, 4
