Способ управления процессом копания

 

Изобретение относится к землеройнотранспортной технике и позволяет с высокой производительностью осуш.ествлять процесс копания бульдозера за счет учета грунтовых условии путем оптимизации задаваемых верхнего и нижнего пределов регулирования скорости его движения. Для этого в процессе копания измеряют действительную скорость Уд движения и силу тяги Т бульдозера . Определяют тяговую мощность NT и выделяют ее экстремум NT.«, По значениям NT.HAKC. и Т определяют оптимальное значение верхнего предела регулирования скорости Умакс по формуле NT макс/т . Оптимальное значение нижнего предела регулирования скорости Умни определяют по формуле УМИН Умакс(2-o,,/2+a,,j где Ор - степень неравномерности регулирования . В течение всего рабочего процесса УД сравнивают с Умакс, Умнн и Увык, где УВЫК - скорость, при которой прекращают заглубление или выглубление отвала. По результатам сравнения осуществляют управление отвалом. При этом заглубление и выглубление отвала осуществляют до достижения Умакс и УМИН средних значений. 2 ил. с сл оо о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1307041

А1

«511 4 E 02 F 9/20 ф 1 .! «Г-.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3980037/22-03 (22) 16.09.85 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (71) Сибирский автомобильно-дорожный институт им. В. В. Куйбышева (72) В. Н, Тарасов, И. В. Степанов, С. И. Чемлаков, В. Н. Моисеев и М. С. Телятников (53) 621.879.34 (088.8) (56) Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1969.

Авторское свидетельство СССР № 881225, кл. Е 02 F 9/20, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1129302, кл. Е 02 F 9/22, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОПАНИЯ (57) Изобретение относится к землеройнотранспортной технике и позволяет с высокой производительностью осуществлять процесс копания бульдозера за счет учета грунтовых условий путем оптимизации задаваемых верхнего и нижнего пределов регулирования скорости его движения. Для этого в процессе копания измеряют действительную скорость V движения и силу тяги Т бульдозера. Определяют тяговую мощность N u выделяют ее экстремизм N „„По значениям Мт, и Т определяют оптиу мальное значение верхнего предела регулирования скорости V»акс по формуле Ъ м»кс

= N- "/Т . Оптимальное значение нижнего предела регузирования скорости V определяют по формуле Ч». = V .. (2 — о„/2+ор) 1 где o — степень неравномерности регулирования. В течение всего рабочего процесса V.. сравнивают с V- V u V., где

V. — скорость, при которой прекращают заглубление или выглубление отвала. По результатам сравнения осуществляют управление отвалом. При этом заглубление и выглубление отвала осуществляют до достижения

V»ave и Ч - средних значений. 2 ил.

1307041

Изобретение относится к землеройнотранспортным машинам, а именно к бульдозерам.

Бульдозер может совершать рабочий процесс в разных грунтовых условиях, в зависимости от которых изменяется оптималь5 ный режим процесса копания, соответствующий максимальной производительности.

Целью изобретения является повышение производительности бульдозера за счет учета грунтовых условий путем оптимизации за- 10 даваемых верхнего и нижнего пределов регулирования скорости движения бульдозера.

На фиг. 1 показаны зависимости скорости движения Va, коэффициента буксования 6 и тяговой мощности Na от силы тяги Т бульдозера (сплошные кривые соответствуют прочному грунту, а пунктирные — грунту малой прочности, точка 1 экстремума тяговой мощности N-,-. определяет режим максимальной производительности, точка 2 минимума тяговой мощности N-. ° определяет зону неравномерности регулирования); на фиг. 2 —— блок-схема для реализации предлагаемого способа.

По значению максимума тяговой мощности N»„,„, и соответствующей его силе тяги Т определяют оптимальное значение верх- 25 него предела регулирования скорости по формуле

NxMaac

Нижний предел регулирования скорости движения вычисляют по формуле

2 — 6

VMHII = < <,<акс — — Ъ

2+6 (2) где 6 — степень неравномерности регулирования, принимаемая для бульдозеров в пределах

Ьр = 0,05 — 0,15.

Скорость V, при которой прекращают заглубление или выглубление отвала, определяют по формуле

Vw = V,,(1 — Х) + ЧмХ, (3) где Х вЂ” постоянный коэффициент, который задают Х = 0,9 для процесса копания и 1=О,5 для процесса транспортирования призмы грунта. 50

Алгоритм работы системы управления имеет следующий вид: если Va — Ъ .-.с ) О, то х = х «.; (4) если N; — NTa. ) О, то х = xa; (5) если V« — V.. ° (0, то х = — х-..; (6) 55 если V; — Va ) О, то х = — х, (7) где х — параметр управления золотником распределителя; х-., — х-.. — параметры включения золотника для заглубления и выглубления отвала; х ., — х. — параметры прекращения заглубления и прекращения выглубления отвала.

Управление процессом копания по способу осуществляется следующим образом.

В исходном положении перед копанием бульдозер перемещается. на рабочей .передаче с поднятым отвалом. Измеряют действительную скорость Vn движения бульдозера и осуществляют ее сравнение с верхним пределом регулирования скорости Ч -c.

Действительная скорость движения Va в этот момент больше скорости Vaaac, поэтому возникает рассогласование в условии (4) алгоритма, с помощью которого вырабатывают команду для заглубления отвала в грунт.

При заглублении отвала увеличивается обьем призмы грунта и силы сопротивления, уменьшается скорость движения. Одновременно при заглублении отвала определяют силу тяги бульдозера, вычисляют тяговую мощность и Ilo условию (5) алгоритма сравнивают текущее значение тяговой мощности N с последующим N (; g Если разность N ; — N (;<) (О, то продолжают за. глубление отвала в грунт.

Этот этап процесса копания соответствует увеличению тяговой мошности и приближению процесса к экстремуму в точке 1 (фиг. 1).

Когда разность сравниваемых величин

N.; — N.(;. <) меняет знак, т.е. удовлетворяется условие (5) алгоритма, прекращают заглубление отвала в грунт. В этот момент фиксируют максимальное значение тяговой мощности N„„„. соответствующее значение силы тяги Т и вычисляют по формуле (1) оптимальное значение верхнего предела регулирования скорости VMavc, по формуле (2) вычисляют нижний предел регулирования скорости V- и по формуле (3) вычисляют скорость V... Вычисленные параметры используют для последующего управления процессом копания.

После прекращения заглубления отвала процесс копания продолжают при зафиксированных гидроцилиндрах исполнительного механизма, при этом возрастает толщина вырезаемой стружки и объем грунта перед отвалом, соответственно уменьшается скорость Va движения трактора. В процессе копания сравнивают текущее значение скорости V„с нижним пределом регулирования скорости V . В момент выполнения условия (6) алгоритма начинают выглубление отвала из грунта. При выглублении отвала скорость движения Va бульдозера увеличивается, поэтому в процессе выглубления сравнивают действительную скорость Vn с заданным базовым значением V. «. В момент выполнения условия (7) алгоритма прекращают выглубление отвала.

1307041

Формула изобретения

V

1к1т.ник.

Т

Далее процесс копания продолжается при зафиксированных исполнительных гидроцилиндрах. Снова начинается процесс увеличения сопротивлений и уменьшения скорости движения бульдозера. При этом циклы управления бульдозером повторяются в рассмотренной последовательности.

Устройство содержит объект управления — бульдозер 1, отвал 2, навешенный на бульдозер 1, исполнительный механизм 3 управления отвалом, электрозолотник 4, датчик 5 скорости движения бульдозера, соединенный с входами автоматического регулятора 6, состоящего из задатчиков 7 — 9 соОТВЕТСТВЕННО анаис, Умна, Ъ вык И ЭЛЕМЕНТОВ

10 — 12 сравнения, датчик 13 относительного положения отвала, датчик 14 усилия в штоках, датчик 15 горизонтальной реакции в шарнирах.толкающих брусьев, выходы датчиков соединены с входами блока 16 вычисления силы тяги, который соединен с блоком 17 вычисления тяговой мощности и блоком 18 определения экстремума тяговой мощности, выход которого соединен с входом блока 19 вычисления оптимальных параметров, выходы которого соединены с задатчиками 7 — 9 автоматического регулятора 6.

Устройство управления процессом копания, реализующее способ, работает следующим образом.

Бульдозер 1 перед началом копания перемещается на рабочей скорости с поднятым отвалом. При помощи датчика 5 измеря-. ется действительная скорость движения Va, значение которой подается на вход автоматического регулятора 6 в элементы 10 — 12 сравнения. Перед началом копания действительная скорость Vä в элементе 10 сравнения больше верхнего предела скорости V„„«, в задатчике 7, поэтому сигнал рассогласования подается на электрозолотник 4, который включает исполнительный механизм 3 для заглубления отвала 2. При заглублении увеличивается объем грунта перед отвалом и умень шается скорость движения трактора.

В процессе заглубления отвала 2 одновременно при помощи датчика 13 относительного положения отвала измеряется положение отвала 2 относительно рамы бульдозера 1, датчиком 14 измеряется усилие в штоках и датчиком 15 измеряется горизонтальная реакция в шарнирах толкающих брусьев. Величины, измеренные датчиками 13 — 15, подаются на вход блока 16 вычисления силь1 тяги Т .

Найденное значение силы тяги Т подается на вход блока 17, в котором производится перемножение силы тяги и скорости движения.

Полученное значение тяговой мощности

N- подается на вход блока 18, в котором осуществляется поиск экстремума тяговой мощности. Заглубление отвала в грунт продолжается до выполнения условия (5) алгоритма. В момент срабатывания условия

40 (5) сигнал рассогласования подается на электрозолотник, который выключается и прекращает заглубление отвала 2 исполнительным механизмом 3. Одновременно максимальное значение тяговой мощности N> и соответствующее ему значение силы тяги Т подается в блок 19, в котором производится вычисление оптимальных параметров управления скорости по формулам (1) — (3) .

Вычисленные значения )макс, мин, Vвык передаются в задатчики 7 — 9 автоматического регулятора 6. После прекращения заглубления отвала процесс копания продолжается при зафиксированном исполнительном механизме. Возрастает объем грунта перед отвалом и уменьшается скорость движения бульдозера. Значение скорости движения Чв в элементе 11 сравнения сравнивается с заданным нижним пределом регулирования скорости Ъ м" в задатчике 8. В момент срабатывания условия (6) алгоритма автоматический регулятор 6 вырабатывает команду для включения электрозолотника 4 для выглубления отвала 2. При выглублении отвала уменьшается сопротивление копанию, возрастает скорость движения. Текущие значения скорости V в процессе выглубления в элементе 2 сравнения сравниваются с нижним пределом скорости в задатчике 9. По рассогласованию этих величин автоматический регулятор 6 вырабатывает команду на выключение электрозолотника и прекращает выглубление отвала в соответствии с условием (7) алгоритма. С этого момента процесс копания грунта бульдозером совершается при зафиксированном исполнительном гидромеханизме. Сопротивления на отвале начинают увеличиваться и циклы управления рабочим процессом повторяются в рассмотренной последовательности.

Таким образом, предложенный способ позволяет создавать адаптивную систему управления, осуществляющую поиск оптимального режима работы бульдозера в любых грунтовых условиях.

Способ управления процессом копания грунта бульдозером, заключающийся в том, что измеряют действительную скорость движения, сравнивают ее с заданными верхними и нижними пределами скорости и по величине рассогласования осуществляют заглубление и выглубление отвала, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности бульдозера за счет учета грунтовых условий, измеряют силу тяги бульдозера Т., определяют тяговую мощность, 1 выделяют ее экстремум Х--., определяют оптимальное значение верхнего предела регулирования скорости

Е усполнительныи гибромеканигм

Дотчик скорости обожения

Рабочее оборубобание

Датчик еьригснтольнои реакиии б шарнирак толкаюи ик брусьеб

Датчик усилия б штока»

До пчик паяончения отбала ч

Лпектроголотник ги

Блан бычисления 7

Елок бычисления б1 атическиь. регулятор тя гобой моицноcmu еб силы тяги ба бит чик

Ккакс

Ф блок V бы числения

Забатчик улсин ятмакс оптом альных ь кьн пар аметроб ипрабления ьгнк

Эабатчик У

Убыл

Ыиг. Е

Составитель Л. Виноградов

Редактор К. Волощук Техред И. Верее Корректор А. Зимокосов

3а каз 1397//28 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

ПроизводствеIIHo.ïoëèãðàôè÷åñêoc предпоиятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и оптимальное значение нижнего предела регулирования скорости 24), V@IIII.= VII 2 +- P

Jg

Np

Елок опребеления

18 гкстремума тягобои мтцности где о — степень неравномерности регулирования, а заглубление и выглуоление отвала осуществляют до их среднего значения.