Способ измерения массы груза автомобиля

Способ измерения массы груза автомобиля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в штатных приборах автотранспортных средств для измерения массы груза в кузове автомобиля и контроля выполненной им работы. Цель - повышение точности измерений массы груза и расширение области использования. В данном способе определяют значения периода собственных колебаний подрессоренных масс по абсциссам максимумов оценок спектральных плотностей и времени изменения знака ординат оценок автокорреляционных функций реализаций колебаний подрессоренных масс, а оценку массы груза выполняют по периодам, значения которых корректируют в соответствии с изменением жесткости подвески автомобиля в процессе его загрузки. 1 с. з.п.ф-лы. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИН (19> (11) (511 4 С 01 G 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fl+IT СССР

1 (21) 4337557/24-10 (22) 03.12.87 (46) 23.09.89. Бюл. 1(- 35 (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя

СССР (72) А.П.Лисовец, В.А.Гринченко и В.И.Воробьев (53) 681.269 (088.8) (56) Пилипович В.А. и др. Весоиэме— рительное устройство на базе микропроцессорного комплекса K580 ° — Неханиэация и автоматизация производ ства, 1986, У 3, с. 25-26.

Авторское свидетельство СССР

II 1357722,кл. G 01 G 19/02,15.03.86. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ГРУЗА

АВТОМОБИЛЯ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам измерения массы груза автомобиля, и может быть использовано в штатных приборах автотранспортных средств для контроля массы груза в кузове автомобиля и учета выполненной им работы.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 представлен автомобиль с подрессоренной массой М и реализации

S(t) ее колебаний, зарегисттированных вибродатчиком, вид сзади; на фиг.2 — блок-схема вычислительной системы для обработки реализации

S(t) на фиг.3 †. алгоритм программы обработки реализации S(t); на фиг.4

2 (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в штатных приборах автотранспортных средств для измерения массы груза в кузове автомобиля и контроля выполненной им работы. Цель — повышение точности измерений массы груза и расширение области использования. В данном способе определяют значение периода собственных колебаний подрессоренных масс по абсциссам максимумов оценок спектральных плотностей и времени изменения знака ординат оценок автокорреляционных функций реализаций колебаний подрессоренных масс, а оценку массы груза выполняют по периодам, значения которых корректируют в соответствии с изменением жесткости подвески автомобиля в процессе

его загрузки. 1 с. 1 з ° п. ф-лы. 5 ил. и 5 — кривые оценок спектральной плотности и автокорреляционной функции, полученные в процессе обработки реализации S(t) по программе, алгоритм которой приведен на фиг.3.

Подрессоренная масса Y. автомобиля (фиг.1) изменяется в процессе его загрузки и от воздействия неровностей дороги или порционной загрузки колеблется на подвеске. Каждой величине подрессоренной массы М соответствует отличная по периоду гармоника собственных колебаний подрессоренных масс М на подвеске в реализации S(t), регистрируемой вибродатчиком 1, B процессе движения или порционной загрузки автомобиля.

3 150961

Вычислительная система (фиг.2) для обработки реализации колебаний поцрессоренных масс H автомобиля по предлагаемому способу типовая и сос5 тоит из аналого-цифрового преобразователя 2, таймера 3, программно-sanoминающего устройства 4, процессора 5, блока 6 индикации и оперативно †sanoминающего устройства 7. 10

Выход вибродатчика 1, установленного на подрессоренной массе М автомобиля, подключен к входу аналогоцифрового преобразователя 2, соединенного через таймер 3 с процессором 15

5, снабженным программно-запоминающим устройством 4 и оперативно-запоминающим устройством 7, а выход процессора 5 подключен к входу блока 6 индикации„ связанноro с оперативно в 20 запоминающим устройством 7. Процессор 5 может быть выполнен на базе однокристального контроллера

МК1816ВЕ48.

Обработка непрерывной реализации

S(t) колебаний подрессоренных масс И производят процессором 5 по программе, алгоритм которой приведен на фиг.3.

Способ оценки массы груза автомобиля осуществляется следующим образом.

Аналоговый сигнал, соответствующий непрерывной реализации колебаний

S(t), с вибродатчика подают на ана- 35 лого-цифровой преобразователь 2, где

S (t) заменяется цифровым дискретным сигналом S; (bt) с максимальным шагом квантования по времени 5 t. Сигнал

S (ht) длиной 1. = N отсчитываемой 40 таймером 3, поступает на вход процессора 5 и обрабатывается по программе, записанной в программно-запоминающем устройстве 4, которое содержит также данпые, характеризующие индивидуаль- 45 ные параметры автомобиля, на котором монтируют устройство, реализующее предлагаегьпл способ.

Для назначения и ввода постоянных в ячейки памяти программно-запоминаю- 50 щего устройства 4 используются некоторые априорные сведения. Из экспери- ментальных данных известно, что диа— пазон изменения частоты собственных колебаний автомобиля с грузом и без груза на подвеске находится в пределах 2-5 Гц. Согласно теореме Котель— никова дпя достаточно точного представления непрерывной реализации в

2 4 дискретной форме максимальный шаг квантования д по времени назначается из условия

1 1 с

Ь 2 Е где Й д„. — максимальное значение частоты гармоники непрерывной реализации S(t), для представления ее в дискретной форме S„ (dt). Согласно указанному условию максимальный шаг квантования для гармоники с частотой

5 Гц должен быть менее 0,1 с. Для повышения точности представления дискретной реализацией S; (дt) гармоники спектра, соответствующей собственным колебаниям подрессоренных масс автомобиля на подвеске, число значений, представляющих один период анализируемой гармоники, назначется равным

10. Исходя из этого, максимальный шаг квантования д t принимается равным

0,02 с. Для обработки реализации S(t) по предлагаемому алгоритму следует проанализировать не менее трех колебаний с частотой 5 Гц. Отсюда, реализация S(t) должна быть представлена числовым массивом дискретной реализации не менее чем в 100 значений °

В примере конкретного. выполнения принимается число значений N, равное !

20. Выбор такой длины массива для обрабэтки продиктован тем, что при порционной загрузке автомобиля в силу демпфирующих свойств подвески наблюдается четкая реализация длиной в

3-.4 периода собственных колебаний подрессоренных масс автомобиля на подвеске. Кроме того, увеличение числового массива ограничивается дальнейшими процедурными операциями и объемом памяти оперативно-запоминающего устройства 7 процессора 5, а также стремлением к уменьшению габам ритных размеров (миниатюзировать штатный прибор дпя измерения массы груза автомобиля) .

Для работы процессора 5 по программе (алгоритм на фиг. 3) предварительно в ячейки памяти программно-запоминающего устройства 4 вводят исходные данные

h, С, С,, 11,„, 1 „„ (р), f (р), где д t — шаг квантования непрерывной реализации S(t) с вибродатчика 1 аналого-цифровым преобразователем 2, д t=0,02 с;

09612 6 значешш периода Т собственных колебаний може выполняться непосредственно по времени изменения знака ординат оценки автокорреляционной функции R»ñ (h4t) °

3. Вычисление значений ординат оценки спектральной плотности по выражению

10 !Я

С1 иС

С; (Е) = 4 К„;(адс)соз2 Епас, с =1 где f — частота в интервале О, . °

4. Определение периода по значению абсциссы максимума спектральной плотности путем сравнительного анализа значений ординат оценки спектральной плотности.

Для режима движения автомобиля

20. без груза вычисления по алгоритму (фиг.3) в зависимости от "Выбора" заканчивается на 3 или 4 этапах и значения периода Т1 заносят в одну из ячеек памяти программно-запоминающе—

25 го устройства 3.

Счет в режиме движения автомобиля без груза выполняется заданное время, при этом вычисленные по нескольким реализациям колебаний значения

3р периодов накапливаются в памяти оперативно-запоминающего устройства 7, а для последующих этапов вычислений

М Мп

40 значение т„после вычислений с процессора 5 заносится в одну из ячеек памяти оперативно †запоминающе уст- 45 рой ства 7 .

2. Вычисление значений ординат автокорреляционной функции по выражению

1 г -h 50

R .(hgt) = — — — à (S g —.m )(S

» N-Ь с г» а

С< где К, 55

Я

Т

5 15 длина массива цифровой дискретной реализации представляющая непрерывную -S(t), Ы = 120j число сдвигов, при вычислении автокорреляционной функции, h = 1,2,3,...,ш» принимаем тп = 0,25; жесткость основных рессор соответственно передней и задней подвесок рессор,принимаем С = 184 кг/см и С

714 кг/см, что соответствует параметрам подвески автомобиля ЗИЛ-130 нагрузки при которых включаются подрессорники автомобиля, 1!г,„ = о, т.е. передние подрессорники отсутствуют (бесконечность можно заменить величиной на порядок выше грузоподьемности автомобиля, например для ЗИЛ130-50000 кг), M„ †15 кг, ft (р);

f (p) — изменение жесткости подвески при включении подрессорников, f (р) = 1; Г (р)

1,22.

Алгоритм программы оценки массы груза по предлагаемому способу включает (фиг.3)

l; Вычисление среднего значения ш„ дискретной реализации $; (sit), предварительно записанной с аналогоцифрового преобразователя 2 в ячейки памяти оперативно-запоминающего устройства 7, по выражению (г

1 cm = ---, S (t), » 11 -- с с=1 — m„).

После вычислений значений RÄ (h t) ячейки памяти оперативно-запоминающего устройства 7 очищают от значений S (дt) и на их место записывают значения RÄ (hat) . Согласно алгоритму процедура "Выбор", определение используется среднее значение перио— да собственных колебаний иэ числа вычислений за время работы в режиме без груза. При этом полученное среднее значение периода возводится в квадрат и зановится в одну из ячеек памяти программно — запоминающего устройства 3.

Алгоритм работы устройства по предлагаемому способу при загрузке автомобиля включает приведенные этапы вычислений . Вычисляемые при этом значения периодов колебаний используют в качестве аргу-мента функциональНоА 3BBHcHl1ocTH Г1с = f (T ) .

5. Определение массы 1!с груза по выражению: тарировочный коэффициент, определяемый в процессе контрольного взвешивания; ускорение силы тяжести; значение периода собственных колебаний ïoäðåññîðeнных масс автомобиля без груза, 1509612

Т> занесено в ячейку памяти программно-запоминающего устройства 7;

Т вЂ” значение периода собствен5 ных колебаний на подвеске подрессоренных масс автомобиля с грузом.

6. Вывод значения массы М, на сумматор блока 6 индикации с процес- 10 сора 5 выполняют до тех пор, пока это значение не будет менее или равно М « . При дальнейшей загрузке автомобиля с включением подрессорников значения М, умножают на f (ð) . 15

Параллельно вычисляют массу груза по второму каналу, и на сумматор индикатора выводят информацию I.„

Значения М„и М выводят на табло

1 2. блока 6 индикации раздельно или сум- 20 марио, что соответствует распределению массы груза по осям и общей массе груза автомобиля.

Для удобства представления блок 6 индикации выполняют в виде контура бокового вида автомобиля, по центру колес которого устанавливают индикаторные лампочки, а по месту кузова выполняют проем и из него выводят световое табло. При этом блок 6 инди- 30 кации, в зависимости от хода сигналов по каналам работает в трех режимах: светится индикаторная лампочка в центре переднего колеса (в центре заднего — не светится) — на световом 35 табло информация о нагрузке (массе груза), приходящейся на переднюю очь; светится индикаторная лампочка в центре заднего колеса (в центре переднего — не светится) — на световом 40 табло информация о нагрузке (массе груза), приходящейся на заднюю ось; светятся обе индикаторные лампочки— на световом табло информация о массе груза в кузове автомобиля. 45

Согласно проведенной цифровой обработке сигналов по первому каналу в процессе загрузки автомобиля период

Т собственных колебаний подрессоренных масс изменился с 0,204 с (частота 4,9 Гц) на 0,476 с (частота 2,1 Гц).

Дальнейшее вычисление по приведенному алгоритму показало, что это соответствует загрузке передней оси автомобиля ЗИЛ 130 на 845 кг. 55

II

По второму каналу период Т соответственно изменился с 0,2 с (частота 5 Гц) на 0,526 с (частота 1,9 Гц), что соответствует грузу массой

4203 кг. Таким образом масса груза в кузове автомобиля ЗИЛ-130 равна

5048 кг для сравнения грузоподъемность рассматриваемого автомобиля согласно его технической характеристики 5000 кг.

Из условий упрощения и уменьшения габаритов устройства, реализующего предлагаемый способ оценки груза автомобиля, предпочтительным является определение периода собственных коле" баний по времени изменения знака автокорреляционной функции (фиг ° 5) .

Это объясняется тем, что спектральная плотность и автокорреляционная функция реализаций, как известно,связаны между собой преобразованием Фу-. рье, что в дискретном цифровом виде представляется следующим выражением:

G„(f) = 4 1 R„; (nt)cos 2(

Определение периода колебаний по абсциссам максимумов спектральных плотностей соответствует нахождению равенства нулю производной от спектральной плотности (дифференцированию спектральной плотности), т.е. установление значения периода колебаний по времени изменения знака автокорреляционной функции тождественно оп— ределению этого параметра по абсциссе максимума спектральной плотности при значительном сокращении числа операций вычислений.

Следует отметить, что положение максимума оценки спектральной плотности G„(f) не зависит от длины обрабатываемой реализации, т.е. числа

N. Это позволяет значительно сократить длину обрабатываемого массива.

На фиг.4 приведены графики спектральных плотностей. Кривая 1 соответст— вует колебаниям подрессоренных масс автомобиля без груза, а кривая 2 — с грузом, при этом максимум первой из них соответствует частоте 1 =5,0 Гц, а максимум второй — частоте f

1,9 Гц. Для доказательства независимости положения максимумов оценки спектральной плотности от длины обрабатываемой реализации на фиг.4 приведена кривая 3, соответствующая укороченной реализации. Увеличение длины обрабатываемого массива (при постоянном шаге квантования ) приво1О

1509612 фиг.1 иг. дит лишь к изменению крутизны графиков. формула изобретения

1. Способ измерения массы груза автомобиля, заключающийся в том, что регистрируют колебания подрессоренных масс автомобиля с помощью вибродатчиков, устанавливают значения периодов собственных колебаний подрессоренных масс автомобиля с грузом и без груза на подвеске, по изменению которых определяют массу груза, о т- 15 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, аналоговый сигнал с вибродатчиков длительностью не менее трех периодов низкочастотной составляющей спектра в диапазоне 2р изменения частот собственных колебаннй подрессоренных масс с грузом и без груза на подвеске преобразуют в дискретный цифровой сигнал с максимальным шагом квантования, после че-. го вычисляют оценки спектральной плотности полученного сигнала, по абсциссам максимумов которых устанавливают значения периодов собственных колебаний, а массу груза определяют путем умножения полученных значений на функцию изменения жесткости подвесок автомобиля от загрузки.

2.-Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что периоды собствен— ных колебаний подрессоренных масс на подвеске определяют по времени изменения знака значений оценок автокорреляционной функции реализации колебаний подрессоренных масс автомобиля.

l509612

15096!2

4(у) Составитель М.Жуков

Редактор С.Патрушева Техред M,Õoäàíè÷

Корректор С,Черни

Заказ 5790/32 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101