Устройство автоматического управ-ления движением транспортного средства

Устройство автоматического управ-ления движением транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,„,84795О

Союз Советскик

Социапнстнческнк

Республик (6) ) Дополнительное к авт. свил-ву 24 47 1872 (22) Заявлено 12.10.79 (21) 2831416/18-2 (51) М. Кл. с присоединением заявки .%

А 01 В 69/04

G 05 D 1/03

Гееударстевннмй квинтет

СССР (23) Приоритет ло делам нэабретений и аткрытий

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень М 27

Дата опубликования описания 23.07 ° 81 (53 ) Уд К 631.364;

;6 56052.4-52 (080.8) В. П. Драгаев> Л. П. Драгаева, В. В. Волошин и Ю. В. Погирный (?2) Авторы изобретения

СЬесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова (?I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к автоматическому управлению движением наземных нерельсовых транспортных средств вдоль заданного токонесущего кабелем направления.

По основному авт. св. % 471872

5 известно устройство автоматического управления движением транспортного средства, содержащее датчик скорости движения; электронный регулятор с переменной структурой, включающий блок коммутируемых коэффициентов с суммирующим усилителем постоянного тока; канал формирова« ния функции переключения, состоящий из датчиков линейного отклонения, взаимодействующих с токонесущими кабелем и соединенных через резисторы с усили« тел ви постоянного тока, формирователя функции переключения, управляющего блоком коммутируемых коэффициентов с логическими элементами; исполнительный. механизм; дополнителытые каналы формирования функции переключения, состоящие соответственно из датчиков курсового отклонения и скорости изменения «урсового отклонения, угла поворота и скорости поворота управляемых колес и подключенные через нелинейные функциональные преобразователи и соответствующие резисторы «о входу усилителя постоянного тока формирователя функции переключения, при этом датчики курсового отклонения, скорости изменения курсового отклонения и угла поворота управляемых колес также связаны и со входами соответствующих логических элементов блока коммутируемых коэффициентов.

Основой электронного регулятора с переменной структурой являются логнческие элементы блока коммутируемых коэффициентов, содержащие диодные ключевые ячейки, а основным режимом работы такого регулятора - скользящий режим, т.е. режим переключения структур с болыпой частотой (2» 4). Управляет диодными ключевыми ячейками выходной сигнал формирователя функции переключения.

3 847 ОБО б

В скользящем режиме функция пере- ложного сигнала и возникновению автокоключения равна нулю, поэтому формирова- лебаний в системе автоматического управтель функции переключения обладает ления движением, которые накладываются большой чувствительностью к изменению на основной скользящий режим и ухудзнака функции переключения при переходе шают его адаптивные свойства. ее через нулевое значение. Это достигает- Цель изобретения - повышение точносся тем, что выходной элемент формирова- ти устройства путем устранения автоколетеля функции переключения имеет релей- баний в установившемся режиме работы. ную характеристику с двумя устойчивыми Поставленная цель достигается тем, состояниями, соответствующими положитель. 10 что в блок коммутируемых коэффициентов ному и отрицательному значению функции введены первый, второй, третий и четверпереключения. тый операционные усилители, а логические

Когда в результате действия управляю- элементы блока коммутируемых коэффищего сигнала, сформированного регулято циентов содержат диодные ключевые ром с переменной структурой, объект за- д ячейки и элементы развязки, информационнимает требуемое положение относительно ные и управляющие входы которых подклюпредписанного маршрута и сигналы датчи- чены соответственно к информационному ков становятся равными нулю, то сигнал и управляющему входам блока коммутиформирователя функции переключения при- руемых коэффициентов, а выходы - к нимает одно из своих двух значений (в 20 входам соответствующих логических элеэависимости от знака "дрейфа" операцион- ментов, первые выходы которых соединены ных усилителей измерительных каналов с первым входом первого операционного и регулятора). Этот сигнал через цепи усилителя, вторые выходы — C входом диодных ключевых ячеек попадает на вы- второго операционного усилителя, третьи ход логического элемента и образует 25 выходы с первым входом третьего операложный сигнал управления. В резульгате ционного усилителя, а четвертые выходыэтого статическая характеристика логи- с входом четвертого операционного усилического элемента блока коммутируемых теля, причем выходы второго и четвертокоэффициентов имеет начальное ненулевое го операционньцс усилителей подключены значение 1) . к вторым входам соответственно первого

Однако подключение нескольких лог - и третьего операционных усилителей, вы ческих элементов к выходному суммирую- ходами соединенных с соответствующими щему усилителю регулятора с переменной входами суммирующего усилителя. структурой приводит к увеличению уровня При этом каждый элемент развязки ложного сигнала управляющего воздействияЗ5 содержит по два полевых транзистора который поступает на вход исполнительно" разной проводимости, информационные и

ro механизма управляемых колес. В ре- управляющие входы и выходы которых зультате этого управляемые колеса повор - подключены соответственно к информациончиваются и датчики угла поворота ы око- ным и управляющим входам и выходам рости поворота упрвяемьх колес выдаюъ 40 элементов развязки. информацию, хотя положение центра масс На фиг. 1 представлена блок-схема объекта относительно заданной траектории предлагаемого устройства; на фиг. 2движения не изменилось, т.е. датчики цринципиальная схема логического элеменлинейного и курсового отклонений имеют та блока коммутируемых коэффициентов; нулевые значения. При этом сигналы

45 на фи . 3 - статическая характеристика датчиков угла поворота и скорости ново- логического элемента. рота управляемых колес суммируются Устройство автоматического управл с ложным сигналом и в системе автома- ния движением транспортного средства тического управления движением возникают (фиг. 1) содержит пять датчиков информаавтоколебания, не зависящие от внешних 5 ции: линейного отклонения 1, курсового возмущающих факторов. отклонения 2, скорости изменения курсоКроме того, выходкой сигнал формир вого отклонения 3, угла поворота управвателя функции переключения через цепи . ляемых колес 4" и скорости изменения диодных ключевых ячеек логических эле- угла поворота управляемых колес 5. При ментов при нулевых сигналах датчиков

55 этом выходы всех датчиков 1 — 5 подположения центра масс объекта попадает ключены ко входу формирователя 6 функна вход формирователя функции переключе ции переключения, а выходы датчиков 1— ния и также способствует формированию 4 подключены еще и к соответствующим

S S479 входам блока 7 коммутируемых коэффициентов через элементы 9 — ll развязки,, управляющие входы которых подсоединены к выходу формирователя 6 функции переключения. Выходы элементов ы — 11

5 подсоединены к диодным ключевым ячейкам 12 - 15, имеющим по четыре выхо,да, причем нечетные выходы присоединены ко входу суммирующего усилителя 16 чг.рез первый 17 и третий 18 операцион- 1î ные усилители постоянного тока, а четныечерез второй.19 и четвертый 20 операционные усилители. Выход блока 7 коммутируемых коэффициентов связан с испол« . нительным механизмом 21 управляемых 1s колес.

Соответствующие пары из элемента развязки и диодной ключевой ячейки 8

12, 9 — 13, 10 - 14 и ll — 15 образуют логические элементы 22 — 25 кана- 20 ла управления.

Элемент развязки (фиг. 2) содержит два полевых транзистора 26 и 27 разной проводимости, входы которых (стоки) через делитель 28 и 29 подключены к выходу датчика 1 (2-4) информации, а выходы (истоки) через нагруэочные резисторы 30 и 31 подсоединены к диодным ячейкам элементов 32 — 35 и 36 - 39> а управляющие элементы (затворы1" через о диоды 40 и 41, шунтированные конденсв торами 42 и 43, подключены к выходу формирователя 6 функции переключения.

Выходные резисторы 44 - 47 образуют четыре выхода. логического элемента.

Ус гройство работает следующим О6

PBGOM» формирователь 6 функции переключения определяет моменты переключения управляющего сигнала О„пр, воздействующего ® на исполнительный механизм 21 при по- . явлении сигналов с выходов датчиков 1, 2> информации и соответствующих сигналов производных с. выходов датчиков 3 и

5. Блок 7 коммутируемых коэффициентов скачком изменяет коэффициенты передач с К до К> по каждому каналу управления, формируемому датчиками 1 - 4. В результате этого между двумя соседними моментами переключения управляющий сигнал изменяется по линейному закону, а в моменты переключения - скачком.

Блок 7 коммутируемых коэффициентов . по каждому каналу управления выполняет нелинейное преобразование. Например, по каналу линейного отклонения

Это условие выполняется с помощью соответствующих делителей 28 или 29.

Кроме того, сумма абсолютных величнн входного напряжения и управляющего не

< дат., при

50 Ь ффп 1 даТ.1 2 дат.2 3 дСО 3 4 457;4

+Со +С и +Со +

+ С

5 дат,5 где О< - напряжение управления по каналу линейного отклонения;

О, - выходное напряжение датчика 1, U „- выходное напряжение формирователя функции переключения 6, равное сумме сигналов датчиков

1 — 5 информации с соответствукицими коэффициентами передас ми коэффициентам и передач С;

К„К - коэффициенты передач отрицател ной и положительной обратной связи в управляющем сигнале по каналу линейного отклонения.

Аналогичное нелинейное преобразование выполняется датчиками курсового отклонения 2, скорости изменения курсового отклонения 3 и угла поворота управляемых колес 4. Суммирование всех составляющих управления осуществляет выходной усилитель 16.

М оменты переключения управляющего сигнала соответствуют моментам изменения знака функции переключения (С1 х Одщ< + С Од@, + .е. + С @ 5 ) при переходе через нулевое значение, поэтому в формирователе 6 фунищии переключения достаточно только определять знак суммарного сигнала. Напряженке с выхода формирователя 6 функции переключения (Цфф ) управляет через элементы 8-11 работой диодных ключевых ячеек 12 - 15.

Полевой транзистор открывается тогда, когда напряженке на его затворе равно нулю (фиг. 2). Для транзистора 26 нулевое напряжение на затворе будет при закрытом диоде 40, т.е. при 0 фп (О.

При такой полярности сигнала формирователи 6 функции переключения транзистор

27 закрыт, так как открытый диод 41 пропускает сигпвл q íà его затвор.

Конденсаторы 42 и 43, шунтирующие диоды 40 и 41, увеличивают быстродействие диодной ключевой ячейки.

Для работы полевого транзистора в ключевом режиме его выходчое напряжение по абсолютной величине меньше ут равляющего напряжения, т е.

1 ч 1 0ффп °

7 6479 превышает максимального значен ия напряжения на истоке-<заторе, т.е. ц (+10 )

Вх. Ффп ц плака

Исходя из этих условий, подбираются величины резисторов соответствующих дЕлителей 28 или 29.

Таким образом сигнал датчика посту« пает на оба стока полевых транзисторов, но проходит либо через транзистор 26 (при Мффб С, 00)), либо транзистор 27(при

Офф ) О) и снимается либо с нагрузочного резистора 30, либо 31.

Каждая диодная ключевая ячейка собрана по последовательно-параллельной схеме

15 на диодах 32 — 35 и 36 - 39. Если открыт полевой транзистор 26, т.е.Офф <

С ОО,, ссииггннаал л ддааттччииккаа, например l, U, положительной полярности проходит через диод 36 и резистор 45 на второй выход

zo ключа, а отрицательной полярности — через диод 37 и резистор 44 на первый выход ключа. Если открыт транзистор 27, т.е.

Uyy p О, то LlA>> < 1 О проходит через диод ЗЗ и резистор 46 на третий выход ключа а Рдц . 40 - через дищ 32 и ре эистор 47 на четвертый выход ключа.

Суммируя выходы диодной ключевой ячейки таким образом, чтобы сигналы с чет ных выходов проходили через два опера ционных усилителя постоянного тока,. а с нечетных - через один операционный усилитель постоянного тока (причем с по мощью выходных резисторов ячейки и уси- 55 лителей 17 — 20 формируются коэффициенты д такие, чтоК - Q.

Аналогично работают диодные ключевые ячейки 13 - 15, подключенные к датчикам

2 - 4 через элементы 9 - ll развязк ь.

Усилители 17 - 20 формируют не только требуемую логику, но и суммируют все 45 составляющие управляющего сигнала, поступающие от датчиков 1 — 4 по задан ному логическому закону.

B установившемся режиме, когда сиг» налы датчиков 1 «4 равны нулю, выходные сигналы логических элементов 22 -:

50 8 25 блока 7 коммутируемых коэффициентов также равны кулю и на исполнительный механизм 21 управляемых колес сигнал не поступает и автоколебания в системе автоматического управления движением не возникают.

Формула изобретения

1. Устройство автоматического управления движением транспортного средства по авт. св. М 471872, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства в нем блок коммутируемых коэффициентов содержит первый, второй, третий и четвертый операционные усилители, а логические элементы блока коммутируемых коэффициентов выполнены в виде диодных ключевых ячеек и элементов развязки, информационные и управляющие входы которых подключены соответственно к информационным и управляющему входам блока коммутируемых коэффициентов, а выходы - к входам соответствующих диодных ключевых ячеек, первые выходы которых соединены с первым входом первого операционного усилителя, вторые выходы с входом второго операционного убилителя, третьи, выходы с первым входом третьего операционного усилителя, а четвертые выходы с входом четвертого операционного усилителя, причем выходы второго и четвертого операционных усилителей подключены к вторым входам соответственно первого и третьего операционных усилителей, выходами соединенных с соответствующими входами, суммирующего усилителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что каждый элемент развязки содержит два полевых транзистора разной проводимости, информационные и управляющие входы и выходы которых подключены соответственно к информационным и управляющим входам и выходам элементов развязки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ию 471872, кл. А О l В 69/04, G 059 1/03, 1973 (прототип).

847 950

О.С - поьожиме фиа 3

Реиеитср Т. Киселева

Заказ 5030/1. Тираж 700 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3O35, Москва, Ж.-35, Раушскаи наб., д. 4/5 и,„сп дат О ., =к, ию..., П

О.С, — оп рицап е дат

Ll < 70

Уущ„, <0

<9 >

Составитель Л. Птендова

Техред И. Асталош Корректор Н. Вабинец

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