Устройство для управления движением самоходных агрегатов

Устройство для управления движением самоходных агрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

iii>941943 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1 308.80 (21) 2978681/18-24 с присоединением заявки ¹

51)М Кп з

G 05 D 1/00

A 01 В 69/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (ЩУДК 62.50 (088. 8) Опубликовано 070782. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 070782 (72) Авторы изобретения

В.В.Андрианов, А.A.Áoãäàíoâ, Л.Д.Стоя дрианова

3

Одесская научно-исследовательская ст нййя Государственвс1го союзного ордена Трудового Красно о Знайеци научно . i исследовательского тракторн го института (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

САМОХОДНЫХ АГРЕГАТОВ

Изобретение относится к автомати- зации.сельскохозяйственного производства, конкретнее к автоматическому вождению самоходных агрегатов.

Известно устройство для автоматического управления движением тракторного агрегата, испольэуещее импульсный двухканальный ультразвуковой локатор, включающий в себя задающий генератор, мультивибратор, усилйтели, излучатели, приемные устройства, демодуляторы, формирующие триггеры, схемы сравнения. При установке на тракторе один из высотомеров устанавливается над бороздой, а второй над невспаханным участком поля, и схема балансируется так, что управляющий сигнал равен нулю. Если трактор смещается в ту или иную сторону от борозды, появляется сигнал рассогласования, позволяющий обеспечить управление тракторным агрегатом (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой-. ство, осуществляющее построчное сканирование опорного светоконтрастного перепада с выделением за счет этого угла рассогласования между продольной осью трактора и опорной траекторией, содержащее фотооптический преобразователь, формирующий усилитель, управляемые линии задержки, триггеры, задающие генераторы строк и кадров, счетчик и сумматоры 21 .

Недостатком указанных. устройств является зависимость сигнала рассогласования от микрорельефа и случайных неровностей поля, приводящая к неточности отслеживания базовой линии.

Это связано с тем, что при движении трактора вдоль гона под влиянием микрорельефа, неравномерной деформации шин, трактор вместе с агрегатируемым орудием сползает в ту или иную сторону в зависимости от уклона микрорельефа. В свою очередь это приводит к изменению ширины захвата орудия и . нарушению агротехнического процесса.

Цель изобретения — расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство содержащее фазовый дальнометр, к выходу которого подключен формирующий усилитель, счетчик строк, вход которого подключен к генератору строк фазового светодальномера, а первый выход соединен через последовательно соединенные первый элемент И, первую линию задержки с первыми входами первого

941943

20

65 и второго триггеров канала поперечного рассогласования, выходы которых подключены к первому и второму входам исполнительного механизма„ вход управляемой линии задержки и первые входы третьего и четвертого триггеров канала курсового рассогласования соединены с выходом генератора строк фазового светодальномера, выход управляемой линии задержки подключен к вторым входам первогс и второго триг- f0 геров, второй выход счетчика строк через последовательно соединенные второй элемент И и вторую линию задержки соединен о вторым входом третьего триггера, третий выход счетчика строк через третий элемент И соединен с вторым входом четвертого триггера, выходы третьЕго и четвертого триггеров подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом управляемой линии задержки, введены пятый, шестой и седьмой. триггеры, формирователи переднего и заднего фронтов информационного сигнала, четвертый элемент И, третью и четвертую линии задержки, причем вход пятого триггера соединен с выходом фоРмирующего усилителя, первый выход пятого триггера через формирователь заднего фронта подключен к первому элементу H и З0 к вторым входам второго и третьего элементов И, второй выход пятого триггера через последовательно соединенные формирователь переднеro фронта, четвертый элемент И и третью M линию задержки подключен к первым входам шестого и седьмого триггеров, выходы которых соединены с третьим и четвертым входами сумматора, второй вход четвертого элемента И подключен к первому выходу счетчика строк, второй вход шестого триггера соединен с генератором строк, соединенным через четвертую линию задержки с втоРым входом седьмого триг- 45 гера.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные дна.граммы работы устройства.

Устройство состоит из фазового светодальномера, в состав которого входят оптико-квантовый генератор 1, модулятор 2, оптический элемент 3, скандирующий блок 4, генераторы строк

5 и кадров 6, фотооптический преобразователь 7, фильтр 8, смеситель 9, опОРный генератор 10, усилитель 11 промежуточной частоты и фазовый детектор 12, усилитель 13 промежуточной частоты и смеситель 14 ° Кроме того, в состав устройства входят формирующий усилитель 15, пятый триггер 16, формирователи переднего 17 и заднего 18 фронтов информационного сигнала, первый, второй и третий элементы И 19-21, счетчик 22 строк, первая линия 23 задержки, первый и второй триггеры 24 и 25, управляемая линия 26 задержки, исполнительный механизм 27, вторая линия 28 задержки, третий и четвертый триггеры

29 и 30, сумматор 31, четвертый эле мент И 32, третья линия 33 задержки,. шестой и седьмой триггеры 34 и 35 и четвертая линия 36 задержки.

Сущность изобретения заключается в выделении сигнала несущего информацию о поперечных кренах самоходного агрегата, вызванных микрорельефом и случайными неровностями поля, и введении этого сигнала в сигнал поперечного рассогласования продольной оси агрегата с базовой линией для стабилизации последнего и воздействия на агрегат рельефа поля.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается на самоходном агрегате. Сигнал оптико-квантового генератора (лазера) 1, промодулированный сигналом модулятора 2 через оптический элемент 3 поступает на сканирующий блок 4. Сканирующий блок с.помощью генераторов строк 5 и кадров 6 осуществляет развертку луча лазера в горизонтальной плоскости в поперечном и продольном направлениях относительно направления движения самоходного агрегата. Отраженный от поверхности земли сигнал попадает на фотооптический преобразователь 7,продольная ось которого совмещена с базовой линией, представляющей собой, например, след борозд предыдущего прохода агрегата. В максимальном и минимальном значениях этого сигнала заложена информация о минимальном расстоянии от фотооптического преобразователя до поверхности земли и расстоянии до базовой,линии.

С целью повышения помехозащищенности и точности измерения в фазовом светодальномере используется преобразование высокочастотного сигнала в низкочастотный. При этом выходной сигнал фотооптического преобразователя 7 через фильтр 8, выделяющий. сигнал модулирующей частоты, поступает на один из входов смесителя 9, на второй вход которого подается сигнал опорного генератора 10.

Выходной сигнал смесителя 9 через усилитель 11 промежуточной частоты поступает на один иэ входов фазового детектора 12, на второй вход которого через усилитель 13 промежуточной частоты и смеситель 14, соединенный с модулятором 2 и опорным генератором 10, подается опорный сигнал. Следовательно на выходе фазового детектора 12 формируется видеосигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаэ или расстоянию до точки

941943 второго и третьего элементов И 19-21, вторые входы которых управляются счетчиком 22 строк, синхронизированным генератором 5 строк.

Первый элемент И 19 пропускает сигнал, соответствующий средней строке .Растра, временное положение кото- 35 рого относительно начала строки несет информацию о поперечном смещении агрегата относительно базовой линии.

Этот сигнал через первую линию 23 задержки поступает на раздельные входы первого и второго триггеров 24 и 25, на вторые входы которых через управляемую линию 26 задержки, поступают опорные сигналы генератора 5 строк.

Управляемая линия задержки производит временное разделение опорного генератора строк для управления первым и вторым триггерами 24 и 25 так, 45 что при нахождении агрегата. на заданной траектории движения, сигналы на выходах первого и второго триггеров

24 и 25 отсутствуют. При отклонении агрегата от базовой линии временное

50 соотношение опорных сигналов и выходного сигнала формирователя 18 заднего фронта изменяется, что вызывает срабатывание одного из первого или

55 второго триггеров 24 или 25 в зависимости от фазы отклонения агрегата от базовой линии. С выходов этих триггеров сигналы, несущие информацию о величине и фазе отклонения агрегата

60 от базовой линии, поступают на исполнительный механизм 27, который .возвращает агрегат на. заданную траекторию движения.

65 сканирования в каждый момент времени. При этом максимальное значение видеосигнала (фиг.2а) соответствует минимальному расстоянию до поверхности земли, а его временное положение, отсчитываемое от начала строки, является мерой крена агрегата.

Временное положение минимального значения видеосигнала от начала строки соответствует поперечному смещению агрегата относительно базовой линии.

С выхода фазового детектора 12 этот сигнал поступает на формирующий . усилитель 15, осуществляющий формирование двух сигналов одной полярности, которые соответствуют максималь-!5 ному и минимальному значениям видеосигнала (фиг. 2б).

Для разделения этих сигналов последние с выхода формирующего усилителя 15 поступают на пятый триггер 20

16, а с его выхода (фиг. 2в) — на формирователи переднего 17 и заднего 18 фронтов, которые выделяют импульсы переднего и заднего фронтов перепада выходного напряжения пятого триггера 16 (фиг. 2г,д). Сигнал с выхода формирователя 18 заднего фронта поступает на первые входы первого, Второй элемент И 20 выделяет сигнал сканирующего участка с базовой линией, соответствующий первой строке растра. Выходной сигнал этого элемента И через вторую линию 28 задержки поступает на раздельный вход третьего триггера 29 курсового рассогласования. Третий элемент И 21 выдает сигнал сканирующего участка с базовой линией, соответствующий последней строке растра. С выхода третьего элемента И 21 этот сигнал поступает на раздельный вход четвертого триггера 30 курсового рассогласования.

Вторая линия 28 задержки осуществляет временное согласование сигнала первой строки растра с сигналом последней строки растра. На вторые входы третьего и четвертого триггеров

29 и 30 поступает опорный сигнал с выхода генератора 5 строк. Этот опорный сигнал поддерживает один из этих триггеров во включенном состоянии, а второй — в выключенном состоянии. Выходные сигналы этих триггеров поступают на сумматор 31. При отсутствии угла рассогласования между продольной осью агрегата и базовой линией сигналы с выходов второй линии 28 задержки и третьего элемента И 21 одновременно поступают на раздельные входы третьего и четвертого триггеров

29 и 30, поочередно изменяя их состояние.

Следовательно на выходе сумматора

31 будет постоянный по амплитуде сигнал, определяемый выходным сигналом того или иного триггера.

При появлении угла рассогласования между продольной осью агрегата и базовой линией выходные сигналы второй линии 28 задержки и третьего элемента И 21 поступают на входы третьего и четвертого триггеров 29 и 30 с временным сдвигом один относительно другого. При этом срабатывание этих триггеров происходит не одновременно,. а в зависимости от фазы угла рассогласования появляются моменты времени, когда оба триггера по выходу включены или выключены.

На выходе сумматора 31 появляется сигнал, полярность которого относительно уровня выходного сигнала третьего и четвертого триггеров 29 и 30 определяет фазу угла рассогласования, а его длительность — величину этого угла. Сигнал с выхода сумматора 31 поступает на вход управления управляемой линии 26 задержки, которая осуществляет временный сдвиг опорного сигнала генератора 5 строк отно-. сительно начала строки растра, вызывая этим самым срабатывание первого и второго триггеров 24 или 25 в зависимости от фазы временного сдвига.

Это вызывает срабатывание исполнитель941943 ного механизма 27 до момента ликвидации угла курсового рассогласования, что позволяет устранить автоколебания агрегата на повышенных скоростях его движения.

С выхода формирователя 17 передне- 5 го фронта сигнал, несущий информацию об угле крана агрегата поступает на вход четвертого элемента И 32. Четвертый элемент И 32, управляемый счетчиком 22 строк, через третью ли- 10 нию 33 задержки пропускает этот сигнал на раздельные входы шестого и седьмого триггеров 34 и 35 в момент средней строки растра. Третья линия

33 задержки также как и вторая 28 за- 5 держки необходима для временного согласования сигналов средней строки . растра с сигналами последней строки растра.

На вторые

ro триггеров 34 и 35 на один из них непосредственно и на второй через четвертую линию Зб задержки поступает опорный сигнал генератора 5 строк.

Четвертая линия 36 задержки необходима для временного разделения опорного сигнала таким образом, чтобы при отсутствии угла крена агрегата сигналы на выходах шестого и седьмого триггеров 34 и 35 отсутствовали.

При появлении угла крена агрегата временное соотношение опорных сигналов и выходного сигнала формирователя 17 переднего фронта изменяется, что вызывает срабатывание одного из шестого и седьмого триггеров 34 и 35 в зависимости от фазы угла крена. Выходные сигналы этих триггеров, воздействуя через сумматор 31 на управляе мую линию 26 задержки," осуществляют временной сдвиг опорного сигнала пер-49 вого и второго триггеров 24 и 25. При этом в зависимости от фазы э" oro временного сдвига, обусловленной фазой угла крена, срабатывает первый или второй триггер 24 или 25. Срабатыва- 41 ние первого или второго триггера 24 или 25 вызывает срабатывание исполнительного механизма 27 до момента ликвидации угла крена агрегата, производя коррекцию траектории движения агрегата в эависимссти от его углов поперечного крена.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить качество автоматического вождения самоходного агрегата, а значит, и производительность выполнения сельскохозяйственных работ, Ориентировочный расчет экономической эффективности работы агрегата с устройством автоматического направ-60 ления движения проведен в соответствии с Отраслевыми методическими указаниями и нормативно-справочным материалом для определения зкономической эффективности нбвой техники в 65 тракторном и сельскохозяйственном машиностроении .

В основу расчета положены данные о повышении производительности машинно-тракторных агрегатов на 7% за счет автоматизации их вождения и данные Госплана СССР о выпуске тракторов T-150K на 1980г в количестве

43000 шт.

Таким образом, экономический эффект от внедрения предлагаемого устройст-, ва из расчета ЗОВ автоматизации тракторов Т-150К от общего их выпуска составит 7,624 млн.руб. или 591 руб. на один комплект.

Формула изобретения

Устройство для управления движением самоходных агрегатов, содержащее фазовый светодальномер, к выходу которого подключен формирующий усилитель, счетчик строк, вход которого подключен к генератору строк фазового светодальномера, а первый выход соединен через последовательно соединенные первый элемент И, первую линию задержки с первыми входами первого и второго триггеров канала поперечного рассогласования, выходы которых подключены к первому и второму входам исполнительного механизма, вход управляемой линии задержки и первые входы третьего и четвертого триггеров канала курсового рассогласования соединены с выходом генератора строк фазового светодальномера, выход управляемой линии задержки подключен к вторым входам первого и второго триггеров, второй выход счетчика строк через последовательно соединенные второй элемент И и вторую линию задержки соединен с вторым входом третьего триггера, третий выход счетчика строк через третий элемент И соединен с вторым входом четвертого триггера, выходы третьего и четвертого триггеров подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом управляемой линии задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содержит пятый, шестой и седьмой. триггеры, формирователи переднего и заднего фронтов информационного, сигнала четвертый элемент И, третью и четвертую линии задержки, причем вход пятого триггера соединен с выходом формирующего усилителя, первый выход пятого триггера через формирователь заднего фронта подключен к первому элементу И к вторым входам второго и третьего элементов И, второй выход пятого триггера через последовательно соединенные формирователь переднего фронта, четвертый эле941943

10 мент H и третью линию задержки подключен к первым входам шестого и седьмого тирггеров, выходы которых соединены с третьим и четвертым входами сумматора, второй вход четвертого элемента Й подключен к первому выходусчетчика строк, второй вход шестого триггера соединен с генератором строк, соединенным через четвертую линию задержки с вторым входом седьмого триг гера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-1. Авторское свидетельство СССР

Р 231917, кл. А 01 В 69/04, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 648156, кл. А 01 В 69/04 1979 (прототип).

941943

Составитель А.Ермилов

Редактор Р. Цицика Техред К.Мыцьо Корректор Ю.Макаренко

Заказ 4836/35 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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