СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к системам автоматического управления узлами и механизмами транспортного средства, в частности ДВС, гидромеханической передачей, раздаточной коробкой, блокировкой дифференциалов и др. а также и их контроля и диагностики.

Известно устройство для автоматического управления узлами и механизмами транспортного средства, содержащего двигатель с рейкой топливного насоса, кинематически связанный с бесступенчатой трансмиссией, включающей гидрообъемную передачу с органами управления, и исполнительные механизмы соответственно рейки топливного насоса, гидронасоса и гидромотора. Устройство включает в себя делитель, соединенный с расходомером, тахогенератором и через обостритель с логическим и запоминающим блоком, ко входам последнего подключены измеритель и задатчик угловой скорости двигателя, задатчики соответственно угловой скорости гидромотора и скорости движения транспортного средства, и переключатель режимов работы устройства управления. К выходам логического и запоминающего блока подключены узел блокировки двигателя, блокировки бесступенчатой передачи, коммутатор и блок управления обострителем и переключателем. Усилители сигналов управления, соответственно двигателем и гидропередачей, соединены с выходами узлов их блокировки [1]
К недостаткам известного устройства для автоматического управления относятся относительно низкая точность определения экстремальной точки проведения регулирования режимами работы двигателя и бесступенчатой трансмиссией, обусловленная способностью реализовать только один режим, в частности режим оптимизации работы двигателя и гидрообъемной передачи без учета изменения внешних факторов, возникающих при движении транспортного средства. Кроме этого, управление бесступенчатой трансмиссией осуществляется с недостаточной надежностью, т.к. при формировании управляющего сигнала не полностью учитываются статистические характеристики угловой скорости.

Известна также система автоматического управления и диагностики транспортного средства, содержащая преобразователь механических сигналов, поступающих от оператора, в электрические нормализованные сигналы, локальный логический блок управления, имеющий первый и второй порты, и логическое решающее устройство, первый выход которого подключен к первому порту, связанному через усилитель управляющего сигнала с исполнительным блоком изменения режимов работы узла или механизма транспортного средства, а вход логического решающего устройства подключен ко второму порту, и датчики состояния упомянутого узла или механизма [2]
Согласно известному техническому решению сигнал от датчика скорости, представляющий собой сумму постоянной и переменной составляющих скорости, поступает на аналого-цифровой преобразователь, выходной сигнал с которого в параллельном коде поступает на порты интерфейса. Обращение к портам интерфейса происходит по сигналу с выхода микропроцессора. Обработка сигналов выполняется микропроцессором, при этом сигналы проходят от оперативного и постоянного запоминающих устройств посредством адресной шины к микропроцессору. От микропроцессора сигналы поступают к шине данных. В запоминающем устройстве записана программа вычисления коэффициента вариации скорости вращения насосного колеса гидротрансформатора гидромеханической трансмиссии. Оперативное устройство используется для записи результатов промежуточных вычислений, сравнения действительных значений коэффициента вариации скорости насосного колеса с заданными параметрами. Таймером задаются в определенное время команды управления и организуются временные задержки. При увеличении коэффициента вариации насосного колеса сверх заданного значения на выходе цифроаналогового преобразователя возникает сигнал, под действием которого при помощи усилителя включается клапан разблокировки гидротрансформатора, который соединяет муфту с гидробаком, при этом гидротрансформатор разблокировывается.

Недостатками известной системы автоматического управления и диагностики транспортного средства является относительно ограниченные технические возможности, обусловленные невозможностью обеспечения:
температурного баланса в связи с невозможностью выбора оптимальной нагрузки на узлы и механизмы транспортного средства и организации по узловой системы охлаждения энергетической установки за счет перераспределения нагрузки;
экономии топлива в связи с невозможностью выбора оптимального режима эксплуатации узлов и механизмов транспортного средства, в частности ДВС, гидромеханической трансмиссии, раздаточной коробки, блокировки дифференциалов и др.

увеличения динамической характеристики ввиду отсутствия оперативного реагирования на изменение внешних факторов, например изменение профиля дороги, структуры дорожного покрытия и т.п.

экстренного обнаружения и локализации неисправностей и исключения неисправного блока системы из процесса управления.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в расширении технических возможностей системы управления за счет обеспечения на базе контрольно-диагностической системы построения комплексной системы управления узлами и механизмами для организации самообучающихся и роботизированных (адаптивных) систем управления транспортным средством, позволяющие получить следующие преимущества:
обеспечение температурного баланса за счет выбора оптимальной нагрузки и организации системы охлаждения энергетической установки;
экономия топлива за счет выбора оптимального режима эксплуатации;
увеличение динамической характеристики за счет оперативного реагирования на изменение внешних факторов, например изменение профиля дороги, структуры дорожного покрытия и т.п.

экстренное обнаружение и локализации неисправностей и исключение неисправного блока системы из процесса управления.

решение задачи управления по избирательному принципу методом нечетной логики.

по мере наполнения информации об отказах осуществляется прогнозирование остановки транспортного средства.

Для достижения указанного выше технического результата известная система управления и диагностики транспортного средства, имеющего по меньшей мере один объект управления, содержащая датчики состояния объекта управления, преобразователь сигналов, поступающих от оператора, выход которого соединен с первым входом управляющего сигнала сумматора локального логического устройства управления, выход управляющего сигнала сумматора связан с исполнительным блоком изменения режимов работы по меньшей мере одного объекта управления транспортного средства, она снабжена центральным бортовым контроллером, выполненным в виде программируемого решающего устройства для формирования управляющего сигнала по совокупности аналоговой и дискретной информации, локальное логическое устройство управления снабжено мультиплексорным блоком диагностических данных для контролирования и диагностики функционирования данного объекта управления, первый вход которого соединен с выходом управляющего сигнала центрального бортового контроллера, соединенного через блок памяти данных, выполненный с возможностью изменения состояния по адресу и такту, со вторым выходом управляющего сигнала сумматора, второй вход мультиплексорного блока диагностических данных соединен с выходом информационного сигнала сумматора, а его выход с первым входом центрального бортового контроллера, датчики состояния объекта управления выполнены аналоговыми для формирования сигналов состояния соответствующего объекта управления транспортного средства и дискретными для формирования сигналов соответственно критического и текущего его состояния, при этом аналоговые датчики и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно со вторым и третьим входами центрального бортового контроллера, а дискретные датчики для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационных сигналов сумматора локального логического устройства управления.

Кроме этого, система может быть снабжена дополнительными дискретными датчиками для формирования сигнала текущего состояния локального логического устройства управления 4, выходы которых соединены с третьим входом информационного сигнала мультиплексорного блока диагностических данных.

Кроме этого, система может быть снабжена дополнительными аналоговыми и дискретными датчиками для формирования сигналов соответственно критического и текущего состояния по меньшей мере еще одного объекта управления и по меньшей мере одним дополнительным локальным логическим устройством управления, количество которых равно количеству объектов управления, при этом первый вход управляющего сигнала сумматора дополнительного локального логического устройства управления соединен преобразователем сигналов, поступающих от оператора, второй вход управляющего сигнала сумматора соединен через блок памяти с выходом управляющего сигнала центрального бортового контроллера, который связан с первым входом управляющего сигнала мультиплексорного блока дополнительного локального устройства управления, выход информационного сигнала сумматора соединен со вторым входом информационного сигнала мультиплексорного блока, выход которого соединен с первым входом информационного сигнала центрального бортового контроллера, выход управляющего сигнала сумматора дополнительного локального логического устройства управления соединен с исполнительным блоком изменения режимов работы данного объекта управления, при этом аналоговые датчики и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно со вторым и третьим входами центрального бортового контроллера, а дискретные датчики для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационного сигнала сумматора дополнительного локального логического устройства управления.

Кроме этого, система снабжена дополнительными дискретными датчиками для формирования сигналов текущего состояния дополнительного локального логического устройства управления, выходы которых соединены с третьим входом информационного сигнала мультиплексорного блока диагностических данных.

Кроме этого, система может быть снабжена дополнительными аналоговыми датчиками и дискретными для формирования сигналов текущего и критического состояния по меньшей мере еще одного объекта управления, при этом аналоговые датчики и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно со вторым и третьим входами центрального бортового контроллера, а дискретные датчики для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационных сигналов сумматора локального логического устройства управления.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения указанного технического результата.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы управления и диагностики транспортного средства.

На фиг. 2 вариант выполнения блок-схемы системы управления и диагностики транспортного средства.

На фиг. 3 система управления и диагностики ГМП транспортного средства.

На фиг. 4 выполнение ЛЛУУ 4 и его связей с другими элементами системы управления и диагностики транспортного средства.

Изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков технического результата.

Транспортное средство содержит энергетическую установку, кинематически связанную с гидромеханической коробкой передач (ГМП), имеющей блокируемый гидротрансформатор. Трансмиссия кинематически связана с движителем. Система автоматического управления и диагностики указанными выше объектами управления транспортного средства состоит из преобразователя 1 сигналов (фиг. 1), поступающих от оператора 2, выход которого соединен с первым входом управляющего сигнала сумматора 3 локального логического устройства управления (ЛЛУУ) 4. Выход управляющего сигнала сумматора 3 связан с исполнительным блоком 5 изменения режимов работы первого объекта управления 6 транспортного средства.

Центральный бортовой контроллер (ЦБК) 7 выполнен в виде программируемого решающего устройства для формирования управляющего сигнала по совокупности аналоговой и дискретной информации. ЛЛУУ 4 снабжено мультиплексорным блоком 8 диагностических данных для контролирования и диагностики функционирования данного объекта управления, первый вход которого соединен с выходом управляющего сигнала ЦБК 7 по адресу, соединенного через блок 9 памяти данных, который выполнен с возможностью изменения состояния по адресу и такту, со вторым входом управляющего сигнала сумматора 3. Второй вход мультиплексорного блока 8 диагностических данных соединен с выходом информационного сигнала сумматора 3, а его выход с первым входом информационного сигнала ЦБК 7. Датчики состояния каждого объекта управления выполнены аналоговыми 10 для формирования сигналов состояния соответствующего объекта управления транспортного средства и дискретными 11, 12 для формирования сигналов соответственно критического и текущего его состояния. Аналоговые датчики 10 и дискретные датчики 11 для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно со вторым и третьим входами информационных сигналов ЦБК 7, а дискретные датчики 12 для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики 11 для формирования сигналов критического состояния соединены с третьим входом информационного сигнала сумматора 3 ЛЛУУ 4.

С целью расширения функциональных возможностей системы управления, касающихся обеспечения осуществления диагностирования, а также использования информации о состоянии локального логического устройства управления в процессе выработки управляющего воздействия система управления и диагностики объекта управления выполнена с дополнительными дискретными датчиками 13 для формирования сигналов текущего состояния ЛЛУУ 4, которые своими выходами соединены с третьим входом информационного сигнала мультиплексорного блока 8 диагностических данных.

В случае выполнения системы управления и диагностики применительно к двум объектам управления аналоговые 14 и дискретные 15, 16 датчики должны быть также установлены на втором объекте управления 17 для формирования сигналов соответственно критического и текущего его состояния. При этом система управления снабжена дополнительным ЛЛУУ 18. Общее количество ЛЛУУ равно количеству объектов управления. Первый вход управляющего сигнала сумматора 19 дополнительного ЛЛУУ 18 соединен с преобразователем 1 сигналов, поступающих от оператора 2, второй вход управляющего сигнала сумматора 19 соединен через блок памяти 20 с выходом управляющего сигнала ЦБК 7, который связан с первым входом управляющего сигнала мультиплексорного блока 21 дополнительного ЛЛУУ 18. Выход информационного сигнала сумматора 19 соединен со вторым входом информационного сигнала мультиплексорного блока 21, выход которого соединен с первым входом информационного сигнала ЦБК 7. Выход управляющего сигнала сумматора 19 дополнительного ЛЛУУ 18 соединен с исполнительным блоком 22 изменения режимов работы второго объекта управления 17. Аналоговые датчики 14 и дискретные датчики 15 для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно со вторым и третьим входами ЦБК 7, а дискретные датчики 16 для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики 15 для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационного сигнала сумматора 19 дополнительного ЛЛУУ 18.

В этом случае для расширения функциональных возможностей системы управления, наделяя ее возможностью осуществления не только диагностирования, а также использования информации о состоянии данного локального логического устройства управления 18 в процессе выработки управляющего воздействия в системе управления и диагностики этого объекта управления, дополнительное ЛЛУУ 18 выполнено с дополнительными дискретными датчиками 23 для формирования сигналов текущего состояния ЛЛУУ 18, выходы которых соединены с третьим входом информационного сигнала мультиплексорного блока 21 диагностических данных.

Для варианта выполнения системы управления и диагностики более двух объектов управления транспортного средства аналоговые 24 и дискретные 25, 26 датчики установлены на третьем объекте управления 27 (фиг. 1) для формирования сигналов соответственно критического и текущего его состояния. В этом случае система управления снабжена дополнительным ЛЛУУ 28. Первый вход управляющего сигнала сумматора 29 дополнительного ЛЛУУ 28 соединен с преобразователем 1 сигналов, поступающих от оператора 2, второй вход управляющего сигнала сумматора 29 соединен через блок памяти 30 с выходом управляющего сигнала ЦБК 7, который связан с первым входом управляющего сигнала мультиплексорного блока 31 дополнительного ЛЛУУ 28. Информационный выход сумматора 29 соединен со вторым входом информационного сигнала мультиплексорного блока 31, выход которого соединен с первым входом информационного сигнала ЦБК 7. Выход управляющего сигнала сумматора 29 дополнительного ЛЛУУ 28 соединен с исполнительным блоком 32 изменения режимов работы третьего объекта управления 27. Аналоговые датчики 24 и дискретные датчики 25 для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно со вторым и третьим входами ЦБК 7, а дискретные датчики 26 для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики 25 для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационного сигнала сумматора 29 дополнительного ЛЛУУ 28.

Дополнительное ЛЛУУ 28 выполнено с дополнительными дискретными датчиками 33 для формирования сигналов текущего состояния ЛЛУУ 28, выходы которых соединены с третьим входом информационного сигнала мультиплексорного блока 31 диагностических данных.

Аналогичным образом соединяются другие аналоговые и дискретные датчики текущего и критического состояния объектов управления транспортного средства, количество которых может быть n, при этом для n объектов управления система управления и диагностики выполняется с n количеством ЛЛУУ.

В одном из вариантов выполнения система управления и диагностики для n объектов управления может быть выполнена с одним локальным логическим устройством управления. Такой вариант представлен на фиг.2.

Согласно этому варианту выполнения аналоговые датчики 10 первого объекта управления 6, аналоговые датчики 14 второго объекта управления 17 и аналоговые датчики 24 третьего объекта управления 27 соединены со вторым входом информационного сигнала ЦБК 7. Дискретные датчики сигналов критического состояния 11, 15 и 25 соответственно первого 6, второго 17 и третьего 27 объектов управления для формирования сигналов критического состояния этих объектов управления соединены с третьим входом информационного сигнала ЦБК 7 и совместно с дискретными датчиками 12, 16 и 26 соответственно первого 6, второго 17 и третьего 27 объектов управления для формирования сигналов текущего состояния этих объектов управления соединены с третьим входом информационного сигнала сумматора 3 ЛЛУУ 4.

В качестве объектов управления могут быть гидромеханическая передача с блокируемым гидротрансформатором (ГМП), энергетическая установка в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС), трансмиссия, имеющая раздаточную коробку, колесные редукторы и т. п. тормозная система управления, система рулевого управления, система обеспечения климатических условий в салоне транспортного средства и другие узлы и механизмы транспортного средства.

На фиг. 3 изображена блок схема системы управления и диагностики гидромеханической передачи (ГМП) 6 транспортного средства.

Система автоматического управления и диагностики ГМП 6 состоит из преобразователя 1 сигналов (фиг. 3), поступающих от оператора 2 на первый вход управляющего сигнала ЛЛУУ 4 с выходов 34, 35, 36, 37, 38, 39, соответствующих сигналам положения рычага переключения передач в режимах "передача I", "передача II", "передача III", "задний ход (з.х.)", "блокировка гидротрансформатора (ГТ)" и "ручное" или "автоматическое управление" ГМП 6.

Аналоговые датчики 10 ГМП 6 представляют собой датчики, например температуры масла, давления смазки, скорости транспортного средства и др. соединенные со вторым входом информационного сигнала ЦБК 7. Дискретные датчики 11 критического состояния ГМП 6, например датчики, показывающие отсутствие давления в системе управления ГМП 6, соединены с третьим входом информационного сигнала ЦБК 7. Дискретные датчики 12 текущего состояния ГМП 6, например датчики 40,41,42,43 состояния бустеров гидросистемы исполнительного блока 5 включения режимов соответственно: "передача I", "передача II", "передача III", "передача IV", соединены с входом информационного сигнала ЛЛУУ 4, выход информационного сигнала которого соединен со входом информационного сигнала ЦБК 7, соответствующего данным о состоянии ЛЛУУ 4, ГМП 6 и рычага переключения передач преобразователя 1. Выход управляющего сигнала ЦБК 7, представляющего собой выходы 45,46,47 сигналов, соответствующих данным управления по адресу, диагностирования, адресу блока и по такту управления, соединен со вторым входом управляющего сигнала ЛЛУУ 4, а его выход управляющего сигнала, соответствующего режимам включения ГПМ 6, а именно: "передача 1", "передача II", "передача III", "передача IV", "блокировка гидротрансформатора(ГТ)", "задний ход (з.х)", соединен со входом исполнительного блока 5 ГМП 6 для изменения одноименных режимов его работы.

Пример конкретной реализации системы управления ГМП транспортного средства представлен на фиг.4.

Преобразователь 1 сигналов, представляющий собой группу переключателей, преобразующих механические сигналы, поступающие от оператора 2, в электрические нормализованные сигналы соответствующих режимам работы ГМП 6, которые поступают на входы: 48, соответствующий режиму "блокировка трансформатора (БЛГТ)", 49, соответствующий режиму "нейтраль", 50, соответствующий режиму "передача 1", 51, соответствующий режиму "передача II", 52, соответствующий режиму "передача III", 53, соответствующий режиму "заднего хода (з.х.)", 54, соответствующий режиму "ручное" или "автоматическое управление" порта 55 ЛЛУУ 4.

ЛЛУУ 4 через порт 56 и системную шину 57 данных, адреса и такта связан с ЦБК 7.

Порт 56 имеет входы: 58 "адреса", 59 "такта" и дискретных сигналов текущего состояния ГМП 6, а именно: вход 60 соответствует режиму "передача 1", вход 61 соответствует режиму "передача II", вход 62 соответствует режиму "передача III", вход 63 соответствует режиму -"IV передача", вход 64 соответствует режиму "блокировка гидротрансформатора", вход 65 - соответствует режиму " ограничение скорости 1", вход 66 соответствует режиму " ограничение скорости II", вход 67 соответствует режиму " ограничение скорости III". Входы 58-67, а также вход 54 подключены к соответствующим входам блока 9 памяти данных, выполненного в виде регистра управления, состояние которого изменяется по сигналу "такта".

Упомянутый регистр данных системы управления принимает информацию по шине данных при включении сигнала 54, соответствующего режиму "автоматического управления", когда происходит обращение к памяти по адресу при соответствующем сигнале. На входе регистра выставляется информация по совокупному анализу состояния всех объектов управления транспортного средства. Блок 9 памяти данных имеет следующие выходы: 68, соответствующий команде "включение первой передачи", 69 команде "включение второй передачи", 70 команде "включение третьей передачи", 70^* команде "включение четвертой передачи", 71 - команде "заблокировать гидротрансформатор", 72 команде "ограничение по скорости I", 73 команде "ограничение по скорости II", 74 команде "ограничение по скорости III". Эти сигналы поступают на сумматор, который может быть выполнен как на логических элементах, в том числе и на релейных, так и с помощью программного логического устройства, или же при помощи микропроцессора, или аналогового сумматора.

Обратная связь о включении передач осуществляется через порт 75 посредством входов 76, 77, 78, 79, 80, на которые приходят сигналы о состоянии давления в исполнительном блоке соответственно 1 передачи, II передачи, III передачи, IV передачи, блокировки гидротрансформатора.

Исполнительный блок 5 ГМП 6 выполнен в виде электромагнитов 81, 82, 82^*, 83, 83^*, 84 управления гидравлической системы включения соответственно режимов: "передача I", "передача II", "передача III", "передача IV","блокировка гидротрансформатора" и "задний ход", которые также через порт 85 подключены к ЛЛУУ 4.

Мультиплексорный блок 86 диагностических данных выполнен восьмиразрядным и подключен через порт 87 к системной шине 87* дискретных данных ЦБК 7.

ЛЛУУ 4 своими выходами 88, 89,90,91,92 и 93 выполненными в виде контактов электромагнитов 81, 82, 82^*, 83, 83^* и 84 гидравлической системы включения режимов ГМП 6: "передача I", "передача II", "передача III", "передача IV", "блокировка гидротрансформатора" и "задней ход (з.х.)" исполнительного блока 5 изменения режимов ГМП 6.

Входы 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 и 54 ЛЛУУ 4 соединены с соответствующими входами блока 9 памяти данных, который имеет выходы 68, 69, 70, 70^*, 71, 72, 73, и 74.

Суммирующий модуль формирования управляющего сигнала включения первой передачи представляет собой логический элемент И 94, к инверсным входам которого подключены входы 77, 78, 79, 73 и 74 ЛЛУУ 4, а вход 52 соединен со входом логического элемента И/НЕ 95, с инверсным входом которого соединен вход 54, а его выход соединен с двумя логическими элементами И 96, 97, с другими входами которых соединены входы 68 и 50 для обеспечения связи по элементу ИЛИ 98. Выход логического элемента ИЛИ 98 соединен со входом элемента ИЛИ 99, на второй вход которого подключен вход 93^*, а его выход соединен с входом логического элемента И 94, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 100, на второй вход которого подключен вход 49 и который обеспечивает сложение сигналов для формирования первой передачи. Выход логического элемента И 100 через усилитель 101 соединен с катушкой 102 реле, контакты 88^* которого подключены к электромагниту 81 включения посредством гидравлической системы режима передача 1 ГМП 6.

Суммирующий модуль формирования управляющего сигнала включения второй передачи ГМП 6 представляет собой логический элемент И 103, к инверсным входам которого подключены входы 76, 78, 79, 74 ЛЛУУ 4, а вход 52 соединен со входом логического элемента И/НЕ 104, с инверсным входом которого соединен вход 54, а его выход соединен с двумя логическими элементами И 105, 106, с другими входами которых соединены входы 69 и 51 для обеспечения связи по элементу ИЛИ 107. Выход элемента ИЛИ 107 соединен со входом элемента И 103, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 108, на второй вход которого подключен вход 49, и который обеспечивает сложение сигналов для формирования второй передачи. Выход элемента И 108 через усилитель 109 соединен с катушкой 110 реле, контакты 89^* которого подключены к электромагниту 82 включения посредством гидравлической системы режима "передача II" ГМП 6.

Суммирующий модуль формирования управляющего сигнала включения третьей передачи ГМП 6 представляет собой логический элемент И 111, к инверсным входам которого подключены входы 76, 77, 79 ЛЛУУ 4, а вход 52 соединен со входом логического элемента И/НЕ 112, с инверсным входом которого соединен вход 54, а его выход соединен с двумя логическими элементами И 113, 114, с другими входами которых соединены входы 70 и 52 для обеспечения связи по элементу ИЛИ 115. Выход элемента ИЛИ 115 соединен со входом элемента И 111, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 116, на второй вход которого подключен вход 49 и который обеспечивает сложение сигналов для формирования третьей передачи. Выход элемента И 116 через усилитель 117 соединен с катушкой 118 реле, контакты 90^* которого подключены к электромагниту 82^* включения посредством гидравлической системы режима "передача III" ГМП 6.

Для формирования управляющего сигнала включения четвертой передачи ГМП 6, включаемой только в автоматическом режиме управления транспортным средством, суммирующий модуль формирования этого сигнала представляет собой логический элемент И 119, к инверсным входам которого подключены входы 76, 77, 78 ЛЛУУ 4, а вход 52 соединен со входом логического элемента И/НЕ 120, с инверсным входом которого соединен вход 54, а его выход соединен с двумя логическими элементами И 121, 122, с другими входами которых соединен вход 70^* для обеспечения связи по элементу ИЛИ 123. Выход логического элемента ИЛИ 123 соединен со входом элемента И 119, выход которого соединен с первым входом логического элемента И 124, на второй вход которого подключен вход 49, и который обеспечивает сложение сигналов для формирования сигнала включения четвертой передачи. Выход элемента И 124 через усилитель 125 соединен с катушкой 126 реле, контакты 91^* которого подключены к электромагниту 83 включения режима "передача IV" ГМП 6 посредством гидравлической системы.

Режим "блокировка гидротрансформатора" ГМП 6 осуществляется суммирующим модулем, представляющим собой логический элемент И 127, к которому подключены входы 50, 51, 52, 68, 69, 70, 70^* и 53 ЛЛУУ 4, а выход соединен со входом "сброса" триггера 128. Входы 48 и 71 через логический элемент ИЛИ 129 соединен со "счетным" входом триггера 128, выход которого и вход 49 соединены с входами элемента И 130, выход которого соединен через усилитель 131 с катушкой 132 реле контакта 92^* электромагнита 83^* включения режима "блокировка гидротрансформатора" при помощи гидравлической системы.

Для осуществления режима "задний ход" ГМП 6 суммирующий модуль выполнен в виде логического элемента И 133, ко входу которого подключен инверсный вход 53, а к его входам входы 72, 73, 74, 77, 78 и 79 ЛЛУУ 4, а выход элемента И 133 соединен со входом элемента И 134, вход которого соединен со входом 49 ЛЛУУ 4. Выход элемента И 134 соединен со входом "сброса" триггера 135, "счетный" вход которого соединен со входом 53 ЛЛУУ 4.

Выход триггера 135 через усилитель 136 связан с катушкой 137 реле, контакты 93^* которого подключены к электромагниту 84 включения режима "задний ход" ГМП 6 при помощи гидравлической системы.

Мультиплексорный блок 86 согласно примеру выполнения (фиг.4) состоит из мультиплексорных модулей (регистров с тремя состояниями), в первый 138 из которых поступают данные дискретных сигналов текущего и критического состояния ГМП 6 со входов 59, 60, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54 ЛЛУУ 4. На второй мультиплексорный модуль 139 поступают данные дискретных датчиков текущего состояния ГМП 6 со входов 59, 61, 76, 77, 78, 79, 80, 72, 73, 74 ЛЛУУ 4. На мультиплексорный модуль 140 поступают данные о текущем состоянии локального логического устройства управления со входов 59 и 62 и контактов 88^*, 89^*, 90^*, 91^*, 92^* и 93^*. При этом выходы каждого мультиплексорного модуля соединены с соответствующим входом порта 87 мультиплексорного блока 86.

Система управления и диагностики транспортного средства работает следующим образом.

Система согласно изобретению предназначена для организации адаптивных систем управления в многоуровневом иерархическом управляющем комплексе разнофункциональных объектов управления.

Система построена по принципу подчинения высшему звену управления на базе диагностических данных о состоянии объектов управления и всех узлов и механизмов транспортного средства в целом. Направление управляющего воздействия формируется в зависимости от совокупной информации по всему объекту через контрольные точки замеров аналогового и дискретного (порогового) состояния объектов управления транспортного средства.

Информация, поступающая в ЦБК 7 и ЛЛУУ 4, разделена на два вида: аналоговая и дискретная.

Аналоговая информация обеспечивает ЦБК 7 необходимой информации для выработки управляющего воздействия. По ней определяют выход объектов управления за рамки диагностических параметров, текущее состояние объекта вплоть до критического его состояния, скорость нарастания аналоговых сигналов, положительное или отрицательное состояние скорости нарастания аналоговых сигналов, направление выхода за границы диапазона устойчивой работы системы управления и диагностики.

Дискретная информация представляет собой преобразование физического состояния объектов управления в пороговые сигналы и подразделяется на три вида:
информация физических величин критических состояний;
информация о состоянии объекта управления;
диагностическая информация электрических цепей.

Подобное разбиение позволяет распределить задачу обработки сигналов на три временных функции и совмещать пороговую и аналоговую информацию.

Управляющее воздействие формируется в двух направлениях:
ручное управление по командам оператора;
автоматическое управление в режиме полного управления или корректора ручного управления.

Автоматическое управление построено по принципу "грубо" и "точно". Выбор направления управляющего воздействия формируется последовательно за определенный период времени и корректируется по входящим параметрам после подачи команды управления. Приоритет управляющего воздействия определяется по наиболее значимому параметру, при этом управляющее воздействие преследует одну цель сохранение работоспособности транспортного средства. Немаловажную роль в формировании управляющего воздействия играет локальное логическое устройство управления, которое обеспечивает:
согласование информационных сигналов управления в силовые сигналы электрических исполнительных механизмов;
решение логических задач различных уровней, включая микропроцессорный, для организации ручного управления данным объектом управления;
мультиплексирование (кодирование) для формирования единой информационной шины данных дискретной информации.

ЛЛУУ 4 является автономным с независимой системой формирования внешнего управляющего воздействия, при этом они обеспечивают подключение\отключение системы управления высшего уровня ЦБК 7 при ручном управлении.

Организация ЛЛУУ 4 ГМП 6 как элемента дискретного управления.

Оператор предварительно производит выбор вида управления: автоматическое или ручное. Для включения автоматического режим управления устанавливают рычаг переключения передач в положение "АВТ", после чего центральным бортовым контроллером 6, соединенным с аналоговыми и дискретными датчиками состояния соответствующих объектов управления транспортного средства, осуществляется контроль за их состоянием перед началом движения, в частности проверяется состояние тормозной системы, рулевого управления, положения команд управления начала движения и др.

В качестве примера рассмотрим процесс выбора и включения соответствующих режимов в гидромеханической передаче транспортного средства в автоматическом режиме.

Управление ГМП 6 в автоматическом режиме осуществляется по обобщенному анализу состояний ГМП, ЛЛУУ, ДВС и т.д.

Сигналы от оператора 2 посредством преобразователя 1 нормализуются в электрические сигналы 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, соответствующие режимам ГМП 6 "блокировка гидротрансформатора(ГТ)", "нейтраль", "передача I", "передача II", "передача III", "задний ход (з.х.)", "ручное" или "автоматическое управление", которые выполняют условия ручного управления состоянием объектов управления транспортного средства, а также обеспечивают задание автоматического режима управления этим объектом.

ЦБК 7 через порт 56 данных, адреса и такта подключен ЛЛУУ 4 ГПМ 6 своею шиной 57. Обратная связь о включении соответствующей передачи осуществляется через контакты 76, 77, 78, 79 и 80.

Блок памяти 9, выполненный в виде регистра, принимает информацию от шины 57 данных при включенном режиме "автоматическое управление" в виде сигнала, поступающего со входа 54, когда происходит обращение к блоку памяти по адресу ЛЛУУ. На выходе блока памяти 9 по совокупному анализу состояния всей шины формируются с ее выходов 68, 69, 70, 70^*, 71, 72, 73 и 74, сигналы управления. Эти сигналы поступают в сумматор, выполненный в виде логического решающего устройства, которое может быть выполнено на основе логических элементов, в том числе и на релейных, так и с помощью программного логического устройства или микропроцессора, в случае решения сложных задач по комплексному управлению транспортным средством.

На фиг. 4 представлен вариант системы, выполненной на основе логических элементов. Основной принцип работы системы управления и диагностики заключается в том, что при совпадении сигналов ручного и автоматического режимов управления сигналы подтверждаются, если нет при этом ограничений. Если сигналы не совпадают, то приоритет отдается ручному режиму управления. Если установлен автоматический режим управления, то всем управляет ЦБК 7, если нет ограничений. В частности, к таким ограничениям могут быть отнесены:
несогласование сигналов по скорости, поступающих с выходов 72, 73, 74;
несогласование сигналов, характеризующих включение соответствующих режимов ГМП 6 (с целью недопущения двойного включения), поступающих с выходов 76, 77, 78, 79.

В данном случае выбранный сигнал из сумматора поступает в ЛЛУУ 4 и сравнивается с состоянием действий оператора 2 через преобразователь 1 и состояние исполнительного блока 5.

При совпадении сигналов управляющий сигнал, поступающий от ЦБК 7 через сумматор 3, поступает на усилитель соответствующего режима ГМП 6, далее на электромагнит исполнительного блока 5 гидравлической системы включения этого режима.

В случае перевода рычага переключения передач в любое другое положение посредством преобразователя 1 вырабатывается сигнал, блокирующий управляющий сигнал, вырабатываемый через блок памяти 9 данных, и формируется сигнал о режиме ГМП 6 по состоянию рычага переключения передач в преобразователе 1. Этот сигнал через сумматор 3 и соответствующий усилитель передается на электромагнит исполнительного блока 5 гидравлической системы включения режима, заданного оператором.

Если включен режим "автоматическое управление" или же рычаг переключения передач преобразователя не установлен в положении режима "передача III", то включается тот режим, на который установлен рычаг переключения передач.

Применение системы управления и диагностики объектов управления транспортного средства позволяет расширить технические возможности системы за счет обеспечения на базе контрольнодиагностической информации построения комплексной системы управления узлами и механизмами транспортного средства для организации самообучающихся и роботизированных систем (адаптивных) управления транспортным средством, позволяющие получить следующие преимущества:
обеспечение температурного баланса за счет выбора оптимальной нагрузки и организации системы охлаждения энергетической установки;
экономия топлива за счет выбора оптимального режима эксплуатации:
увеличение динамической характеристики за счет оперативного реагирования на изменение внешних факторов, например изменение профиля дороги, структуры дорожного покрытия и т.п.

экстренное обнаружение и локализации неисправностей и исключение неисправного блока системы из процесса управления.

определение остаточного ресурса транспортного средства по совокупности информации отказов;
ограничение функций управления по мере выхода из строя подсистемы контроля и управления.

Изобретение соответствует критерию промышленная применимость, поскольку реализуемо с использованием известных средств производства и применением существующих технологий.

Источники информации
1. А.с. СССР N 743671, кл. B 60 K 41/12 от 1977 (аналог).

2. А.с. CCCP N 17367711, кл. B 60 K 17/10, 41/16 от 1990.

Использование: в системах автоматического управления узлами и механизмами транспортного средства, в частности ДВС, гидромеханической передачей, раздаточной коробкой, блокировкой дифференциалов и др., а также и их контроля и диагностики. Сущность: система управления и диагностики снабжена центральным бортовым контроллером. Локальное логическое устройство управления снабжено мультиплексорным блоком диагностических данных для контролирования и диагностики функционирования данного объекта управления, первый вход которого соединен с выходом управляющего сигнала центрального бортового контроллера, соединенного через блок памяти данных со вторым выходом управляющего сигнала сумматора. Второй вход мультиплексорного блока диагностических данных соединен с выходом информационного сигнала сумматора, а его выход - с первым входом центрального бортового контроллера. Датчики состояния объекта управления выполнены аналоговыми для формирования сигналов состояния соответствующего объекта управления транспортного средства и дискретными для формирования сигналов соответственно критического и текущего его состояния. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система управления и диагностики транспортного средства, имеющего по меньшей мере один объект управления, содержащая датчики состояния объекта управления, преобразователь 1 сигналов, поступающих от операторов 2, выход которого соединен с первым входом управляющего сигнала сумматора 3 локального логического устройства 4 управления, выход управляющего сигнала сумматора связан с исполнительным блоком 5 изменения режимов работы по меньшей мере одного объекта управления 6 транспортного средства, отличающаяся тем, что она снабжена центральным бортовым контроллером 7, выполненным в виде программируемого решающего устройства для формирования управляющего сигнала по совокупности аналоговой и дискретной информации, локальное логическое устройство управления 4 снабжено мультиплексорным блоком 8 диагностических данных для контролирования и диагностики функционирования данного объекта управления, первый вход которого соединен с выходом управляющего сигнала центрального бортового контроллера 7, соединенного через блок памяти данных 9, выполненный с возможностью изменения состояния по адресу и такту, с вторым входом управляющего сигнала сумматора 3, второй вход мультиплексорного блока 8 диагностических данных соединен с выходом информационного сигнала сумматора 3, а его выход с первым входом центрального бортового контроллера, датчики состояния объекта управления выполнены аналоговыми 10 для формирования сигналов состояния соответствующего объекта управления транспортного средства и дискретными 11, 12 для формирования сигналов соответственно критического и текущего его состояния, при этом аналоговые датчики и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно с вторым и третьим входами центрального бортового контроллера 7, а дискретные датчики для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационных сигналов сумматора 3 локального логического устройства управления 4. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными дискретными датчиками 13 для формирования сигналов текущего состояния локального логического устройства управления 4, выходы которых соединены с третьим входом информационного сигнала мультиплексорного блока диагностических данных. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными аналоговыми 14 и дискретными 15, 16 датчиками для формирования сигналов соответственно критического и текущего состояния по меньшей мере еще одного объекта управления 17 и по меньшей мере одним дополнительным локальным логическим устройством управления 18, количество которых равно количеству объектов управления, при этом первый вход управляющего сигнала сумматора 19 дополнительного локального логического устройства управления 18 соединен с преобразователем 1 сигналов, поступающих от оператора 2, второй вход управляющего сигнала сумматора 19 соединен через блок памяти с выходом управляющего сигнала центрального бортового контроллера 7, который связан с первым входом управляющего сигнала мультиплексорного блока 21 дополнительного локального устройства управления 18, информационный выход сумматора соединен с вторым входом информационного сигнала мультиплексорного блока 21, выход которого соединен с первым входом информационного сигнала центрального бортового контроллера 7, выход управляющего сигнала сумматора 19 дополнительного локального логического устройства управления 18 соединен с исполнительным блоком 22 изменения режимов работы данного объекта управления 17, при этом аналоговые датчики 14 и дискретные датчики 15 для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно с вторым и третьим входами центрального бортового контроллера 7, а дискретные датчики 16 для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики 15 для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационного сигнала сумматора 19 дополнительного локального логического устройства управления 18. 4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными дискретными датчиками 23 для формирования сигналов текущего состояния дополнительного локального логического устройства управления 18, выходы которых соединены с третьим входом мультиплексорного блока 21 диагностических данных. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными аналоговыми датчиками 24 и дискретными 25 и 26 для формирования сигналов текущего и критического состояния по меньшей мере еще одного объекта управления, при этом аналоговые датчики и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены соответственно с вторым и третьим входами центрального бортового контроллера 7, а дискретные датчики для формирования сигналов текущего состояния и дискретные датчики для формирования сигналов критического состояния соединены с входом информационных сигналов сумматора 3 локального логического устройства управления 4.