Устройство для автовождения колесных машинно-тракторных агрегатов Советский патент 1986 года по МПК A01B69/04 

2. Устройство no п. , отличающееся тем, что вычислительное устройствю содержит последовательно соединенные тактовый reni jiaTOp, адресный счетчик, перепрограм- постоянное запоминающее уст- (К)1,т1ю, коммутатор команд, селектор-муль- TMM.icKCop, де1пифратор данных, блок опто- ;.к чтронных ключей, микрокалькуляторную oxvwy, блок оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов, преобразователь се- ми юзициониого кода в двоично-десятичный, буферное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, выходы которого соединены с цифровым регулятором интенсивности управляющего воздействия, и также дещифратор команд и второй блок оптоэлектронных ключей, под- :. ::оченные последовательно к микрокальку- .яторной схеме, схему синхронизации, включенную между блоком оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов и буфернь м за помина ЮП1ИМ устройством, причем селектор-мультиплексор через блок интегрирования соединен с датчиком скорости и через преобразователь кода Грея в двоично-десятичный код с цифровым датчиком угла поворота направляющих колес трактора, кроf

Изобретение относится к .механизации сельского хозяйства и может быть использовано для автоматизации вождения мобил1 ных сельскохозяйственных мащинных агрегатов при вынолпении полевых механизиро- ванных работ.

Цель изобретения - повышение качества автовождения и производительности машинно-тракторного агрегата.

На фиг. представлена схема устрой- ства для автовождения колесных машинно- тракторных агрегатов; на фиг. 2 - схема управляю цего вычислительного устройства; на фиг. 3 - схе.ма цифрового регулятора интенсивности управляющего воздействия.

Устройство для автовожденик колесных машинно-тракторных агрегатов содержит датчик 1 положения рабочих органов .ма- HJHHbi и программный б, юк 2, связанный с переключателем 3 режимов управления, датчики тракторного рассогласования 4, угла поворота направляющих колес 5 и бокового крена трактора 6, связанные через схему 7 управления движением на рабочем гоне с переключателем 3 режимов управления, датчик 8 скорости, связанный с прог- раммным блоком 2, схему 9 автоматичесме того адресный счетчик связан с блоком интегрирования.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цифровой регулятор интенсивности управляющего воздействия содержит электрогидравлические двухпозиционные ключи с дросселями по числу разрядов двоичного управляющего слова, объединенные гидравлические входы которых соединены с гидросистемой рулевого управления трактора, а объединенные гидрав;1ические выходы сое- динень с исполнительным механизмом, электрические угфав,1яю1цие входы через усилители соединены с выходами вычислительного устройства, причем производительность дросселей от 1-го до п-го разряда изменяется по двоичному закону.

4.Устройство но п. 1, отличающееся тем, что преобразователи кодов Грея и се- .мипозициопного выполнены в виде постоянных запоминающих устройств, .для которых сигналы с выходов датчика угла поворота направляющих колес трактора и блока оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов являются адресами, по которы.м записаны соответствуюи1ие двоично-десятичные числа.

кой регулировки интенсивности и величины управляющего воздействия. Схема 9 входами связана с датчиками скорости 8, угла поворота направляющих колес 5 и с гидросистемой трактора, с переключателем 3 режимов управления, а выходами - с исполнительным механизмом 10, который другим своим входом связан с переключателем 3 режимов управления. Схема 9 автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воздействия содержит вычислительное устройство 11, связанное с датчиками угла поворота направляющих колес 5 и скорости трактора 8 и с входо.м переключателя 3 режимов управления, а также цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия, входами связан(ый с выходо.м вычислительного устройства 11 и с гидросистемой рулевого управления трактора, гидравлически.ми выходами - - с исполнительным механизмом 10. Датчик 5 угла поворота направляющих колес трактора .чынол1;ен цифровым. Схема 7 управления движением на рабочем гоне содержит цифроаналоговый преобразователь его сигналов.

нравляющее вычислительное устройство 1 1 (фиг. 2) содержит .микрокалькуляторную схему 13, к одному входу которой через блок 14 оптоэлектронных ключей, дешифратор 15 данных, селектор-мультиплексор 16 подключены импульсный датчик 8 скорости с блоком 17 интегрирования и цифровой датчик 5 угла поворота направляющих колес трактора с преобразователем 18 кода Грея в двоично-десятичный код. К второму входу микрокалькуляторной схемы 13 через другой блок 19 оптоэлектронных ключей подключен дешифратор 20 команд, а к выходу посредством блока 21 оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов, имею- ший связь со схемой 22 синхронизации, преобразователь 23 семипозиционного кода в двоично-десятичный, буферное запоминающее устройство 24, имеющее связь со схемой 22 синхронизации, оперативное запоминающее устройство 25, подключен циф -ровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия. Регулятор 12 имеет гидравлические связи с гидросистемой рулевого управления трактора и с исполнительным механизмом 10. Блок 17 интегрирования имеет связь с адресным счетчиком 26 селектор-мультиплексора 16. Дешифратор 20 команд, схема 22 синхронизации, буферное 24 и оперативное 25 запоминающее устройства связаны через коммутатор 27 команд с перепрограммируемым запоминающим устройством 28, управляемым тактовым генератором 29 через адресный счетчик 26.

Цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия (фиг. 3) содержит электрогидравлические двухпозиционные ключи 30-33 с дросселями по числу п разрядов двоичного управляющего слова. Объединенные гидравлические входы ключей 30-33 соединены с гидросистемой рулевого управления трактора, объединенные гидравлические выходы соединены с исполнительным механизмом 10, а электрические управляющие входы через усилители 34-37 соединены с выходом управляющего вычислительного устройства 11. Дроссели ключей 30-33 выполнены регулируемыми, связаны с электрргидравлическим ключом с возможностью поворота направляющих колес трактора исполнительным механизмом 10 с угловой скоростью порядка jj,- от максимальной, второго А-, третьего - , четвертого -- и т. д. Преобразователи 18 и 23 кода выполнены в виде постоянных запоминающих устройств, для которых сигналы с выход ов датчика 5 угла поворота направляющих колес трактора и блока 21 оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов являются адресами, по которым записаны соответствующие им двоично-десятичные числа.

Устройство работает следующим образом.

Машинно-тракторный агрегат входит в рабочий тон. Водитель приводит копирующее устройство с датчиком 4 траекторной ошибки в рабочее положение так, что

щуп-копир входит в надежный контакт с базовой бороздой, посредством переключателя 3 режимов управления включает режим автовождения на рабочем гоне.

Схема 7 управления движением на рабочем гоне получает информацию от датчиков траекторного рассогласования 4, угла поворота направляющих колес 5 и бокового крена трактора 6, выделяет траекторное рассогласование, формирует управляющие сиг0 налы и через переключатель режимов управления выдает их на вход исполнительного механизма 17. В зависимости от знака траекторного рассогласования включаются электромагниты исполнительного механизма 10 для поворота направляющих колес

трактора вправо или влево. Включение электромагнитов исполнительного механизма 10 приводит к перемещению золотника управляющего подачей жидкости из напорной магистрали гидросистемы рулевого управления

0 трактора через цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия в одну из двух полостей силового гидроцилиндра. Это приводит к повороту направляющих колес трактора. Одновременно импульсный датчик 8 скорости выдает импульсы, частота

5 которых пропорциональна скорости агрегата. Датчик 8 выполнен индукционным и устанавливается в коробке перемены передач вблизи зубьев щестерни вала отбора мощности на вторичном вале, т. е. ведущие колеса трактора используются в качестве

путеизмерительных. Буксование в данно.м случае не учитывается. Импульсы от датчика 8 скорости поступают на вход блока 17 интегрирования. Там они усиливаются, нормализуются по форме и длительности и поступают на вход счетчика. В течение заданного времени интегрирования счетчик накапливает ИМПУЛЬСЫ.

5

По команде перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 28 через

0 коммутатор 27 команд селектор-мультиплексор 16 производит «опрос датчиков. Информация с выхода блока 17 интегрирования через дещифратор 15 данных и блок 14 оптоэлектронных ключей передается на мик- рокалькуляторную схему 13. В предпочти тельном варианте исполнения в качестве .микрокалькуляторной схемы 13 использована микросхема К 145 ИП 1 1А. Эта микросхема содержит арифметическо-логическое устройство, устройства ввода и вывода информации, оперативное запоминающее устройство управления, генератор опорной частоты, т. е. содержит функциональные блоки, в большинстве входящие в состав мик- роЭВМ. Наличие в этой микросхеме микрокоманд арифметических операций упрощает

5 ее использование при реализации функцией управления.

По сигналу адресного счетчика 26 счетчик блока 17 интегрирования обнуляется и

процесс счета повторяется. В составе блоков оптоэлектронпых ключей иепользованы микроехемы К 249 КН 1А, в составе блока оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов использованы микросхемы К 249 ЛП 1А, а основным в блоке интегрирования является двоично-десятичный счетчик.

Микрокалькуляторная схема 13 в составе вычислительного устройства 11 реализует следующие зависимости

M AV + BV+C;(1)

(,) а//;(2)

о)ш ;(3)

(4)

(5)

где (О и ш - вычисленное и измеренное значения угловой скорости ново рота нанравляюншх колес трактора;а и а вычисленное и измеренное

значения максимального угла поворота направляющих колес трактора;

/ - периодичность опроса датчика

5 угла поворота направляюилих

колес трактора;

V - - скорость манжнно-тракторного

агрегата; А, В, С,

D, Е постоянные, зависящие от режима движения (на гоне и,:1и поворотной полосе) типа агрегата (прицепной или навесной), состояния агрофона.

Перечисленные уеловия эксплуатации выбираются водителем носредством переключателя 3 режимов управления до начала работы, а значе 1ия постоянных - автомати- чески из перепрогра.ммируемого запоминаю- inero устройетва 28. Тактовый генератор 29 ненрерывно выдает тактовые импу.чьсы. Адресный сче 1 чик 26 их накапливает и на вход перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 28 выдает с каждым тактом меняющийся адрес, по которому на вход коммутатора 27 команд выдается восьмиразрядное управляюп1ее слово. Каждое унравляюп1ее слово содержит четырехразрядное ноле тнпа операции и такое же поле собственно операции. Информация о типе операции служит для управления коммутатором 27 команд, который направляет код операции на вход селектора-мультиплексора 16, дешифратора 20 команд, схемы 22 синхронизации, буферного запомннаюн1его уст- ройства 24 и оперативного запоминающего уетройства 25.

После ввода в микрокалькуляторную схему 13 с выхода блока 17 интегрирования значения екорости агрегата соответственно программе производится реализация зави- симости (1). Причем выво;1 результата вычислений носредством схемы 22 синхронизации производится в бу(|)ерное заномина

0

5

5

0

0 Q

5

0

5

ющее устройство 24 поразрядно. После заполнения разрядов буферного заноминаюнхе- го устройства 24 нроисходит передача сразу всей информации оперативному запоминающему устройству 25 для управления цифровым регулятором 12 интенсивности. Этим исключаются сбои в управлении цифровым регулятором 12 интенсивности, затем реализуется зависимость (2), проверяется условие (3), при необходимости вводится корректировка, реализуется зависимость (4), проверяется условие (5) и если а .а , то через переключатель режимов управления отключается включенный в этот момент электромагнит исполнительного механизма 10. Затем вычисления зависимостей (Г) - (5) повторяются.

Значение угла в коде Грея при опросе датчика 5 угла поворота направляющих колее трактора подается на вход преобразователя 18 кода в качестве адреса для постоянного заноминающего устройства. По указанному адресу считывается соответствующее значение угла в двоично-дееятичном коде, которое затем используется в процессе вычислений. Аналогично функционирует и преобразователь 24 семипозиционного кода в двоично-десятичный с той лишь разницей, что блок 2 онтоэлектронных коммутаторов логических сигналов предварительно фор.мирует сигналы с ТТЛ-уровнями напряжений.

Задачей цифрового регулятора 12 интенсивности унравляющего воздействия является формирование потока рабочей жидкости в гидросистеме рулевого управления (не но- казана) при постоянном давлении пропорционального вычисленной угловой скорости поворота направляюпшх колес трактора. Задача реп1ается тем, что каждый разряд управляющего двоичного слова с выхода оперативного запоминающего устройства 25 управляет отдельными электрогидравлическими ключами 30--33 через усилители 34 - 37. Папример, при четырехразрядном выходе э;1ектрогидравлический ключ 30 с первого разряда пропускает максимального потока, ключ 31 второго разряда - , ключ 32 третьего разряда - ;|- и ключ 33 четвертого разряда - . Включение электрогидравлических ключей в заданном сочетании обеспечивает реализацию угловой скорости поворота направляющ.их колес трактора в заданном диапазоне.

Иенользование пред, 1агаемого технического решения позволит гарантированно реализовать зависимость (Г) - (5) для угловой скорости и макси.мального угла поворота направляющих колес трактора в функции скорости агрегата нри использовании обычных электрогидравлпческих ключей без повы- HieHHiiix к ним требований, а за счет этого повысить точность автовождения на рабочем гоне и поворотной полосе, новыеит рабочие

скорости и снизить процент брака. Переход с частотного на цифровой метод регулирования угловой скорости поворота направляющих колес трактора позволит уменьшить динамические нагрузки на детали рулевого управления и увеличить их долговечность.

Фиг. 2

J

фиг.З

Составитель Б. Кузьмич

Редактор Н. БобковаТехред И. ВересКорректор В. Бутяга

Заказ 2968/1Тираж 679Подписное

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