Система управления транспортным средством Советский патент 1986 года по МПК G05D1/02 

1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления внутрицеховыми безрельсовыми транспортньичи средствми (автокарашО в гибких автоматизированных производствах.

Цель изобретения - расширение области применения системы за счет обеспечения возможно сти перемещения транспортного-средства по светоотражающей полосе, имеющей разветвления, а также его останов в заданных точках трассы.

Для осуществления программного движения транспортного средства по светоотражательной 1толосе, имеющей разветвления, необходимо, чтобы система управления обеспечивала возможность слежения как за дентром полос так и за ее краями. При этом в режиме слежения за правым краем полосы при наличии ответвления вправо система управления осуществит поворот вправо, а при слежении за левым краем полосы на таком разветвлении транспортное средство будет продолжать прямолинейное движение. Аналогично при слежении за левым краем плосы и наличии ответвления влево будет осуществляться левый поворот, а при слежении за правым краем - продолжаться прямолинейное движение

На двухсторонних разветвлениях повороты направо и налево будут осуществляться при слежении соответств но за правым и левым краем полосы, а при слежении за центром полосы будет осуществляться прямолинейное движение. В местах остановок транспортного средства на светоотражающей полосе выполняется метка в виде темного прямоугольника на. белом фоне или в виде разрыва трассы.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы управления транспортным средствомJ, .на фиг. 2 - структурная схема датчика слежения за светоотражающей полосой, на фиг. 3- расположение фотоприемников относительно светоотражающей полосы и пе- ленга.диЬнные характеристики датчика слежения для различных точек схемы, изображенной на фиг. 2, на фиг. 4 - характерные фрагменты трассы движения.

Система управления транспортным средством состоит из датчика 1 слежения за светоотражающей полосой, рулевого привода 2, привода 3, дат429192

чика 4 пройденного пути, блока 5 сравнения, счетчика 6 команд, блока 7 памяти уставок и команд и блока 8 режимов движения (фиг. 1).

5 Датчик слежения содержит фотоприемники 9-12, усилители 13-16, блоки 17-19 выделения разностного сигнала, блоки 20 и 21 с переменным знаком коэффициента передачи и сум0 матор 22 (фиг. 2).

Система работает следующим образом.

По сигналу Пуск, поступающему на систему от внешнего устройства,

5 например, с системы управления авто- матчзированной транспортно-складской системы цеха, происходит сброс в ноль датчика пройденного пути и счетчика команд. При этом из нулевой

20 ячейки памяти считьшается первое значение уставки и команды. Уставка представляет из себя код, соответствующий пути, которьш должен пройти автокар до смены команды. Команда

25 представляет из себя четьфехразряд- ный код, два разряда которого определяют режим слежения за полосой (01 - слежение за правым краем, 10 - слежение за левым краем, 00 -, слежеjg ние за центром полосы) и два разряда - р)ежим движения (малая скорость - единица в третьем разряде, номинальная скорость - в третьем разряде О, Стоп - единица в четвертом разряде) . В первой команде, как правило, записано движение с номинальной скоростью со слежением за центром полос ы. Значение первой уставки вы- бир)ается равным значению расстояния до первого разветвления. В момент равенства кода уставки и хода.с датчика пройденного пути на выходе блока памяти появляется следующая команда и уставка. Допустим, что в этой команде записан поворот направо (код 01), По этому коду датчик слежения за светоотрал ающей полосой переключается в режим слежения за правым краем полосы, при этом транспортное средство осуществляет правый поворот. После окончания поворота транспортное средство двигается в режиме слежения за правым краем полосы до тех пор, пока значение пройденного пути не сравняется с но вым значением уставки. При этом импульс с выхода блока сравнения снова увеличивает значение счетчика команд, приводя к выборке из блока памяти

3,5

40

45

50

нового значения кода команды и новой уставки. Таким образом, программа движения транспортного средства по сложной трассе с разветвлениями представляет собой последовательную выборку из блока памяти уставок и команд и их отработку. При этом не предъявляется высоких требований к точности датчика пройденного пути и его дискретности, так как не важ- но на каком расстоянии от разветвления начинает отрабатываться определенный режим слежения, важно чтобы он начался перед разветвлением и закончился после него.

Подход к точке остановки осуществляется в режиме слежения за центром полосы. На некотором расстоянии до места останова из блока памяти выбирается очередная команда - движение малой скоростью. По этой команде на вход управления привода 3 подается постоянное напряжение, соответствующее требуемой пониженной скорости. Когда транспортное средство приближается к точке останова на расстояние меньшее, чем зона захвата датчика слежения, из. блока памяти выбирается команда Останов, по которой блок режимов движения подключает на вход управления привода 3. второй выход датчика слежения за светоотражающей полосой. В этом режиме привод отрабатывает останов по сигналу рассогласования с датчика слежения, после чего на ведущие колеса накладываются механические тормоза.

Датчик слежения за светоотражающей полосой работает следующим образом (фиг. 2).

Сигналы с фотоприемников 9-12 через усилители 13-16 подаются на входы блоков 17-19 выделения разност ноге сигнала. С вьпсодов блоков 17 и 19 разностные сигналы через блоки 20 и 21 с переменным знако1у1 коэффициента передачи поступают на вход сумматора 22, выходной сигнал которого управляет рулевым приводом.

Разностный сигнал с выхода блока

19 осуществляет управление приводом в режиме останова.

Для. пояснения принципа формирования управляющего сигнала на рулевой .привод на фиг. 3 привед.ены пеленга- ционные характеристики для различных точек схемы фиг. 2, представляю2Д29194

щие собой зависимость сигнала в сданной точке схемы от смещения центра датчика относительно оси симметрии светоотражающей полосы или, в 5 случае использования объектива, ее проекции на плоскость расположения чувствительных площадок фотоприемников (фотодиодов). При указанной на фиг. за. конфигурации фотоприем10 НИКОВ и ширине светоотражающей полосы, равной расстоянию между центрами пар фотоприемников, от которых формируются разностные сигналы, .пеленгационные характеристики в точ15 |ках а и Ь (фиг. 2) имеют вид, изображенный на фиг. 3 дг и , соответственно. При слежении за центром светоотражающей полосы блоки 20 и 21 включаются в неинвертиругаций ре20 жим с единичными коэффициентами передачи. При этом сигнал на выходе сумматора 22 такой, как показано на фиг. 31 с нулем, совпадающим с осью симметрии светоотражающей по25 лосы. При отклонении центра датчика вправо от оси симметрии полосы на входе рулевого привода 2 появляется положительный сигнал. При этом привод разворачивает транспортное сред30

5

ство влево. Соответственно при сме- щении центра датчика влево от оси симметрии полосы на входе рулевого привода имеется отрицательный сигнал и привод поворачивает транспортное средство вправо. Таким образом, обеспечивается слежение за центром светоотражающей полосы.

Если блок 20 включить в неинвертирующий режим, а блок 21 в инвертирующий, то на выходе сум.-штора 22 формируется сигнал L cj , равный разности ,. При этом пеленгацион- ная характеристика на выходе сумматора 22 имеет вид, изображенный на

фиг. Зб . Эта характеристика имеет два нуля, расположенные вблизи левого и правого краев светоотражающей полосы. Левый ноль является устойчивым, а правый - неустойчивым, так как

при положительном сигнале на входе рулевого привода он поворачивает транспортное средство влево, а при отрицательном вправо. При этом обеспечивается слежение за левым краем

светоотражающей полосы. Если в этом режиме работы убрать правый край полосы, т.е. расширить полосу вправо, то в пеленгационной характеристике

исчезает неустойчивый ноль и она принимает вид, изображенный пунктиром на фиг. 39, При этом устойчивьш ноль находите немного.правее и совпадает с границей полосы,

Если блок 20 включить в инвертирующий режим, а блок 21 - в неинвертирующий, то на выходе сумматора формируется сигнал Ucj Ufc-Ua, им- версный сигналу предьщущего режима. Пеленгационная характеристика для этого режима имеет вид, изображен- ный на фиг. Зе . При этом обеспечивается слежение за правым краем све- тоотражающей полосы. Для обеспечения точной остановки транспортного средства в заданной точке трассы необходимо, чтобы, не доходя до заданной точки, сигнал управления на входе привода 3 бьт положительным, а за ней - отрицательным и равнялся нулю в заданной точке. Такой фигнал формируется блоком 19, напряжение на выходе которого равно разности сигналов с фотодатчиков 11 и 12, расположенных по линии вдоль трассы Если светоотражающая полоса в точке остановки имеет вид, изображенный на фиг. 4 Ь , пеленгадионная характеристика на выходе блока 19 аналогична характеристике, изображенной на фиг. 32, но развернута вдоль трассы с нулем в центре разрыва трассы, т.е. в заданной точке остановки. При этом до точки остано сигнал положительный, а за ней - отрицательный.

Датчик пройденного пути может быть реализован любым из известных способов, например, в виде многоразрядного кодового датчика или в виде унитарно-кодового датчика, формирующего определенное число импульсов за один оборот колеса и счетчика этих импульсов.

Блок режима движения может быть реализован в виде аналогового комму тдтора, подключающего на вход управления привода 3 задающие напряжения соответствующие требуемым скоростям или второй выход датчика слежения.

Формула изобретени

Система управления транспортным средством, содержащая датчик слежения за светоотражающей полосой, подключаемый первым выходом к входу

рулевого привода и включающий в себя первый и второй фотоприемникид- выходы вюторых соединены через первый и второй усилители соответственно t первым и вторым входами первого блока вьщеления разностного сигнала, причем фотопри€;мники установлены на линии,, перпендикулярной направлению движения транспортного средства, а также привод, отличающаяся тем., что, с целью расщи- рения области применения за счет обеспечения возможности перемещения транспортного средства по светоотражающей полосе, она содержат последовательно соединенные датчик пройденного пути, блок сравнения, счетчик команд, блок памяти уставок и ко- манд и блок р ежимов движения, а датчик слежения за светоотражающей полосой дополнительно включает в себя третий и четвертый фотоприемники, установленные по линии, совпадающей с направлением движения транспортного средства, симметрично относительно первой пары фртопри- емников, второй и третий блоки выделения разностного сигнала, два блока с переменным знаком коэффициента передачи и сумматор, второй . выход бл:ока памяти уставок и команд подключен к второму входу блока сравнения, а третий и четвертый выходы - к первому и второму входам датчика слежения за светоотражающей полосой соответственно, второй вход блока режимов движения связан с вторым выходом датчика слежения за све- тоотража.ющей полосой, а выход - с входом привода, причем первые входы второго, и третьего блоков вьщеления разностного сигнала подключены к выходу второго усилителя, а вторые входы - к выходам третьего и четвертого усилителей соответственно, связанных входами с выходами третьего и четвертого фотоприемников соответственно, выходы первого и второго блоков выделения разностного сигнала соединены с первыми входами соответствующих блоков с переменнь1м знаком коэффициента передачи, вторые входы которых связаны с третьим и четвертым входами датчика слежения за светоотражающей полосой соответственно,, а выходы - с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с первым выходом датчика слежения за, светоотражающей полосой, связанного вторым выходом

с выходом третьего блока выделения разностного сигнала.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в сис- темах управления внутрицеховыми безрельсовыми транспортными средствами в гибких автоматизированных производствах. Целью изобретения является распшрение области применения системы управления за счет осуществления программируемого движения транспортного средства вдоль светоотражающей полосы, имеющей разветвления, а также его останова в заданных точках трассы. Система содержит датчик слежения за светоотражакицей полосой, позволяющий по сигналам управления переключаться с режима слежения за центром пол осы на режим слежения за одним из ее краев, а также формировать сигнал точной остановки транспортного средства в заданных точках трассы, датчик пройденного пути, блок сравнения, счетчик команд, блок памяти команд и уставок, блок режимов движения, привод и рулевой привод. 4 ил. W |С 4ib to UD

фиг. /

фиг. г

Uci-Ua-Ug

flci l ff-l//

llc,(Jr(/a

фив.З

a.

фиг4

Редактор Е.Папп

Составитель Л.Цаллагова Техред М.Ходанич

Заказ 3704/46

Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,„ д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С. Шекмар