Устройство автоматического вождения самоходных агрегатов Советский патент 1988 года по МПК A01B69/04 

/ V

3

СО О

00 00

со

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Цель изобретения - повышение качества вождения. Устройство содержит чувствительный элемент 1, сумматор 2 сигналов, преобразователь сигнала с исполнительным механизмом 3, самоходный агрегат 4, аналог 5 самоходного агрегата и элемент 6 прогноза. Элемент 6 прогноза включает .апериодическое звено, два усилителя и три сумматора. Сигнал с выхода элемента 6 прогноза пропорционален сигналу, соответствующему курсу.агрегата 4 в будущий, наперед .заданный момент времени. Это реализовано за счет использования информации о значении производной и скорости -изменения курса агрегата 4 в каждый момент времени. 2 ил. i (О

г./

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам автоматического вождения.самоходных агрегатов.

Цель изобретения - повышение качества вождения.

На фиг. 1 и 2 приведены соответственно структурные схемы предлагаемого устройства и элемента прогноза.

Устройство содержит чувствитель- ньй элемент 1, сумматор 2 сигналов, исполнительный механизм 3, самоходный агрегат 4, аналог 5 самоходного агрегата и элемент 6 прогноза.

Выход чувствительного элемента 1 соединен с первым входом сумматора 2 сигналов, выход которого через исполнительный механизм 3 воздействует на самоходный агрегат 4. Кроме того, выход исполнительного механизма 3 через аналог 5 самоходного агрегата и элемент 6 прогноза соединен с вторым входом сумматора 2 сигналов, а самоходный агрегат А соединен с чувствительным элементом 1 обратной связью. .

В качестве чувствительного элемента 1 может быть использовано механическое копирующее устройство, в котором источником информации .лу- жит, например, вращающийся трансформатор, сумматор 2 сигналов может быть выполнен на резисторах .в качестве

а выход - с выходом элемента 6 про- . гноза.

В качестве элемента 7 может быть

с использовано апериодическое звено, о

выполненное на резисторах и емкостя

усилители 8 и 9 могут быть выполнен на интегральных микросхемах, суммат ры 10, 11 и 12 - на резисторах.

10 Устройство работает следующим образом.

При движении агрегата 4 на выход исполнительного механизма 3 появляе ся управляющее воздействие, которое

15 обеспечивает поворот самоходного аг гата 4 в заданном направлении, изменяя траекторию движения копирующе точки, приближая ее к заданной трае тории.

20 На выходе аналога 5 самоходного агпегата появляется сигнал, пропорциональный значению курса агрегата в данный момент времени. При поступ лении этого сигнала на элемент 6

25 прогноза сигнал на его выходе пропорционален прогнозируемому курсу а регата 4 в будущий, наперед заданный момент времени.

Система автоматического вождения

30 осуществляет вождение агрегата 4 по траектории равенства нулю управляющ го воздействия, т.е. сигнала на вых де исполнительного механизма 3. Использование информации как о прогно

элемента 3 может быть применен щирот- -jg зируемом курсе агрегата 4, так и о

но-импульсный преобразователь, самоходный агрегат 4, например, - на базе трактора Т-150К, электронньй аналог 5 самоходного агрегата выполнен на интегральных микросхемах. 40

Элемент 6 прогноза выполнен по схеме экспоненциального сглаживания, например по схеме- линейной интерполяции. Он содержит апериодическое звено 7, два усилителя 8 и 9 и три сум- 45 матора 10-12.

его производной повышает качество в дения за счет того, что в управляющем .воздействии имеется информация о скорости изменения курса агрегата

Элемент 6 прогноза обеспечивает йведение в закон управления информа ции о значении производной прогнози руемого курса агрегата 4.

Структурная схема элемента 6 выполнена по схеме экспоненциального сглаживания (фиг. 2).

Ьыход элемента 6 прогноза соединен с входом апериодического звена 7, первым входом первого сумматора 10 и через первьш усилитель 8 с первым входом второго сумматора 11. -Выход апериодического звена 7 соединен с вторыми входами первого 10 и второго 11 сумматоров, причем выход первого сумматора 10 через второй усилитель 9 соединен с первым входом третьего сумматора 12, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 11,

/

а выход - с выходом элемента 6 про- гноза.

В качестве элемента 7 может быть

использовано апериодическое звено,

выполненное на резисторах и емкостях

усилители 8 и 9 могут быть выполнены на интегральных микросхемах, сумматоры 10, 11 и 12 - на резисторах.

Устройство работает следующим образом.

При движении агрегата 4 на выходе исполнительного механизма 3 появляется управляющее воздействие, которое

обеспечивает поворот самоходного агрегата 4 в заданном направлении, изменяя траекторию движения копирующей точки, приближая ее к заданной траектории.

На выходе аналога 5 самоходного агпегата появляется сигнал, пропорциональный значению курса агрегата 4 в данный момент времени. При поступлении этого сигнала на элемент 6

прогноза сигнал на его выходе пропорционален прогнозируемому курсу агрегата 4 в будущий, наперед заданный момент времени.

Система автоматического вождения

осуществляет вождение агрегата 4 по траектории равенства нулю управляющего воздействия, т.е. сигнала на выходе исполнительного механизма 3. Использование информации как о прогно0

5

0

его производной повышает качество вождения за счет того, что в управляющем .воздействии имеется информация о скорости изменения курса агрегата.

Элемент 6 прогноза обеспечивает - йведение в закон управления информации о значении производной прогнозируемого курса агрегата 4.

Структурная схема элемента 6 выполнена по схеме экспоненциального сглаживания (фиг. 2).

Пусть X(t) и X(t) соответственно входной и выходной сигналы элемента 6.

. Для того, чтобы данньй элемент был прогнозирующим, необходимо, чтд,- бы его передаточная функция описывалась выражением .

w М к е о Х(р)

РТ

(1)

где Х(р) и Х(р) - соответственно

изображения по Лапласу входного и

1367883

выходного сигналов фильтра i

р - оператор дифференцирования; с Кр и Тр - коэффициент передачи и время прогноза элемента прогноза.

Передаточная функция элемента 6 ю иг. 2) имеет вид

мя по зв от эл

Ф ни со те ис аг но до са ны

W к -|К1 , где к (1+K,)

(2)

Т.

KI-K

к +к -Т1+к Тк

коэффициенты передачи элементов 7,8,9j текущее время.

Так как иде

„f.

можно представить в

РТ 2

РТо

2v

1 L -o

п ,

1 + -

то условия работы данного элемента в качестве прогнозирующего для линейной экстраполяции дующий вид:

( V 1 ) имеют слеК,

Т 2То ,

2Kj,+Kj , 2 1КТ

- ч:-|1-(НК,)-| , (А)

1,

К.

4 О,

с

5

0

5

0

5

0

.Из выражения (4) следует, что время- прогноза элемента 6 определяется постоянной времени апериодического звена 7, а коэффшщент его передачи - отношением коэффициентов передачи его эл ементов.

Фор м у ла изобретения Устройство автоматического вождения самоходных агрегатов, включающее соединенные последовательно чувствительный элемент, сумматор сигналов, исполнительный механизм и самоходный агрегат, при э.том выход исполнительного механизма соединен с вторым входом сумматора сигналов через аналог самоходного агрегата, а чувствительный элемент соединен обратной свяагрегатом, о т л изью с самоходным чающееся

тем.

что.

целью

повышения качества вождения, оно снабжено элементом прогноза с апериодическим звеном, двумя усилителями и тремя сумматорами сигналов, вход которого соединен с выходом аналога самоходного агрегата, а выход - с вторым входом сумматора сигналов, при этом вход элемента прогноза соединен с входом апериодического звена, первьм входом первого сумматора и через пер- вьй усилитель - с первым входом второго сумматора, выход апериодического звена соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, причем выход первого сумматора через второй усилитель соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход - с выходом элемента прогноза.

0t/eZ