Способ автоматического вождения трактора на виноградниках и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A01B69/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в системах автоматического вождения тракторных агрегатов.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости автоматического вождения трактора.

На чертеже приведена функциональная схема устройства,, выполненного в соответствии с предлагаемым способом.

Устройство включает в себя щупы 1 и 2, связанные с датчиками их положения 3 и 4, имеющими линейную зависимость выходного сигнала от угла поворота щупа. Выходы датчиков положения 3 и 4 связаны с блоками дифференцирования 5 и 6, нагруженных на пороговые элементы 7 и 8, имеющие одностороннюю релейную характеристику. Выходы элементов 7 и 8 связаны с первыми входами блоков умножения 9 и 10, вторые входы которых связаны с выходами датчиков положения щупов 3 и 4. Блоки умноже- ния 9 и 10 нагружены пороговыми элементами 11 и 12, выходы которых подключены к блокам ограничения частоты повторения управляющих импульсов, представляющих собой двухвходовые элементы ЗАПРЕТ 13 и 14, ко вторым входам которых подключены выходы первых одно- вибраторов 15 и 16, а к первым входам которых подключены выходы элементов 11 и 12. Времязадающие элементы одновибра- торов 15 и 16 связаны с элементами ограничения длительности импульсов, которые могут быть выполнены, например, в виде реле времени 17 и 18, имеющих выдержку времени на срабатывание, а также контактный выход 19 и 20. Контактные выходы элементов 19 и 20связаны с первым элементом ИЛИ 21, входами S первых триггеров 22 и 23 и двумя входами трехвходовой схемы И 24, а также с первыми входами первых элементов И 2.5 и 26. Между выходом элемента ИЛИ 21 и третьим входом элемента И 24 размещен первый одновибратор 27. Выходы триггеров 22 и 23 связаны со входом второго элемента И 28 и второго элемента ИЛИ 29. Выход элемента И 24 связан со входом второго одновибраторэ 30, выход которого связан со вторыми элементами ЗАПРЕТ 31 и 32. С выходом одновибратора 27 связан третий одновибраюр 33. Вход элемента ЗАПРЕТ 32 связан с выходом второго элемента ИЛИ 29. Выход элемента ЗАПРЕТ 31 связан с третьим элементом ЗАПРЕТ 34, второй вход которого связан с выходом третьего одновибратора 33. Выходы элементов 31, 34, входыгтриперов 22 и 23 подключены к входу РЕ счетчика 35. Входы первых схем И 25 и 26 связаны со вторыми

счетчиками 36 и 37, выходы которых связаны с сумматором 38. Сумматор 38 нагружен счетчиком 35, выход которого связан с мно- говходовой схемой ИЛИ 39. Выход элемента

ИЛИ 39 связан с первыми входами третьих элементов ЗАПРЕТ 40 и 41, вторые входы которых связаны с прямым и инверсным выходами триггера знака 42 счетчика 35. Выходы элементов 40 и 41 связаны с релей0 ными элементами 43 и 44, воздействующими на. электрогидравлический привод управления механизмом поворота трактора (на чертеже не показан). Выходы элементов 40 и 41 связаны также с третьим элементом

5 ИЛИ 45, который нагружен релейным элементом 46, контакт которого 47 связывает нерегулируемый источник постоянного напряжения 48 и регулируемый в зависимости от скорости трактора источник постоянного

0 напряжения 49 с генератором 50 импульсов, частота которого пропорциональна напряжению питания и выполненному, на пример, по схеме Ройера. Выход генератора 50 связан со вторыми входами первых схем И 25 и

5 26 и со счетным входом счетчика 35. Выход элемента ЗАПРЕТ 31 связан со входом элемента задержки 51, выход которого связан со входами R (сброс) счетчиков 36 и 37. Эле- мент51 может быть выполнен на базе одно0 вибраторов.

Рассмотрим работу устройства в случае, когда штамбы растений в рядах сближены к середине междурядья, а также смещены по направлению движения. При срабатывании

5 щупов 1 и 2 происходит формирование релейных сигналов на выходах элементов 11 и 12 только при прямом ходе щупа, когда производная сигнала на выходе элементов 5 и 6 строго больше нуля. Таким образом, обес0 печивается устранение влияния времени обратного хода щупа на полезный сигнал, а также возможного заклинивания щупа. Далее управляющий сигнал поступает на элементы ограничения частоты повторения

5 управляющих импульсов, выполненных на базе элементов 13, 15 и 14,16. Сигнал через элементы ЗАПРЕТ 13 и 14 проходит тогда, когда на выходах одновибраторов 15 и 16 существует сигнал О. Одновибраторы 15 и

0 16, срабатывая по заднему фронту управляющего импульса, запирают элемент ЗАПРЕТ 13 или 14 на время, несколько большее времени прохождения трактора между штамбом и шпалерным столбом, рас5 положенным сразу вслед за штамбом. Таким образом, устраняется воздействие интенсивных управляющих сигналов при движении на высоких скоростях. С выходов элементов 13 и 14 сигнал поступает на входы элементов 17 и 18 ограничения длительности управляющих импульсов. Этот элемент препятствует прохождению интенсивных управляющих сигналов, вызванных взаимодействием с растениями, значительно смещенными относительно оси ряда. Контакты 19 и 20 реле времени 17 и 18 отключают в этом случае датчики от остальной части схемы. Сигнал от элементов 13 и 14 поступает на входы элементов ИЛИ 25 и 26 и записывается в счетчики 36 и 37, Значение кодов в счетчиках пропорционально длительности импульсов. В элементе 38 происходит вычитание кодов, записанных в счетчики 36 и 37..Перезапись кода из элемента 38 в счетчик 35 происходит по сигналу от последнего по времени заднего фронта управляющего импульса. Если при прохождении мимо штамбов возникает только один управляющий импульс, то управляющий сигнал формируется по заднему фронту этого импульса. В обоих случаях для анализа ситуации о количестве управляющих импульсов используется время (назовем его временем задержки), равное максимально допускаемому расстоянию между напротив расположенными штамбами, отсчитанному вдоль междурядья, деленному на .скорость трактора. Определение момента считывания данных из элемента 38 в счетчик 35 осуществляется в устройстве следующим образом.

При появлении импульсов на выходах элементов 19 и 20, а следовательно и на выходе элемента И 21, возникает сигнал, запускающий одновибратор 27, на выходе которого формируется сигнал, равный времени задержки и который воздействует на элемент И 24, что, в свою очередь, вызывает запуск одновибратора 30. После того как по задним фронтам управляющих импульсов триггеры 22 и 23 устанавливаются в 1 на выходе элемента ЗАПРЕТ 31 сформируется импульс, который подается на вход разрешения параллельной загрузки РЕ счетчика 35, в счетчик записывается код разности импульсов от взаимодействия правого и левого щупов со штамбами, происходит возврат в исходное положение счетчиков 36 и 37, через время, определяемое настройкой элемента задержки 51, и возврат в исходное положение триггеров 22 и 23. В случае, когда имеет место один импульс взаимодействия щупа и штамба, сигнал для разрешения параллельной загрузки счетчика 35 формируется по сигналу, проходящему по цепи: элемент ИЛИ 29 - элемент ЗАПРЕТ 32, т.е. сразу по заднему фронту импульса взаимодействия шупа и штамба. Сразу после считывания данных в счетчике 35 триггер знака этого счетчика 42, воздействуя на элементы

40 или 41, разрешает прохождение управляющего импульса на релейные элементы 43 или 44, связанные с электрогидравлическим сервоприводом. По переднему фронту управляющего импульса релейный элемент 46 переключает частоту генератора 50 путем подключения источника питания 49. Уменьшение кода в счетчике 35 теперь происходит с частотой, определяемой скоростью трэктора, тем фактором, происходит ли поворот вверх или вниз по склону и т.д. Схемы связи датчика скорости или датчика крена с источником питания 49 не приводятся ввиду их элементарности. Так, например схема связи

может представлять собой магнитоуправля- емые контакты, взаимодействующие с рычагом коробки передач и включенные в цепь источника питания 49. Длительность управляющего сигнала будет определяться временем существования сигнала на выходе элемента 39, связанного со счетчиком 35.

Экономический эффект от использования настоящего изобретения достигается за счет повышения точности движения агрегата и снижения повреждаемости растений. Формула изобретения

1. Способ автоматического вождения трактора на виноградниках, заключающийся в том, что осуществляют взаимодействие

щупов со штамбом растений, фиксируют положение растений относительно трактора и формируютуправляющий импульс, которым воздействуют на привод механизма поворс- та трактора, отличающийся тем, что,

с целью повышения помехоустойчивости, измеряют и запоминают длительность импульсов взаимодействия щупов со штамбами растений, вычисляют их разность, при этом длительность и знак управляющего импульса формируют в зависимости от значения этой разности.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что измеряют угол поворота щупа и вычисляют производную угла поворота щу- па, а импульс взаимодействия щупа со штамбом растений формируют за время, когда производная угла поворота щупа меньше нуля.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что длительность и частоту повторения управляющих импульсов ограничивают.

4. Устройство для автоматического вождения трактора на виноградниках, содержа- щее щупы и связанные с ними датчики положения щупов, одновибратор, релейные элементы и источник постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено двумя блоками дифференцирования.

четырьмя пороговыми элементами, двумя блоками умножения, семью элементами ЗАПРЕТ, четырьмя одновибраторами, двумя реле времени с контактными группами, четырьмя элементами ИЛИ, двумя триггерами, триг гером знака, четырьмя элементами И, треМя счетчиками, сумматором, релейным элементом с контактной группой, генератором импульсов, элементом задержки и регулируемым в зависимости от скорости движения трактора источником постоянного напряжения, при этом выход первого датчика положения щупа соединен с первым входом второго счетчика посредством включенных последовательно первого блока дифференцирования, первого порогового элемента, первого блока умножения, третьего порогового элемента, первого элемента ЗАПРЕТ, контактной группы первого реле времени и второго элемента И, причем выход третьего порогового элемента соединен с вторым входом первого элемента ЗАПРЕТ через первый одновибратор, вход первого реле времени связан с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, а вторые входы второго и третьего элементов Л объединены, соединены с выходом генератора импульсов и подключены к счетному входу первого счетчика, при этом выход второго датчика положения щупа связан с первым входом третьего счетчика через последовательно соединенные второй блок дифференцирования, второй пороговый элемент, второй блок умножения, четвертый пороговый элемент, второй элемент ЗАПРЕТ, контактную группу второго реле времени и третий элемент И, а выход четвертого порогового элемента через второй одновибратор соединен с вторым входом второго элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом второго реле времени, кроме того, первый вход второго элемента И связан с S-входом первого триггера, первым входом первого элемента ИЛИ, и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом четвертого одновибратора, а первый вход третьего элемента И подключен к S-входу второго триггера, третьему входу первого элемента И и второму входу первого элемента ИЛИ,

выход которого связан через третий одно- вибратор с вторым входом первого элемента И и посредством пятого одновибратора с первым входом третьего элемента ЗАПРЕТ,

второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ЗАПРЕТ, а выход подключен к входу элемента задержки, выходу третьего элемента ЗАПРЕТ, R-входам первого и второго триггеров и входу РЕ первого

счетчика, при этом выход элемента задержки связан с вторыми входами второго и третьего счетчиков, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, связанного с входами первого

счетчика, при этом его выходы совмещены с входами третьего элемента ИЛИ и триггером знака, второй выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента ЗАПРЕТ, а первый - с вторым входом шестого

элемента ЗАПРЕТ, причем первые входы шестого и седьмого элементов ЗАПРЕТ объединены и связаны с выходом третьего элемента ИЛИ, а из выходы соединены соответственно шестого элемента ЗАПРЕТ

- с входом первого релейного элемента и первым входом четвертого элемента ИЛИ, седьмого элемента ЗАПРЕТ г с входом второго релейного элемента и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого

связан с входом релейного элемента, подвижный контакт контактной группы которого соединен с входом генератора импульсов, а неподвижные связаны соответственно первый контакт - с источником

постоянного напряжения, а второй -- с регулируемым в зависимости от скорости движения трактора источником постоянного напряжения, при этом выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первыми и вторыми входами четвертого элемента И, выход которого связан с первым входом третьего элемента ЗАПРЕТ и второго элемента ИЛИ; выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, причем вторые входы третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ связаны с соответствующими выходами четвертого одновибратора.

Сущность изобретения: формируют управляющие импульсы при взаимодействии щупов 1,2 со штамбами. Длительность этих импульсов преобразуют в код, производят вычитание длительностей импульсов. Зна -7 чение разности импульсов используют для формирования результирующего управляющего импульса, длительность которого пропорциональна разности и корректируется с учетом скорости трактора, а также угла склона. Эффект достигается за счет использования вычитающего счетчика 38, связанного с генератором 50 импульсов, частота повторения которых определяется скоростью движения трактора, углом склона и т.д. С целью повышения помехоустойчивости управляющий импульс формируется только при прямом ходе щупа, производится ограничение частоты повторения управляющих импульсов и их длительности. 2 н.п. и 2 з.п. ф-лы 1 ил.