Устройство для автоматического вождения самоходных колесных сельскохозяйственных машин Советский патент 1979 года по МПК A01B69/04 

..:,... Изобретение относится к. сельскохозяй ственному маижиостроению, в частности к устройствам для автоматического В|0жде ния колесных сельскохозяйсаекных машин и агрегатов, Известно устройство для автоматического вождения колесных сельскохозяйственных машин, включающее золотниковый распределитель с электормагнитным управ лением, усилители, блоки совпадения и фантастрон, производящий широтно-импуль ную модуляцию сигнала ошибки. Недостаток устройства заключается в нестабильности длительности импульсов расхода масла через золотниковый распределитель, в результате чего понижается тошость установки управляемых колес на требуемый угол поворота fl, Известно также устройство, включающее золотниковый- распределитель с эле- к;тромагнитным управлением, подключенный через усилители.к пороговым элементам, I формирователь импульсов, инвертор и генератор линейного напряжения рЗ, Это устройство также не обеспечивает стабильности длительности импульсов расходов масла через золотниковый распределитель при различных величинах возмушаюших воздействий, что Сказьгеается на качестве переходного процесса в системе регулирования. . Кроме того, нестабильность длительности импульсов определяется и другими факторами, например, непостоянством времени срабатывания электромагнитов управления при изменении напряжения питания, изменении.вязкости масла, износа золотников и т.д. Цель изобретения - повьгшёние качества вождения путем уменьшения зоны перерегулирования. Цель достигается тем, что в устройство введены элементы ИЛИ, Запрет и одновибраторы, при этом входы пороговых элементов подключены к выходу генератора линейного напряжения, а выходы,ко входу одного из элементов ИЛИ, выход которого через одновнбратор подклк чен ко входу элемента Запрет, другой .которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, -а вхбдьгпЬслёднёгЬ подключены с одной стороны через вт,орой одновибратор и инвертор и, с другой стороны, непосредственно к вьпсоду первого элемента ИЛИ, причем выход элемента Запрет, связан со входом генератора линейного напр$га ения, а выход усилителей через формирователь импульсов подключен к первому бдновибратору. Кроме того, формирователь импульсов вьтполнён.в виде переобразовагеля тока в HSnlsSMft ; IBHif довательно включенным блокам диффер|ёнцйатЬра и усипителя-ограничителй, а преобразователь тока в напряжение - виде резистора, который подключён последовательно с обмоткой управляющего электрсь магнита и через конденсатф ко входу опе рационного усилителя с инерционнойотрицательной обратной связью, при этом выход его подключен к базоэмиттерному переходу выходного транзистора. - - На фиг, 1 изображена принципиальная схема электрической части устройства дл автоматического вождения самоходных ко лесных сельскохозяйственньтХ машин; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя импульсов остановки золотника; на фиг. 3, 4 - варианты выполнения фор мйр6ва ёлй ймпртйсов обтаНо15кй зсйотника; на фиг. S -вариант вьшолнёния с&язи первого одновибратора с формирайателем иййульбрвбстанбвки золотника. Устройство дли автогиатического вождения бймохбдньп ;: JKonecHbix сельскохозяйстВёнйьтХ машин содержит силовой гидравлический цилиндр 1, связанный посред.ством рычажной передачи 2 с управляемьтмй колесами 3 колёсной машины, и по средством гидравлических магистралей 4 с золотниковым распределителем 5, имеющим уп рёвляю: айе электромагниты 6 и 7, подключенные на выходы усилителей 8 и 9, пороговые элементы 10 и 11, на входе которых подаются сигнал рассогласования и сигнал с выхода генератора 12 данёйно|-иэмен якзще гос я напр яженйя. Выходнью цепи усилителей § и Э подключены через пбследовательну1б; цепь-фо мирователь 13 иййульсово6танов1КИ золо ника, первый одновибратор 14, элемент 1§ Запрет - ко входу генератора 12 линейно изменяющегося напряжения. К .выходам пороговых элементов 10, 11 подключен первый элемент16 ИЛИ, выход которого подключен к первому одовибратору 14 и к одному из .входов STOporo элемента 17 ИЛИ непосредствено, а ко второму его входу через послеовательную цепь-инвертор 18 и второй дновибратор 19. Выход второго элеменг а 17 Или подключен к неинйертирующеу входу Элемента 15 Запрет. Формирователь 13 импульсов остановки золотника выполнен из посдедоватёпьно включенных переобразователя 20 тока управляющих электромагнитров в напряжение, первого дифференциатора 21, первого усилителя-ограничителя 22, второго дифференциатора 23 и воторого усилителяограничителя 24. Формирователь 13 импульсов остановки золотника может содержать резистор 25, включенный последовательно с обмоткой управляющего электромагнита 6(7). Параллельно резистору 25 ;через конденсатор 26 подключен вход операционного усилителя 27 с инерционной отрицательной; обратнойсвйзью 28. К выходу операционного усилителя 27 подключен базЬэмйттерный переход транзистора 29. Формирователь 13 импульсов остановки золотника содержит трансформатор ЗО)| первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой упра вляющего электромагнита 6(7)-. Ко вторичной .обмоТке трансформатора ЗО подкйючейЫ Последовательно соединенные диоды 31 и рё- г зистор 32. Параллельно резистору 32 конденсатор 33 подсоединен базо-эмиттерный переход транзистора29. Связь формирователя 13 импульсов осТйновйи золотника с первым одновибратоР.ОМ 14 осуществляется путем подключения коллекторного и эииттерногр ВЬГООДОЕ( транзистора 29 параллельно резистору 34 через который осуществляется заряд хронирукщего конденсатора 35 первого одновибратора 14. /, Устройство для автоматического вождения самоходных колесных сельскохозяйственных машин позволит за счет повышения Точности и устойчивости управлений . машиной, повысить надежность автоматического вождения сельскохозяйственной, машины, т. е. увеличить её производительность и снизить потери сельскохозяйственйоК) продукта. Функционирование устройства для авто йатйческогр вождения самоходньпс колесных сельскохозяйственных машин рассматривается с момента, когда самоходная машина в процессе движения вдоль заданой траектории отклоняется от нее, и сиг нал рассогласования поступает на вход пороговых элементов 1.0 и 11. При величине сигнала рассогласования меньше уровня срабатьтания пороговых элементов 1О и 11 все элементы схемы находятся в следующих состояни ях ; При отсутствии сигналана входе пороговых элементов на выходах пороговых элементов 1О и 11 отсутствует напряжение и на выходе их устанавливается логический О. Следовательно, ток через управляющие электромагниты б и 7 не протекает, и золотник распределителя 5 находится /в нейтральном положении. Первый одновибратор 14j первый элемент 16 ИЛИ второй одновибратор 19, второй элемент 17ИЛИ и элемент 15 Запрет находятся в состоянии О. На выходе инвертора 18имеется напряжение, т. е. на выходе устанавливается I. На выходе формирователя 13 импульсов остановки золотника устанавливается 1. На выходе гене. ратора 12 линейно изменяющегося напрязкення сигнал отсутствует. При превышение сигнала рассогласования уровня срабатьгоания пороговьтх элементов 10 или 11 .в зависимости от знака сигнала рассогласования на их выходе устанавливается 1. Усилитель 8(9). открывается, и через управляющий электромагнит 6(7) начинает протекать ток. В момент срабатьтания порогового элемента 10(11) на выходе первого ,элемента 16 ИЛИ появляется , первый одновибратор 14 переходит в неустойчивое состояние и на его выходе появляется I. На выходе ин-вёртора: 18 появляется О, второй одновибратор 19 остает ся в исходном состоянии. На выходе второго элемента 17 ИЛИ появляется I. Элемент 15 Запрет и генератор 12 линейно изменяющегося напряжения остают.ся в исходном состоянии. . По достижению тока в обмотке управляющего электромагнита 6(7) величины срабатывания .якорь электромагнита и жестко связанный с ним золотник распреде- литепя 5 перемещается в одно из крайних положений, и в момент остановки золотника распределителя 5 на выходе форми-. рователя 13 им.пульсов остановки золотника появляется значение О, который возвращает первый одновибиратор 14 в исходное устойчивое состояние. Таким образом, время нахождения в неустойчивом СОСТОЯНИИ первого одновибратора 14 точг но соответствует времени срабатьгоания золотника распределителя 5. В момейт .остановки золотника распределителя 5 и перехода первого Одновибрдтора 14 в исходное состояние на выходе элемента 15 Запрет появляется 1 и на выходе генератора 12 линейно изменяющегося напряжения появляется линейж увеличивающийся сигнал. Когда этот сигнал достигает величины сигнала рассогласования, за вычетом отпускания порогового элемента 10(11), на выходе последнего появляется О, усилитель 8(9) закрывается, управляющий электромагнит 6(7) отключается, и золотник распределителя 5 возвращается в нейтральное положение. На выходе первого элемента 16 ИЛИ появляется О, на выходе формирователя 13 импульсов - 1,. на выходе первого одновибратора 14 , а на выходе инвертора 18 - I, которая переводит второй одновибратор 19 в неустойчивое состояние и на его выходе появляется Т. На время нахождения второго одновибратора 19 в неустойчивом со стоянии на выходах второго элемента 17 ИЛИ и элемента 15 Запрет - I, генератор 12 линейно изменяющегося напря- жени я находится в йсйзтбяний насьпцёния и на его выходе поддерживается сигнал, отключающий пороговый. элемент 10(11). За время нахождения в неустойчивом состоянии второго одновибратора 19 золотник распределителя 5 возьращается в нейтральное полокение. После возврата второго одновибратора 19 в устойчивое исходное состояние (на его будет О) алемент 15 Запрет перехдоит в состояние О, и генератор 12 линейно изменяющегося напряжения переходит в исходное состояние... . За время нахождения золотника распределителя 5 в крайнем положейни устройство для автоматического вождения отрабатьгоает .сигнал рассогласования, и управляемые колеса 3 повфачиваются гидроцилиндром 1 на некоторый угол. Если ;ЯОсле; отработки устройством первого цикла на .входах пороговых элементов 1О,( 11) сигнал рассогласования остается, выше уровня срабатывания пороговых элементов 10(11), то .снова включается пороговый элемент 10(11), и цикл поБторяеТря. Длительность импульсов расхода масла проходящего через распределитель 5 в гидроцилиндр 1 зависит от величины сигнала рассоглассжания и настройки геHepaTopa i2 линейно изменягацегося напряжения .и не эайисит от произвольно Kieнякщегося времени срабатьтанйя управлякядих электромагнитов 6(7), поскольку отсчет длительности импульсов расхода waena начинается с момента 1аста:новкй золотника распределителя 5, определяемого формирователем 13 импульсов остановки золотника. Таким обр|935Ш дбстйгаётся стабил1Бное:№ ЗЭШЁйШсШ й Мёльнос И импульсов расхода масла от сйпшла рассоглабования И в связи с этим, точность установки управляемых колес 3 сельскохбзяйственной машины. . Устройство для автоматического вождёния самоходньгх крлесньрс сельскохозяйственных машин работает в импульсном режиме при величине сигйала рассогласования большей уровня срабатывания пороговых элементов io(ll) и кданьшей суммы сигнала с выхода генератора 12 линейно измё1няющегься: напряжения и уровня отпускания порЬгового элемента 1О(11 При величине сигнала рассогласования большей указанной суммыг сигнала и уровня отпускания, устройство переходит в режИм кепрерывного включений электромагнита 6(7) и, йледовательйо, управляемые колеса 3 поворачиваются с мaifccимaльнoй скоростью. При уменьшении Сигнала .. ...г.. .-, согласования ниже указанной суммы сигнала с генератора 12 линейно изменяющег гося напряжения и уровня бтпускания порогового элемента 10( 11), устройство tfHOB a переходит в ийпульсный .: ; Формирователь 13 импульсов остановки золотника работает следующим образом При наличии наМйЩГ-Шр оговых элементов 1О(11) к управйякшим электро магнитам 6(7) прикладывается напряжени питания. Из-за наличия индуктивности , Ток через неё у вепМйвйется по экспоненциальному закону до момента начала перемешения якоря, жестко связан... ... с,.-. ..;-... .-....--..г.ЗвййсЬ г.УйЬйгй ж: - :: ного с золотником распределителя 5. В прцессе перемещения якоря индуктивность обмОтки увеличивается, а тбй через нее yliireSmaeTCfl. СШШ Ш : золотШк а рас едё11Йтелящего электромагнита 6(7), ток в обмотке последнего снова начинает увеличива.ть ся. Таким образом из-за перемещения якоря происходит искажение гладкой крйвой нарастания тока в обмотке. Этот ток, протекая через резистор 25, вьтолняюший функцию преобразователя 2О тбка управ « it SiSrCi &f ti iШвm№f &Щ lKiШtl J созДаёт Hia hajtieHHe напрШеШ рое проходя последовательно первый дифференциатор 21, первый усилитель-ограничитель 22, второй дифференциатор 23 и второй усилитель-ограничитель 2.4 два- . ждьг дифференцируется и orpaHH4HBaei4iH.. В результате на выходе второго усилителя-ограничителя формируется импульс, передний фронт которого совпадает с моментом окрйчайия движение золотника pacttpe-, делителя 5. Первое дифференцирование осуществШё ся конденсатором 26, первое; ограничение и второе дифференцированиеоперационным усилителем 27 с ийёрййййной отрицательной обратной связью 28, Второе ограничение-выходным транзистором 29. Bтqpoй вариант вьтолнения формирователя 13 функционирует следующим образом.. Ток обмотки управляющего электромагнита 6(7),протекая по первичной обмотке трансформатора ЗО, вьтолняющего функции преобразователя тока управляквдего электромагнита в напряжение усидателя и первого дифференциатора, наводит во вторичной обмотке этого трансформатора 30 напряжение, по близкое к .первой производной тока,в oCiMOTKax электромаг- . нита. Далее, диодом 31 это напрязкенве ; ограничивается, конденсатором. 33 второй .глл,- Л JAf Ak. Д «.V KJ Л дифференцируется и усиливается и ог раничивается выходным .транзистором 29; Также, как и в первом варианте вьшолне- ния формирователя в коллекторной цепи выходного транзистора 29 ф(мируется импульс тока, передний фронт которого сов-, падает с .окончанием движения золотника распределителя 5. Прй дительный возврат первого одновибратора 14 в исходное состоя1ше в момент сйсончания движешя золотника распределителя 5 осуществляется следующим образом. - - В йсхьйном состоянии конденсатор 35 рйзрйжен. В момент появления сигнала 1 на первого элемента 16 ИЛИ первый одновибратор 14 запускаетс$, и конденсатор 35 начинает заряжаться, через резистор 34. В момент остановки золотнийй распределителя 5 и связанного с ним якорй управляющего электромагнита 6(7) в формирователе 13 импульсов остановки зойсугника выходной транзистор 20 открьгоается и шунтирует резистор; 34,: благодаря чему конденсатор 35 быстро дозаряйсается до максимальногояапрйжения, а на выходе первого о)ановибратора . устай(звяйв 1е ся О. g. 6 Формула изобретения 1 . Устройство цпя автоматического вождения самоходных колесных сельскохозяйственных машин/включающее золотниковый распределитель с электромагнитньтмуйравлёЖёмГпЖк1115Тен1Шй через ус лители к пороговым элементам, формирователь импульсов, инвертор и генератор линейного напряжения, о т„л и ч а ю щ е е с я тем, что, с-целью повышения качества вождения путем уменьшения з6ны перерегулирования, в него введены ;эл ментьг ИЛИ и Запрет , и рдновибраторы, при этом входы пороговых элементов Ябдключены к выходу генератора линейного напряжения,а выходы - ко входу одного из элементов ИЛи, выход которого через одновйбратор подключен ко входу элемента Запрет, другой вход которого подключей к выходу второго элемента ИЛИ, а входы последнего подключены с одной сто роны через второй одновйбратор и инвертор и, с другой стороны, непосредственно к вых&ду первого элемента ИЛИ, причем выход элемента Запрет-связан со вхо3дом генератора линейного напряжения, а выход усилителей через формирователь импульсов подключен к первому одновибратору. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что формирователь импульсов вьтолиен в ви&е преобразователя тока в напряжение, подключенного к двум последовательно включенным блокам дифференциатора и усилителя ограничитбля. 3,Устройство по п. 2, о т л и ч а - ю щ е ее я тем, 4toпреобразователь тока в напряжение, выполнен в виЬе резистора, который подключен последовательно с обмоткой управлйющего artextpoMarйтгга и через конденсатор ко входу операционного усилителя с инерционной отрицательной обратной связью, при этом вьь хйд его подключен к базоэмиттерному Переходу выходного транзистора. Ис гочники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 32214, кл. А 01 В 69/04, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР NO 309667, кл. А 01В 69/04, ,1968.