CS201587B1 - Způsob řízení mobilních jednotek a zapojení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu řízení mobilních jednotek na konstantních trasách učícím se systémem, zejména řízení motorových a akumulátorových vozidel.

Dosud známé způsoby řízení mobilních jednotek se uskutečňují převážně obsluhující osobou. Tento způsob řízení je poměrně neefektivní a někdy i nespolehlivý v důsledku fyziologické nespolehlivosti člověka. V důsledku toho může docházet k nesprávným nebo nevčasným reakcím. Dálkový radiový způsob řízení mobilních jednotek je poměrně nákladný, velmi poruchový a použitelný pouze v omezených případech, kdy ovládající osoba může mobilní jednotku dobře a stále vizuálně sledovat. Ovšem i v tomto případě s rostoucí vzdáleností mobilních jednotek od ovládající osoby vzrůstají chyby vizuálního odhadu, znemožňující správné řízení vozidla. Proto použitelnost podobného způsobu řízení je značně omezena. Existuje i způsob řízení mobilních jednotek založený na tom principu, že pod vozovkou, respektive · ve směru trasy vozidla. pod povrchem jízdní dráhy, se ukládá kabel napájený signální vf. energií, Na mobilní jednotce se umísťují přijímací cívky, kterými se přijímá vyzařovaná vf. energie a vozidlo slHúutrasu proloženého Kabelu. Tento způsob řízení v důsledku ztížené možnosti proložení kabelu v povrchových dolech, skladech apod. je nevyhovující. Navíc při změnách trasy by bylo· nutné stále přemísťovat kabel, což je ekonomicky neúnosné a nežádoucím způsobem by to určitou dobu omezovalo provoz. Programovaný způsob řízení mobilních jednotek, při kterém se na mobilní jednotce zadává program trasy jízdy, vyžaduje synchronizovat program s přesným odečtem koordinát mobilní jednotky. Chyba v odečtu se podstatně odráží v chybě jízdy. Zařízení pro přesný odečet koordinát, pracující na nejrůznějších principech, jsou velmi nákladná a málo spolehlivá.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob řízení mobilních jednotek na konstantních trasách učícím se systémem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že ze vstupního signálu, charakterizujícího úhel natočení kol a počet otáček náprav, se vytváří v aproximačním zařízení z násobících, součtových, rozdílových jednotek a diskrétních integrátorů aproximační polynom, přičemž samočinné řízení mobilních jednotek po naučení se systému se provádí regulátorem úhlu, který podle počtu otočení nápravy natáčí kola mobilní jednotky tak, aby rozdíl mezi funkcí aproximačního polynomu a funkcí skutečné trasy byl nulový.

Podstatou zapojení k provádění způsobu podle vynálezu je, že druhá vstupní svorka je připojena na první vstup první sumační jednotky, jejíž výstup je připojen jednak přes první zpožďovací jednotku na druhý vstup první sumační jednotky a jednak přes kosinusový blok na první vstup první ná• sobici jednotky a přes sinusový blok na první vstup druhé násobící jednotky, která je připojena výstupem na první vstup třetí sumační jednotky, jejíž výstup je připojen na vstup rozdílové jednotky a přes třetí zpožďovací jednotku na druhý vstup třetí sumační jednotky, přičemž první vstupní svorka je připojena na druhý vstup druhé násobící jednotky a na druhý vstup první násobící jednotky, která je výstupem připojena na první vstup druhé sumační jednotky, jejíž vstup je připojen jednak přes druhou zpožďovací jednotku na druhý vstup druhé sumační jednotky, jednak na oba vstupy třetí násobící jednotky, na první vstupy čtvrté, páté a deváté násobící jednotky a přes první váhovou jednotku na sumátor, přičemž výstup třetí násobící jednotky je připojen na druhý vstup čtvrté násobící jednotky, na první vstup osmé násobící jednotnotky a přes druhou váhovou jednotku na sumátor, výstup čtvrté násobící jednotky je připojen na druhý vstup páté násobící jednotky, na první vstup sedmé násobící jednotky a přes třetí váhovou jednotku na sumátor, výstup páté násobící jednotky je připojen na první vstup šesté násobící jednotky a přes čtvrtou váhovou jednotku na sumátor, kterýžto sumátor je výstupem připojen na negující vstup rozdílové jednotky, jejíž výstup je připojen na pohyblivý kontakt přepínače, přičemž první kontakt přepínače je připojen na regulátor úhlu a druhý kontakt přepínače je připojen na funkcionální blok, kterýžto funkcionální blok je výstupem připojen na druhé vstupy šesté, sedmé, osmě a deváté násobící jednotky a přes první měřítkový součinový blok a přes první diskrétní integrátor na ovládací vstup nulté váhové jednotky, jejíž výstup je připojen na sumátor, přičemž výstupy šesté, sedmé, osmé a deváté násobící jednotky jsou připojeny přes druhý, třetí, čtvrtý a pátý měřítkový součinový blok a přes druhý, třetí, čtvrtý a pátý diskrétní integrátor na ovládací vstupy první, druhé, třetí a čtvrté váhové jednotky.

Způsobem řízení mobilních jednotek na konstantních trasách učícím se systémem, podle vynálezu, se dosáhne spojení výhod při počátečním řízení mobilní jednotky obsluhující osobou s pozdějším automatickým řízením bez účasti člověka. Mobilní jednotka jezdí po stejné trase, na kterou ji při počátečním řízení naučila obsluhující osoba. Protože obsluhující osoba může na vozidle dobře vybrat nejvhodnější a nejsjízdnější trasu, je 1 pozdější automatická jízda po této trase nejoptimálnější. Zařízení nevyžaduje prokládat kabel, nevyžaduje speciální systém pro přesné odečítání koordinát vozidla. Vylučuje chybu vizuálního odhadu, která se projevuje při řízení mobilních jednotek radiovým kanálem. Při změnách trasy se vozidlo obsluhující osobou přeučí na novou trasu. Doba naučení se je závislá na složitosti křivky sledované trasy. Chyba v odečtu koordinát při počáteční jízdě s obsluhující osobou se neprojeví v chybách s pozdějším automatickým řízením.

Podstata vynálezu je blíže objasněna na uvedeném příkladu a na připojených výkresech, kde na obr. 1 je nakresleno celkové schéma zapojení podle vynálezu, na obr. 2 je nakresleno přepínání budicích cívek elektromotoru regulátorem úhlu při automatickém řízení vozidla a na obr. 3 je nakreslen jiný způsob ovládání regulátoru úhlu s jednou budicí cívkou a komutací elektromotoru, na obr. 4 je znázorněn způsob ovládání dvou neutrálních relé, které mohou rovněž zprostředkovávat přepínání regulátoru úhlu.

Zapojení zařízení na obr. 1 instalované na mobilní jednotce umožňuje měřit ujetou vzdálenost a určovat úhel odklonu od nulové vztažné osy trasy. K měření se využívá například impuls odvozený od jednoho otočení nápravy. Známe-li obvod kola zvoleného k měření projetí vzdálenosti, známe i hodnotu B, tj. vzdálenost projetou vždy po jednom otočení kola. Vždy při odečtu projeté vzdálenosti se odečítá i úhel nastavené hodnoty úhlu řízení. Tento úhel se měří na vozidle jako úhel natočení kol od své nulové hodnoty, tj. od stavu v neutrální nenatočené poloze. Úhel vozidla od nulové vztažné osy trasy po n-tém otočení nápravy se vypočítává podle vztahu φ[η] = &φ+ φ [η—1], kde η je kladné číslo, φ [n] je nový úhel po n-tém otočení nápravy, φ [n-1] je předcházející hodnota úhlu a &φ je okamžitá nastavená hodnota úhlu řízení.

Na první vstupní svorku a učícího se systému se přivede hodnota B projeté vzdálenosti po jednom otočení nápravy (např. B=1 m) a na svorku b odečtená hodnota úhlu řízení &<p. Na první sumační jednotce ll se sčítá úhel řízení s předcházející hodnotou úhlu φ [n-1], získanou na výstupu první zpožďovací jednotky 2. Hodnota úhlu φ [n] po n-tém otočení nápravy se zavádí do sinusového bloku 4 a kosinusového bloku 3. V kosinusovém bloku 3 se vytváří cos φ [n], který se v první násobící jednotce 5 vynásobuje hodnotu B, takže se získá

B.cos φ [n].

Projetou vzdálenost x[n] po n-tém otočení nápravy můžeme získat podle vztahu x(n] = x[n-l] + B. cos φ [π], kde x[n] je celková vzdálenost, projetá po n-tém otočení nápravy a x[n-l] je předcházející hodnota vzdálenosti. Součet x[n-l] a B.cos φ [n] realizuje druhá sumační jednotka 7 a x[n-l] se získává na výstupu druhé zpožďovací jednotky 9. Signál x[nj se přivádí paralelně do čtyřech větví vlastního učícího se systému. První větví prochází přes první váhovou jednotku 14, kde se vynásobí hodnotou ci [n-1] na první vstup sumátoru 19, tj. na tento vstup se přivádí hodnota ci [n-1]. x[n]. V druhé větvi vlastního učícího se systému je třetí násobící jednotka 11—. Tato třetí násobící jednotka 11 vytvoří signál x²[n], který se ve druhé váhové jednotce 15 vynásobí hodnotou C2[n-1], získá se

C2[n-1] . x²[n-l] a přivádí se na druhý vstup sumátoru 19. Ve třetí větvi se signál x[n] ve čtvrté násobící jednotce 12 vynásobí hodnotou x²[n] a výsledný signál ve třetí váhové jednotce 18 se vynásobí hodnotou C3[n-1]. Získá se tak signál

C3[nl-] . x³[n], přiváděný na třetí vstup sumátoru 19. Ve čtvrté větvi vlastního učícího se systému se vynásobí x.[n] v páté násobící jednotce 13 hodnotou x³[n] a výsledný signál ve čtvrté váhové jednotce 17 hodnotou C4[n-1]. Na čtvrtý vstup sumátoru 19 se potom přivádí signál tvaru

C4[n-1] . x⁴.[n].

Na pátý vstup sumátoru 19 je přiváděn z nulté váhové jednotky 18 signál c₀[n-l]. Výsledný signál T na výstupu sumátoru 19 bude

C4[n-1]. x⁴[n] + C3[n-1] . x³[n] + C2[n-1]. . x²[n] + ci[n-l] . x[n] + co[n-l]. Doplněním dalších větví k sumátoru 19 by bylo možné realizovat aproximační polynom i vyššího řádu. V sinusovém bloku 4 vytvořený signál sin φ[η] se v druhé násobící jednotce 6 vynásobuje hodnotou B ujeté vzdálenosti po jednom otočení nápravy a v třetí sumační jednotce 8 se sčítá s hodnotou f[n-l], získanou na výstupu třetí zpožďovací jednotky 10. Hodnota funkce f[n] při celkové vzdálenosti projeté po n-tém otočení nápravy se vypočítává podle vztahu ?[n] = T[n-l] + B . sing>[n], kde f[n-1 ] je předcházející hodnota funkce ?[n]. Skutečnost, že mobilní jednotka se naučí projíždět automaticky určitou trasu spočívá v tom, že funkce Τ[η] pro každé n otočení nápravy se bude aproximovat polynomem f. Po uskutečnění jedné nebo několika zkušebních jízd s obsluhující osobou se v aproximačním polynomu automaticky nastaví takové parametry cj Jn-1], kde i = 0, 1_; 2, 3, 4., že funkce trasy f[n] bude dostatečně přesně aproximována polynomem f, takže další řízení po opakované trase se může uskutečnit automaticky podle ?. V rozdílové jednotce 20 se získá rozdíl f[n] = f.

Funkcionální blok 21 vytvoří F [f[n] =fj.

flperáfor F (.) je ?ealizovůn podle cílů Učení. jestliže je požadováno, aby v procesu učení byla. minimalizována středně kvadratická odchylka, je funkcionální blok 21 realizován násobičkou, ve které se vstupní signál f [n] = f násobí Vz. jestliže je požadovaná minimalizace absolutní hodnoty vstupního signálu funkcionálního bloku 21, může být funkcionální blok 21 realizován prahovým obvodem typu -i_T ¹ nebo relé_K Hodnoty vah co[n-l], ci[n-l], C2[n-1], C3[n-1], C4[n-1] se nastavují postupně iterační procedurou podle vztahu d [n] = ci [n-1] - p [n] . F [f[n] - f) . , grád cit, kde 1 = 1, 2, 3, 4, a kde γΐ [n] je měřítkový koeficient. K tomuto účelu je za funkcionálním blokem 21 zapojena šestá, sedmá, osmá a devátá násobící jednotka 22, 23, 24, 25 je přiveden signál z obvodu před každou příslušnou první až čtvrtou váhovou jednotkou 14, 15, 18, 17. Na vstup nulté váhové jednotky 18 je zavedena hodnota signálu rovná jedné. Výstupní signály z šesté až deváté násobící jednotky 22, 23, 24, 25 jsou zavedeny před druhý až pátý měřítkový součinový blok 28, 30, 32, 34 do druhého až pátého diskrétního integrátoru 29, 31, 33, 35. Výstup funkcionálního bloku 21 je připojen přes první měřítkový součinový blok 28 do prvního diskrétního integrátoru 27. Výstup prvního diskrétního integrátoru 27 ovládá nultou váhovou jednotku 18, výstup druhého diskrétního integrátoru 29 ovládá čtvrtou váhovou jednotku 17. Podobně třetí, čtvrtý a pátý diskrétní integrátor 31, 33, 35 ovládá třetí, druhou a první váhovou jednotku 16, 15, 14.

Po naučení se přepne přepínač 38. Odpojí se tak obvody nastavování váhových jednotek 14, 15, 16, 17, 18 a k výstupu rozdílové jednotky 20 se připojí regulátor úhlu 37 natočení kol. Současně se na první vstupní svorku a přivede impuls, respektive první hodnota B. Na výstupu rozdílové jednotky 20 se objeví signál f[n] - f. Jestliže má tento signál nulovou hodnotu, zapíná se spojka a vozidlo se rozjíždí. Při kladné nebo záporné hodnotě rozdílu f[n] - f se zapíná regulátor úhlu 37, který mění úhel natočení kol v jednom nebo druhém směru tak dlouho, dokud nebude splněno f[n] - f = 0. Poté se opět vozidlo rozjíždí. Další korekce úhlu probíhají vždy při každém otočení nápravy, respektive při signálu B. Činnost regulátoru úhlu 37 je rychlá, korekce se provádějí v době jízdy vozidla po každém otočení nápravy bez zastavení vozidla.

Na obr. 2 je znázorněn možný způsob přepínání budících cívek Bi, Bž elektromotoru E regulátoru úhlu 37 při automatickém řízení vozidla. Jiný způsob ovládání regulátorem úhlu 37 s jednou budicí cívkou Bs a komutací elektromotoru E je znázorněn na obr. 3. Je použito kontaktů relé R, které komutují polaritu připojení motoru E. Na obr. 4 je znázorněn způsob ovládání dvou neutrálních relé C, β zapojených v kolektorech transistorů Τι, T2, Báze transistorů Τι, T2 jsou připojeny přes odpory R2, Ri na omezovače, tvořené zenerovými diodami Ζι, Z2 a odpory Ri, R3. Toto zapojení může zprostředkovávat rovněž regulaci úhlu.

Způsob řízení mobilních jednotek na konpředm Ε τ

Claims (2)

předm Ε τ

1. Způsob řízení mobilních jednotek na konstantních trasách učícím se systémem, vyznačený tím, že ze vstupního signálu, charakterizujícího úhel natočení kol a počet otáček náprav, se vytvoří v aproximačním zařízení z násobících, součtových a rozdílových jednotek a diskrétních integrátorů aproximační polynom, po naučení systému se provádí samočinné řízení regulátorem úhlu, který podle počtu otočení nápravy natáčí kola mobilní jednotky, přičemž rozdíl mezi funkcí aproximačního polynomu a funkcí skutečné trasy je nulový.

2. Zapojení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že druhá vstupní svorka (b) je připojena na první vstup první sumační jednotky (1), jejíž výstup je připojen jednak přes první zpožďovací jednotku (2) na druhý vstup první sumační jednotky (1) a jednak přes kosinusový blok (3) na první vstup první násobící jednotky (5) a přes sinusový blok (4) na první vstup druhé násobící jednotky (6), kterážto druhá násobící jednotka (6) je připojena výstupem na první vstup třetí sumační jednotky (8), jejíž výstup je připojen na první vstup rozdílové jednotky (20) a přes třetí zpožďovací jednotku (10) na druhý vstup třetí sumační jednotky (8), přičemž první vstupní svorka (a) je připojena na druhý vstup druhé násobící jednotky (6j a na druhý vstup první násobící jednotky (5), a první násobící jednotka (5) je výstupem připojena na první vstup druhé sumační jednotky (7), jejíž výstup je připojen jednak přes druhou zpožďovací jednotku (9) na druhý vstup druhé sumační jednotky (7), jednak na oba vstupy třetí násobící jednotky (11), stantních trasách učícím se systémem, podle vynálezu, lze využít k řízení vozidel ve skladech, povrchových dolech a podobně, to je všude tam, kde vozidla vykonávají opakované jízdy po stejné trase.