JPH0647378B2 - Automatic steering control device for traveling wheels for steering - Google Patents
Automatic steering control device for traveling wheels for steeringInfo
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- JPH0647378B2 JPH0647378B2 JP23918486A JP23918486A JPH0647378B2 JP H0647378 B2 JPH0647378 B2 JP H0647378B2 JP 23918486 A JP23918486 A JP 23918486A JP 23918486 A JP23918486 A JP 23918486A JP H0647378 B2 JPH0647378 B2 JP H0647378B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、舵取用走行車輪を取付けた走行台車を、円形
断面の配管内を常に安定して走行させるための舵取用走
行車輪の自動舵取制御装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of use) The present invention relates to a steering traveling wheel for constantly traveling a traveling carriage having steering traveling wheels mounted therein in a pipe having a circular cross section. The present invention relates to an automatic steering control device.
(従来の技術) 火力発電所や原子力発電所等において、復水器を冷却す
る円形断面の循環水配管内の清掃、点検等の作業を行う
清掃車の走行台車に取付けられた舵取用走行車輪の舵取
操作は、従来は作業者が手動により行っていた。(Prior art) At a thermal power plant, a nuclear power plant, etc., a steering vehicle mounted on a traveling carriage of a cleaning vehicle for cleaning and inspecting the circulating water pipe with a circular cross section for cooling the condenser. Conventionally, the steering operation of the wheels has been manually performed by an operator.
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、円形断面の配管内で走行台車を常に安定
して走行させるには、走行面が湾曲しているため、舵取
りのタイミングが悪いと走行台車が正規の走行路から外
れるので、作業者は絶えず走行台車の状態、例えば走行
台車の傾斜等に注意し、走行台車が正規の走行路から外
れると、直ちに熟練と勘により舵取装置を手動操作し
て、走行台車を正規の走行路に復帰させねばならなかっ
た。従って、作業者の負担は過大となり、作業者の疲労
は増大し、かつ作業者が適正に舵取装置を手動操作でき
るようになるまでには、教育、訓練に多大の時間を要
し、作業能率が低下するという問題点があった。従っ
て、作業者の熟練や勘に依存しないで、自動的に走行台
車の水平に対する傾斜角度を検出し、走行台車が常に安
定した走行姿勢で走行できる自動舵取制御装置の開発が
要望されていた。(Problems to be solved by the invention) However, in order to always stably drive the traveling carriage in the pipe having the circular cross section, since the traveling surface is curved, if the steering timing is bad, the traveling carriage will not be properly moved. Since it comes off from the traveling path, the worker constantly pays attention to the state of the traveling vehicle, for example, the inclination of the traveling vehicle, and when the traveling vehicle deviates from the regular traveling path, immediately operate the steering device manually with skill and intuition, I had to get the trolleys back on track. Therefore, the burden on the operator becomes excessive, the fatigue of the operator increases, and it takes a lot of time for education and training before the operator can properly operate the steering device manually. There was a problem that the efficiency decreased. Therefore, there has been a demand for the development of an automatic steering control device that can automatically detect the inclination angle of the traveling carriage with respect to the horizontal and can travel in a stable traveling posture without depending on the skill and intuition of the operator. .
本発明は、これらの問題点を解決し、前記の要望を実現
するためになされたものである。The present invention has been made to solve these problems and realize the above-mentioned demand.
(問題点を解決するための手段) 前記の問題点を解決するための手段を、本発明の実施例
に対応する第1図および第2図を参照して説明する。(Means for Solving Problems) Means for solving the above problems will be described with reference to FIGS. 1 and 2 corresponding to the embodiment of the present invention.
第1図に示す円形断面の配管6内を走行する走行台車7
には、舵取用走行車輪4a、4bが取付けられている。
この舵取用走行車輪4aは減速機構3aを介して舵取用
モータ2により駆動される。また舵取用走行車輪4bは
連結軸5と減速機構3bを介して舵取用モータ2により
駆動される。第2図に示すように、走行台車7の水平に
対する傾斜角度を検出して検出傾斜角度θiを出力する
傾斜角度検出器8と;走行台車7に付与すべき傾斜角
度、すなわち指令傾斜角度θaを出力する傾斜角度指令
器14と;舵取用走行車輪4aまたは4bの舵角θsを
検出して出力する舵角検出器10と;舵取用モータ2の
回転速度ωを検出して出力する回転速度検出器9と;傾
斜角度指令器14の出力の指令傾斜角度θaと傾斜角度
検出器8の出力の検出傾斜角度θiを入力し、両者の差
を比例積分微分制御(以下、PID制御と略記する)し
てθbとして出力する比例積分微分制御回路15(以
下、PID制御回路15と略記する)と;このPID制
御回路15の出力θbと舵角検出器10の出力の舵角θ
sを入力し、両者の差を増幅して出力する位置制御回路
12と、この位置制御回路12の出力と回転速度検出器
9の出力を入力し、両者が等しくなるように前記舵取用
モータ2の回転速度ωを制御する速度制御回路13とを
有する自動舵取制御装置1を設置する。A traveling carriage 7 traveling in a pipe 6 having a circular cross section shown in FIG.
The steering traveling wheels 4a and 4b are attached to the vehicle.
The steering traveling wheels 4a are driven by the steering motor 2 via the speed reduction mechanism 3a. The steering traveling wheel 4b is driven by the steering motor 2 via the connecting shaft 5 and the speed reduction mechanism 3b. As shown in FIG. 2, an inclination angle detector 8 that detects an inclination angle of the traveling carriage 7 with respect to the horizontal and outputs a detected inclination angle θi; and an inclination angle to be given to the traveling carriage 7, that is, a command inclination angle θa. A tilt angle commander 14 for outputting; a steering angle detector 10 for detecting and outputting a steering angle θs of the steering traveling wheels 4a or 4b; a rotation for detecting and outputting a rotation speed ω of the steering motor 2. The speed detector 9 and the commanded tilt angle θa of the output of the tilt angle commander 14 and the detected tilt angle θi of the output of the tilt angle detector 8 are input, and the difference between the two is proportional to integral differential control (hereinafter abbreviated as PID control). And an output θb is output as a proportional-integral-derivative control circuit 15 (hereinafter abbreviated as PID control circuit 15); an output θb of the PID control circuit 15 and a steering angle θ of an output of the steering angle detector 10.
s is input and the position control circuit 12 that amplifies and outputs the difference between the two, and the steering motor so that the output of the position control circuit 12 and the output of the rotation speed detector 9 are input and they are equal The automatic steering control device 1 having the speed control circuit 13 for controlling the rotation speed ω of 2 is installed.
(作用) しかるときは、傾斜角度指令器14に、走行台車7に付
与すべき指令傾斜角度θaを予め設定して、配管6内に
おいて、走行台車7を走行させると、傾斜角度指令器1
4の出力の指令傾斜角度θaと、傾斜角度検出器8によ
り検出された走行台車7の実際の傾斜角度、すなわち検
出傾斜角度θiはPID制御回路15に入力される。P
ID制御回路15は、この入力された指令傾斜角度θa
と検出傾斜角度θiとの差をPID制御し、θbを位置
制御回路12に出力するとともに、θa=θiとなるよ
うに制御する。位置制御回路12は、PID制御回路1
5の出力θbおよび舵角検出器10の出力の舵角θs
(舵角を傾斜角に換算した値)を入力し、両者の差(θ
b−θs)を増幅して速度制御回路13に対して出力す
る。速度制御回路13は、この位置制御回路12の出力
の(θb−θs)と回転速度検出器9の出力とを入力
し、両者が等しくなるように舵取用モータ2の回転速度
ωを制御する。そして、変化する舵取用モータ2の回転
速度ωは回転速度検出器9により検出されて速度制御回
路13にフィードバックされ、また舵取用モータ2の動
力は減速機構3a,3bを介して舵取用走行車輪4a,
4bに伝達され、舵取用走行車輪4a,4bの舵角θs
を変化させ、この変化した舵角θsは舵角検出器10に
より検出され、位置決め制御回路11の位置制御回路1
2にフィードバックされる。その結果、速度制御回路1
3によりω=0、θb−θs=0となり、θb=θsの
関係が常に成立し、PID制御回路15の出力θbに追
従して舵角θsが位置決めされる。また、走行中に走行
台車7が傾斜すると、その傾斜角度は傾斜角度検出器8
により検出され、その検出傾斜角度θiはPID制御回
路15にフィードバックされ、この一巡の閉ループ回路
(第3図参照)により、検出傾斜角度θiは傾斜角度指
令器14に設定された指令傾斜角度θaに等しくなるよ
うに制御される。従って、いま指令傾斜角度θaを零と
すれば、検出傾斜角度θiも零となるように、すなわ
ち、走行台車7を常に水平に保持するように制御するこ
とができる。従って、走行台車7が走行中に外乱等によ
り傾斜しても、走行台車7は常に水平に保持され、また
舵取用走行車輪4a,4bの舵角θsは常にPID制御
回路15の出力θbに等しくなるように制御されるの
で、走行台車7は常に水平を保持しながら、配管6内の
直線部および曲線部を安定走行することができる。(Operation) In this case, if the command inclination angle θa to be given to the traveling vehicle 7 is set in advance in the inclination angle command device 14 and the traveling vehicle 7 travels in the pipe 6, the inclination angle command device 1
The commanded inclination angle θa of the output of 4 and the actual inclination angle of the traveling vehicle 7 detected by the inclination angle detector 8, that is, the detected inclination angle θi are input to the PID control circuit 15. P
The ID control circuit 15 receives the input command tilt angle θa.
The PID control is performed on the difference between the detected inclination angle θi and the detected inclination angle θi, θb is output to the position control circuit 12, and θa = θi is controlled. The position control circuit 12 is the PID control circuit 1
5 output θb and rudder angle detector 10 rudder angle θs
Enter (the value obtained by converting the steering angle to the tilt angle) and enter the difference (θ
b−θs) is amplified and output to the speed control circuit 13. The speed control circuit 13 inputs the output (θb−θs) of the position control circuit 12 and the output of the rotation speed detector 9, and controls the rotation speed ω of the steering motor 2 so that they are equal to each other. . Then, the changing rotation speed ω of the steering motor 2 is detected by the rotation speed detector 9 and fed back to the speed control circuit 13, and the power of the steering motor 2 is steered via the reduction mechanisms 3a and 3b. Traveling wheels 4a,
4b, the steering angle θs of the steering traveling wheels 4a, 4b
And the changed steering angle θs is detected by the steering angle detector 10, and the position control circuit 1 of the positioning control circuit 11
Feedback to 2. As a result, the speed control circuit 1
3, ω = 0, θb−θs = 0, the relationship of θb = θs is always established, and the steering angle θs is positioned by following the output θb of the PID control circuit 15. Further, when the traveling carriage 7 tilts during traveling, the tilt angle is detected by the tilt angle detector 8
The detected tilt angle θi is fed back to the PID control circuit 15 and the detected tilt angle θi is set to the command tilt angle θa set in the tilt angle command device 14 by this closed loop circuit (see FIG. 3). Controlled to be equal. Therefore, if the command tilt angle θa is set to zero now, the detected tilt angle θi can also be controlled to zero, that is, the traveling carriage 7 can always be held horizontally. Therefore, even if the traveling carriage 7 tilts due to disturbance during traveling, the traveling carriage 7 is always held horizontally, and the steering angle θs of the steering traveling wheels 4a and 4b is always equal to the output θb of the PID control circuit 15. Since they are controlled so as to be equal to each other, the traveling vehicle 7 can stably travel along the straight line portion and the curved portion in the pipe 6 while always maintaining the horizontal position.
(実施例) 以下に、本発明の舵取用走行車輪の自動舵取制御装置の
一実施例を図面について説明する。(Example) Below, one Example of the automatic steering control apparatus of the steering traveling wheel of this invention is described about drawing.
第1図は本発明の一実施例の正面図、第2図はそのブロ
ック線図、第3図は比例積分微分制御回路の具体的な回
路図、第4図は第2図および第3図を伝達関数で示した
ブロック線図である。FIG. 1 is a front view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram thereof, FIG. 3 is a concrete circuit diagram of a proportional-plus-integral-derivative control circuit, and FIG. 4 is FIG. 2 and FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a transfer function of FIG.
第1図ないし第3図において同一参照番号は同一部材を
示す。1 to 3, the same reference numerals indicate the same members.
第1図ないし第3図において、舵角用走行車輪の自動舵
取制御装置1は、走行台車7の傾斜角度θiを指令傾斜
角度θaに近付ける方向に、舵取用モータ2により減速
機構3aを介して舵角θsだけ回動するように駆動され
る舵取用走行車輪4aと、舵取用モータ2により連結軸
5および減速機構3bを介して舵取用走行車輪4aと同
方向に同じ舵角θsだけ回動するように駆動される舵取
用走行車輪4bとを取付け、円形断面の配管6内を走行
する走行台車7に設置され、この走行台車7の水平に対
する傾斜角度を検出して検出傾斜角度θiを出力する傾
斜角度検出器8と;走行台車7に付与すべき傾斜角度、
すなわち指令傾斜角度θaを出力する傾斜角度指令器1
4と;舵取用走行車輪4aまたは4bの舵角θsを検出
して出力する舵角検出器10と;舵取用モータ2の回転
速度ωを検出して出力する回転速度検出器9と;傾斜角
度検出器8の出力の検出傾斜角度θiを入力し、この入
力した検出傾斜角度θiのオーバシュートを防止するた
めにこれを一次微分する比例積分微分制御回路16(以
下、PD制御回路16と略記する)と、傾斜角度指令器
14の出力の指令傾斜角度θaを入力し、この指令傾斜
角度θaとPD回路16の出力の検出傾斜角度θiとの
差を増幅してθbとして出力する演算増幅器17と、こ
の演算増幅器17の出力θbをリミッタ回路18により
制限し、比例積分して演算増幅器17にフィードバック
する比例積分微分制御回路19(以下、PI制御回路1
9と略記する)と、抵抗20,21,22,23と、コ
ンデンサ24,25とから成る比例積分微分制御回路1
5(以下、PID制御回路15と略記する)と;このP
ID制御回路15の出力θbおよび舵角検出器10の出
力の舵角θsを入力し、両者の差(θb−θs)を増幅
して出力する位置制御回路12と、この位置制御回路1
2の出力(θb−θs)および回転速度検出器9の出力
を入力して、両者が等しくなるように舵取用モータ2の
回転速度ωを制御する速度制御回路13とを有してい
る。1 to 3, an automatic steering control device 1 for a traveling wheel for a steering angle uses a steering motor 2 to drive a reduction mechanism 3a in a direction in which an inclination angle θi of a traveling carriage 7 approaches a command inclination angle θa. The steering traveling wheel 4a driven to rotate by the steering angle θs and the steering traveling wheel 4a in the same direction as the steering traveling wheel 4a via the connecting shaft 5 and the reduction mechanism 3b by the steering motor 2. It is installed on a traveling carriage 7 that travels in a pipe 6 having a circular cross section by attaching a steering traveling wheel 4b that is driven to rotate by an angle θs, and detects the inclination angle of the traveling carriage 7 with respect to the horizontal. An inclination angle detector 8 for outputting the detected inclination angle θi; an inclination angle to be given to the traveling vehicle 7,
That is, the tilt angle command device 1 that outputs the command tilt angle θa
4; a steering angle detector 10 that detects and outputs the steering angle θs of the steering traveling wheel 4a or 4b; and a rotation speed detector 9 that detects and outputs the rotation speed ω of the steering motor 2. A proportional-integral-derivative control circuit 16 (hereinafter referred to as PD control circuit 16) which receives the detected inclination angle θi of the output of the inclination angle detector 8 and first-order differentiates the input detected inclination angle θi to prevent overshoot (Abbreviated), and the command inclination angle θa of the output of the inclination angle command device 14, and an operational amplifier that amplifies the difference between the command inclination angle θa and the detected inclination angle θi of the output of the PD circuit 16 and outputs it as θb. 17 and a proportional-integral-derivative control circuit 19 (hereinafter referred to as PI control circuit 1) that limits the output θb of the operational amplifier 17 by a limiter circuit 18, performs proportional integration and feeds back to the operational amplifier 17.
9), resistors 20, 21, 22, 23, and capacitors 24, 25.
5 (hereinafter abbreviated as PID control circuit 15);
The position control circuit 12 that inputs the output θb of the ID control circuit 15 and the steering angle θs of the output of the steering angle detector 10 and amplifies and outputs the difference (θb−θs) between them, and the position control circuit 1
2 and the output of the rotation speed detector 9 are input, and the speed control circuit 13 controls the rotation speed ω of the steering motor 2 so that they become equal.
従って、傾斜角度指令器14に、走行台車7に付与すべ
き指令傾斜角度θaを予め設定し、配管6内において走
行台車7を走行させると、傾斜角度指令器14の出力の
指令傾斜角度θaおよび傾斜角度検出器8により検出さ
れた走行台車7の実際の傾斜角度、すなわち検出傾斜角
度θiはともにPID制御回路に入力される。PID制
御回路15は、指令傾斜角度θaとPD制御回路16に
より一次微分された検出傾斜角度θiの差を演算増幅器
17により増幅してθbとして出力する。この演算増幅
器17の出力θbは、リミッタ回路18により制限さ
れ、PI制御回路19により比例積分されて演算増幅器
17にフィードバックされるとともに、位置制御回路1
2に対して出力される。位置制御回路12は、PID制
御回路15の出力θbおよび舵角検出器10により検出
された舵取用走行車輪4bの舵角θsを入力し、両者の
差(θb−θs)を増幅して速度制御回路13に対して
出力する。速度制御回路13は、この位置制御回路12
の出力(θb−θs)と回転速度検出器9の出力を入力
し、両者が等しくなるように舵取用モータ2の回転速度
ωを制御する。そして、変化する舵取用モータ2の回転
速度ωは回転速度検出器9により検出されて速度制御回
路13にフィードバックされ、また舵取用モータ2の動
力は、減速機構3aを介して舵取用走行車輪4aに、連
結軸5および減速機構3bを介して舵取用走行車輪4b
にそれぞれ伝達され、舵取用走行車輪4a,4bの舵角
θsを変化させ、この変化した舵角θsは舵角検出器1
0により検出され位置制御回路12にフィードバックさ
れる。その結果、ω=0、θb−θs=0となり、PI
D制御回路15の出力θbと舵取用走行車輪4a,4b
の舵角の間にはθb=θsの関係が常に成立し、PID
制御回路15の出力θbに追従して舵取用走行車輪4
a,4bの舵角θsが位置決めされる。また、配管6内
を走行中に走行台車7が傾斜すると、その傾斜角度は傾
斜角度検出器8により検出され、その検出傾斜角度θi
はPID制御回路15にフィードバックされ、この一巡
の閉ループ回路(第3図参照)により、走行台車7の検
出傾斜角度θiは傾斜角度指令器14に設定された指令
傾斜角度θaに等しくなるように制御される。従って、
いま指令傾斜角度θaを零に設定すれば、検出傾斜角度
θiも零となるように、すなわち走行台車7を常に水平
に保持するように制御することができるので、走行台車
7が走行中に外乱等により傾斜しても、走行台車7は常
に水平に保持され、また舵取用走行車輪4a,4bの舵
角θsは常にPID制御回路15の出力θbに等しくな
るように制御されるので、走行台車7は常に水平を保持
しながら、配管6内の直線部および曲線部を安定走行す
ることができる。Therefore, when the command inclination angle θa to be given to the traveling vehicle 7 is preset in the inclination angle command device 14 and the traveling vehicle 7 travels in the pipe 6, the command inclination angle θa of the output of the inclination angle command device 14 and The actual inclination angle of the traveling carriage 7 detected by the inclination angle detector 8, that is, the detected inclination angle θi is both input to the PID control circuit. The PID control circuit 15 amplifies the difference between the command tilt angle θa and the detected tilt angle θi that is first-order differentiated by the PD control circuit 16 by the operational amplifier 17 and outputs it as θb. The output θb of the operational amplifier 17 is limited by the limiter circuit 18, proportionally integrated by the PI control circuit 19 and fed back to the operational amplifier 17, and the position control circuit 1 is also provided.
It is output to 2. The position control circuit 12 inputs the output θb of the PID control circuit 15 and the steering angle θs of the steering traveling wheel 4b detected by the steering angle detector 10, and amplifies the difference (θb−θs) between them to increase the speed. Output to the control circuit 13. The speed control circuit 13 uses the position control circuit 12
(Θb-θs) and the output of the rotation speed detector 9 are input, and the rotation speed ω of the steering motor 2 is controlled so that they become equal. Then, the changing rotation speed ω of the steering motor 2 is detected by the rotation speed detector 9 and fed back to the speed control circuit 13, and the power of the steering motor 2 is used for steering via the speed reduction mechanism 3a. The steering wheel 4b is attached to the traveling wheel 4a via the connecting shaft 5 and the reduction mechanism 3b.
Are transmitted to the steering wheels 4a and 4b, and the steering angles θs of the steering wheels 4a and 4b are changed.
It is detected by 0 and fed back to the position control circuit 12. As a result, ω = 0, θb−θs = 0, and PI
Output θb of D control circuit 15 and steering traveling wheels 4a, 4b
The relationship of θb = θs is always established between the steering angles of
The steering traveling wheel 4 follows the output θb of the control circuit 15.
The steering angles θs of a and 4b are positioned. When the traveling carriage 7 tilts while traveling in the pipe 6, the tilt angle is detected by the tilt angle detector 8, and the detected tilt angle θi.
Is fed back to the PID control circuit 15, and by this closed loop circuit (see FIG. 3), the detected tilt angle θi of the traveling carriage 7 is controlled to be equal to the command tilt angle θa set in the tilt angle command device 14. To be done. Therefore,
If the command inclination angle θa is set to zero now, the detected inclination angle θi can be controlled to zero, that is, the traveling carriage 7 can be controlled to be always held horizontally, so that the traveling carriage 7 is not disturbed during traveling. Even if the vehicle is tilted by, for example, the traveling vehicle 7 is always held horizontally, and the steering angle θs of the steering traveling wheels 4a and 4b is always controlled to be equal to the output θb of the PID control circuit 15. While the carriage 7 is always kept horizontal, the carriage 7 can travel stably in the straight line portion and the curved portion in the pipe 6.
いま、第3図において、抵抗20,22,23の抵抗値
をR、PI制御回路19の比例ゲインをKP、積分ゲイ
ンをKIとしたときの抵抗21の抵抗値をKP、R、コ
ンデンサ24,25の容積をそれぞれ1/KIR,KP
/KIRとし、第2図のブロック線図を伝達関数のブロ
ック線図で表わすと第4図となる。第4図において、1
5aは第3図のPID制御回路15の伝達関数、11a
は位置決め制御回路11を一次遅れ要素に近似し、その
時定数をTSとしたときの伝達関数、26は舵角θsを
入力、検出傾斜角度θiを出力として積分要素に近似
し、その時定数をTθとしたときの伝達関数、εは外乱
である。なお、Tθは走行台車7の走行速度に反比例す
る比例常数と考えることができる。Now, in FIG. 3, the resistance values of the resistors 20, 22, and 23 are R, the proportional gain of the PI control circuit 19 is K P , and the resistance value of the resistor 21 is K P , R when the integral gain is K I. The volumes of the capacitors 24 and 25 are set to 1 / K IR and K P , respectively.
/ K I R and the block diagram of FIG. 2 is represented by the block diagram of the transfer function as shown in FIG. In FIG. 4, 1
5a is a transfer function of the PID control circuit 15 shown in FIG.
Is a transfer function when the positioning control circuit 11 is approximated to a first-order lag element and its time constant is T S, and 26 is approximated to an integral element with the steering angle θs as an input and the detected inclination angle θi as an output, and the time constant is Tθ. Is the transfer function, and ε is the disturbance. Note that Tθ can be considered as a proportional constant that is inversely proportional to the traveling speed of the traveling carriage 7.
しかるときは、KP/Tθ=KI/KPとし、また簡単
のために、Tθ/KP>>TSとすると、舵角の位置決
め制御回路11の遅れは無視できるので、1/(1+T
S)≒1と近似できる。従って、この場合、入力を指令
傾斜角度θa、出力を検出傾斜角度θi、外乱ε=0と
して、第4図の伝達関数のブロック線図を結合し、その
結合後の伝達関数G(S)は、 G(S)={(KP+KI/S)(1/TθS)}/{1+(2KP+KI/
S)(1/TθS)}=1/(1+TθS/KP) …(1) となる (1)式は、一次遅れの応答を示し、制御系はオーバシ
ュートおよびオフセットのない最適応答となることが解
る。In that case, if K P / Tθ = K I / K P, and for the sake of simplicity, if Tθ / K P >> T S , the delay of the steering angle positioning control circuit 11 can be ignored, so 1 / ( 1 + T
It can be approximated as S ) ≈1. Therefore, in this case, the block diagram of the transfer function of FIG. 4 is combined with the commanded inclination angle θa as the input, the detected inclination angle θi as the output, and the disturbance ε = 0, and the combined transfer function G (S) is , G (S) = {(K P + K I / S) (1 / TθS)} / {1+ (2K P + K I /
S) (1 / TθS)} = 1 / (1 + TθS / K P ) ... (1) Expression (1) shows a first-order lag response, and the control system has an optimal response without overshoot and offset. Understand.
また、外乱εが作用した場合は、第4図の結合後の伝達
関数G(S)は二次遅れの応答となり、前記の外乱ε=
0の場合と同様に最適応答となることは容易に第4図よ
り導き出すことができる。そして、この外乱εは、走行
台車7が、配管6内の曲線部を走行するとき、その曲線
部の曲率に比例した傾斜角度となると考えることができ
るので、曲線部で走行台車7を水平に保持して走行させ
るためには、舵角θsがθs=−εとならなければなら
ないが、この動作は前記のようにPID制御回路15に
より連続的に行われる。すなわち、PID制御回路15
は、傾斜角度指令器14に設定された指令傾斜角度θa
と、傾斜角度検出器8により検出された走行台車7の実
際の傾斜角度、すなわち検出傾斜角度θiの差が零にな
るように比例積分動作し、指令傾斜角度θaを零に設定
した場合、定常状態で、θa=θi=0、θs=−εと
なるように制御する。従って、PID制御を行うことに
より、走行台車7の検出傾斜角度θiを常に零にするこ
とができるため、配管6内の曲線部においても、走行台
車7を傾斜させることなく、水平を保持して安定走行さ
せることができる。Further, when the disturbance ε acts, the transfer function G (S) after the coupling in FIG. 4 has a response of a second-order delay, and the disturbance ε =
Similar to the case of 0, the optimum response can be easily derived from FIG. It can be considered that the disturbance ε has an inclination angle proportional to the curvature of the curved portion when the traveling carriage 7 travels along the curved portion in the pipe 6, so that the traveling carriage 7 is horizontally moved at the curved portion. In order to hold and run the vehicle, the steering angle θs must be θs = −ε, but this operation is continuously performed by the PID control circuit 15 as described above. That is, the PID control circuit 15
Is the command tilt angle θa set in the tilt angle command device 14.
When the command inclination angle θa is set to zero, the steady integration is performed so that the difference between the actual inclination angle of the traveling vehicle 7 detected by the inclination angle detector 8, that is, the detected inclination angle θi becomes zero. In this state, control is performed so that θa = θi = 0 and θs = −ε. Therefore, by performing the PID control, the detected inclination angle θi of the traveling carriage 7 can be made zero at all times, so that the traveling carriage 7 is kept horizontal without being inclined even in the curved portion in the pipe 6. It is possible to drive stably.
(発明の効果) 以上述べたように、本発明の舵取用走行車輪の自動舵取
制御装置は、円形断面の配管内を走行する走行台車の水
平に対する傾斜角度θiを検出して出力する傾斜角度検
出器と;走行台車に付与すべき傾斜角度、すなわち指令
傾斜角度θaを出力する傾斜角度指令器と;舵取用走行
車輪の舵角θsを検出する舵角検出器と;舵取用モータ
の回転速度ωを検出する回転速度検出器と;傾斜角度検
出器の出力の検出傾斜角θiと傾斜角度指令器の出力の
指令傾斜角度θaを入力し両者の差をPID制御してθ
bとして出力するPID制御回路と;PID制御回路の
出力θbと舵角検出器の出力の舵角θsを入力し、両者
の差(θb−θs)を増幅して出力する位置制御回路
と、位置制御回路の出力(θb−θs)と回転速度検出
器の出力を入力し、両者が等しくなるように舵取用モー
タの回転速度ωを制御する速度制御回路とから成る位置
決め制御回路とを有している。従って、傾斜角度指令器
に走行台車に付与すべき指令傾斜角度θaを予め設定し
て、配管内において走行台車を走行させると、PID制
御回路は、指令傾斜角度θaおよび傾斜角度検出器によ
り検出された走行台車の実際の傾斜角度、すなわち検出
傾斜角度θiを入力して、両者の差をPID制御して、
θbを位置決め制御回路に対して出力するとともに、θ
a=θiとなるように制御する。また、位置決め制御回
路は、PID制御回路の出力θb、舵角検出器の出力の
舵角θsおよび回転速度検出器の出力を入力して、θb
=θsとなるように舵取用モータの回転速度を制御す
る。従って、指令傾斜角度θaを零に設定すれば、走行
中、走行台車を常に水平に保持するように制御すること
ができるとともに、走行中外乱εにより走行台車が傾斜
しても、走行台車は水平位置に復帰し、舵角θsが−ε
に等しくなるように制御されるので走行台車は、円形断
面の配管内の直線部はもちろん曲線部においても、常に
水平を保持しながら安定走行を行うことができる。従っ
て、作業者は従来のように絶えず走行台車の状態に注意
する必要はなく、作業者の負担、疲労は軽減され、また
作業者の教育、訓練に要する時間を短縮でき、かつ従来
にない安定で高精度の制御機能を有する自動舵取制御装
置が実現できるので、作業の能率が向上する等の効果を
有する。(Effects of the Invention) As described above, the automatic steering control device for a steering traveling wheel according to the present invention detects and outputs the inclination angle θi of the traveling carriage traveling in the pipe having a circular cross section with respect to the horizontal inclination. An angle detector; an inclination angle commander that outputs a tilt angle to be given to the traveling vehicle, that is, a command inclination angle θa; a steering angle detector that detects the steering angle θs of the steering wheel for steering; a steering motor A rotational speed detector for detecting the rotational speed ω of the output angle; and the detected inclination angle θi of the output of the inclination angle detector and the commanded inclination angle θa of the output of the inclination angle commander, and PID control the difference between them to obtain θ.
a PID control circuit that outputs as b; a position control circuit that inputs the output θb of the PID control circuit and the steering angle θs of the output of the steering angle detector, and amplifies and outputs the difference (θb−θs) between them; A positioning control circuit including a speed control circuit that inputs the output (θb-θs) of the control circuit and the output of the rotation speed detector and controls the rotation speed ω of the steering motor so that they are equal to each other. ing. Therefore, when the inclination angle commander sets the instruction inclination angle θa to be given to the traveling carriage in advance and the traveling carriage travels in the pipe, the PID control circuit detects the instruction inclination angle θa and the inclination angle detector. The actual inclination angle of the traveling carriage, that is, the detected inclination angle θi is input, and the difference between the two is PID-controlled,
θb is output to the positioning control circuit and θ
Control is performed so that a = θi. Further, the positioning control circuit inputs the output θb of the PID control circuit, the steering angle θs of the output of the steering angle detector, and the output of the rotation speed detector, and outputs θb.
The rotation speed of the steering motor is controlled so that = θs. Therefore, if the command inclination angle θa is set to zero, the traveling carriage can be controlled to be kept horizontally during traveling, and even if the traveling carriage tilts due to the disturbance ε during traveling, the traveling carriage becomes horizontal. After returning to the position, the steering angle θs is −ε
Since the traveling carriage is controlled so as to be equal to, it is possible to perform stable traveling while always maintaining the horizontal level not only in the straight section in the pipe having a circular cross section but also in the curved section. Therefore, the operator does not have to constantly pay attention to the state of the traveling carriage as in the past, the burden and fatigue of the operator can be reduced, and the time required for the education and training of the operator can be shortened, and the stability is never before achieved. Since an automatic steering control device having a highly accurate control function can be realized, there is an effect that work efficiency is improved.
第1図は本発明の一実施例の正面図、第2図はそのブロ
ック線図、第3図はPID制御回路の具体的な回路図、
第4図は第2図および第3図を伝達関数で示したブロッ
ク線図である。 1……自動舵取制御装置、2……舵取用モータ、4a,
4b……舵取用走行車輪、6……配管、7……走行台
車、8……傾斜角度検出器、9……回転角度検出器、1
0……舵角検出器、11……位置決め制御回路、12…
…位置制御回路、13……速度制御回路、14……傾斜
角度指令器、15……比例積分微分制御回路。FIG. 1 is a front view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram thereof, and FIG. 3 is a specific circuit diagram of a PID control circuit.
FIG. 4 is a block diagram showing the transfer function of FIGS. 2 and 3. 1 ... Automatic steering control device, 2 ... Steering motor, 4a,
4b ... steering wheel for steering, 6 ... piping, 7 ... traveling carriage, 8 ... tilt angle detector, 9 ... rotation angle detector, 1
0 ... Rudder angle detector, 11 ... Positioning control circuit, 12 ...
... Position control circuit, 13 ... Speed control circuit, 14 ... Inclination angle commander, 15 ... Proportional-integral-derivative control circuit.
Claims (1)
平に対する傾斜角度を検出して出力する傾斜角度検出器
と;前記走行台車に付与すべき傾斜角度を出力する傾斜
角度指令器と;前記走行台車に設置された舵取用走行車
輪の舵角を検出して出力する舵角検出器と;前記舵取用
走行車輪を駆動する舵取用モータの回転速度を検出して
出力する回転速度検出器と;前記傾斜角度検出器の出力
と前記傾斜角度指令器の出力を入力し、両者の偏差を比
例積分微分制御して出力する比例積分微分制御回路と、
この比例積分微分制御回路の出力と前記舵角検出器の出
力を入力し、両者の差を増幅して出力する位置制御回路
と;この位置制御回路の出力と前記回転速度検出器の出
力を入力し、両者が等しくなるように前記舵取用モータ
の回転速度を制御する速度制御回路とを有することを特
徴とする舵取用走行車輪の自動舵取制御装置。1. A tilt angle detector for detecting and outputting a tilt angle of a traveling carriage traveling in a pipe having a circular cross section with respect to the horizontal; and an inclination angle commanding device for outputting an inclination angle to be given to the traveling carriage; A steering angle detector that detects and outputs a steering angle of a steering traveling wheel installed on the traveling carriage; and a rotation that detects and outputs a rotation speed of a steering motor that drives the steering traveling wheel. A speed detector; a proportional-integral-derivative control circuit for inputting the outputs of the tilt angle detector and the tilt angle commander, and performing proportional-plus-integral-derivative control of the deviation between the two, and outputting the result.
A position control circuit that inputs the output of the proportional-plus-integral-derivative control circuit and the output of the steering angle detector and amplifies and outputs the difference between the two; and the output of this position control circuit and the output of the rotational speed detector. And a speed control circuit for controlling the rotation speed of the steering motor so that they are equal to each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23918486A JPH0647378B2 (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Automatic steering control device for traveling wheels for steering |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23918486A JPH0647378B2 (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Automatic steering control device for traveling wheels for steering |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6393675A JPS6393675A (en) | 1988-04-23 |
JPH0647378B2 true JPH0647378B2 (en) | 1994-06-22 |
Family
ID=17040966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23918486A Expired - Lifetime JPH0647378B2 (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Automatic steering control device for traveling wheels for steering |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0647378B2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58194958U (en) * | 1982-06-10 | 1983-12-24 | 日本電信電話株式会社 | Attitude control device for trackless vehicles for circular cross-section tunnels |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP23918486A patent/JPH0647378B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6393675A (en) | 1988-04-23 |
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