Opis patentowy opublikowano: 31. 03.1982 111444 CZYTLLNIA U<-edu Patentowego HIwij tet»!»rl"" * i' *»*! Int. Cl.2 A01D 41/12 Twórcy wynalazku: Tadeusz Balinski, Ryszard Jablonski, Witold Biskup, Tadeusz Potocki Uprawniony z patentu: Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarów „MERA-PIAP", Warszawa (Polska) Uklad sterowania maszyna robocza, zwlaszcza kombajnem zbozowym Przedmiotem! wynalazku jest uklad sterowania maszyna robocza, zwlaszcza kombajnem zbozo¬ wym.W imanym sposobie sterowania maszyna robo¬ cza, uklad napedowy przesterowywuje sie naste¬ pujaicymii po sobie w czasie trwania uchybu war¬ tosci zadanej impulsami o róznej wartosci. Szero¬ kosc, i/lub amplituda albo czestotliwosc tych im¬ pulsów moga byc pi^jporcjonalne do wartosci bez¬ wzglednej uchybu. W tym zmanym sposobie nie wyróznia sie dodatkowo impulsów, które powstaja w wyniku zaistnienia uchybu o znaku przeciw¬ nym niz znak uchybu poprzedzajacego. W .zlozonych ukladach napedu maszyn roboczych calkowita hi- stereza lancucha kinematycznego osiaga duze war¬ tosci i pierwszy impuls przesterowujacy po zmia¬ nie znaku uchybu jest malo lub nawet zupelnie nieskuteczny. Pogarsza to zdecydowanie jakosc automatycznego sterowania.W znanych ukladach automatycznego sterowania maszynami roboczymi, zwlaszcza kombajnami zbo¬ zowymi jest równiez niezadowalajaco zrealizowane powiazanie ukladu hydraulicznego sterowania recz¬ nego z ukladem sterowania automatycznego. W zna¬ nym ukladzie sterowania rozdzielacz recznie steru¬ jacy predkoscia maszyny przez zadawanie na wej¬ sciu przekladni hydrostatycznej róznicy cisnien jest wlaczony równolegle z zadajnikiem róznicy cisnien sterowanym z ukladu automatycznego sterowania, w którym to zadajniku wartosc róznicy cisnien 10 15 25 zmienia sie proporcjonalnie do czasu trwania uchy¬ bu. W ukladzie tym nie jest mozliwe uzyskanie nadrzednosci sygnalu sterowania recznego nad sygnalem z ukladu sterowania recznego nad sy¬ gnalem z ukladu sterowania automatycznego.W innym znanym ukladzie hydrauliczny rozdzie¬ lacz reczny zasilany jest poprzez zadajnik cisnienia sterowany ukladem automatycznego sterowania.Niedogodnoscia tego ukladu jest to, ze rozdziela¬ czem recznym nie mozna zwiekszyc predkosci jaz^ dy maszyny ponad predkosc jaka rozwijana byla w poprzedzajacym czasie przy sterowaniu automa¬ tycznym. W przypadku niesprawnosci zadajnika cisnienia niesprawny staje sie równiez uklad ste¬ rowania recznego. W innym znanym ukladzie ste¬ rowania w obwodzie hydraulicznym wlaczone jest urzadzenie blokujace, które powoduje, ze przy wla¬ czonym ukladzie automatycznego sterowania z wej¬ sciem hydrostatycznej przekladni polaczony jest tylko zadajnik cisnienia sterowany z tego ukladu, natomiast przy wylaczonym ukladzie automatycz¬ nego sterowania z wejsciem przekladni hydrosta¬ tycznej polaczony jest tylko rozdzielacz sterowania recznego. Istotna niedogodnoscia tego ukladu jest brak plynnosci przejscia ze sterowania recznego na sterowanie automatyczne i odwrotnie oraz koniecz¬ nosc uprzedniego wylaczania ukladu automatyczne¬ go sterowania przed uzyciem ukladu sterowania recznego.Do istotnych wad ukladów automatycznego ste¬ li! 444111 444 3 rowania kombajnami zbozowymi nalezy zaliczyc wybór punktów pomiarowych owiazanych z orga¬ nami roboczymi. W jednym ze znanych ukladów jako istotny wskaznik przepustowosci przyjmuje sie wartosc momentu na bebnie mlócacym, a wiec » pomiaru dokonuje sie nieomal w polowie procesu technologicznego. Formowane na tej podstawie syg¬ naly dla organów roboczych zapoczatkowujacych proces technologicnzy nie moga zapewnic dobrej jakosci sterowania. Ponadto pomiar momentu jest io znieksztalcony oddzialywaniem momentu bezwlad¬ nosci wirujacego bebna mlócacego. Sterowanie kombajnem na podstawie pomiaru grubosci war¬ stwy zzetego zboza równiez nie daje zadowalaja¬ cych wyników, poniewaz czujnik pomiarowy od- 15 wzorowywuje równiez zaklócania grubosci warstwy zboza spowodowane przez urzadzenia transportu¬ jace poprzedzajace punkt pomiarowy. Ponadto czujnik dokonuje wylacznie geometrycznego po¬ miaru wchodzacej masy zbozowej. W jednym ze 20 znanych ukladów automatycznego sterowania pred¬ koscia jazdy kombajnem, sterowanie odbywa sie na podstawie pomiaru strat ziarna. W tego rodza¬ ju ukladzie nie uwzglednia sie obciazen organów roboczych bioracych udzial w calym procesie tech- 25 nologicznym, a wiec nie zabezpiecza sie ich przed przeciazeniem, co moze prowadzic do zakleszcze¬ nia. Zlokalizowanie czujnika strat ziarna na koncu linii technologicznej nie moze zapewnic regulacji o dobrej jakosci i stabilnosci. 30 W znanych ukladach sterowania automatycznego wprowadza sie obwody ograniczajace dla polozen, predkosci lub innych parametrów organów robo¬ czych. Sygnaly z tych obwodów sa nadrzedne nad sygnalami z czujników prowadzacych proces. Ma 35 to na celu poprawienie stabilnosci lub uwzgled¬ nienie warunków pracy inp. ograniczenie najwiek¬ szej szybkosci jazdy przy koszeniu wyleglego zboza lub przy koszeniu w trudnych warunkach tereno¬ wych. W tych przypadkach zródlem informacji jest 40 czujnik predkosci jazdy zwiazany z kolem jezdnym kombajnu co uwzgledniajac duza sumaryczna mie- czulosc kinematycznego lancucha napedzajacego i duze wartosci czasów odpowiedzi prowadzi do przesterowywania i znacznej raLercywnomiernosci 45 utrzymywania zadanej granicy predkosci. Stosuje sie równiez ograniczniki w obwodzie hydraulicz¬ nym, w którym zródlem informacji o predkosci jest czujnik wartosci cisnienia sterujacego. Tego rodzaju rozwiazanie zmniejsza przestemowywanie 50 ale nie eliminuje go. Istotniejsza wada jest brak mozliwosci nastawienia malego zakresu zmian pred¬ kosci od minimalnej do maksymalnej, co jest ko¬ nieczne w trudnych warunkach zbioru.Celem wynalazku jest opracowanie ukladu auto- 55 matycznego sterowania maszyna robocza, zwlaszcza kombajnem zbozowym o wysokiej stabilnosci i ja¬ kosci sterowania.Cel ten osiagnieto dzieki temu, ze uklad stero¬ wania maszyna robocza, zwlaszcza kombajnem zbo- 0O zowym majacy blok sterowania, ma do bloku ste¬ rowania dolaczone czujnik momentu na hederze, czujnik wydajnosci grubosci warstwy, czujnik ob¬ ciazenia podajnika klosów, czujnik predkosci obro¬ towej bebna mlócacego, czujnik minimalnej pred- es kosci jazdy, czujnik blokady uruchomienia oraz. wejscia rozdzielaczy elektrohydraulicznych predko¬ sci jazdy i wejscie rozdzielacza elektrohydraulicz¬ nego predkosci obrotowej bebna mlócacego steru¬ jacych hydraulicznym elementem wykonawczym polaczonym mechanicznie ze sterowanym recznie nastawnikiem predkosci jazdy jak równiez dola¬ czony jest uklad blokady uruchomienia, a ponadto ma uklad pamietajacy znak uchybu, którego wyj¬ scie polaczone jest z ukladem automatycznej zmia¬ ny energii impulsu taktujacego, który z jednej strony polaczony jest z generatorem taktujacym, a z drugiej z licznikiem impulsów.Rozwiazanie to bedace wielowejsciowyKi ukladem automatycznej regulacji pozwala tak sterowac praca kombajnu, ze jego wydajnosc w kazdych warunkach zbioru i warunkach terenowych jest optymalna. Pozwala to na znaczne zwiekszenie wy¬ dajnosci kombajnu i znacznie izminiejiszende strat ziarna. przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu automatycz¬ nego sterowania kombajnem zbozowym, fig. 2 — czesc schematu blokowego bloku sterujacego, a fig. 3 — druga czesc schematu blokowego bloku ste¬ rujacego.Uklad automatycznego sterowania kombajnem zbozowym ma blok sterujacy 7 do 'którego dolaczo¬ ne sa wejscia czujnika 1 momentu na hederze, czujnika wydajnosci 2, czujnika 3 grubosci war¬ stwy, czujnika 4 obciazenia podajnika ziarna, czuj¬ nika 5 obciazenia podajnika klosów, czujnika 6 predkosci obrotowej bebna mlócacego, czujnika 8 minimalnej predkosci jazdy, czujnika 9 maksymal¬ nej predkosci jazdy oraz czujnika 10 blokady uru¬ chomienia. Sygnaly z bloku sterowania 7 doprowa¬ dzone sa do rozdzielaczy 11 i 12 elektrohydraulicz¬ nych sterujacych elementem wykonawczym 13 pred¬ kosci jazdy. Ponadto z elementem wykonaw¬ czym 13 polaczony jest mechanicznie nastawnik predkosci jazdy 14 sterowany recznie, z którym po¬ laczone isa czujnik 8 minimalnej predkosci jazdy, czujnik 9 maksymalnej predkosci jazdy i czujnik 10 blokady uruchomienia. Nastawnik 14 polaczony jest z ukladem 15 blokady jazdy, z którego sygnal do-, prowadzony jest do bloku sterujacego i który pola¬ czony jest z mechanizmem jazdy 16. Rozdzielacz elektrohydrauliczny 17 predkosci obrotowej bebna mlócacego sterowany jest sygnalem z bloku steru¬ jacego 7 i polaczony jest z elementem wykonaw¬ czym 18 polaczonym z nastawnikiem 19 predkosci obrotowej bebna mlócacego. Element wykonawczy 18 steruje mechanizmem 20 obrotów bebna mlóca¬ cego! Blok sterujacy ma diodowa matryce D2 predko¬ sci do której dolaczone sa czujnik 8 minimalnej predkosci jazdy i czujnik 9 maksymalnej predkosci jazdy oraz nastawnik predkosci 14. Matryca D2 wyposazona jest w przelacznik P2 wielopozycyjny umozliwiajacy wybór dowolnego punktu odniesie¬ nia oraz wybór stanów predkosci wiekszej, równej i mniejszej od zadanej. Do wyjscia matrycy D2 dolaczony jest ogranicznik 21a predkosci minimal-111444 5 6 nej i ogranicznik 21b predkosci maksymatolej. Syg¬ nal z ogranicznika 21a za posrednictwem obwodu sterujacego 22 doprowadzony jest do rozdzielacza elektrohydraulicznego 11, a sygnal z ogranicznika 21b doprowadzony jest za posrednictwem obwodu sterujacego 23 do rozdzielacza elektrohydrauliczne¬ go 12. Z ogranicznikiem 21a poprzez uklad formu¬ jacy 37 polaczone sa czaiJaniki 4 obciazenia podaj¬ nika ziarna i czujnik 5 obciazenia podajnika klo¬ sów. Blok sterujacy 7 ma równiez diodowa ma¬ tryce Dl momentu do której dolaczany jest czuj¬ nik 1 momentu na hederze wyposazona w prze¬ lacznik PI wielopozycyjny umozliwiajacy wybór dowolnego punktu odniesienia oraz co najmniej trzech stanów.Do matrycy Dl dolaczony jest deszyfrator 27 wartosci momentu, z którego sygnal poprzez uklad 33 iloczynu logicznego doprowadzony jest do wib¬ ratora 34 eliminujacego odbicia iprzy przelaczaniu kontaktronów czujników. Sygnal z uniwibratora 34 doprowadzony jest do obwodu sterujacego 22 oraz do ukladu 28 pamietajacego znak uchybu, do któ¬ rego doprowadzony jest równiez poprzez uklad zerowania 36 sygnal z generatora 30 traktujacego wyzwolonego sygnalu uchybu. Do ukladu 33 iloczy¬ nu logicznego doprowadzony jest sygnal czujnika 3 grubosci warstwy oraz sygnal z ukladu formuja¬ cego 37. Sygnal wyjsciowy z generatora taktuja¬ cego 30 doprowadzony jest do ukladu sterujacego 22, który steruje rozdzielaczem 11 i do ukladu ste¬ rujacego 23, który steruje rozdzielaczem 12, do którego to ukladu doprowadzony jest z deszyfra- tora 27 wartosci momentu sygnal oznaczajacy „szybciej".Generator taktujacy 30 sterowany jest z ukla¬ du 29 automatycznej zmiany szerokosci impulsu taktujacego dolaczonego do wyjscia ukladu 28 pa¬ mietajacego znak uchybu. Czujnik 2 wydajnosci dolaczony jest do ukladu 39 wejsciowego, do któ¬ rego dolaczony jest równiez przelacznik 38 rodzaju sterowania, który z drugiej strony dolaczony jest do maitrycy Dl momentu. Sygnal ozujndka 2 wy¬ dajnosci po przetworzeniu w ukladzie 39 wejscio¬ wym doprowadzany jest do ukladu 41 iloczynu logicznego i do drugiego ukladu 43 iloczynu logicz¬ nego, oraz do trzeciego ukladu 42 iloczynu logicz¬ nego, do którego doprowadzony jest równiez sygnal z generatora taktujacego 44 wyzwalanego uchybem.Wyjscie tego ukladu iloczynu logicznego dolaczone jest do ukladu 28 pamietajacego znak uchybu. Ge¬ nerator taktujacy 44 sterowany jest sygnalem z ukladu 41 iloczynu logicznego, do którego wejscia dolaczony jest równiez sygnal ukladu 32 sterowa¬ nia, którego wejscie polaczone jest z wyjsciem ukladu 33 iloczynu logicznego i wejsciem uniwib¬ ratora 34. Uniwibrator 34 polaczony jest równiez z ukladem 35 iloczynu logicznego, do którego wej¬ scia doprowadzony jest równiez sygnal z deszyfra- tora 27 wartosci momentu, a wyjscie ukladu 35 dolaczone jest do generatora taktujacego 30.Uklad 29 automatycznej zmiany szerokosci im¬ pulsu taktujacego {poprzez licznik impulsów 31 po¬ laczony jest z ukladem 45 pamietajacym rodzaj przeciazenia. Uklad ten polaczony jest równiez z ukladem 46 automatycznego zerowania przy wla¬ czaniu oraz z wejsciem i ^wyjsciem ukladu 33 ilo¬ czynu logicznego i z ukladem 28 pamietajacym iznak uchybu. Sygnal X przeciazenia 45 doprowa¬ dzony jest do ukladu 26 automatycznej zmiany na¬ stawnika predkosci, który polaczony jest z nastaw¬ nikiem P3 obrotów bebna i z ukladem opóznie¬ nia 25. Nastawnik P3 obrotów bebna jest polaczo¬ ny z matryca D3 diodowa obrotów bebna mlóca¬ cego, do której dolaczony jest czujnik 6 obrotów bebna mlócacego. Do matrycy D3 dolaczony jest uklad 24 wejsciowy przetwarzajacy sygnal, do któ¬ rego dolaczone sa uklad 40 i uklad 47 sterujace rozdzielaczem 17 elektrohydraulicznym predkosci bebna mlócacego. Uklad 47 sterujacy dajacy sygnal „wolniej" polaczony jest równiez z ukladem opóz¬ nienia 25.Przelacznik 38 rodzaju sterowania bloku steru¬ jacego 7 pozwala na wybór sterowania wedlug kry¬ terium maksymalnej przepustowosci lub wedlug kryterium maksymalnej wydajnosci. Przy sterowa¬ niu wedlug kryterium maksymalnej wydajnosci pracuja równiez czujnik 1 momentu, czujnik 6 predkosci obrotowej bebna, czujnik 3 grubosci war¬ stwy, czujnik 4 obciazenia podajnika ziarna^ czuj¬ nik 5 obciazenia podajnika klosów. Wlaczone sa równiez czujniki 8 i 9 predkosci jazdy i czujnik 10 blokady uruchomienia.Na wyjsciu bloku sterujacego 7, w zaleznosci od wartosci sygnalów z czujników formowane sa syg¬ naly okreslane jako regulacyjne, przeciazeniowe, rewersyjne i stanu normalnego. Wprowadzenie na wyjsciu bloku sterujacego 7 sygnalów o róznej wartosci zapewnia dobra jakosc sterowania i kom¬ pensuje równiez ujemny wplyw sumy nieozulosci' lancucha kinematycznego przy formowaniu odpo¬ wiedzi organu roboczego na zmiane iznaku uchybu.Przy sterowaniu wedlug kryterium przepustowosci sygnaly z czujnika 1 momentu na hederze o nie¬ dociazeniu wywoluja zwiekimenie szybkosci jazdy, natomiast przy sterowaniu wedlug kryterium wy¬ dajnosci ten zakres sygnalów tnie jest 'bezposrednio przyjmowany przez blok sterujacy 7. Po wystapie¬ niu przeciazenia nastepuje (zmniejszenie predkosci jazdy, a nastepnie przy istnieniu stanu niedocia¬ zenia momentem z okreslonymi przerwami poda¬ wane sa z licznika impulsów 31 sygnaly przyspie¬ szajace jazde. Naliczanie impulsów jest przerywane i kasowane w przypadku wczesniejszego wystapie¬ nia sygnalu po osiagnieciu wartosci zadanej mo¬ mentu.Celem wytlumienia oscylacji czujnik 1 momentu lub jego tor jest wyposazony w filtr tlumiacy.Sygnaly z bloku sterujacego 7, sterujace predkoscia jazdy doprowadzane sa do rozdzielaczy 11 i 12 elektrohydraulicznych sterujacych elementem wy¬ konawczyni 13, polaczonym mechanicznie z nastaw¬ nikiem predkosci 14, który uzywany jest do ste¬ rowania recznego. Z elementem wykonawczym 13 i/lub nastawnikiem 14 polaczone sa mechanicznie czujniki 8 i 9 predkosci jazdy oraz czujnik 10 blo¬ kady urucriomienda. Rozdzielacze 11 i 12 elektro¬ hydrauliczne dwupolozeniowe w polozeniu wymu¬ szonym sygnalem przesterowujacym lacza komore robocza elementu wykonawczego 13 z hydraulicz¬ nym zródlem energii', a w polozeniu swobodnym 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60111 444 7 8 lacza jego komory robocze ze soba i ze zbiorni¬ kiem cieczy roboczej. Tak wiec praktycznie w kaz¬ dym momencie zapewniona jest nadrzednosc stero¬ wania recznego bez koniecznosci wylaczania bloku steruj aego 7.Zapewniona jest równiez plynnosc przejscia ze sterowania recznego na automatyczne i odwrotnie.Istniejaca histereza nastawnika predkosci 14 kom¬ pensowana sygnalem rewersyjnym zmniejsza nie- równomiernosc utrzymywania predkosci granicz¬ nych wynikajaca z histereizy czujników predkosci 8 i 9. Celem zmniejszenia nierównomiernosci pred¬ kosci granicznych wynikajacej z duzej wartosci azaisów odpowiedzi elementóiw lancucha kinema¬ tycznego przekazujacego sygnaly sterujace do me¬ chanizmu obrotów kól jezdnych czujnik 6 predko¬ sci obrotowej bebna mlócacego polaczony jest me¬ chanicznie z nastawnikiem P3 predkosci obrotowej.Mechaniczne polaczenie nastawnika 14 predkosci jazdy z czujnikiem 10 blokady uruchomienia powo¬ duje samoczynne wylaczenie bloku sterujacego 7 przy polozeniach nastawnika 14 odpowiadajacych postojowa i jezdzie do tylu. Uklad 15 blokady jaz¬ dy pozwala na sprawdzenie* funkcjonowania ukladu podczas postoju kombajnu. PL