SU1148580A2

SU1148580A2 - Self-adjusting device for automatic controlling of traktor

Info

Publication number: SU1148580A2
Application number: SU833695976A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Черпак
Original assignee: Cherpak Anatolij A
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-04-07

Abstract

САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ТРАКТОРА по авт. св. № 334935, отличающеес тем, что. с целью повышени качества автовождений, в него введена дополнительна цепь управлени , содержаща импульсный элемент, состо щий из последовательно соединенных звена задержки и мультивибратора с органом подстройки длительности импульса, и сервопривод остановочного тормоза траКтюра , при этом вал органа подстройки введенного мультивибратора св зан с валом шагового двигател , вход звена задержки соединен с выходом трехпозиционного датчика , а выход мультивибратора - с входом сервопривода остановочного тормоза.SELF-SETTING DEVICE OF AUTOMATIC DIRECTION OF TRACTOR MOVEMENT on the author. St. No. 334935, characterized in that. In order to improve the quality of car driving, an additional control circuit was inserted in it containing a pulse element consisting of a series-connected delay link and a multivibrator with a pulse width adjusting unit and a traction brake servo drive, while the shaft of the adjusting organ of the inserted multivibrator is connected to the stepper shaft the motor, the input of the delay link is connected to the output of the three-position sensor, and the output of the multivibrator is connected to the input of the servo-driver of the stopping brake.

Description

99

(puz.l(puz.l

4 ОО СП4 OO SP

00 Изобретение относитс к сельскому хоз йству , в частности к автовождению сельскохоз йственных агрегатов. По основному авт. св. № 334935 известно самонастраивающеес устройство автоматического направлени движени трактора, содержащее контур управлени , имеющий копирующий механизм, трехпозиционный датчик, импульсный элемент, св занный через двухпозиционный ключ с сервоприводом поворота, и контур регулировани , содержащий добавочный импульсный элемент, трехпозиционный анализатор и шаговый двигатель , вал которого соединен с подстроечной системой импульсного элемента контура управлени (1). Недостатком известного ycтpoйcfвa вл етс то, что в случае значительного уменьщени скорости управл емого поворота, поворот трактора за врем управл ющего воздействи остаетс недостаточным. Цель изобретени - повышение качества автовождени . Посттвленна цель достигаетс тем, что в устройство введена дополнительна цепь управлени , содержаща импульсный элемент , составленный из последовательно соединенных звена задержки и мультивибратора с органом подстройки длительности импульса, и сервопривод остановочного тормоза трактора, при этом вал органа подстройки введенного мультивибратора св зан с валом шагового двигател , вход звена задержки соединен с выходом трехпозиционного датчика, а выход мультивибратора - с входом сервопривода остановочного тормоза . На фиг. 1 представлена структурна схе .ма предложенной системы вождени трактора дл одного, борта трактора (дл другого борта схема аналогична); на фиг. 2 - статические характеристики подстроечных органов импульсных элементов контура управлени и дополнительной цепи; на фиг. 3 - временные диаграммы управл ющих импульсов импульсных элементов основного контура и дополнительной цепи дл случа , когда дополнительна цепь включена в работу. Самонастраивающеес устройство автоматического направлени движени трактора состоит из контура управлени , контура самонастройки и дополнительной цепи. Контур управлени предназначен дл ав томатического вождени трактора вдоль базовой линии. Он состоит из чувствительного элемента 1, датчика 2, импульсного элемента 3, ключа 4 и сервопривода 5 трактора 6 (фиг. 1). Чувствительный элемент 4 выполн етс в виде механического копира, на оси . которого располагаетс подвижный элемент датчика 2. Последний выполн етс . в виде релейного преобразовател и выполн ет роль включающего .элемента дл импульсного .элемента 3, выполненного в виде мультивибратора . Ключ 4 представл ет собой двухпозиционный релейный элемент, он включаетс при поступлении с элемента 3 импульсного сигнала и пропускает импульс на сервопрнв.од 5, который воздействует на механизм поворота трактора - первый вход трактора. Сервопривод 5 состоит из гндроэлектрозолотника и гидроцилиндра. Контур самонастройки предназначен дл подстройки импульсного элемента 3 основного контура. Он состоит из импульсного элемента 7, анализатора 8 и исполнительного элемента 9. Импульсный элемент 7 выполн етс в виде преобразовател релейного сигнала в один импульсный сигнал с длительностью , достаточной дл срабатывани элемента 9. Вход элемента 7 св зан с выходом элемента 4, по которому поступает сигнал паузы между импульсами элемента 3, выход элемента 7 подаетс на анализатор 8. Анализатор 8 представл ет собой трехпозиционное релейное устройство и имеет два входа, первый вход определ ет положение цепей релейного устройства, а второй вход - импульсный сигнал элемента 7. Исполнительный элемент 9 выполн етс в виде реверсивного шагового двигател 9, на вход которого поступает сигнал с Еналнзатора 8, а выходом вл етс угол поворота вала двилсени . Вал двигател св зан с подстроечным органом элемента 3, например с осью потенциометра, от положени которой зависит длительность импульса элемента 3. Дополнительна цепь предназначена дл повышени угловой скорости поворота трактора в тех случа х, когда она становитс недостаточной в контуре управлени . Дополнительна цепь состоит из импульсного элемента 10 и сервопривода 5. Импульсный элемент 10 выполн етс в виде мультивибратора с звеном задержки на начало подачи импульса и имеет два входа: первый вход включает в работу элемент 10 (включающим элементом вл етс датчик 2), второй вход -подстроечный орган выполн етс аналогично подстроечному органу элемента 3, определ ет длительность импульса элемента. 10 и св зан с валом элемента 9. Устройство сервопривода 1 аналогично устройству сервопривода 5. Выход импульсного элемента 10 соедннен с входом сервопривода 11, выход сервопривода П - с другим входом трактора, от которого зависит увеличение угловой скорости управл емого поворота трактора. Например, дл тракторов с планетарным механизмом поворота сервоп ривод 5 соедннен с механизмом тормоза планетарного механизма, а сервопривод 11 - с механизмом остановочного тормоза. Дл других конструкций механизмов поворота подключение сервоприводов 5 и 11 производитс по аналогии.00 The invention relates to agriculture, in particular to the driving of agricultural units. According to the main author. St. No 334935, a self-adjusting device for the automatic direction of movement of the tractor is known, which contains a control loop, has a copying mechanism, a three-position sensor, a pulse element connected through a two-position key with a turning servo drive, and an control loop containing an additional pulse element, a three-position analyzer and a stepper motor whose shaft connected to the trimming system of the pulse element of the control loop (1). A disadvantage of the known arrangement is that, in the event of a significant decrease in the speed of the controlled turn, the turn of the tractor during the control action remains insufficient. The purpose of the invention is to improve the quality of avtovozheni. The goal is achieved by introducing an additional control circuit containing a pulse element composed of a series-connected delay link and a multivibrator with a pulse width adjusting unit, and a tractor stop brake servo, the shaft of the adjusting organ of the inserted multivibrator connected to the stepper motor shaft. The input of the delay link is connected to the output of a three-position sensor, and the output of the multivibrator is connected to the input of a servo-driver of the stopping brake. FIG. 1 shows the structural scheme of the proposed tractor driving system for one, the tractor bead (for the other side, the scheme is similar); in fig. 2 - static characteristics of the tuning organs of the pulse elements of the control loop and the additional circuit; in fig. 3 shows timing diagrams of control pulses of pulsed elements of the main circuit and an additional circuit for the case when an additional circuit is included in operation. The self-adjusting device for the automatic direction of movement of the tractor consists of a control loop, a self-tuning loop, and an additional circuit. The control loop is designed to automatically drive the tractor along the baseline. It consists of a sensitive element 1, a sensor 2, a pulse element 3, a key 4 and a servo drive 5 of tractor 6 (Fig. 1). The sensing element 4 is made in the form of a mechanical copier, on an axis. which is located the movable element of the sensor 2. The latter is performed. in the form of a relay converter and performs the role of an inclusive element for a pulsed element 3, made in the form of a multivibrator. Key 4 is a two-stage relay element, it turns on when a pulse signal is received from element 3 and transmits a pulse to servo-motor water 5, which affects the tractor's turning mechanism — the first tractor input. The servo-driver 5 consists of a hydraulic electrozolotnik and a hydraulic cylinder. The self-tuning circuit is designed to adjust the pulse element 3 of the main circuit. It consists of a pulse element 7, an analyzer 8 and an actuator element 9. Pulse element 7 is implemented as a converter of a relay signal into one pulse signal with a duration sufficient to trigger element 9. Input of element 7 is connected to the output of element 4, which receives the pause signal between the pulses of element 3, the output of element 7 is fed to the analyzer 8. The analyzer 8 is a three-position relay device and has two inputs, the first input determines the position of the circuits of the relay device, and second input - the pulse signal member 7. The actuating element 9 is performed as a reversing stepper motor 9, the input of which receives a signal from Enalnzatora 8, and the output is a rotational angle dvilseni shaft. The motor shaft is associated with the trimmer member of element 3, for example, the axis of the potentiometer, the position of which depends on the pulse duration of element 3. The additional circuit is intended to increase the angular speed of the tractor turning when it becomes insufficient in the control loop. The additional circuit consists of a pulse element 10 and a servo drive 5. The pulse element 10 is implemented as a multivibrator with a delay link at the beginning of the pulse supply and has two inputs: the first input is activated by element 10 (the switching element is sensor 2), the second input is the trimmer is performed similarly to the trimmer element of element 3, determines the pulse duration of the element. 10 and connected to the shaft of the element 9. The servo drive device 1 is similar to the servo drive device 5. The output of the pulse element 10 is connected to the input of the servo drive 11, the output of the servo drive P to another tractor input, on which the increase in the angular speed of the controlled turn of the tractor depends. For example, for tractors with a planetary turning mechanism, the servo-drive 5 is connected to the brake mechanism of the planetary mechanism, and the servo-drive 11 - to the stop brake mechanism. For other designs of the turning mechanisms, the servos 5 and 11 are connected by analogy.

Подстроечный органы элементов 3 и 10 соединены с выходом элемента 9 таким образом , что статическа характеристика R,e (фиг. 2) -подстроечного органа элемента 10 смещена относительно статической характеристики RJ подстроечиого органа элемента 3 в сторону больших значений выходного сигнала Хвых элемента 9.The trimmer bodies of elements 3 and 10 are connected to the output of element 9 in such a way that the static characteristic R, e (Fig. 2) of the trimmer element element 10 is shifted relative to the static characteristic RJ of the trimmer body element 3 towards the larger values of the output signal of the Xyth element 9.

Крутизна характеристик Re и R одинакова .The steepness of the characteristics of Re and R is the same.

Импульсный элемент 10 содержит звено задержки, обеспечивающее задержку Tj начала импульса относительно момента определ емого сигналом датчика 2. В св зи с этим начало управл ющего импульса элемента 10, поступающего на сервопривод 11, отстает (фиг. 3) от начала управл ющего импульса С элемента 3.Pulse element 10 contains a delay element providing a delay Tj of the start of a pulse relative to the moment determined by the signal of sensor 2. In this connection, the beginning of the control pulse of the element 10 fed to the servo drive 11 lags behind (Fig. 3) from the beginning of the control pulse C of the element 3

Импульсные элементы 3 и 10 имеют одинаковые коэффициенты передачи по длительности управл ющих импульсов, т.е. при равных значени х R и Rw значени им пульсов CJ-t-tНравны.The pulsed elements 3 and 10 have the same transmission coefficients for the duration of the control pulses, i.e. with equal values of R and Rw, the values of the pulses CJ-t-t are equal.

В св зи с тем, что подстроечные органы элеме тов 3 и 10 соединены с выходом элемента 9 со смещением статических характеристик , длительность импульса элемента 3 всегда больще суммы величину Tf Длительность времени запаздывани С выбираетс из расчета обеспечени включени сначала сервопривода 5, а затем сервопривода П. Величина t „ устанавливаетс путем смещени статических характеристик R и RS из расчета отключени сначала сервопривода 11, затем сервопривода 5.Due to the fact that the adjusting elements of elements 3 and 10 are connected to the output of element 9 with an offset of static characteristics, the pulse duration of element 3 is always longer than the sum of the value of Tf. The delay time C is selected on the basis of ensuring that the servo drive 5 is turned on first The value of t is determined by offsetting the static characteristics of R and RS on the basis of switching off the servo 11 first, then the servo 5.

Принцип работы самонастраивающейс системы автоматического вождени с переменной структурой основан на увеличении выходного сигнала элемента 9 при снижении угловой скорости поворота трактора, и, наоборот, уменьщении выходного сигнала Х|ых элемента 9 при увеличении угловой скорости поворота трактора:The principle of operation of the self-adjusting variable-speed automatic driving system is based on increasing the output signal of element 9 while reducing the angular velocity of the tractor, and, conversely, reducing the output signal of the X | element 9 when increasing the angular speed of the tractor:

Устройство работает следующим образом ..The device works as follows.

.При нормальной скорости поворота трактора , например при достаточно больщом усилии на крюке, система работаеФ как самонастраивающа с , так как величина отклонени выходного сигнала Хвых исполнительного элемента 9 невелика, и поэтому изменени XjvK (фиг. 2) привод т к изменению только длительности импульса Т элемента 3. Таким образом, дополнительна цепь управлени остаетс отключенной. По мере уменьшени угловой скорости поворота трактора, например, за счет уменьшени крюкового усили или увеличени момента сопротивлени повороту трактора происходит увеличение выходного сигнала X In:, элемента 9 за счет срабатывание контура самонастройки, и когда величинаWhen the tractor is turning at a normal speed, for example, with a sufficiently large force on the hook, the system works as self-adjusting, since the deviation of the output signal of the output signal of the actuator 9 is small, and therefore the change in XjvK (Fig. 2) leads to a change in only the pulse duration T element 3. Thus, the additional control circuit remains disconnected. As the angular speed of the tractor turns, for example, by reducing the hook force or increasing the moment of resistance to turning the tractor, the output signal X In: increases, element 9 due to the self-tuning contour, and when

его возрастет до такой степени, что длительность импульса.элемента 10 станет больше времени запаздывани Т, в работу подключаетс сервопривод 11, который начинаетit will increase to such an extent that the duration of the pulse. The element 10 will become longer than the delay time T, the servo drive 11, which starts

воздействовать на остановочный тормоз (другой вход), увеличива угловую скорость поворота трактора. Трактор в этом случае начинает управл тьс контуром управлени и дополнительной цепью управлени . Происходит изменение структуры системы автоматического вождени . Включение дополнительной цепи в работу приводит к возрастанию скорости управл емого поворота трактора, возрастает быстродействие системы и отклонени трактора от базовой лиНИИ уменьшаютс быстрее по сравнению с его автоматическим вождением только контуром управлени .affect the stopping brake (other input), increasing the angular speed of the tractor turn. The tractor in this case begins to be controlled by the control loop and the additional control circuit. There is a change in the structure of the automatic driving system. The inclusion of an additional circuit in the work leads to an increase in the speed of the controlled turn of the tractor, the speed of the system increases, and the deviations of the tractor from the baseline of the LINE are reduced faster compared to its automatic driving only by the control loop.

После того, как дополнительна иепь управлени включена в работу, в случае значительного увеличени угловой скорости поворота трактора за счет изменени внешних условий, например, в результате возрастани нагрузки на крюке или уменьшении сопротивлени момента поворота трактора за счет срабатывани контура самонастройки выходна величина Х|ых элемента 9 начинает уменьшатьс , уменьша при этом величину длительности сигналов элементов 3 и 10. В св зи с тем, что характеристика R,o смещена относительно R,, (фиг. 2) в сторону больших значений выходAfter additional control is enabled, in case of a significant increase in the angular speed of the tractor turn due to a change in the external conditions, for example, as a result of an increase in the load on the hook or a decrease in the resistance of the turning moment of the tractor due to the triggering of the self-tuning contour, the output value of the X | s 9 begins to decrease, thereby reducing the duration of the signals of elements 3 and 10. Due to the fact that the characteristic R, o is shifted relative to R ,, (Fig. 2) towards larger values output

ной величины X Jy элемента 9, в определенный момент времени длительность управл ющего импульса дополнительной цепи станет равной нулю, дополнительна цепь отключаетс , и трактор оп ть управл етс только контуром управлени .At a certain point in time, the duration of the control pulse of the additional circuit will become zero, the additional circuit will be turned off, and the tractor will again be controlled only by the control loop.

В св зи с тем, что выход элемента 9 посто нно св зан .с элементами 3 и 10, самонастройка системы происходит непрерывно при отключенном и вк«тюченном состо ни ,х дополнительной цепи. Таким образом реализуютс принципы самонастройки системы и переменной структуры.Due to the fact that the output of element 9 is permanently connected with elements 3 and 10, the self-tuning of the system takes place continuously, with the quitting state disconnected and turned on, and an additional circuit. Thus, the principles of system self-tuning and variable structure are implemented.

При работе дополнительной цепи управлени соблюдаетс очередность включени сначала сервопривода 5 контура управлени , а затем сервопривода 11 дополнительнойWhen an additional control circuit is operated, the sequence of switching on is first followed by the servo drive 5 of the control loop, and then the servo drive 11

цепи, и очередность их отключени ; сначала сервопривода II дополнительной цепи, а затем сервопривода 5 контура управлени . В результате того, что углова скорость управл емого поворота трактора поддерживаетс дополнительной цепью на достаточно высоком уровне, а контур самонастройки выдерживает определенную длительность управл ющих импульсов как при отключенной , так и включенной дополнительной цепи, качество автоматического вождени трактора повышаетс , так как его отклонение от базовой линии уменьшаютс .chains, and the order of their disconnection; first servo II additional circuit, and then servo 5 control loop. Due to the fact that the angular speed of the controlled rotation of the tractor is maintained by the additional circuit at a sufficiently high level, and the self-tuning circuit can withstand a certain duration of control pulses, both when the additional circuit is turned off and on, the quality of the automatic driving of the tractor increases, as its deviation from the basic lines are decreasing.

фи-г.Зfi-gz

Claims

SELF-ADJUSTING DEVICE OF AUTOMATIC DIRECTION OF TRAFFIC MOTION by ed. St. No. 334935, characterized in that, in order to improve the quality of auto-driving, an additional control circuit is introduced into it, containing a pulse element consisting of a delayed link and a multivibrator connected in series with the pulse width adjustment body, and a tractor brake servo, and the tuning body shaft the entered multivibrator is connected to the shaft of the stepper motor, the input of the delay link is connected to the output of the three-position sensor, and the output of the multivibrator is connected to the input of the servo drive of the stop torus Oz.

FIG. 7 t