SU1166690A1 - Устройство дл автоматического вождени мобильных агрегатов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ МОиИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее соединенные последовательно тракторный датчик, сумматор, преобразователь сигнала управлени  и исполнительный механизм поворота агрегата, выход которого соединен с вторым входом сумматора через модель агрегата, отличающ ее с   тем, что, с целью повышени  качества автоматического вождени , модель агрегата включена последовательно между тракторным датчиком и сумматором и снабжена двум  инер- . ционными звень ми, трем  интеграторами и блоком сравнени , при этом первьй вход первого инерционного звена соединен с четвертым входом сумматора и выходом исполнительного механизма поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока сравнени , входом второго инерционного звена , вторыми входами первого и второго интеграторов и входом третьего интегратора , а третий вход соединен с выходом третьего интегратора и п тым входом сумматора, причем выход первого инерционного звена соединен с первым входом, первого интегратора, четвертым входом блока сравнени  и третьим входом сумматора, выход пер (Л вого интегратора соединен с первым входом второго интегратора, третьим входом блока сравнени  и вторым входом сумматора, выход второго интегратора соединен с вторым входом блока сравнени  и первым входом сумматора , а выход второго инерционного звена соединен с п тым входом блока Од Од сравнени , одновременно выход тракторного датчика соединен с первьй CD со входом блока сравнени .

Description

Изобретение относитс  к сельскохоз йственному машиностроению, в частности к конструкции устройств дл  автоматического вождени  мобиль ных агрегатов. Цель изобретени  - повьшение качества автоматического волщени . На чертеже изображена функционал на  схема устройства Устройство содержит последовательно соединенные тракторный датчик 1, модель 2 агрегата, сумматор преобразователь 4 сигнала и исполни тельный механизм 5 поворота агрегат выход которого соединен с первым входом модели 2 агрегата, при этом модель 2 агрегата снабжена двум  инерционными звень ми 6 и 7, трем  интеграторами 8-10 иблоком 11 срав нени . Первый вход инерционного зве на 6 соединен с четвертьгм входом сумматора 3 и выходом исполнительно го механизма 5 поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока 11 сравнени ,- входом второго Инерционного звена 7, вторыми входа ми первого 8 и второго 9 интеграторов и входом третьего 10 интегратора , а третий вход соединен с выходо третьего интегратора 10 и п тым вхо дом сумматора 3. Выход первого инер ционного звена 6 соединен с первым входом первого интегратора 8, четве тым входом .блока 11 сравнени  и тре тьим входом сумматора 3, выход первого интегратора 8 соединен с первы входом второго интегратора 9, третьим входом блока 11 сравнени  и вт рым входом сумматора 3, выход второ го интегратора 9 соединен с вторым входом блока 11 сравнени  и первым входом сумматора 3, а выход второго инерционного звена 7 соединен с п тым входом блока 11 сравнени . Выход тракторного датчика 1 соединен с первым входом блока 11 сравнени . Устройствоработает следующим , образом. Поскольку структура модели 2 агр гата соответствует структуре реального агрегата, как объекта управлени  движением, а на первьй вход модепи2 агрегата подаетс  сигнал с выхода исполнительного механизма 5 поворота агрегата, соответствующий реальному управл ющему воздействию на агрегат, то выходные сигналы модели 2 должны соответствовать 02 координатам состо ни  мобильного агрегата, а именно:выходной Сигнал интегратора 9 - траекторному отклонению кинематического центра агрегата , выходной сигнал интегратора 8 его производной (курсовому углу), выходной сигнал инерционного звена 6 - угловой скорости отклонени  агрегата от задающей траектории. Сумма этих сигналов образует оценку отклонени  тракторного датчика 1 от задающей траектории, а сигнал разности между этой оценкой и реальным измерением датчика 1 получаетс  на выходе блока 11 сравнени  за счет подачи сигнала датчика 1 ссоответствующим знаком. Отсюда  сно, что при точном движении агрегата по задающей траектории сигнал на выходе блока 11 сравнени  должен быть нулевым . Если это не так (например, изза возмущений, которые действуют на. агрегат, а на модель 2 не действуют; не точного совпадени  параметров модели 2 и агрегата, щумов измерений и т.д.), то на выходе блока 11 сравнени  по витс  ненулевой сигнал ошибки, корректирующий вторые входы каждого из блоков модели 2 так, что сигналы с выходом модели 2 агрегата будут измен тьс  в сторону уменьшени  сигнала ошибки и таким образом будут непрерывно отслеживать действительные координаты состо ни  агрегата . Принципиальным отличием предлагаемой модели 2 агрегата от известных обусловливающим ее свойства,  вл етс  наличие второго входа модели 2 к замыкание внутренней отрицательной обратной св зи по разности координат фактического и восстановленного в модели 2 состо ни  агрегата. Работу модели 2 можно формально описать следук дей системой дифференциальных уравнений: . ,iiUk,elt); x,ii)k,ectV, x,()k,e(t); (,xAtHh b(t)fh,W) где x,(t), Xj(t), x(t) и (t) выходные сигналы блоков 9,8,6 и 11

модели 2 агрегата соответственно, x(t) и y(t) - входные сигналы от исполнительного механизма 5 поворота и от тракторного датчика 1 соответственно , Т и К - посто нна  времени и коэффиципнт передачи блoka6, соответствующие аналогичным параметhj , hj рам реального агрегата, Ь весовые коэффициенты на втором, третьем и четвертом входах блока 11 сравнени , определ емые местом расположени  тракторного датчика t на агрегате, k,, kj, k - расчетные коэффициентрл, определ емые по известной методике.

. Выходные сигнйлы модели 2 и исполнительного механизма 5 поворота поступают на сумматор 3, выходной сигнал которого можно записать следунщим образом:

U(t) x.(t) + IjX (tj l,x,(t) , J (t} где 1,, 1, Iq, 14

:j, 14 - расчетные весовые коэффициенты на соответствующих входах сумматора 3, определ емые по известной методике„

Управл ющий сигнал с :выхода сумматора 3, через преобразователь 4 сигнала подаетс  на исполнительный механизм 5 поворота агрегата, что и обеспечивает замыкание основного контура управлени .

Таким образом, работоспособность устройства обеспечиваетс  сигналами от модели 2 агрегата и не зависит от выноса тракторного датчика 1 относительно кинематического центра мо-бнльногр агрегата. Более того, оптимизаци  параметров К,, К, К модели 2 агрегата на основе известных методов теории оптимального управлени  позвол ет получить наилучшее в среднеквадратическом смысле сле:жени  выходных сигналов модели за действительными координатами состо ни  агрегата, а оптимизаци  параметров 1,, 1, 1,14 сформировать Iсигнал управлени  Цинимизирующий ;траекторную ошибку вождени  агрега1та при заданной интенсивности управ л ющих воздействий.

При наличии в устройстве интегра тора 10 оно работает следующим образом . Посто нные или медленно мен ющиес  возмущени , вызванные асимметрией условий поворота мобильного агрегата вправо и влево, привод т к уводу агрегата от задающей траектории . Вследствие этого в сигнале ошибки, снимаемом с блока 11 срав нени  модели 2 агрегата по вл етс  соответствующа  составл юща . Интегратор 10, на вход которого подаетс  сигнал ошибки с блока 11, формирует оценку возмущени . Выходной сигнал 5 интегратора 10 подаетс  на третий вход инерционного звена 6 (как и реальное возмущение на агрегат) и на п тый вход сумматора 3. Здесь формируетс  дополнительна  составл юща  управл ющего сигнала, пропорциональна  возмущению, котора  в сумме с основным управл кицим сигналом обеспечивает компенсацию посто нных или медленно мен нщихс  возмущений и вызванного ими увода агрегата от задающей траектории.

При наличии в устройстве инерционного звена 7 оно работает следукнцим образом. Вождение агрегата по зависимым задающим траектори м обычно приводит к накоплению искривлений, так как при каждом последующем проходе задающа  траектори  все больше . отличаетс  от исходной за счет оши- 5 бок слежени . Дополнительное инерционное звено 7, посто нна  времени которого соответствует посто нной времени реальной замкнутой системы автоматического вождени  при подаче 0 на его вход сигнала ошибки с выхода блока 11 сравнени , дает оценку задающей траектории. Сигнал с выхода инерционного звена 7 подаетс - на п тый вход блока 11 сравнени , вследj ствие чего происходит компенсаци  составл ющей от задающей траектории в сигнале ошибки, снимаемом с блока 1 1 сравнени . За счет этого исклю-. чаетс  накопление искривлений, обусQ ловленных неидеальностью задающих траекторий.

Т

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС-

   КОГО ВОЖДЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее соединенные последовательно тракторный датчик, сумматор, преобразователь сигнала управления , и исполнительный механизм поворота агрегата, выход которого соединен с вторым входом сумматора через модель агрегата, отличающ ее с я тем, что, с целью повышения качества автоматического вождения, модель агрегата включена последовательно между тракторным датчиком и сумматором и снабжена двумя инер ционными звеньями, тремя интеграторами и блоком сравнения, при этом первый вход первого инерционного звена соединен с четвертым входом сумматора и выходом исполнительного механизма поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока сравне ния, входом второго инерционного звена, вторыми входами первого и второго интеграторов и входом третьего интегратора, а третий вход соединен с выходом третьего интегратора и пятым входом сумматора, причем выход первого инерционного звена соединен с первым входом, первого интегратора, четвертым входом блока сравнения и третьим входом сумматора, выход первого интегратора соединен с первым входом второго интегратора, третьим входом блока сравнения и вторым входом сумматора, выход второго интегратора соединен с вторым входом блока сравнения и первым входом сумматора, а выход второго инерционного звена соединен с пятым входом блока сравнения, одновременно выход тракторного датчика соединен с первым входом блока сравнения.

   1 1166690