SU1376963A1 - Устройство ориентации дл систем группового автоматического вождени машинно-тракторных агрегатов - Google Patents

Description

iJ

if - 5

(Л

со

О5

со

О5

со

работу индукционных дальномеров, датчика угла поворота ведомого агрегата, источника эталонного сигнала и блока вычитани  интервального рассто ни , причем выход одного из дальномеров через делитель, управл емый усилителем с автоматической регулировкой усилени  этого дальномера, соединен с соответствующими входами блоков вычитани  эквидистантного и интервального рассто ний, а выход другого дальномера через делитель, управл емый усилителем с автоматической регулировкой усилени  этого дальномера, подключен к другому входу блока вычитани  эквидистантного рассто ни , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено дополнительными делител ми, блоком вычитани  и усилителем с автоматической регулировкой усилени , выполненным на соединенных в кольцо двух управл емых делител х и усилител х пр мого и обратного трактов, приИзобретение относитс  к сельскому хоз йству , в частности к системам вождени  самоходных мащинно-тракторных- агрегатов .

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - взаимное расположение излучател  и магнитоприемников на ведуще.м и ведомом агрегатах; где А и В - точки установки магнитоприемников на ведомом агрегате; С - точка установки индукционного излучател  на ведущем агрегате; АВ АО2+ ВО2 a/2-f а/2 а - база магнитоприемников; Oi - кинематический центр ведомого агрегата;.а - угол поворота базы магнитоприемников (продольной оси ведомого агрегата) относительно заданного направлени  движени ; АС Г|, ВС Га; А иВ - точки расположени  магнитоприемников после поворота ведомого агрегата на угол а; А С г ; ВС г, Ь OiO2 - рассто ние между кинематическим центром ведомого агрегата и центром базы магнитоприемников; х, у - соответственно эквидистантное и интервальное рассто ние между агрегатами; на фиг. 3 - зависимость изменени  степени напр женности магнитного пол  от рассто ни  г до излучател , где р - степень напр женности магнитного пол ; г - рассто ние от точки наблюдени  до центра излучател , а, б, в, г - кривые, показывающие зависимость изменени  степени напр женности магнитного пол  от рассто ни  отдельных витков спичем вход этого усилител  соединен с выходом блока вычитани  интервального рассто ни , а выход - с управл ющим входом первого дополнительного делител , сигнальный вход которого подключен к одному из выходов генератора, а выход - к одному из входов блока сравнени  интервального рассто ни  и через выпр митель - к управл ющему входу второго дополнительного делител , сигнальный вход которого подключен к выходу датчика угла поворота ведомого агрегата, а выход - к одному из входов дополнительного блока вычитани , второй вход которого соединен с выходом блока вычитани  эквидистантного рассто ни , а выход - с входом блока сравнени  эквидистантного рассто ни .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что индукционный излучатель выполнен в виде спиралеобразного витка.

ралеобразного излучател ; д - крива , показывающа  зависимость изменени  степени суммарной напр женности магнитного пол  спиралеобразного излучател  от рас- 5 сто ни .

Устройство состоит из индукционного излучател  1, расположенного непосредственного на агрегатах, генератора 2 переменного тока, двух индукционных дальноQ меров I и II, в состав которых вход т маг- нитоприемники 3, управл емые делители 4-7 усилители 8 пр мого тракта и усилители 9 обратного тракта. В устройство входит также; генератор 10, управл емые делители 11 и 12, блок 13 вычитани  эквидистант5 ного рассто ни , блок 14 вычитани , блок 15 сравнени  эквидистантного рассто ни , источник 16 эталонного cигнa Ia, фазовый детектор 17, блок 18 вычитани  интервального рассто ни , управл емые делители 19 и 20, усилитель 21 пр мого тракта, усилитель 22

обратного тракта, делитель 23, блок 24 сравнени  интервального рассто ни , фазовый детектор 25, выпр митель 26, делитель 27 и датчик 28 угла поворота. Из фиг. 2 видно, что

X (i;

где X эквивалентное рассто ние между агрегатами, не завис щее, от интервального у рассто ни  между ними.

Сигнал ощибки Лх выдел ют как разность заданного хз и действительного эквидистантного х положени  ведомого агрегата относительно ведущего

АХ хз-х хз -

Если излучатель  вл етс  точечным, тогда напр женность Н магнитного пол  излучател  измен етс  по закону

М

Н

(3)

где М - магнитный момент излучател ; г - рассто ние между излучателем и магнитоприемником.

Одним из вариантов реализации выражени  (2)  вл етс  способ стороннего генератора, сущность которого заключаетс  в управлении сигналом магнитоприем- ника коэффициентом передачи тракта стороннего генератора, формирующего управл ющий сигнал.

В этом случае основным элементом каждого дальномера  вл етс  усилитель с автоматической регулировкой (АРУ), работа которого основана на изменении коэффициента передачи управл емого делител  при изменении величины сигнала, принимаемого магнитоприемником. Коэффициент передачи управл емого делител  в соответствии с (3) равен

К, К-г

где К - коэффициент размерности.

Таким образом, если в усилителе с АРУ использовать три идентичных управл емых делител , соединенных в кольцо с усилителем пр мого тракта и усилителем обратного тракта, то коэффициент передачи каждого из них равен

К, г V .(5)

Если в тракте стороннего генератора поставить два последовательно соединенных управл емых делител , управл емых усилителем с АРУ, то закон изменени  выходного сигнала последнего управл емого делител  пропорционален г.

Следовательно, дл  реализации алгоритма (3) необходимо на выходе каждого из магнитоприемников поставить усилитель с АРУ, имеющий три последовательно соединенных управл емых делител , а два последовательно соединенных управл емых делител  подключить к выходу стороннего генератора . Затем выходные сигналы последних управл емых делителей трактов сторон - него генератора необходимо вычесть и после этого сравнить с эталонным сигналом. Результат этого сравнени  и  вл етс  сигналом ошибки.

Выражение (3) справедливо только дл  одного определенного значени  г. Это объ сн етс  тем, что индукционный излучатель практически не  вл етс  точечным, а

представл ет собой виток с током определенного размера.

С целью повышени  точности реализации выражени  (2) необходимо степень 5 изменени  напр женности магнитного пол  от рассто ни  стабилизировать в пределах допустимого изменени  интервального рассто ни  между агрегатами. Это достигаетс  тем, что индукционный излучатель вы- JQ полн етс  в виде спиралеобразного витка с требуемым щагом намотки в горизонтальной плоскости.

Каждый виток спирали создает свое магнитное поле (фиг. 3, кривые а, б, в, г.), где максимумы степени изменени  напр жен- 15 ностей магнитных полей (Р« кс 3) наход тс  на определенном рассто нии друг от друга. В зависимости от количества витков спирали можно создать такое суммарное магнитное поле, степень изменени  напр жен- - ности которого будет практически посто нной (крива  д) в требуемых пределах изменени  интервального рассто ни  между агрегатами.

Таким образом, можно не только повысить точность вождени  ведомого агрегата, 25 но и снизить требовани  к синхронизации скоростей движени  агрегатов за счет рас- щирени  пределов изменени  интервального рассто ни  между агрегатами.

Однако выражение (1) имеет однозначное рещение только в случае соблюдени  30 перпендикул рности базы магнитоприемников а к заданному направлению движени . Практически во врем  движени  ведомого агрегата происходит не только поперечное смещение базы а относительно направлени  движени , но и ее угловое отклонение 35 а, т.е. угловое рассогласование продольной оси ведомого агрегата с заданным направлением движени  относительно кинематического центра Oi этого агрегата (фиг. 2). Таким образом, с учетом углового рассог- 40 ласовани  продольной оси ведомого агрегата от заданного направлени  движени  выражение (1) записываетс  следующим образом:

45 xWx()+ (b-l-y)sina.

(6)

где ДХ и ДХ2 - поперечные смещени  точек А и В относительно заданной траектории движе- 50ни ;

b - рассто ние OiO2 между кинематическим центром ведомого агрегата и центром базы а магнитоприемников. „ Второе слагаемое выражени  (6), несущее информацию об угловом рассогласовании продольной, оси ведомого агрегата с заданным направлением движени , при изменении интервального рассто ни  у вызывает

по вление неоднозначности действительного эквидистантного рассто ни  х , что приводит к увеличению амплитуды автоколебаний агрегата и ухудшению точности его вождени . Поскольку в процессе автоматического вождени  ведомого агрегата угол а измен етс  в небольших пределах (а±5-7°), то можно сделать допушение sina; а. На этом основании и с учетом выражени  (1) можно записать

, (1+ АХ,-АХ2) (ь+у)а. (7) /аа

Таким образом, чтобы компенсировать второе слагаемое этого выражени  необходимо выделить сигнал об угле поворота ведомого агрегата, умножить его на сигнал, несуший информацию об интервальном рассто нии между агрегатами, и этот результат вычесть из сигнала, несушего информацию о действительном положении ведомого агрегата относительно заданного эквидис- тантного рассто ни .

Устройство работает следующим образом.

Индукционный излучатель 1, питаемый генератором 2 переменного тока, создает магнитное поле, которое воспринимаетс  магнитоприемниками 3 дальномеров I и II.

На выходе каждого из магнитоприемни- ков получаем следующие сигналы:

UoM

8)

и,

U2

(9)

где Uo- чувствительность магнитоприемников; М - магнитный момент индукционного

излучател ; г и Г2 - рассто ни  между индукционным

излучателем и соответствующим магнитоприемником .

Выходное напр жение магнитоприемника поступает на усилитель с АРУ, состо щий из соединенных в кольцо трех управл емых делителей 4, 5, 6, усилител  8 пр мого тракта и усилител  9 обратного тракта. На выходе усилител  9 в каждом дальномере будут присутствовать следующие напр жени  посто нного тока:

U2

(10)

(11)

где Ко - коэффициент пропорциональности

управл емого делител . Выходное напр жение усилител  поступает на управл ющий вход делител  7, на

сигнальный вход которого подаетс  напр жение генератора 10.

При этом на выходе каждого дальномера (выход управл емого делител  7) получаютс  следующие напр жени  переменного тока:

ж:

UoM

Ui Ur-r,

(12)

иг, и,-Т2-Л/-сщ

(13)

где Ur - выходное напр жение генератора 10.

Выходные напр жени  каждого из дальномеров поступают на соответствующие делители 11 и 12, которые управл ютс  выходными напр жени ми соответствующих усилителей 9 обратного тракта.

На выходе делителей 11 и 12 будут сутствовать напр жени  переменного тока

U4 Шт.г

Ко 2/3

UoM

:i4)

U5 (UoM

v2/3

(15)

0

5

0

5

0

5

Эти напр жени  поступают на выходы блока 13 вычитани  эквидистантного рассто ни , на выходе которого выдел етс  напр жение, величина которого соответствует действительному эквидистантному рассто нию между агрегатами

(-Шvг) () (16)

с выхода блока 13 вычитани  напр жение через блок 14 поступает на один из входов блока 15 сравнени , на второй вход которого поступает эталонное напр жение иэт.1 с одного из выходов источника 16 эталонного сигнала, питаемого выходным напр жением генератора 10. Величина этого эталонного напр жени  coofBeTCTByeT величине заданного эквидистантного рассто ни  хз между агрегатами.

Следовательно, на выходе блока 15 будет присутствовать напр жение ди сигнала ощибки, величина и фаза которого соответствует величине и направлению отклонени  ведомого агрегата от заданной траектории движени 

AU;,.,-U6 (17)

с выхода блока 15 напр жение сигнала ошибки поступает на один из выходов фазового детектора 17, на второй вход которого подаетс  коммутирующее напр жение с одного из выходов источника 16 эталонного сигнала.

Таким образом, на выходе фазового детектора 17 .будет присутствовать напр жение сигнала управлени , величина и знак которого несут информацию о величине и направлении отклонени  ведомого агрегата от заданного эквидистантного рассто ни  между агрегатами.

Согласно фиг. 2 можно записать:

г| (х-а/2)Чу -(18)

С учетом выражений (15), (18) выходное напр жение управл емого делител  12 можно записать в виде

(u) Mx-a/2) +

+ r(-).

и„м

(19)

Дл  выделени  сигнала, пропорциональ- , ного интервальному рассто нию, выходное напр жение делител  12 подаетс  на один из входов блока 18, на второй вход которого поступает напр жение генератора 10, по величине равное первому слагаемому выражени  (19).

Следовательно, на выходе блока 18 будет напр жение U, пропорциональное квадрату интервального рассто ни 

UT и ( ° 11

U7 - и ( ) (20)

На выходе дополнительного усилител  с АРУ будет напр жение посто нного тока

(21)

где К - коэффициент пропорциональности каждого из делителей 19 и 20.

Это напр жение подаетс  на управл ющий вход делител  23, на сигнальный вход которого поступает напр жение переменного тока с одного из выходов генератора 10.

В результате этого на выходе делител  23 получаетс  напр жение переменного тока, имеющее обратно пропорциональную линейную зависимость от интервального рассто ни  между агрегатами

(22)

5

Это напр жение подаетс  на один из входов блока 24 сравнени , на второй вход которого подаетс  напр жение иэт.2 с одного из выходов источника 16 эталонного сигнала .

На выходе блока 24 получаетс  напр 0 жение AUy сигнала ошибки, величина и фаза которого соответствуют величине и направлению отклонени  ведомого агрегата от заданного интервального рассто ни  ди,, иэт.2 -Ug .(23)

Это напр жение поступает на один из входов фазового детектора 25, на второй вход которого подаетс  коммутирующее напр жение с одного из выходов источника 16 эталонного сигнала, а на выходе выдел етс  напр жение управлени , величина и

0 знак которого несут информацию о величине и направлении отклонени  ведомого агрегата от заданного интервального рассто ни  между агрегатами.

При по влении углового рассогласовани  между продольной осью ведомого агрегата и заданным направлением его движени  выходное напр жение делител  23 через выпр митель 26 подаетс  на управл ющий вход делител  27, на сигнальный вход которого поступает напр жение с датQ чика 28 угла поворота, несущее информацию об угле поворота а продольной оси ведомого агрегета относительно заданного направлени  движени .

На выходе делител  27 пол -.аетс  напр жение Uio

35

- V&-y-a

(24)

Q где Ua - чувствительность датчика угла поворота;

Р - коэффициент размерности. Это напр жение подаетс  на один из входов блока 14, где происходит коррекци  выходного напр жени  блока 13, несущего 45 информацию о действительном эквидистантном рассто нии между агрегатами.

Ведомый агрегат

Фиг.г

Claims (2)

1.УСТРОЙСТВО ОРИЕНТАЦИИ ДЛЯ СИСТЕМ ГРУППОВОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ МАШИННОТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее индукционный излучатель, установленный на ведущем агрегате, индукционные дальномеры, магнитоприемники которых разнесены в горизонтальной плоскости ведомого агрегата и установлены перпендикулярно его продольной оси, блоки вычитания и сравнения эквидистантных и интервальных расстояний, фазовые детекторы, источник эталонного сигнала, датчик угла поворота ведомого агрегата, генератор, синхронизирующий фиг. 1 работу индукционных дальномеров, датчика угла поворота ведомого агрегата, источника эталонного сигнала и блока вычитания интервального расстояния, причем выход одного из дальномеров через делитель, управляемый усилителем с автоматической регулировкой усиления этого дальномера, соединен с соответствующими входами блоков вычитания эквидистантного и интервального расстояний, а выход другого дальномера через делитель, управляемый усилителем с автоматической регулировкой усиления этого дальномера, подключен к другому входу блока вычитания эквидистантного расстояния, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено дополнительными делителями, блоком вычитания и усилителем с автоматической регулировкой усиления, выполненным на соединенных в кольцо двух управляемых делителях и усилителях прямого и обратного трактов, при чем вход этого усилителя соединен с выходом блока вычитания интервального расстояния, а выход — с управляющим входом первого дополнительного делителя, сигнальный вход которого подключен к одному из выходов генератора, а выход — к одному из входов блока сравнения интервального расстояния и через выпрямитель — к управляющему входу второго дополнительного делителя, сигнальный вход которого подключен к выходу датчика угла поворота ведомого агрегата, а выход — к одному из входов дополнительного блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания эквидистантного расстояния, а выход — с входом блока сравнения эквидистантного расстояния.

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что индукционный излучатель выполнен в виде спиралеобразного витка.