SU1420126A1 - Устройство дл автоматического управлени рабочим органом землеройно-транспортной машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительно-дорожному машиностроению и позвол ет с высокой точностью управл ть рабочим органом машины при копании. Дл  этого устр-во дополнительно содержит задатчик 3 чуБСтвительности, логический блок (ЛК) 7, блок 5 пенс- ка максим гма ткгозой мощности и блок 10 обнарзгжени  отклонени  параметров. К входам блока 5 подключены измерительные блоки силы т ги 1 и действительной скорости движени  2. Выход блока 5 через ЛБ 7 подключен к одному из входов блока 10, Выходы задатчи- ка 3 и измерительного блока 2 соединены с входами блока 6 умножени , выход которого подключен к входам блока 10 и блока 8 формировани  управл ющих сигналов. К другим входам блока В подкл;очены выход измерителыюго блока А положени  рабочего органа к выходы ЛБ 7, Выходы блока 8 соеди не- иы с входаю-г блока 10 и с исполнительным механизмом 9, ЛБ 7 устанавливает приоритет команд поиска максимума т говой мощности, поступающих с блока 5, над комакдаьш коррекции настройки , nocTynaionxvix с блока 10, и . вьодает управл ющз ю команду на элемент паг4 ти блока 10. Последний контроли- рует процесс стабилизации параметров. 2 з,п, ф-лы, 4 1ш. «WTK

Description

Изобретение относитс  к строительно-дорожному машиностроению, в частности к устройствам автоматического управлени  рабочим органом землерой- с но-транспортных машин.

Цель изобретени  - повышение точности управлени  рабочим органом при копании.

На фиг.1 изображена блок-схема Q устройства дл  автоматического уп- равлени  рабочим органом землеройнотранспортной машины; на фиг.2 - функ- циональна  схема блока обнаружени  отклонени  параметров; на фиг.З - tS функ1 1ональна  схема логического блокад на фиг.4 - функциональна  схема блока формировани , управл ющих сигналов .

Устройство содержит измерительные 20 блоки силы т ги 1, действительной скорости движени  2, задатчик 3 чувствительности , представл ющий собой переменный потенциометр, с движка которого снимаетс  аналоговый сигнал 25 (посто нное напр жение), измерительный блок 4 положени  рабочего органа , который вырабатывает аналоговый сигнал, пропорциональный положению рабочего органа относительно грани- Q тационной вертикали в продольной плоскости.

Блок 1 вьфабатывает на своем вы- ходе аналоговый сигнал, пропорциональный сипе т ги, а блок 2 - аналоговый сигнал, пропорциональный действительной скорости движени  машины. Выходы блоков 1 и 2 св заны соответственно с входами блока 5 поиска максимума т говой мощности. Выходы,за- , датчика 3 чувствительности и блока 2 св заны соответственно с первым и вторым входами умножител  6, который реализует в аналоговой форме операцию умножени  и вырабатывает на своем выходе аналоговый сигнал, пропорциональный произведению сигналов с блоков 2 и 3.

Выходы блока 5, на которых вырабатываютс  команды поиска максимума т говой мощности, св заны с первым и вторым входами логического блока 7. Первый и второй выходы логического блока 7 св заны с третьим и четвертым входами блока 8 формировани  управл ющих сигналов, второй вход которого св зан с выходом измерительного блока 4 положени  рабочего органа , а первый - с выходом умножител  6,

35

40

45

50

S

0 5 Q

5

0

5

0

Первый и второй выходы блока 8 св заны с исполнительным механизмом 9, который служит дл  преобразовани  электрических команд в механические перемещени  рабочего органа. Третий и четвертый выходы блока 8 св заны с третьим и четвертым входами блока

10обнаружени  отклонений параметров, первый вход которого св зан с ш-х.о- дом умножител  6, второй - с третьим выходом блока 7, а выходы - с третьим и четвертым входами того же блока.

Блок 10 обнаружени  отклонени  параметров состоит из первого фильтра

11низких частот (ФНЧ), элемента 12 пам ти, второго ФНЧ 13, первого 14 и второго 15 нуль-органов, первого 16

и второго 17 элементов И. Первые входы нуль-органов 14 и 15 объединены и соединены с выходом элемента 12 пам ти , их вторые входы соединены с выходами первого 11 и второго 13 ФНЧ. Первый выход нуль-органа 14 соединен с первым входом элемента И 16, а его второй выход - с вторым входом элемента И 17. Второй выход нуль-органа 15 соединен с первым входом элемента И 17, а его первый выход - с вторым входом элемента И 16, Выходы элементов 16 и 17  вл ютс  выходами блока 10 обнаружени , пер-вым и четвертым входами которого соответственно  вл ютс  входы ФНЧ 11 и 13. Вторым входом блока 10  вл етс  первый (управл ющий ) вход элемента 12 пам ти, второй (информационный) вход которого  вл етс  третьим входом блока 10.

Фильтры 11 и 13 производ т усреднение текущих значений сигналов действительной скорости U(t) и положени  рабочего органа Ugt. При этом фильтр 11  вл етс  динамическим (т.е. его полоса пропускани  зависит от уровн  входного сигнала), что позвол ет учесть изменение спектра входного сигнала ), что, в свою очередь , приводит к повышению точности оценки его усредненного значени  И, следовательно, к повьшгению точности регулировани . Элемент 12 пам ти при управл ющем сигнале Z О, поступающем на его первый вход, находитс  в режиме записи сигнала Uy(f). При 2 -1 элемент 12 хранит эталонное значение сигнала Uy(t 0) (момент t О соответствует началу стабилизации параметров, т.е. моменту переключени  из состо ни  О в состо ние Z 1). Нуль-органы 14 и 15 сравнивают сигналы U,y(t) и Ug(t) с эталонным значением сигнала Uy (t 0) и вырабатывают релейные команды, подаваемые на элементы И 16 и 17, которые осуществл ют операцию логического умножени  и вырабатывают релейные сигналы,  вл ющиес  выходными сигна- лами блока 10 обнаружени .

Логический блок 7 состоит из элемента ИЛИ-НЕ 18, первого 19 и второго 20 элементов И, первого 21 и второго 22 элементов ИЛИ. Первые входы эле- ментов ИЛИ 19 и 20  вл ютс  соответственно третьим и четвертым входами блока 7, а объединенные вторые входы элементов И 19 и 20 соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ 18, который  вл етс  третьим выходом блока 7.. Первый и второй входы элемента 18, объединенные соответственно с первым и вторым входами первого 21 и второго 22 элементов ИЛИ,  вл ютс  соответ- ственно первым и вторым входами блока 7. Первым и вторым выходами блока 7  вл ютс  соответственно выходы первого 21 и второго 22 элементов ИЛИ, второй и первый входы которых соответственно соединены с выходами первого 19 и второго 20 элементов И.

Логический блок 7 устанавливает приоритет команд поиска максимума т говой моршости, поступающих с блока 5, над командами коррекции настройки, поступающими с блока 10, и выдает управл ющую команду на элемент 12 пам ти блоца 10 обнаружени .

Блок 8 формировани  управл юпщх сигналов состоит из динамического ФНЧ 23, ограничител  24 скорости, элементов 25 вычитани , ИЛИ 26, пам ти 27, нуль-органа 28, элемента 29

сложени , первого 30 и второго 31

ключей. Выход ФИЧ 23 соединен с первым входом нуль-органа 28. Выход ограничител  24  вл етс  третьим выходом блока 8 и соединен с первым входом элемента 25 вычитани . Выход эле мента 25 соединен с первым (информационным ) входом элемента 27 пам ти, выход которого, в свою очередь, соединен с первым входом элемента 29 сложени . Выход элемента 29  в п етс  четвертым выходом блока 8 и соединен с вторым входом нуль-органа 28, первый и второй выходы которого соответ ственно соепинрны с первыми входами

g 0 5 0

g

0

первого 30 и второго 3t ключей. Выход элемента ИЛИ 26 соелинен с вто- рьгми входами ключей 30, 31 и вторым (управл ющим) входом элемента 27 пам ти . Первым и вторым выходами блока 8 соответственно  вл ютс  выходы первого 30 и второ.го 31 ключей, третьи входы которых соответственно  вл ютс  третьим и четвертым входами блока 8 и объединены с входами элемента ИЛИ 26. Вторым входом блока 8  вл ютс  объединенные вторые входы элементов вычитани  25 и сложени  29, а первым входом этого блока  вл ютс  объединенные входы OfN 23 и ограничител  24.

В блоке 8 формировани  управл ющих сигналов осуществл етс  адаптмв- ное подавление высокочастотных сос- тавл югшх и ограничение по минимуму сигнала действительной скорости ма- шины Uy(t), автоматическа  самонастройка в состо ние нейтрали Uv(t) Ug(t), сравнение входных параметров и вычисление текущего рассогласовани  UCt) Ug(t) - U(t), а также переключение режимов работы устройства.

Устройство работает следующим образом .

При включении устройства и переходе на автоматическое управление с измерительных блоков силы т ги Ej. 1 и действительной скорости движени  машины V,j аналоговые сигналы, пропорциональные этим параметрам, поступают в блок 5 поиска максимума т говой мощности, В блоке 5 происходит их перемножение (т.е. вычисление т говой мощности W) W V-PT и вычисление знаков производных силы т ги Рg

.(

т говой мощности W. Далее в блоке 5 знаки этих производных сравниваютс . Если знаки совпадают, то выходные

д команды блока 5, имеюоше вид релейных сигналов, соответствуют заглублению рабочего органа, в противном случае эти команды соответствуют выглубле- нию. Если производна  т говой мощности близка к нулю W| W, то блоком 5 вьфабатываетс  команда нейтрали.

Далее команды блока 5 поступают в логический блок 7 на первый и второй входы, обеспечиваетс  приоритет

с команд блока 5 над командами блока 10 обнаружени  отклонений параметров, поступающих на третий и четвертый ВХОДЫ блока 7, в соответствии со следующими логическими выражени ми:

Y, ((ХэУ ХОл X,) i Уг ((X,,v XO л X) V X4. I Кроме того, блоком 7 вырабатывает   команда управлени  в соответствии t логическим вьфажением; I Y, XjV Х I X./i 1-4/ - состо ние входов :блока 7}

; Yj/i 1-3/ - состо ние выходов блока 7.

Если X.j 1, Х4 0 - это соответствует выработке блоком 5 команды Подъема рабочего органа; если Xj i О, X 4 1 - соответствует выработ- ;ке команды опускани  j а состо ние |X.,X4 0- соответствует коман це нейтрали. Первые две команды бло1ка 5  вл ютс  безусловными и при их |воздействии на блок 7 имеют место |следующие равенства: Y Xj, Y 1 Х. При воздействии на блок 7 ко- |манды нейтрали блока 5 на выходы Первого передаютс  команды блока 10 обнаружени , т.е. выполн ютс  следу- ;Ю1цие равенства: Y и i i- I Команды Y, и Y, блока 7 поступают I на третий и четвертый входы блока 8, |а команда Y - на второй вход блока i10 обнаружени . В блоке 8 по команде Y, и Y вырабатываетс  команда равлени  режимом этого блока Z: Z Y, VY,. В случае Z 1 ключи 30 и : 31 блока 8 коммутируютс  таким образом , что комащгы Y и Y, непосред-

ственно передаютс  на выходы блока 8, соединенные с исполнительным механизмом 9. При этом устройство осуществл ет либо поиск максимума т говой мощности, либо коррекцию настройки путем выработки команд, осуществл ющих вертикальные перемещени  рабочего органа.

Изменение скорости и положени  рабочего органа машины воспринимаютс  блоками 2 и 4. Сигнал действительной скорости машины ll(t) поступает на умножитель , который вычисл ет произведение :

U(t) K-ij(t),

где К - коэффициент чувствительности (задаетс  задатчиком 3).

Далее сигнал U(t) поступает в блок 8, где через динамический ФНЧ 23 попадает на первый вход куль-органа 28 и через ограничитель 24 - на элемент 25 вычитани . Ограничитель 24 не дает возможность сигналу ) упасть ниже допустимого №1нийального

-

14201266

значени . Сигнал UgCt) поступает на второй вход элемента 25 вычитани , который вычисл ет разность ctirHajioB

IJyCt) - Up(t), котора  поступает на информационный вход элемента 27 пам ти . Кроме того, сигнал поступает на элемент 29 сложени , который суммирует его с выходным сигналом элемента 27 изт(1):

Up(t) 00(t)

U3,(t).

Сигнал Ug(t) поступает на второй вход нуль-органа 28, где сравниваетс  с отфильтрованным сигналом U(t).

При поступлении в блок 8 команды Z 1 (кроме ключей 30 и 31, она попадает на управл ющий вход элемента 27 пам ти), выходы нуль-органа 28 не воздействуют на исполнительный механизм 9, а элемент 27 пам ти находитс  в режиме- записи, т.е. ) U(t) - Ug(t), При этом автоматически на входах нуль-органа 28 поддерживаетс  равенство сигналов Ue(t) и Uv(t).

В момент to перехода команды Z из состо ни  Z 1 в Z О, которые соответствуют окончанию либо поиска максимума т говой мощности, либо коррекции настройки, происходит включение контура стабилизации параметров (контур состоит из блоков действительной скорости машины 2, положени  рабочего органа 4, формировани  управл ющих сигналов 8, задатчика 3 чувствительности и умножител  6). В |этом случае элемент 27 пам ти переходит в режим хранени  информации и сигнал на его выходе описываетс  как

U3,(t) U(to) - Ue(to) const

В процессе стабилизации (Z О и t to) устройство поддерживать равенство параметров Ug(t) : и Uy(t), что при воздействии возмущений всегда будет приводить к ком- пенсируюищм перемещени м рабочего органа.

«иЕсли Uv(t) UgCt) + -2-, где

dU, зона нечувствительности стабилизации, то на выходах нуль-органа 28, которые при Z О подключены через ключи 30 и 31 к исполнительному механизму 9, по в тс  сиг налы опускани  рабочего

органа. Если Uy(t) iUg(t) -

то на выходах нуль-органа 28 по в тс  сигналы подъема. Если Ug(t) - ):jUp(t) - 2 ч О сигналы

отсутствуют.

Процесс стабштиэации параметров контролируетс  блоком обнаружени  отклонений 10, в который поступают ctrr- налы скорости ) и положени  Ug(t). При этом сигнал Uy(t) поступает как с умножител  6, так и с ограничител  2Д блока 8. Сигнал с умножител  6 используетс  .непосредственно дл  контрол , а сигнал с ограничител  24 - дл  записи эталонного значени  сигнала Uv(tg). Запись и хранение эта- лонного значени  сигнала скорости U(t(j), значени , соответствующего максимуму т говой мощности, происходит в элементе 12 пам ти блока 10 обнаружени  по команде Y, поступающей на управл ющий вход элемента 12. Если Yj О (дл  элемента 12 пам ти это состо ние  вл етс  активным), то элемент 12 пам ти находитс  в режиме записи , т.е. из2(й) Uv(t) (из2 - сигнал на выходе элемента 12), а устройство осуществл ет поиск максимума т говой мощности. Если УЗ 1, то элемент 12 пам ти находитс  в режиме хранени  (t) UyCtjj) const, а устройство осуществл ет стабилизацию. В блок 10 поступает также сигнал Ug(t) с элемента 29 сложени  блока 8, которьпЧ тоже используетс  дл  контрол . Контролируемые сигналы Uy(t) и UgCt) соответственно фильтруютс  ФНЧ 11 и 13, которые имеют более низ- йую частоту среза, чем ФНЧ 23, так как дрейф параметров происходит очень медленно. Отфт-шьтрованные с игналы поступают на нуль-органы 14 и 15, где сравниваютс  с эталоном Uy(tg), результат сравнени  преобразуетс  логическими элементами И 16 и 17.

Если (U(t) ) - -|-)Л .

A(Ug(t) . - -j), где 4U, зона нечувствительности коррекции, что соответствует недостаточному вы- глублению рабочего органа, то на выходах блока 10 обнаружени  по вл ютс  релейные команды коррекции настройки контура стабилизации выглублением рабочего органа. ..

Если (t.(l:) -/ U(t ) + -Г-) л

uUi ACUgCt) 1, l,(t:j) + --) , что соот

g ю 15 20 25 30 5 40 .

§0 §5

0126

ветствует .недостаточному заглублению рабочего органа, то на выходах блока 10 обнаружени  по в тс  команды коррекции заглублением.

4U2

Если (U(tJ + -2- Uv(t)Uv(t,) )Л (U,(t,) + 7.Ue(t)7, ,) ), TO выход блока 10 обнаружени 

остаетс  нейтральным.

Устройство увеличивает производительность машины за счет увеличени  времени ее нахождени  в режиме максимума т говой мощности.

Claims (3)

1. Устройство дл  автоматического управлени  рабочим органом земперой- но-транспортной машины, содержащее блок силы т ги, блок действительной скорос ти движени , соединенный с первым входом умножител , блок положени  рабочего органа, подключенный к второму входу блока формировани  управл ющих сигналов, первый и второй выходы которого соединены с исполнительным механизмом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности управлени  рабочим органом при копании, оно дополнительно снабжено задатчиком чувствительности, логическим блоком, блоком поиска максимума т говой мощности и блоком обнаружени  отклонени ; параметров, причем блоки силы т ги и действительной скорости движени  соединены с двум  входами блока поиска максимума т говой мощности, оба выхода которого подключены к первым двум входам логического блока, задатчик чувствительности подключен к второму входу умножител , выходкоторого соединен с первым входом блока формировани  уп- равл кж их сигналов и с первым входом блока обнаружени  отклонени  параметров , первые два выхода логического блока соединены с третьим и четвертым входами блока формировани  управл ющих сигналов, третий выход ло- гическог о блока соединен с вторым входом блока обнаружени  отклонени  параметров, тpeтF й и четвертый выходы блока формировани  управл ющих сигналов соединены с третьим и четвертым входами блока обнаружени  отклонени  параметров, оба выхода которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами логического блока .

2, Устройство по П.1, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, что логический блок содержит элемент ШШ-НЕ, два элемента И и два элемента ИЛИ, причем каж- дый элемент И соединен последовательно с соответствующим элементом ИЛИ, при этом первым входом логического блока  вл ютс  первые входы элемента ИЛИ-НЕ и элемента ИЛИ, вторым входом логического блока  вл ютс  вторые входы элементов ИЛИ-НЕ и ИЛИ, третьим и четвертым входами логического блока  вл ютс  соответственно первые входы первого и второго элементов И, а выходы элементов ИЛИ  вл ютс  первым и вторым выходами логического блока, третьим выходом которого  вл етс  выход элемента ИЛИ-НЕ, подключенного также к вторым входам элемен- тов и.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, что блок обнаружени  отклонени  параметров выполнен из двух фильтров низких частот, элемента пам ти, двух нуль-органов и двух элементов И, причем выход элемента пам ти соединен с объединенными первыми входами первого и второго нуль-органов, с вторыми входами которых соединены соответственно первый и второй фильтры низких частот, первые выходы обоих нуль-органов соеди нены соответственно с двум  входами первого элемента.И, а вторые входы обоих нуль-органов - с входами второго элемента И, при этом первым входом блока обнаружени  отклонени  параметров  вл етс  вход первого фильтра низких частот, вторым и третьим входами - первый « второй входы элемента пам ти, и четвертым входом - вход второго фильтра низких частот., а выходами блока обнаружени  отклонени  параметров  вл ютс  выходы элементов И.

Фиг. 2