SU1605953A1

SU1605953A1 - Устройство дл автоматического вождени самоходного агрегата

Info

Publication number: SU1605953A1
Application number: SU884478120A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Михайлович Лавров; Ростислав Александрович Гроховский; Владимир Валентинович Андрианов
Original assignee: Одесский Филиал Научно-Производственного Объединения По Тракторостроению "Нати"
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1990-11-15

Abstract

Изобретение касаетс сельского хоз йства, в частности сельскохоз йственного машиностроени , и может быть использовано в системах автоматического управлени вождением сельскохоз йственных агрегатов. Цель изобретени - повышение точности автоматического вождени самоходного агрегата путем фильтрации низкочастотных составл ющих управл ющего сигнала, вызванных возмущени ми. Устройство содержит датчики тракторного 1 и курсового 2 рассогласовани , первый и второй усилители 3, 4, инвертор 5, первый и второй сумматоры 6, 7, инерционное звено 8, интегратор 9 и формирователь 10 выходного сигнала. Выход датчика 1 тракторного рассогласовани подключен к первому входу первого сумматора 6 через усилитель 3. Выход датчика 2 курсового рассогласовани соединен со вторым входом первого сумматора 6 через инвертор 5 и второй усилитель 4, а также с третьим входом первого сумматора 6 через инерционное звено 8. Выход первого сумматора 6 св зан со входами второго сумматора 7 непосредственно и через интегратор 9. Выход второго сумматора 7 соединен со входом формировател 10 выходного сигнала, выход которого вл етс выходом устройства. Сигналы датчиков тракторного 1 и курсового 2 рассогласовани через первый сумматор 6 попадают на вход второго сумматора 7. Формирователь 10 выходного сигнала преобразует и усиливает выходной сигнал второго сумматора 7 дл использовани его в процессе управлени исполнительным механизмом поворота самоходного агрегата. 2 ил.

Description

05

о сд

(Х

сд

00

Фиг л

гата путем фильтрации низкочастотных составл ющих управл ющего сигнала, вызванных возмущени ми. Устройство содержит датчики тракторного 1 и курсового 2 рассогласовани , первый и второй усили- тати 3, 4, инвертор 5, первый и второй сумматоры 6, 7, инерционное звено 8, интегратор 9 и формирователь 10 выходного сигнала. Выход датчика I тракторного рассогласовани подключен к первому входу первого сумматора 6 через усилитель 3. Выход датчика 2 курсового рассогласовани соединен с вторым входом первого сумматора 6 через инвертор и второй усилитель 4, а также с третьим входом первого сумматоИзобретение относитс к сельскохоз йственному машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управлени вождением сельскохоз йственных агрегатов.

Целью изобретени вл етс повышение точности автоматического вождени самоходного агрегата путем фильтрации низкочастотных составл юишх управл ющего сигнала , вызванных возмущени ми.

На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - схема коррекции траектории движени самоходного агрегата , где y/t - ордината заданной траектории движени самоходного агрегата; Уд,- ордината фактической траектории движени кинематического центра агрегата; А - траек- торное рассогласование кинематического центра агрегата; е - траекторное рассогласование направл ющей точки, воспринимаемое чувствительным элементом датчика траекторного рассогласовани ; U - управл ющий сигнал; ф - углова скорость поворота агрегата; ф - угол курса агрегата; /1, /2 - возмущени , действующие на чувствительные элементы датчиков; ш, б - возмущени , действующие на агрегат соответственно в движении поворота и в боковом скольжении.

Устройство дл автоматического вождени самоходного агрегата содержит датчики траекторного 1 и курсового 2 рассогласовани , соответственно первый 3 и второй 4 усилители , инвертор 5, первый 6 и второй 7 сумматоры , инерционное звено 8, интегратор 9, формирователь 10 выходного сигнала устройства . Модель самоходного агрегата вклю-- чает также инерционное звено 11 (сервопривод и динамика поворота агрегата), сумматоры 12-15, интеграторы 16 и 17, масштабный блок 18.

Датчик траекторн ого рассогласовани измер ет траекторное рассогласование нара б через инерционное звено 8. Выход первого сумматора 6 св зан с входами второго сумматора 7 непосредственно и через интегратор 9. Выход второго сумматора 7 соединен с входом формировател 10 выходного сигнала, выход которого вл етс выходом устройства. Сигналы датчиков тракторного 1 и курсового 2 рассогласовани через первый сумматор 6 попадают на вход второго сумматора 7. Формирователь 10 выходного сигнала преобразует и усиливает выходной сигнал второго сумматора 7 дл использовани его в процессе управлени исполнительным механизмом поворота самоходного агрегата. 2 ил.

правл ющей точки е, датчик курсового 2 рассогласовани измер ет курсовое рассогласование ср, что по сн ет фиг. 2. Термин «траекторное рассогласование относитс к

величине разности линейных координат требуемой (заданной, программной) и фактической траекторий; «курсовое рассогласование - к величине разности требуемого и фактического углового положени конструктивной , обычно продольной оси объекта,

в данном случае - звена самоходного агрегата, содержащего датчики траекторного 1 и курсового 2 рассогласовани .

Устройство работает следующим образом. Сигнал датчика траекторного 1 рассогласовани содержит информацию о величине отклонени траектории движени направл ющей точки самоходного агрегата от заданной траектории. Эта величина складываетс из траекторного рассогласовани кинематического центра агрегата и курсовой составл ющей, котора определ етс продольным смещением направл ющей точки, в которой воспринимает информацию чувствительный элемент (например, щуп копирующего устройства) датчика траекторного 1 рассогласовани относительно кинематического центра агрегата (точки агрегата, скорость которой при отсутствии возмущений направлена параллельно продольной оси самоходного агрегата). Указанное продольное смещение са обычно не может быть произвольным , а его выбор ограничен компоновочными требовани ми и возможност ми чувствительного элемента датчика траекторного 1 рассогласовани . Сигнал датчика траекторного 1 рассогласовани через первый усилитель 3 поступает на первый вход первого сумматора 6. Коэффициент передачи

первого усилител 3 должен быть равен определенному значению Оь Сигнал датчика курсового 2 рассогласовани поступает на второй вход первого сумматора 6 через

второй усилитель 4 и инвертор 5, а на третий вход первого сумматора 6 - через инерционное звено 8. Коэффициент передачи второго усилител 4 должен быть равен зна- чениюа (аз-02) .коэффициент передачи инерционного звена 8 - величине . Посто нна времени инерционного звена 8 должна составл ть также определенное значение Т. Сигнал с выхода первого сумматора 6 передаетс на первый вход второго сумматора 7 непосредственно, а на его второй вход - через интегратор 9. Коэффициент передачи интегратора 9 равен значению 1/Т. С выхода второго сумматора 7 сигнал поступает на вход формировател 10 управл ющего сиг- нала, выход которого вл етс выходом устройства . Формирователь 10 преобразует и усиливает выходной сигнал дл использовани его в исполнительном механизме поворота самоходного агрегата и представл ет собой обычно широтно-импульсный модул тор либо пропорциональный усилитель в зависимости от вида исполнительного механизма и механизма поворота агрегата.

Управл ющее воздействие U в виде, например , перемещени штока гидропривода преобразуетс в изменение состо ни механизмов поворота агрегата, например отключение муфты поворота гусеничного трактора. Согласно законам динамики мен етс распределение сил, действующих на агрегат, и он входит в поворот, т. е. по вл етс углова скорость поворота ф. Она может быть вызвана и возмущающими силами (от рельефа, почвы), т. е. О). Этот процесс описываетс инерционным звеном 1 и сумматором 12.

Коэффициент передачи инерционного звена 11 самоходного агрегата обозначим,Л, посто нную времени этого звена Т, коэффициент передачи интегратора 17 равен скорости движени V агрегата, масщтаб- ного блока 18 - а2, коэффициенты передачи остальных звеньев и блоков равны единице . Анализ статической динамики системы показывает; что оптимальные значени параметров устройства наход тс в диапазонах

( 10...20)Г,

(1)

f2)

(3)

Изменение угла курса ф агрегата вл етс результатом интегрировани угловой скорости ф, что описываетс интегратором 16. Направление движени агрегата определ етс суммированием угла курса ф и угла бокового скольжени или сноса 8, что учитываетс сумматором 13. В результате интегрировани боковой составл ющей скорости движени агрегата в интеграторе 17 получаем координату УО кинематического центра агрегата. Алгебраически суммиру в сумматоре 14 координату Уа с координатой Уп. программной траектории, получаем траектор- мое рассогласование Д кинематического

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

центра 7, а в сумматоре 15 суммиру с величиной а2ф, моделируемой масштабным блоком 18 - траекторное рассогласование е направл ющей точки.

При выполнении соотношений (1), (2), (3) и значений параметров св зь, реализуема масштабным блоком 18, компенсируетс в св зи с тем, что параметр а2 обусловлен конструкцией и не вл етс оптимальным и устройство реализует отрицательную обратную св зь по курсу с передаточной функцией реального дифференцирующего звена

),

где Р - оператор дифференцировани . Совместно с интегратором 9 указанное звено обеспечивает астатизм устройства и позвол ет компенсировать вли ние низких частот, преобладающих в возмущени х.

В вариантах выполнени устройство дл колесных самоходных агрегатов с поворотными колесами или шарнирной рамой может содержать внутреннюю обратную св зь по углу поворота колес, реализуемую датчиком угла поворота колес, сигнал которого через усилитель и инвертор должен подаватьс на второй сумматор 7. Датчики траекторного 1 и курсового 2 рассогласовани могут иметь различные исполнени : механическое, оптическое, а датчик курсового 2 рассогласовани может быть выполнен на основе курсового гироскопа.

Устройство благодар фильтрации низких частот позвол ет существенно повысить точность автоматического вождени самоходных сельскохоз йственных агрегатов.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл автоматического вождени самоходного агрегата, содержащее датчики траекторного и курсового рассогласовани , первый и второй интеграторы, первый и второй сумматоры, выход последнего из которых св зан с входом формировател выходного сигнала, а первый и второй входы подключены соответственно к входу и выходу первого интегратора, при этом выход формировател выходного сигнала вл етс выходом устройства, отличающеес тем, что, с целью повышени точности автоматического вождени самоходного агрегата путем фильтрации низкочастотных составл ющих управл ющего сигнала, вызванных возмущени ми, оно снабжено инвертором , первым инерционным звеном, двум усилител ми и моделью самоходного агрегата, включающей три измеритыьных блока, второе инерционное звено, третий интегратор , третий, четвертый, п тый, щестой сумматоры и масштабный блок, выход которого св зан с первым входом шестого сумматора , а вход - с входом датчика курсового рассогласовани и выходом второго интегратора, при этом вход последнего сж- динен с выходом первого сумматора, а выход - с первым входом второго сумматора, выход которого через третий интегратор св зан с первым входом п того сумматора, причем первый вход первого сумматора подключен к выходу второго инерционного звена, вход которого св зан с выходом формировател выходного сигнала, а выход четвертого сумматора соединен с вторым входом шестого сумматора, выход которого

Фиг. 2

0

подключен к первому входу второго сумматора , а второй и третий входы соответственно соединены с выходами второго усилител и первого инерционного звена, при этом выход датчика курсового рассогласовани подключен к входу первого инерционного звена и через инвертор - к входу второго усилител , причем вторые входы третьего , четвертого, и п того сумматоров св заны соответственно с выходами первого, второго и третьего измерительных блоков.