Устройство для управления движением транспортного средства

Номер патента: 1783481

Авторы: Сидорин, Власенко, Рубанов, Подлесный, Кижук, Потапенко

Есть еще 13 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP файл.

Текст

Смотреть

(5)5 6 05 О 1 КСАН 6 ключен граммн дом о средст ционнь можно провод уложен задан н ного ср амплиту ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Белгородский политехнический институт строительных материалов им. И. А,Гришманова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1332268, кл. 6 05 О 1/03, 1986,Авторское свидетельство СССРМ 1524714, кл. 0 05 О 1/02, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(57) Изобретение относится к автоматическому управлению движением транспортнйх средств вдоль заданного токонесущймпроводом направления и может быть использовано, например; в машиностроительной промышленности для управлениямобйльным роботом, эксплуатируемым прибольших неровностях пола, в системах с.адИзобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в робототехнике, в частности, для управления движением транспортных средств вдоль заданного токонесущим проводом направления, эксплуатируемых при больших неровностях пола, и в системах с адресацией рабочих органов,Известно устройство для автоматйческого управления движением самоходного средства; содержащее датчик сигнала пере 2ресацией рабочих мест, Цель изобретения - " упрощение и расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности использования- транспортного средства в случаях с адресацией его останова, Для этого в устройство, содержащее индукционный датчик, установленный на транспортном средстве, генератор переменного тока, подключейный к токонесуще.- му проводу, аналого-цифровой преобразователь, усилительно-выпрями- тельный блок, формирователь команд, сервопривод, амплитудно-фазовые датчики, введен коммутатор, индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально, а П-образные петли амплитудно-фазового датчика расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства й уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траактории движения, 15 ил.евй ия структуры (кодовый датчик), проый блок, соединенный с сервоприворганов управления самоходного ф ва, чувствительйый элемент с индук аай м датчиком, установленным с возстью взаимодействия с токонесущим ом, подключенным к генератору и ным на местности в соответствии с ой траекторией движения самоходедства; устройство снабжено также дно-фазовым датчиком, амплитудсвязанного с неровностями местности, па которой оно перемещается; таким образом, исключается дополнительная ошибка при определении отклонения транспорта от трассы. Использование предложенных конструкций амплитудно-фазового датчика позволяет осуществлять кодирование и декодирование обслуживаемого оборудования, причем кодирование приводится в любой выбранной 3-системе счисления, Кроме того, сохраняется высокая помехоустойчивость за счет применения цифрового кодирования. Формула изобретения Устройство для управления движением транспортного средства, содержащее индукционный датчик, установленный на транспортном средстве с возможйостью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору переменного тока, уложенным на местности в соответствии с заданной траекторией двйжения транспортнОго средства, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом усилительновыпрямительного блока, а выход - с входом формирователя команд, первый выход которого связан с входом сервопривода, и амплитудно-фазовые датчики, расположенные в местах причала транспортного средства и . образованные токонесущим проводом, о тл ичаю щеес я тем, что, с цельюупрощения и расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности транспортного средства в случаях с адресацией его останова, оно содержит коммутатор, э индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально.магнитные центры которых расположены в плоскости, поперечной токонесущему проводу, последовательно друг за другом, причем у одной из пар катушек, являющейся центральной, магнитный центр расположен над токонесущим проводом, выходы пар ка О тушек подключены к соответствующим информационным входом коммутатора, выход которого соединен с входом усилительновйпрямительного блока, при этом управляющий вход коммутатора соединен с вторым выходом формирователя команд, третий выход которого связан с входом запуска аналого-цифрового преобразователя. П-образные петли амплитудно-фазового датчика, последовательно Модирующие два разряда кодапричала в 3-системе счисления расположены по нормали в протиповоложные стороны от траектории движения транспортного средства, уложены на местности симметрично относительно центра точного асганова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траекториидвижения, размер каждой петли по нормали к токонесущему провору равен произведению расстояния между двумя соседними О магнитными центрами индукционного датчика на значение разряда кода причала в 1-системе счисления, которое равна количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика симметрично относительно магнитного центра центральной пары катушек,но-фазовым детектором и дешифратором кодов; амплитудно-фаэовые датчики образованы контурами иэ токонесущего провода и расположены в местах смены структуры,Недостатком такого устройства являются ограниченные возможности применения индукционного датчика как кодового датчика, поэтому в системе автоматического управления движением транспортного 10 средства предусмотрены два типа датчиков, индукционный и кодовый; и соответствующие подсистемы управления потрассе и декодированияоборудования;что приводит к усложнению технической реализации системы Известно также устройство определения отклонения транспортного средства от заданной траектории; эксплуатируемого при больших неровностях пола,содержащее три пары катушек индукционный дат 20 чик), установленных на роботе в горизонтальной плоскостй, прйчемдве пары катушек расположены на Определенйом расстоянии друг от друга и"от продольной оси транспортногосредства, а третья пара установлена, как и первые две пары катушек, на магнитномстержне, оськоторого перпендикулярна направляющему-токонесущему проводу, уложенному на местности,30 причем магнитный центр третьей катушки расположен междупервымиДвмя йарами катушек,Таким образом,эа счет дополнйтельнойпары катушек частично устраняется неровтранспортное средство. Однако такой индукционный датчик имеет ограничение по зоне отклонения транспбрта от токонесущего провода, которое обусловлено областью 40 линейности статической характеристики катушек и сохраняется при относительно небольших отклонениях по высоте. Кроме того, в самом методе измерения отклонения транспортного средства от токонесущего провода заложена методическая погрешность, суть которой заключается в следующем, Так как катушки включены дифференциально, то отклонение вправо или влево от токонесущего провода вызывает появление ЭДС на выходе индукционно 50 го датчика с соответствующим значением фазы, причем, чем большеотклонение, тем больше ЭДС, однако чувствительность датчика зависит еще и от расстояния от датчика до токонесущего провода, и при больших 55 неровностях пола будут вноситься искажения в показания индукционного датчика.Кроме того, известно устройство для управления движением транспортного средства, содержащее индукционный датчик,ность местности, по которой перемещается 35 установленный на транспортном средстве свозможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору .переменного тока и уложенным на местности в соответствии с заданной траекториейдвижения транспортного средства, усилительно-преобразующий блок, связанный синдукционным датчиком и аналого-цифровым преобразователем, который последовательно соединен с вычислительным блокоми сервоприводом, образующими подсистему управления по трассе, кодовый датчик,установленный с возможностью взаимодействия с амплитудно-фазовыми датчиками,расположенными в местах причала транс-портно.о средства и образованными из токонесущего провода, причем кодовыйдатчик, а-канальный усилитель, детекторы,пороговое устройство, регистр, элементИЛИ-НЕ, формирователь импульсов, элемент И-НЕ, счетчйк образуют подсистемудекодирования оборудования и точного позиционирования,Недостаткомэтого устройства являютсяограниченные-возможности примененияиндукционйого датчика и всей подсистемыуправления транспортным средством потрассе в случаях с адресацией рабочих органов, длячего требуютсякодовый датчик иподсистема декодирования оборудования иточного останова, Кроме того, использова-.ние аналогового сигнала от индукционногодатчика, величина которого пропорциональна отклонению транспортного средства оттрассы, связанос ошибками в системе уп-равлений при эксплуатации транспортйогосредства с большими неровностями местности, по которой оно передвигается. Сложнатехническая реализация устройства,Цель изобретения - упрощение и раСшйрение области применения устройства засчет обеспечения возможности использования транспортного средства в случаях с адресацией его останова.Укаэанная цельдостйгается тем, что устройство для управления движейием транспортного средства, содержащееиндукционный датчик, установленный натранспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору переменного тока,уложенным на местности в.соответствии сзаданной траекторией движения транспортного средства, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которогосоединен с выходом усилительно-выпрямительного блока, а выход - с входом формирователя команд, первый выход которогосвязан с входом сервопривода, и амплитудно-фазовые датчики, расположенные в мес. 3Ь Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытйям при 113035, Москва, Ж-Зб, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,тах причала транспортного средства и образованные токонесущим проводом, оно дополнительно содержит коммутатор, а индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально, магнитные центры которых расположены в плоскости, поперечной токонесущему проводу, последовательно друг эа другом, причем у Одной из пар катушек являющейся центральной, магнитный центр расположен над токонесущим проводом, выходы пар катушек подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, выход которого соединен с входом усилительновыпрямительного блока, при этом уйравляющий вход коммутатора соединен с вторым выходом формирователя команд, третий выход которого связан с входом запуска айалого-цифрового преобразователя, П-образные петли амплитудно-фазового датчика, последовательно кодирующие два разряда кода причала в 3-системе счисления, расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства, уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами индукционного датчика на значение разряда кода причала в 3-системе счисления, которое равно количеству центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика симметрично относительно магнитного центра центральной пары катушек.Магнитные центры каждой пары катушек расположены поперечно токонесущему проводу и последовательно друг за другом с шагом, определяющим точность измерения отклонения транспортного средств от заданной траектории движения, Индукционный датчик предложенной конструкции позволяет осуществлять контроль за откло" нением транспортного средства от заданной траектории движения с указанной точностью и дополнительно к основным своим функциям позволяет проводить декодирование причалов, если кодирование осуществляется последовательным кодом. 8 связи с использованием разработанного индукционного датчика, имеющего расширенные функциональные возможности, осуществлена новая техническая реализация системы для автоматического управления движением транспортного средства, вклю воду равен произведению расстояния между магнитными центрами на значение разряда кода причала, в 3-системе счисления, которое рвео количеству магнитных 35 центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика относительно центральной пары катушек, Дополнительное применение разработанного амплитудно-фазового датчика позво ляет уменьшить количество контуровамплитудно-Фазового датчика по сравнению с прототипом,.На фиг. 1 показана схема устройствадля управления движением транспортного 45 средства; на фиг. 2 - конструкция индукционного датчика и его размещение на транспортном средстве, на фиг. 3 - схема включения К пар плоских катушек; на фиг. 4 - статическая характеристика дифферен ци ального индукционного датчика; на фиг, 5 -статическая характеристика индукционного датчика для его различных положений нд токонесущим проводом; ра фиг, 6 - алгоритм определения величины отклонения 55 транспортного средства от заданной траектории движения; на фиг, 7 - техничеекая реализация системы автоматического управления транспортным средством; на фиг, 8 - . стагические характеристики индукционного датчика, поясняющие методику выбора 10202530 чающая дополнительно к известным элементам системы коммутатор. связанный информационными входами с индукционным датчиком, состоящим из К пар катушек, а выходом - с усилительно-выпрямительным блоком, причем управляющий вход коммутатора соединен с формирователем команд, осуществляющим управление коммутатором по заданной,программе. Кроме того,следует отметить, что разработанная система автоматического управления движением транспортного средства выполняет функции подсистемы декодирования оборудования иточного остайова транспортного средства, причем техническая реализацияее значительно упрощена по сравнению с существующими. Предлагается также техническая реализация амплитудно-фазовогодатчика в виде П-образной петли, с помощью которой можно последовательно кодировать два разряда кода причала в 3-системе счисления, при этом петли расположены по нормали в противоположные стороны от граектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересеченииоси точного позиционирования и заданной траектории движения, причем размер каждой петли по нормали к токонесущему проего технической реализации из заданной йерпендикулярна токонесущему проводу 3 точности; на фиг, 9 - статические характери- (фиг, 2).стики одной пары дифференциально вклю- . В каждой паре дифференциально включенных катушек для разных расстояний ченных катушек наводится ЗДС, амплитуда между ними; на фиг, 10 - зависимость диа которой зависит от величины смещения магпаэона измерения индукционного датчика нитного центра М этой пары относительно от выбранного расстояния между диффе- токонесущего провода 3 (фиг. 4).ренциально включенными катушками; на Так как ийдукционный датчик 5 выполфиг. 11 - амплитудно-фазовый датчик, над нен таким образом, что магнитные центры которым оазмещен индукционный датчик; 10 пар катушек располагаются последовательна фиг. 12 - фрагмент взаимодействия амп- но друг за другом, совокупность значений лктудно-фазового датчика и индукционного амплитуд ЭДС, наводимых в парах катушек, датчика; на фиг, 13 - общий алгоритм раба- в любой момент времени восйройзводит ты вычислительного блока; на фиг. 14 - фун- статическую характеристику отдельно взякциональная схема коммутатора; на фиг. 15 15 той пары катушек, т.е. характеристику, пока - практическая реализация коммутара. занную на фиг, 4.Устзойствосодержитамплитудно-фаэо- Это свойство положено в основу опревые датчики 1,2 п, и - 1, и, установлен- деления ввеличины отклонения ТС от заданные в местах позиционирования ной траектории движения.. транспортного средства (ТС) и уложенные с 20 Один из магнитных центров индукцион.помощью токонесущего провода 3, питае- його датчика 5(центральный) выбирается в мого генератором переменйоготока 4. Над качестве опорного, В том случае, когда он токонесущим проводом расположен индук- находится непосредственно над токонесуционный датчик 5, взаимодействующий с щим проводом 3 йли смещен относительно ним, соединенный с аналоговым коммутато . и ромб,сигналсвыходакоторогоусиливается него .на Расстояние, не превышающееусилительно-выпрямительнйм блоком 7 и отклонение ТС от эаданйой траектории счипередается на вход аналого-цифрового пре- тается равным нулю (фиг. 5 а).образователя 8, цифровая информация с вы- Это расстояние распознается по следу- хода которого поступает в формирователь 30 ющем условию:команд 9, осуществляющийвыдачууправля- . ААь = 0,1К - 1 (1) ющюх воздействий на серврпривод 10, Кро- где А - . амплитуда ЭДС, наводимая в паре ме того, формирователь команд 9 катушек, магнитный центр которой принят вырабатывает цифровые сигналы для управ- за опорный;ления аналоговым коммутатором б и анало А - амплитуда ЭДС; наводимая в -й го-цифровым преобразователем 8 (фиг. 1), гаре катушек.Устройство работает следующим обра- . Пусть под действием возмущений ТС зом. По маршруту движейия транспортного сместилось вправо относительно токонесусредстеа уложен токонесущий провод 3, по щего провода 3(фиг. 56), В этом случае спракоторому протекает переменный ток, созда ведливо выражениеющйй цилиндрическое магнитное поле. С АсАь = 0,1,., с - 1;т, (2) этим полемвзаимодействуетиндукционный где А - амплитуда ЗДС, наводимая в паре датчик 5, закрепленный на ТС и выполнен- катушек, магнитный центр которой располоный в виде сборки четного числа плоских жен над токонесущим проводом или сме(дисковых) катушек, установленных соосно 45 щен относительно него на расстояние, не (ось 00) вплотную друг к другу (фиг, 2). превышающее р/2.Пары плоских (дисковых) катушек вклю- Тогда отклонение ТС от заданной траекчены дифференциально, причем их магнит- тории движения вычисляется по формуле ные центры Мп, Мп+1,".,Мп+ьрасположены я=здп(Й - й) Н - МР 4 р/2, (3) поперечнотоконесущему проводу 3 с шагом 50 где М - номер опорной (центральной) пары р, определяющим точность измерения от- катушек;клонеиия ТС от заданной траектории (фиг. й - номер пары катушек, в которой ам).: плитуда наводимой ЗДС минимальна.В исходномсостоянии индукционный Для примера; показанного на фиг. 56,датчик 5 устанавливается над токонесущим 55 е = з 9 п (9-5)9-52 " 1= 8+1 (мм).проводом 3 (высота Ь порядка нескольких При смещении ТС в другую сторону отсантиметров) таким образом, что плоскости клонение определяется аналогично (фиг.катушек перпендикулярны поверхности ук в):ладки токонесущего провода 3 и продоль- е- з 9 п (9-12) 9-122 1=-6."1(мм), ная ось индукционного датчика 5 (ось ОО)Таким образом, индукционный датчик 5является датчиком дискретного принципа.действия, так как осуществляется квайтование аналогового сигнала по уровню, Усло- .вия (1), (2) будут выполняться не только 5тогда, когда магнитный центр пары катушекнаходится непосредственно над токонесущим проводом 3, но и когда он смещен нарасстояние, не превышающее р/2. Отсюдастановится понятным наличие статической 10ошибки рУ 2 в формуле(3),На фиг, 6 приведена схема алгоритма:определения величины отклонения ТС от заданной траектории движения:11 - блок на чальной установки; 12 - блок опроса пар 15катушек индукционного датчика 5; 13 - блокнахождения номера пары катушек, наводимая ЭДС в которой минимальна, 14 - блоквычисления отклонения,Техническая реализацйя предложенйОго устройства для автоматического управле-ния движением транспортного средствапоказана на фиг, 7,Вычислительный блок 9 построен на базе однокристальной микроЭВМ (ОЭВМ) серии К 1816 со схемами расширения внешнейпамяти, В его состав входят ОЭВМ, ОЗУ,ПЗУ, регистр адреса йамяти ЯО 1, выходнойпорт ЯО 2. Шесть разрядов порта Р 2 ОЭВМиспользуются для управления аналоговым 30коммутатором 6, а порт Р 1 и два старшйхразряда Р 2 - для считывания цифрового кода с АЦП.С помощью регистра В 61 организуетсяобмен информацией между памятью и одно. кристальной ЭВМ. Регистр В 62 предназначен для временного храненияуправляющего воздействия на сервопривод10,Конструктивно блок 6 может быть выполнен нэ базе интегральных аналоговыхкоммутаторов, например К 591 КНЗ. Даннаямикросхема обеспечивает коммутацию шестнадцати аналоговых каналов,Для построения коммутатора на большее число коммутируемых каналов бгок 6должен быть построен по функциональнойсхеме, приведенной на фиг. 14. Входные каналы аналогового коммутатора образуют потенциальные выходы дифференциально включенных пар катушек индукционного датчика 5. Управляющий код поступает с порта Р 2 вычислительного блока 9. Выход аналогового коммутатора со единен с входом усилительно-преобразующего блока 7,Общее количество корпусов интегральных коммутаторов определяется по форму- ле МП 1Кгде М - общее числсг коммутируемых каналов;К - количество каналов, коммутируемыходной микросхемой,Причем частное округляется до большого целого, Для выбора аналогового каналавычислительный блок 9 формирует управля-,ющий код длиной Ип бит. Младшие разрядыэтого кода подключены к управляющим входам(УВ) всех интегральных коммутаторов, астаршие р разрядов подаются на вход дешиФратора ДШ, выходы которого соединены с входами Ч аналоговых коммутаторов,. С помощью старших разрядов осуществляется выбор соответствующего аналогового коммутатора, а младшие и битуправляющего кода определяют один из каналов выбранного аналогового коммутатора.Значения р и и определяются по формуламР=о 92 гпп=1 о 92 КНа фиг. 15 приведен пример реализации 32-канального коммутатора, выполненного на микросхемах К 591 КНЗ.Для определения величины отклоненияТС от заданной траектории движенияОЭВМ последовательно через порт Р 2 выдает коды коммутации на управляющие входы Ио, И 1 йианалогового коммутатора6, перебирая при этом цифровые комбинации, количество которых равно числу пардифференциально включенных катушек индукционного датчика 5, а десятичное представление кажДой цифровой комбинацииесть номер коммутируемой пары катушек,Этот номер должен соответствовать номерумагнитного центра пары катушек; В своюочередь, магнитные центры нумеруются последовательно целыми числами от 0 до К,Например, появление на управляющихвходах аналогового коммутатора 6 кода00101 должно привести к коммутации парыкатушек, номер магнитного центра которойравен 5.После каждой коммутации сигнал, снимаемый с соответствующей пары катушек,усиливается и выпрямляется в усилительновыпрямительном блоке и подается на информационный вход аналого-цифровогопреобразователя 8. Далее ОЭВМ через выход ТО осуществляет его запуск. Послеокончания преобразования аналоговогосигнала в код аналого-цифровой преобразователь 8 формирует сигнал "Готовность данных", который поступает на вход запросапрерываний ОЭВМ Я, Программа обслуживания прерывания состоит в считывании через порт Р 1 и два разряда Р 2 цифрового кода и пересылке его для временного хранения в ОЗУ.Таким образом, после реализации блоком 12 алгоритма определения величины отклонения ТС от заданной траектории движения (фиг, 6) будет сформирован массив чисел е (1), 1=0,1,2 К - 1, каждый элемент которого является цифровым .представлением амплитуды ЭДС, наводимой в паре катушек. Затем выполняется выбор минимального элемента этого массива (блок 13). Он может быть реализован различными способами, Вданном случаеосуществляется последовательный перебор элементов массива, сравнениекаждого элемента с текущим минимумом, формирование нового значения текущего минимума и запоминание его номера. После окончания цикла по значение й будет равно номеру пары катушек, магнитный центр которой находится над токонесущим проводом 3,Далее происходит вычисление отклонения ТС от заданной траектории движения по формуле (3). Причем величины р, К и й задаются заранее в блоке 11 и являются константами.Информация об отклонении используется для вычисления управляющего воздействия на сервопривод 10, которое формируется таким образом, чтобы ТС возвращалось на заданную траекторию движения, т.е, желаемый закон изменения управляемой величины имеет вид е (т)=0, Кроме того, предложенный индукционный датчик дополнительно к основным своим функциям позволяет проводить декодирование технологического оборудования, если его кодирование осуществляется последовательным кодом, уложенным токонесущим проводом в виде последовательности П-образных петель (авт. св, СССР М 767710, кл, 6 05 О 1(02. Так как устройство для управления движением ТС обеспечивает движение по заданной траектории, то минимальная амплитуда ЭДС будет наводиться или в центральной паре катушек(й), или в близлежащих парах, Появление П-образной петли на трассе приведет к резкому изменению величины Мь которое идентифируется как один разряд кода, После прохождения всех П-образных петель последовательный код будет считан,Из формулы (3) следует, что статическая ошибка определения величины е зависит от шага установки магнитных центров р, который, в свою очередь, определяется толщиной плоской катушки вблизи нуля (фиг, 8). Так как первое вытекает из того, чтовеличина р не может быть меньше величныЬ, следует остановиться более подробно навтором моменте,5 Поскольку порог чувствительности Ооаналого-цифрового преобразователя является конечной величиной, цифровое представление амплитуд А Ан,А+1,в отличиеот цифрового представления амплитуд А,с10 А,г, А+1,г будет одинаковым (фиг, 8). Поэтомуопределить номер магнитного центра парыкатушек, в которой амплитуда наводимойЭДС минимальна, не представляется возможным. В связи с этим наклон статической15 характеристики пары катушек вблизи дол- .жен выбираться из условиятца-ОРДиапазон измерения М индукционного20 датчика 5 зависит от расстояния х междукатушками в дифференциально включеннойпаре,На фиг. 9 показаны статические характеристики пары катушек, при различных ве 25 личинах х и фиксированном Оо, Диапазонизмерения М определяется граФически. Если величина отклонения ТС от трассы будетбольше К, то из-зэ конечного значения порога чувствительности Но определить номер30 пары, амплитуда наводимой ЭДС в которойминимэльна,не удастся, так кэк таких парбудет несколько.Из зависимости М(х), приведенной нафиг, 10, следует, что с увеличением рэссто 35 яния между катушками в дифференциальновключенной паре диапазон измерения индукционного датчика увеличивается.С помощью индуктивного датчика 5можно осуществить декодирование техно 40 логического оборудования,По маршруту движения, т.е, в местах егопозиционирования, с помощью токонесущего провода 3 симметрично относительноцентра точного останова, находящегося нэ45 пересечении оси точного позиционирования и токонесущего провода 3, в противоположные стороны друг от другаукладываются П-образные петли амплитудно-фаэового датчика, последовательно ко 50 дирующие два разряда кода причала в,3-системе счисления (см. фиг. 11),Выбор системы счисления для кодирования обслуживаемого транспортным средством оборудования определяется55 количеством пар дифференциально включенных катушек в индукционном датчике 5.Эти пары катушек конструктивно должныбыть установлены тэк, чтобы их магнитныецентры располагались последовательностаршую и младшую цифру кода причала.Очевидно, что при обслуживании транспортным средством большого количества оборудования, необходимо изменить конструкцию индукционного датчика 5, иавтоматически пои этом изменится основание системы счисления, в которой будет опдруг за другом и отстояли на расстояние, величина которого равна погрешности измерения отклонения ТС от токонесущегопровода 3. Например, индукционный датчик5 состоит из одиннадцати пар дифференциально включенных катушек (см, фиг. 11), Если магнитный центр центральной пары катушек обозначить через О, а остальные магнитные центры пронумеровать в обе стороны и считать, что при движении ТС вдоль токонесущего провода движение происходит без отклонения, а магнитный центр центральной пары катушек совпадает с траекторией движения ТС, то в таком случае при последовательном считывании информации с датчика 5 в момент времени, когда индукционный датчик 5 располагается сначала над одной П-образной петлей, кодирующей старшую цифру, а затем над другойП-образной петлей, кодирующей младшую цифру кода причала, можно определить код причала, закодированный П-образными петлями амплитудно-фазового датчика, Количество оборудования, которое можно распознать при таком способе кодирования, зависит от количества магнитных центров, расположенных в обе стороны от центра О. При данной конструкции датчика максимальный код причала можно получить, если П-образная петля, кодирующая старшуюцифру причала, охватывает пять магнитных центров, не считая центральной, а П-образная петля, кодирующая младшую цифру кода причала, - такое же количество магнитных центров, расположенных противоположной стороны от центрального в индукционном датчике 5. В этом случае код причала будет равени= 5 х 6 + 5 ф 60= 36+ 5= 41,где 5 в первом слагаемом - старший коэффициент кода причала;5 во втором слагаемом - младшая цифра кода причала;6 - основание системы счисления 3-6, При этом количество магнитных центров индукционного датчика 5, охватываемых последовательно петлями, кодирующими максимальный код причала, считая центральный магнитный центр, определяет основание системы счисления А в которой будет определяться код причала, а их количество, не считая центрального магнитного центра, соответственно определяет 5 1020 25 303540 45 50 ределяться код причала, Напримеп, если индукционный датчик 5 будет содержать девятнадцать пар дифференциально включенных катушек, то максимальноеколичество обслуживаемого оборудования при этом будет равноил 101+ 9100=99,Однако для обеспечения точного определения отклонения от токонесущего провода 3 с погрешностью определения отклонения, равной 1 мм, индукционный датчик 5 должен конструктивно выполняться так, чтобы магнитные центры пар дифференциально включенных катушек отстояли друг от друга на 2 мм или при этом задавались максимальным отклонением ТС от трассы в ту или другую сторону,.например, равную 15 мм,Конструкция индукционного датчика 5 при этом должна содержать такое количество пар дифференциально включенных катушек, чтобы при максимальном отклонении от токонесущего провода 3 в местах кодирования причалом при системе счисления 3 самые крайние магнитные центры индукционного датчика 5 находились над П-образными петлями амплитудно-фазового датчика максимального кода причала. При такой конструкции индукционного датчика 5 с учетом максимального отклонения можно определить любой код причала из 1п при движении ТС вдоль провода 3. Уже для определения максимального отклонения ТС от токонесущего провода 3, равного 15 мм, с погрешностью в 1 мм индукционный датчик содержит 30 пар дифференциально включенных катушек, а это значит, что согласно предложенной системе кодирования можно закодировать с учетом максимального отклоненияп=7 к 8 +7 к 80=63единиц оборудования, обслуживаемого транспортным средством, В тех случаях, когда количество обслуживаемого оборудования невелико, можно повысить достоверность считываемой информации путем того, что е магнитных центров индукционного датчика 5 считать за единицу, а количество таких единиц, охватываемых П-образными петлями амплитудно-фазового датчика, определяет код причала, В этом случае число и в рассмотренном выше примере если считать, что гп=2, будет равно п=З к 4 +3 к 4=151 1 1 о (см. фиг, .12),Как видно из рассмотренных примеров изменения конструкции индуктивности датчика 5,. можно добиться требуемой точности отклонения ТС от траектории движения, а при наличии в датчике большого количества пар катушек, включенных дифференциально, определившись количеством магнитныхцентров в, приходящихся на единицу, определяющую код причала, можно повысить достоверность информации, считываемой с индукционного датчика 5 при наличии рыскания ТС при движении, Рассмотрим общий 5 алгоритм работы вычислительного блока 9, позволяющий решать все задачи, возникающие в процессе управления транспортным средством. Формирователь кодов 9 для решения задач управления в данном случае 10 может быть построен на базе микроЭВМ.В рассматриваемом случае формирователь кодов 9 реализован на базе однокристальной микроЭВМ (ОЭВМ) К 1816 со схемами расширения памяти (см, фиг. 7). 15Память ЭВМ состоит из ПЗУ и ОЗУ. В ПЗУ хранятся некоторые константы, необ-, ходимое для решения задач управления, а также алгоритм работы вычислительного блока 9. ОЗУ предназначено для хранения 20 текущей. информации, необходимой для вычисления в процессе управления транспортным средством, Алгоритм работы . вычислительного блока 9 представлен на, фиг, 13. 25При запуске системы управления транспортным средством формирователем команд 9 выходят на программу, которая подготавливает необходимые области памяти, считывает из ПЗУ константы, опреде .ляющее количество обслуживаемого транспортным средством оборудования, константу, определующую основание системы счисления - А в которой закодированы причалы, а также значение константы в и 35 т.д, После этого начинает выполняться программа определения положения транспортного средства надтоконесущим проводом 3, выход из которой произойдет только в том случае, если ТС окажется над токонесущим 40 проводом 3. После определения режима работы ТС начинает выполняться программа соответствующего режима, В этой программе определяется направление движения ТС и формируется управляющее воздействие 45 на сервопривод 10, вырабатываемое в ОЭВМ и выдаваемое через ее двунаправленный порт ДВ в регистр Яб 2 (см, фиг. 7). ТС начинает двигаться в сторону первого обслуживаемого причала, а формирователь 50 команд 9 переходит на программу определений значения отклонения его от токонесущего провода 3.При этом ОЭВМ последовательно через порт Р 2 выдает коды коммутации на управ ляющие входы аналогового коммутатора,б, перебирая при этом цифровые комбинации, количество которых равно числу пар дифференциально включенных катушек в индукционном датчике 5, После каждой коммутации аналогового коммутатора 6 сигнал, снимаемый с пары катушеК индукционного датчика 5, усиливается в усилительно-выпрямительном блое 7, подается на информационный вход аналогоцифрового преобразователя 8, под управлением ОЭВМ в АЦП аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код, а затем каждый раз считывается ОЭВМ по сигналу "Конец преобразования", вызывающему прерывание программы, В программе прерывания осуществляется считывание кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 через порт Р 1 и Р 2 (используются только разряды Р 27, Р 26), в оперативную память вычислительного блока 9. После завершения цикла коммутации всех пар катушек индукционного датчика 5 среди сформированного в ОЗУ массива цифровых кодов ойределяется минимальный цифровой код и его порядковый номер, который в данном случае соответствует номеру той пары катушек, между которыми находится токонесущий провод 3. Располагая информацией о порядковом номере центральной пары катушек и текущем порядковом номере той пары катушек, между которыми в данный момент находится токо- несущийпровод 3, зная расстояние между магнитными центрами пар катушек в индукционном датчике 5, можно определить знак и отклонение транспортного средства от токонесущего провода 3:е = з 9 п(й.-й)К-ИРгде я - отклонение ТС от токонесущего провода 3 со знаком;Й - номер пары катушек индукционного датчика 5 в текущий момент времени;М - номер центральной пары катушек; р - расстояние между магнитными центрами соседних пар катушек,На фиг. 12:показан момент положения индукционногд датчика 5 над токонесущим проводом 3. Величина отклонения ТС в этом случае будет равнае = з 9 п(15 - 22) 15 - 22 2= - 14 мм.При наличии отклонения по его знаку и величине формируется код управляющего воздействия на сервопривод 10, который выдается ОЭВМ через ее двунаправленный порт ДВ в регистр ЯО 2.Но прежде чем сформировать управляющее воздействие, полученное отклонение сравнивается с отклонением, рассчитанным на предыдущем опросе индукционного датчика 5, При этом берется разность между текущим и предыдущим отклонениями. По величине этой разности определяется, действительно ли текущее отклонение - это от40- е 1 ) + - ео 3 если зцп(6)=1; 1 1 1 о 1, о- Ео 3гп в противном случае,1 1где значение - й, - яо округляется до цев гллого значения;и - код причала; 503 - основание системы счисления;в - константа;й,го - отклонения, обусловленные по-явлением на трассе П-образных петель ам- .плитудно-фазового датчика, кодирующих 55старшую и младшую цифру кода причаласоответственно и вычисляемых по формуламЕ 1 = 1 Й 1 йр 1 и Ео = %о Йро,клонение ТС от токонесущего провода, либо это отклонение связано с расположением индукционного датчика 5 над П-образной петлей амплитудно-фазового датчика, Если величина разности превышает заранее оп ределенную константу, то считается, что это отклонение связано с появлением П-образной петли амплитудно-фазового датчика; в этом случае величина отклонения пересчитывается и определяется как разность номе ров пар катушек индукционного датчика 5, определяющих положение токонесущего провода 3 в данный момент времени и предыдущий. По знаку этой разности определяется старшая-или младшая цифра кода 15 причала при данном опросе йндукционного датчика 5, а величина разности, деленная на константу в и округленная до целого значения, определяет цифру кода причала, значение которой заполняется, Если знак 20 получейной разности отрицателен, это соот-ветствует тому, что код причала закодирован двумя петлями амплитудно-фазового датчика. Далее программа учитывает размер П-образной петли и продолжает ликви дировать отклонение ТС без учета величины, обусловленной появлением П-образной петли. Такая коррекция отклонения продолжается до момента, определяющего сход индукционного датчика 5 с П-образной 30 петли. Затем отклонение рассчитывается так же, как до появления на трассе П-образной петли амплитудно-фазового датчика; кроме того, анализируется признак, определяющий количество цифр, кодирующих те кущий код причала, В том случае, если количество полученных значений цифр кода причала совпадает с признаком, определяется значение текущего кода причала; где Й 11, Й 10 - номера пар ка ушек индукционного датчика 5, регистрирующих появление.на трассе петель, задающих старшую имладшую цифры кода причала соответственно;Мр 1, йро - номера пар катушек индукционного датчика 5, регистрирующих трассудвижения ТС (см. фиг. 12).Определив код причала, его величину сравнивают с величиной, заданной в программе движения, и при их совпадений управление передается программе останбва ТС у причала, в противном случае выполняется программа, осуществляющая проезд ТС над П-образными петлями второй половины амплитудно-фазового датчика, после чего передается управление на блок 5 общего алгоритма (см, фиг, 13).В программе останова ТС у причала осуществляется снижение скорости ТС, и при обнаружении схода индукционного датчика 5 с П-образной петли формируется управляющее воздействие на останов. По завершении останода запускается таймер времени останова и подготавливается к выполнению следующий шаг программы движения, При обнаружении последнего шага после завершения времени останова завершается вы-" полнение программы, аЙ протйвной случае работы программы возобновляется,Благодаря такой схеме устройства для управления движением ТС расширяются функциональные воэможности устройства управления и упрощается техническая реализация подсистемы декодирования оборудования и точного останова. Расширение функциональных возможностей устройства связано с использованием индукционного датчика в качестве датчика, определяющего отклонения ТС от траектории, а также позволяющего определять код причала и осуществлять точный останов ТС, Многофункциональное назначение индукционного датчика позволяет упростить техническую реализацию устройства для управления движением транспортного средства, при этом при создании системы используются стандартные модули сопряжения информационных каналов датчика с вычислительным устройством, Кроме того, устройство позволяет повысйть точность измерения отклойения ТС от трассы, причт:и точность зависит от конструктивных особенностей изготовления датчика, а информационный сигнал об отклонении получают в цифровом виде. Благодаря дифференциальному включению катушек их выходной сигнал в момент расположения 1-й пары катушек над токонесущим проводом не зависит от вертикального перемещения ТС,

Заявка

4798351, 08.01.1990

БЕЛГОРОДСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИМ. И. А. ГРИШМАНОВА

КИЖУК АЛЕКСАНДР СТЕПАНОВИЧ, РУБАНОВ ВАСИЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ, ПОТАПЕНКО АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ, ПОДЛЕСНЫЙ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, ВЛАСЕНКО ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ, СИДОРИН ИГОРЬ МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G05D 1/02

Метки: транспортного, средства, движением

Опубликовано: 23.12.1992

Код ссылки

<a href="http://patents.su/21-1783481-ustrojjstvo-dlya-upravleniya-dvizheniem-transportnogo-sredstva.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для управления движением транспортного средства</a>

Похожие патенты