Вычислительное устройство для автоматического позиционирования транспортного средства

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1615749 15 50 ро Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С(56) Авторское свидетельство СССР У 1270768, кл, С 06 Р 1/50, 1985.Авторское свидетельство СССР У 819811, кл, 6 Об Р 25/50, 1979. (54) ВЬИИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВА 1 ПИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для транспорти 2рования грузов, Целью изобретения является расширение производительности за счет выбора оптимального пути торможения. Устройство содержит вычислительный блок 1, включающий датчик 2 веса груза, сумматор 3, умножитель 4, сумматор 5, умножители 6 и 7, сумматор 8, вычитатель 9, делитель 10, умножитель 11, привод 12, блок 13 включения торможения, включающий формирователь 14 единичного импульса, счетчик 15, вычитатель 1, аналогоцифровой преобразователь 17, схему ,8 сравнения, датчик 19 числа обо тов, 5 ил.1615749 Составитель А,ЖереновТехред Л.Олийнык Корректор С,Венку актор зориз аж 566 одписно зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3990 ВНИИПИ Госудаенног 13035 омитета по изо осква, Ж, Р ниям и отая наб.,06/юиу тиям при ГКНТ СС4/5Изабретеие относится к явтамятикеи вычислительной технике и может бытьприменено для автоматического транспортированиярузов в любой отраслипромышееетости 9 где требуется точноепозиционирование транспортного средства с оптимальным выбором пути тор,можения,.Цель изобретения - повыгенис производительности за счет выбора оптимального пути торможения,На Фиг,1 представлена Функционялт -НЯЯ СХЕМЯ УСТРсйСТВЯ На ФИГ., - ф"Нт"ционяльная схема ст.:тем: управлениятранспортным срептством;на фиг.3ункцианальная схегЯ блока формироваИЯ СИГНЯЛЯ ТатНОГО ОСТЯЕОВЯ е Еафе, 4 - упрощенная Функциональнаяхема блока отработки програмь; нафеГ.5 - характеристика датчика скаости (тахогенератора),Устройство содержит вьгчислителььй блок 1, включяотщтий датчик 2 весаЕр уэа 9 С уММат ар 3 9 уМт Ожит ЕЛ Ь 4 9уиатар 5, умножигеле б и 7, сумма 1 ор 8, вычитатель 9, делттель 109тЕмнот.етгель 11, ппивоп2 05 ток 13еключе ния торможения, вклсчясщий фарьирователь 4 единичнат а импульса,СЧЕТЧИт 15, ВЬЧИГатЕЛЬ69 апаЛОГО-.11 ифровой нр образоватсгть (АЦЛ) 79схему 8 срявтене 5 т,атцеек 19 тислаЕсбаратав, сттстему 20 угеттавеетяянспортным средством задятчик 2э. ялонных сгнялав, ядреснье элементы2 Ет,.гтттЕ -.20 блок 20тттчного Остянавя Охак 27 ОтоябйткиПОГряММЫ, бттатг 28 С ЕЕТя И ЗатцтСЕареса, стетчик 29 бток 30 свавнел 0ноя 9 реле 319 блок 32 сравненияэпемент И 33. триеры 34 и 35, зла. -мееть И 36, тт 7 тет Яя т,т 99Щ 4 о и 4и И 4 э;емент 40 задерж:- ки, элементы И 449 ИЗИ 45 и И 46.триггер 47, элементы И 48 и 49, эее мент 50 зацержки, элементы И 51-57,пЕреклсчатели 58-.66 элемететы ИЛИ 677(т и И 71-74, треттг ерьт. 75-"78 перет.еетчатели 79 и 80, элементы 1 81 и 82и ИХИ 83 и 849 тонИге;",ы 85 т": 8650увел 87 управлене 5 двтиатееет 9,ттви"аталь 889 тре ерь 89-92 элементыИ 93-06 эттсменть ттгИ 07- 90 установке 9 элемент ихЯ 009 и О 1 и 102 иНЕ 103 и 94, стт;,яя Гар 105, элемеетИ06- 309, зрие т" ЯтыО-3,. преобпазсватель4 скорости, триг еры 115и ", 16 и элемент Леп 1 1, .Выбор оптимального пути торожения транспортного средства Осуществляе."я путем оптетзации позиционирования на основании дастоверньг, данных, поЛУтЕЕЬХ СОГЛаСНО акаЛИЗУ ДВИЖЕНИЯ транспортного средства с учетом момента его инерции, приведенного к ВЯЛУ ЕтгатЕЕЕЯ ДВИГатЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, определяемого по Формуле тт т 2.,1 =,+ (1)П 2где, - приведенный к валу вращенияоме т иеерии к м 23, - суммарный момент инерции всехтДатЛЕН 9 ЬЕпОСРЕЦСТВЕНЬОзанный с валом вращения кгм 2"П - Ос;УПЯТЕЛЬЕ 0 ДВИжУЩЯЯСЯ МЯС -тса транспортного средства игрузя, кг:тт - СКОРОСТЬ ПОСТУПЯТЕЛЬНОГО ДВИжущегося трянсгтартного средства 9 м/с 9и - частота вращения колеса транспортнага средства, Об/мин,По кольку численное значение массь т.ла равно еисленному значению веса ээГо тела, Формулу (1) можно пред р а т. Ет т т. 01(Д - Е ттт,СГ) т"Ет29 lВ- вес транспортногосредства и переносимогде (О +С, ) го грузя, кг;.и- частота вращения двига"теля, об/мин;- коэффициент рецуктораПуть торможения привацного двигателя при изменении его частоты враще- НИЯ ат П т Ца и ПРИ ПОСтаЯННОМ ДИНаМИ"2ческом моменте (причем ги г зада- ЮТСЯ тОСТОЯНЕЬМИ ВЕЛИЧЯМБ, тЯК КЯК пля каждого транспортнага средства существует одна максимапьная и одна минимальная скорости независимо от направления движееия) апрецеляется па известной формулеЛ(п 2 - П 2 )г(3)Г 1 ттб .1, яяВт Пи ттарЧтттт" (3) ПРИМЕЬ мерения пути торможения транспортного СРттСТВЯ, КОТОРОЕ;РОИСХОДИТ ЕРЕД нячяхом ТОр еаж ния 1 харак".ерСуется ЧР "ОЧЯЕСПОРТО 1 СРттетня: -Р На РУЗтИ. Ьаж.;.т .РИНЯТЬ ГС ИЗВЕ";Ной формуле5 16где С - коэффициент двигателя постоМянного тока;Ф - номинальный поток возбуждеНния двигателя, Вб;1 - ток якоря двигателя.Подставляя формулу (2) в (3) иучитывая (4), получают 91 (6 т.с+С гр ) ЧЯ( г г )6 Р пБ -- ,(5)т 1146 См Уи 1 угде Б - путь торможения транспортно 7 Гго средства, выраженный через обороты приводного двигателя, об.В полученной формуле переменнымивеличинами являются вес груза Си ток якоря 1 1. Остальные величиныможно считать постоянными, и для ввода в вычислительный блок их можнопредставить в виде коэффициентовКи-К 5, Умноженных на масштаб шч напряжения, соответствующего каждому коэффициенту,Поэтому формулу (5) можно представитьщща+рщв 1 щчсгр)щ=Ъ,сг К 4 п,=п-п, К шп=1146 Сч ДиВеличина перевозймого груза С топределяется уровнем выходного сигнала датчика веса груза, например,типа ДСТ, установленного на платформеперевозимого груза, а вес транспортного средства принимается постояннойвеличиной, соответствующей уровнюсигнала К ш , заданной постоянно,.Постоянные величины, подаваемыев вычислительный блок, характеризуются величинами напряжений, которыеможно определить расчетным путем либоюутем непосредственного измерения,При этом связукщим звеном всех входяеих величин является масштаб шп напряжения вычислительного блока,Определить егб величину наиболееудобно из уравненияК ша = СтсВес транспортного средства можноопределить уровнем выходного напряжения датчика веса, который способенвзвесить транспортное средство иимений уронень выходного напряженияпорядка 10 В. Поэтому, задавая величину Ку=5, получают ш=С гг/К =2, Это 157496 значит, что величину входного напряжения необходимо ограничить до величины К шрг от задающего устройства,Велйчина Кр определяется из уран 5нения К 1 ш=Зрасчетным путем, так1как суммарный момент инерции всехдеталей 18, непосредственно связанныхс валом вращения, определяется расчетным путем при разработке механическойчасти транспортного средства, поэтомуК 1=1 /ш. Это значит, что величинувходного напряжения необходимо ограничить до величины К 1 шц от задающегоустройства, Величина К определяетсяиз уравнения К.ш =91 Чг г.о/пг рас.четным путем, так как линейная скорость транспортного средства и коэффициент редуктораизвестны из пас.20 портных данных, а величина скоростиприводного двигателя определяетсяпостоянно выходным напряжением тахогенератора, установленного на валуприводного двигателя, поэтому можно25 записать К =91 7 г -/ц шРчВеличина Б 1, соответствующая скорости пг, определяется по характеристике тахогенератора, которая даетсяв паспортных данных на тахогенератор(Фиг,5), Следовательно, входное напряжение необходимо ограничить на входе до величины К ш от задающего уст"ройства,Величина Кд определяется из уран 354 2.нения К ш 1, щпг-и расчетным путемтак как величины скоростей и 1 и пгсоответствуют выходным напряжениямУ и У, которые можно определить похарактеристике тахогенератора (фиг.5),4 О поэтому можно записатьК-Щ-Ц )/ши или К=(Ц +ц ) Ж- -ц,)/ .Величина Бг определяется по характеристике тахогенератора и снимаетсяс источника эталонного напряжения,а напряжение Б 1 снимается с выходатахогенератора, причем оба ограничи-ваются до величины входа н микросхемы и подаются на входы сумматорапо схеме сложениЯ Ж,г+Б ), СУмматоРапо схеме вычитания (У -Б ) и с выходаумножителя снимается оезультат (У ++01) У (П-Б ), не превышающий расчетнуювеличину Кшц,Величина К ш=1146 С Юи определяется расчетным путем на основании паспортных данных приводного двигателя, т,е.С Яа,9 81 е Н Српн где Р - число полюсов электродвигателя; И - число активных проводников якорной обмотки; а - число параллельных ветвей якорной обмотки; Е 1 - минимальная ЭДС электродвигателя, 10 поэтому1146 Рю Ма Ев5 2 Ъа 9,81 С пн шц15Следовательно, выходное напряжениееобходимо ограничить на входе до веичины Кр ц от задающего устройства,пределяемого расчетным путем по веичине К ш, 20Величину Копределяют из неравенства К ш Бт. В формулу (6) подставяют максимально допустимую величинуи величину соответствующего ему1 огка двигателя 1, которая определяет ря расчетным путем, и на основанииэтого определяют величину Б . ОтсюдаОпределяют КЯтlш. Следовательно,Входное напряжение необходимо ограничить на входе до величины К шц от 308 адатчика,Ток якоря Х определяется уровнемвыходного сигнала датчика тока привода горизонтального перемещения и непревышает 10 В,Устройство работает следующим об 35азом.Адресные элементы 22 и 23 устанавливаются со смещением к центру по отошению один к другому (фиг.2) 40поэтому включение датчиков 24 и 25происходит по очереди при движенииранспрртного средства слева направо.начала включается датчик 24, затемба вместе, затем отключается датчик4, а датчик 25 остается включенным,затем отключается датчик 25.При выполнении блоком 26,операциисчета импульсов от блока 27 отработкипрограммы (фиг,2) приходит на элемент14 33 (фиг.3) разрешение на его включение а поскольку триггеры 34 и 35йеред этим установлены в исходное состояние, элемент И 33 открывается вмомент одновременного включения дат"1 иков 24 и 25 и включает триггер 34,выхода которого снимается счетныйИмпульс. После отключения датчика 25,Открывается элемент И 36, поскольку транспортное средство двигается внаправлении "Вперед", и на вход элемента И 36 поступает единичный сигналА от блока 32 (фиг.2), От элементаНЕ 37 и от датчика 24 также поступаетединичный сигнал на вход элементаИ 36, который через элемент ИЛИ 38включает триггер 35, подающий навход элемента 39 единицу и подготавливая его к включению, После отключения датчика 24 через элемент НЕ 40на вход элемента 39 поступает единичный сигнал, в результате чего элемент39 отключает триггеры 34 и 35. Далеепроцесс повторяется.Операция точного астапова осуществляется подачей нулевого сигнала навход элементов НЕ 41 и И 33, в результате чего операция счета прекращается, При точном останове на выходеобоих датчиков 24 и 25 появляютсяединичные сигналы, поступающие навход элемента 42, который выходнымсигналом включает элемент 43,задержки, определяющий наличие точного останова выходным. сигналом в блок 27.Если транспортное средство останавливается неточно, например проходит в направлении "Вперед", то навыходе датчика 24 сигнал отсутствует,элемент 42 отключает элемент 43 ивключается элемент И 44, который"через элементы 45 и 46 включает триггер 47, запускающий через элемент 48передвижение транспортного средствав направлении "Назад". При включенииодновременно датчиков 24 и 25 черезэлемент И 49 включается элемент 50,контролирующий наличие точного останова и отключающий через элементы49 и 51 триггер 47,Запись и считывание адресов изблока 27 осуществляются по следующемупринципу. С пульта управления, входящего в состав блока 27, задается вдесятичном коде адрес нужной ячейки,который преобразуется в двоично;десятичный код и запоминается системойотработки программы, следящей заперемещением транспортного средствана соответствующих его положению скоростях, точной остановкой в адреснойячейке и одновременном с остановкойтранспортного средства запоминаниемадреса ячейки, у которой производитсяостановка для того, чтобы при следующем наборе адреса на пульте управления имелась возможность сравненияв блоке 32 вновь задаваемого адресаи адреса отправления транспортногосредства для определения направленияперемещения "Вперед" или "Назад".В схему задание адреса в десятич 5ном коде поступает с переключателей58-66 на элементы 67-О через преобразователь, представляющий собой раэветвление проводов, где преобразуется 10в двоично-десятичный код и через элементы 71-74, определяющие разряд единиц, фиксируется на триггерах 75-78,Переключение на разряд десяткови сотен осуществляет переключатель 79, 5соответствующие сигналы с которогофиксируются на соответствующих триггерах запоминания десятков и сотен(не показаны, так как аналогичнытриггерам запоминания единиц).20После набора задания от переключателей 58-67 по команде "Пуск" от переключателя 80 выходной сигнал блока32 А или А 4, определяющий соответственно направление передвижения 25"Вперед" или "Назад", поступает навходы элементов 81 и 82 через элемент83 или 84, включающие триггер 85 или86, который дает сигнал включения напривод 87, запускающий двигатель 88.Транспортное средство передвигаетсядо адресной ячейки и по сигналу датчиков 24 и 25 (фиг.З),на три 1 терах89-92 через элементы 93-96, определяющие вес разряда единиц, фиксируетсяадрес. Этот адрес для следующего задания будет адресом сравнения дляопределения направления перемещениятранспортного средства на входе Вблока 32 (фиг,2) . При этом направление 0"Вперед" включается в том случае,если сигнал.:1 в двоично-десятичном коде,поступающий от блока 28, счетчика 29на вход А блока 32, больше величинысигнала в двоично-десятичном коде,поступающего на вход В с выхода блока27, и соответствует выходному сигналуА). Направление "Назад" включаетсяв противоположном случае и соответствует выходному сигналу А( блока 32сравнения. Элементы 89-92 отключаютсятолько в следующем цикле, после включения направления движения транспортного средства "Вперед" или "Назад"сигналом А ) или А от блока 32 черезэлемент 97, триггеры 5-78 - в текущемцикле единичным сигналом"точного останова от элемента 43 (фиг,3) черезэлемент 98 (фиг.4),Формирование логической " 1" дляустановки триггеров в исходное состояние при вклкщеыии питающего напряжения осуществляется узлом 99 (силовыеконтакты которого не показаны, а покаэан блок-контакт) через элементы 100103, При этом переключатель 79 долженбыть поставлен в нулевое положение(отключено), иначе схема не включится,а единичный сигнал подается на входэлемента 100, который открывается,и единичный сигнал через элемент 101поступает на вход элемента 102. Поскольку на втором входе элемента 102логический "0", на его выходе - единичный сигнал, который через элементы97 и 98 подает единичный сигнал насброс тритеров в исходное состояние,При переводе переключателя 79 в любоедругое положение элемент 103 открыва"ется и единичный сигнал на сбростритеров перестает поступать, таккак через элемент НЕ 103 поступаетединичный сигнал на вход элементаИ 102, который открывается и подаетна вход элементов 97 и 98 нулевойсигнал, снимающий единичный сигналсброса триггеров и разрешающий через элемент 104 пуск "Вперед" илиНазад.Для задания максимально возможноготормозного пути принимается путь,проходимый максимально загруженнымтранспортным средством с гарантированной возможностью точного остановау адресной ячейки, Заданный адресснимается в двоично-десятичном кодес триггеров и подается в виде сигнала А на вход сумматора 105 (на второйвход которого подается в двоично-десятичном коде постоянный сигнал В)для сложения четырехразрядных двоичных чисел, подключенного на выполнение операции вычитания,Полученный результат через элементы 106-109 фиксируется на тритерах110-113 и подается на установочныйвход блока 30, в блок 28 перед началом движения транспортного средства(фиг.2), которое при наличии команды"Пуск" от переключателя 80 (фиг,4)передвигается и ведет счет чиселячеек от датчиков 24 и 25 через блок26 в блоке 28 непосредственно насчетчике 29. Выходной сигнал счетчика 29 в двоично-десятичном коде подается на вход 30, и при равенстве сигналов А=В включается реле 31 (фиг.2)(с учетом времени его включения и памятью) для подключения. На сумматоре 3 суммируются сигналы, соответствующие весам транспортного средства и переносимого им груза, сумма которых перемножается с сигналом, отражающим скоростные данные транспортного средства от преобразователя 114 на умножителе 4 (фиг.1), выходной сигнал которого суммируется с сигналом, отражающим суммарный момент инерции всех деталей, непосредственно связанных с валом вращения, Выходной сигнал сумматора 5 перемножается с сигналом разности квадратов мини 161 мальной и максимальной скоростей на жает величину тормозного пути транс портного средства при данном грузе до места точной остановки. Поэтому умножителе 6, выходной сигнал которо го подается на вход делителя 1 О, Напоследнем результат делится на сигнал произведения величин электрических параметров приводного двигателя, поступающий с умножителя 11.Выходной сигнал делителя 10 являет,ся выходным сигналом блока 1 и отра 5749 12 5 10 15 20 25 транспортного средства, содержащееблок включения сигнала торможения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения производительностиза счет выбора оптимального пути торможения, в него введен вычислительный блок, включающий три сумматора,вычитатель, четыре умножителя и делитель, а блок включения сигнала торможения содержит вычитатель, Формирователь одиночного импульса, счетчик,аналого-циФровой преобразователь исхему сравнения, выход которой является выходом переключения скорости устройства, входы схемы сравнения соединены с выходами счетчика и аналогоцифрового преобразователя соответственно, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом вычитателя, счетный вход счетчика соединенс выходом формирователя одиночногоимпульса, синхронизирующий вход подключен к входу числа оборотов устройства, входы первых слагаемых первого,второго и третьего сумматоров, входыуменьшаемых вычитателя. вычислительного блока и блока включения сигнала50 для определения точки начала снижения скорости его необходимо сравнить в блоке 13 включения сигнала торможения с задакщим сигналом, отражающим величину максимально заданного пути торможения в вычитателе 16 и через АЦП 17 сравнить на схеме 18 с сигналом о числе оборотов двигателя со счетчика 15, ведущего счет импульсов отдатчика 19. Один импульс датчика 19соответствует одному обороту привод" ного двигателя.При, равействе числа импульсов, подаваемых на входы А и В схемы 18 в двоично-десятичном коде, на выходе схемы 18 появляется выходной сигнал "Выход 1", дающий команду включения триггера 115, который находится в. блоке отработки программы (фиг,4), на переключение скорости с рейсовой через узел 87 и двигатель 88 (фиг,4) на доводочную, Транспортное средство на доводочной скорости доходит до адресной ячейки иоостанавливается по сигналу точной остановки блока 26, отключающего элементом 43 (фиг,3) триггер 85 или 86 через элемент 98,отключающий узел 87 и двигатель 88 (фиг. 4) .,Формула изобретения Вычислительное устройство для автоматического позиционирования30 35 40 45 торможения и вход множимого первогоумножителя соединены с входами эталонных сигналов устройства соответственно, вход второго слагаемого первого сумматора соединен с входом значения веса устройства, выход первогосумматора соединен с входом множимоговторого умножителя, выход которогосоединен с входом второго слагаемоготретьего сумматора, выход которогосоединен .с входом множимого третьегомножителя, выход которого подключенк входу делимого делителя, выходкоторого через элемент коммутациисоединен с входом вычитаемого вычитателя и с входом формирователя одиночного импульса блока включения сигнала торможения, входы значений величинпривода устройства соединены с ходомвторого слагаемого второго сумматора,с входом вычитаемого вычитателя, свходом множителя второго. умножителяи входом множителя первого умножителя, выход которого соединен с входомделителя, выходы второго сумматора ивычитателя соединены с входами множимого и множителя четвертого умножителя соответственно, выход четвертогоумножителя соединен с входом множителя третьего умножителя, 16 5749