Устройство для управления рабочим органом бульдозера

СОЮЗ СОВЕТСНИХСЕЦААВВУВснипРЕСПУБЛИН 8098620 за) Е 02 Г 9 20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛМРЬП 9 4т1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТСАСНОВУ СВИВВТВВВСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2694118,кл.Е 02 Р 9/20, 1978 (прототип).(54)(57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОРГАНОМ БУЛЬДОЗЕРА, содержащее датчик и задатчик тягового усилия, соединенные с первыми элементами сравнения, второй и третий элементы сравнения, каскады выглубления и заглубления отвала, логический блок, инвертор, две уставки порога срабатывания и два усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности управления и динамического качества устройства, оно снабжено двумя логическими блоками коррекции с. командными реле, Причем входы блоков коррекции соединены с выходами второго и третьего элементовсравнения и через контакты командныхреле - с усилителями.978620 Редактор Л.Утехина ед Л.Мартяшова, Корректор С,Шекм каз 3930 4 Тираж 644 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,978620 2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, каждый блок коррекции содержит реле с регулируемой задержкой, нелинейный регулируемый элемент, элемент сравнения, логический элемент и сигнальный элемент, который подключен к выходу одного из командных реле, входы обоих командных реле подключены к выхоИзобретение относится к устройст, вам для комбинированного управления с самообучением глубиной копания землеройно-транспортных машин, .преимущественно бульдозеров. 5Известно устройство для управления рабочим органом бульдозера, содержащее исполнительную часть, включающую гидравлические узлы и рабочий орган, и управляющую часть,включающую два контура управления для реализации заданного постоянного усилия: контур, реализующий оптимальный закон изменения глубины копания, и контур, компенсирующий помеху по тяговому усилию путем автоматического изменения угла резания, Основными элементами являются каскады выглубления и заглубления отвала, датчик и задатчик тягового усилия, три срав нивающих элемента, логический блок, анвертор, две уставки порога срабатывания, два усилителя. Исполнительные элементы и элементы управления взаимосвязаны друг с другом 1 .25Такое устройство недостаточно надежно и устойчиво в работе, что влечет за собой снижение производительности. Это уменьшает эффективность комбинированного управления процес сом копания.Целью изобретения является повышение надежности управления и динамического качества устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления рабочим органом бульдозера, содержащее датчик и задатчик тягового усилия, соединенные с первыми элементами сравнения, второй и третий элементы сравнения, щ каскады выглубления и заглубления отвала, логический блок, инвертор, две дам логического элемента, вход которого через замыкающий контакт реле срегулируемой задержкой соединен с выходом элемента сравнения, к одномуиз входов которого подключен нелинейный регУлируемый элемент, а другой вход и вход реле с регулируемой задержкой соединены между собойи являются входом блока коррекции. уставки . порога срабатывания и два усилителя, снабжено двумя блоками коррекции с командными реле. Входы блоков коррекции соединены с выходами второго и третьего элементов сравнения и через контакты командных реле-с усилителями. При этом каждый блок коррекции содержит реле с регулируемой задержкой, нелинейный регулируемый элемент, элемент сравнения, логический элемент и сигнальный элемент, .который подключен к выходу одного из командных реле. Входы обоих командных реле подключены к выходам логического элемента, вход которого через замыкающий контакт реле с регулируемой задержкой соединен с выходом элемента сравнения, к одному из входов которого подключен нелинейный регулируемый элемент, а другой вход и вход реле с регулируемой задержкой соединены между собой и являются входом блока коррекции,На фиг.1 приведена функциональная схема устройства на фиг,2 - кривые закона изменения Ч: союз , тягового усилия помехи и зоны нечувствительности + О , на фиг.З - кривые оптимального закона изменения глубины; на фиг,4 - кривая зависимости изменения глубины копания при изменении угла резания с целью компенсации помехи; на фиг.5 - кривые оптимального законализменения глубины с учетом компенсации помехи по тяговому усилию; на фиг,б - кривые, характеризующие нелинейные ограничения помехи.Устройство содержит несколько групп элементов, обеспечивающих работу контура по компенсации помехи на принципе . комбинированного управления, а также группы элементов, обеспечивающих обучение системы комбинированного управ620 4В группу входятлогический элемент 25с двумя выходами (плюс, минус), командные реле 26 и 27 с регулируемойзадержкой срабатывания. Командныереле 21 и 27 соединены соответственно с сигнальными блоками 28 и 29. Реле 26 соединено с плюсом логическогоэлемента 25 и имеет размыкающие контакты 30 в цепи между выходом элемента сравнения 6 и входом усилителя 8, реле 27 соединено с минусом ло"гического элемента 25, реле 22 имеетзамыкающие контакты 31 в цепи междувыходом элемента сравнения 24 и входомлогического элемента 25. Реле 16 имеет замыкающие контакты 32 в цепи между выходом элемента сравнения 18и входом логического элемента 19, ареле 20 - размыкающие контакты 33 вцепи между элементом сравнения 11и логическим элементом О.На фиг.7-9 показаны графики,характеризующие регулируемые задержкисрабатывания реле 16 и 17, 20 и 21,26 и 27 соответственно на фиг.10изображены кривые компеисируемой помехи и его ограничение сверху дляслучая, когда работают реле 16,20с регулируемыми задержками срабатывания й фас, фзсмк,з ср Ифиг.11 - то же, для случая, когдаработают реле 16, 20, 21 с регулируемыми задержками срабатывания ФФ6- сгоф .3 Ч инечувствительности) на фиг.12 изображены кривые компенсируемой помехии ее ограничения снизу для случая,когда работают реле 22 и 26 с регулируемыми задержками срабатывания Ь , 1 - зоне нечувствительности 7 на фиг .13 - то же,для случая, когда работают реле22, 26, 27 с регулируемыми задержками срабатывания 15- ЗсР 22 ф зсРг ф- зова.нечувствительности).Йтройство работает следующимобразом,1 ОВторая группа состоит из соединенных между собой инвертора 5, второго элемента сравнения 6, блока 7 уставки порога срабатывания, усилителя 8 и пары электромагнитных клапанов15 9, 10 каскада выглубления отвала. Вход инвертора 5 соединен с минусовым выходом логического блока 4, а в усилитель 8 - с электромагнитными клапанами 9,10.20Третья группа состоит из соединенных между собой третьего элемента сравнения 11, блока 12 уставки порога срабатывания, усилителя 13 и пары электромагнитных клапанов 14, 15 кас 25 када заглубления отвала. Плюсовой выход логического блока 4 соединен с входом элемента сравнения 11, а выход усилителя 13 - с электромагнитнымиклапанами 14,15.Четвертая группа состоит из первого блока коррекции, включающего соединенные межцу собой реле 16 с регулируемой задержкой срабатывания, нелинейный регулируемый элемент 17 и элемент сравнения 18. Реле 16 с регу- З 5 лируемой задержкой срабатывания и элемент сравнения 18 соединены с выходом ,элемента сравнения 11. В эту группу также входят логический элемент 19 с двумя выходами (плюс, минус), ко- ф мандные реле 20 и 21 с регулируемой задержкой срабатывания. Реле 20 соединено с плюсом логического элемента 19 и имеет нормально замкнутые контакты в цепи между выходом элемента сравнения 11 и входом усилителя 13, реле 21 соединено с минусом логического элемента 19, реле 16 имеет нормально разомкнутые контакты в цепи 1 между выходом элемента сравнения 18 и входом логического элемента 19.Пятая группа состоит из соединенных междусобой реле 22 с регулируемой задержкой срабатывания, нелинейного регулируемого элемента 23, эле мента сравнения 24. Элемент сравнения 24 и реле 22 соединены электрически с выходом элемента сравнения 6. 3 978 ления и последующую ее работу в режиме самообучения.Первая группа (фиг,1) состоит из соединенных между собой тензодатчика 1, установленного на толкающем брусе задатчика 2 тягового усилия, первого элемента сравнения 3, логического блока 4 с двумя выходами (плюс, минус). Одновременно с реализацией оптимального закона выглубления (крисвая 2, фиг.3) задатчик 2 тяговогоусилия задает оптимальную постояннуювеличину тягового усилия, а датчик 1 изменяет его фактическую величину. Если происходит увеличениетягового усилия вьвне заданногозадатчиком 2 на определенную (Уиз,-дл УО величину +дг (фиг 2)то"на выходе элемента сравнения 3 появляется сигнал рассогласования со знаком плюс, который подается на вход логического блока 4 с двумя выходами по знаку сигнала рассогласования (плюс, минус), С выхода блока 4 со знаком плюс сигнал подается на вход элемента сравнения 11, на котором происходит сравнение сигнала1 О рассогласования с уставкой 12 порога срабатывания клапанов 14, 15, При превышении сигналом рассогласования величины уставки 12 порога срабатывания на выходе элемента сравнения 11о 15 появляется сигнал, который подается на вход усилителя 13, а с его выхода - на клапаны 14,15. Отвал, поворачиваясь относительно конца толкающего бруса, выглубляется на некоторую величину ЬЪ (фиг.4). После выглубления отвала на величину д 1 копание происходит с уменьшенной глубиной и постоянным тяговым усилием благодаря тому, что помеха по тяговому25 усилию + (фиг.2) скомпенсирована путем выглубления отвала за счет изменения угла резания поворотом отвала. При этом выглубление отвала за счет его поворота путем изменения угла резания происходит до тех пор, по 30 ка сигнал со знаком плюс на входе элемента сравнения 11 не сравняется по величине с уставкой порога срабатывания 12 группы клапанов 14, 15, а сигнал на выходе элемента сравнения 35 будет равен нупю. Когда момент достигается, на выходе усилителя 13 сигнал также становится равен нулю, клапаны 14, 15 закрываются, и выглубление отвала прекращается. Если происходит снижение тягового усилия ниже заданного задатчиком 2 на определенную величину -( (фиг,2), то на входе логического блока 4 появляется сигнал рассогласования со знаком минус, который с выхода блока 4 со знаком минус подается на вход инвертора 5, а с его выхода со знаком плюс - на элемент сравнения 6, на ко 50 тором сравнивается с уставкой порога 7 срабатывания клапанов 9,10, Если сигнал с выхода инвертора 5 превысит сигнал уставкн 7, на выходе элемента сравнения 6 появляется сигнал, который подается на вход усили 55 теля 8, а с его выхода - на клапаны 9., 1 О. Клапаны 9, 10 открываются, при этом одновременно масло поступает в надпоршневую полость силового цилиндра, отвал, поворачиваясь относительно конца толкающего бруса,заглубляется, Заглубление отвалапроисходит до тех пор, пока сигналсо знаком вилюс на входе элементасравнения 6 не сравняется с уставкой 7 порога срабатывания клапанов 9, 10, а сигнал на выходе элемента сравнения 6 будет равен нулю.Когда этот момент достигается, сигнална выходе усилителя 8 также становится равным нулю, клапаны 9, 10 закрываются, и заглубление отвала прекращается. При этом отклонение величины тягового усилия равно - й 1 , азаглубление происходит на некоторуювеличину +лЪ (фиг,4), В результате происходит реализация оптимального закона выглубления отвала на всемучастке копания по кривой 3 (фиг.5),отклоняющейся от кривой выглубления 2 при идеальном грунте на некоторую величину + ДЪ В режиме самообучения возможны два случая. В первом случае помеха растет, она появляется на выходе логического блока 4 со знаком плюс, на выходе элемента сравнения 11 через усилитель 13 поступает на клапаны 14, 15 которые срабатывают,и начинаются выглубления отвала-компенсация помехи. Одновременно помеха после элемента сравнения 11 поступает на вход реле 16 с регулируемой задержкой срабатывания 1 зи на входзср 1 ь элемента сравнения 18. Помеха,несмотря на компенсацию, растет. Через время т,задержки срабатывания реле 16, выбранное при обучении системЫ, срабатывает и замкнет свои замыкающие кон- такты 32 в цепи между выходом элемента сравнения 18 и входом логического элемента 19. В результате на вход логического элемента 19 поступает сигнал, равный разности сигналов, поступающих на элемент сравнения от нелинейного элемента 17 и с выхода элементов "сравнения 11, причем нелинейный элемент запитывается не в момент замыкания контакта реле 16 (32), а в момент перевода ручки гидрораспределителя в положение подъема. В результате сигнал определенного знака появляется на выходе логического элемента 19. Тут возможны два варианта работы сис-о темы. Если на выходе элемента 19 (Фиг,З) появляется сигнал со знаком плюс, тоон поступает на вход реле 20 с регули-, руемой задержкой срабатывания (фиг.10)которое при появлении наР 2 оего входе сигнала со знаком плюс запускается в работу, однако он сраба тывает с задержкой 15 (фиг.7),З сР 20и после этого размыкаются контакты 33 (фиг.3) в цепи выхода элемента сравнения 11. В результате сигнал на выходе усилителя исчезает, .клапаны 14 " и 15 закрываются, выглубление путем изменения угла резания прекращается, и отвал плавно входит в зону нечувствительности. Ва втором случае может случиться так, что по истечении времени задержки срабатывания реле 6 ср происходит замыкание его6контактов 32, сигнал появляется на выходе элемента 19 со знаком минус и на входе реле 2 1 с регулируе - 20 мой задержкой срабатыванияЗа время 15реле 21 происходит дальнейшая компенсация помехи, Если за время Фпср 21не появляется сигнал на выходе элемента 19 со 25 знаком плюс, то реле срабатывает и включается звуковой сигнал аварийного выглубления. Если же сигнал плюс появится на выходе элемента 19 раньше, чем истечет время 1 Р Ре ле 2, то от него запускается реле 20, которое срабатывает, задержкой времени Ф и размыкает контакты 33,5 сР 10после чего прекращается компенсация помехи со знаком плюс (фиг.11). Во втором случае время компенсации увеличивается на время задержки срабатывания реле 20. Когда с входа логического блока 4 поступает сигнал помехи со знаком минус, который про ходит через инвертор 5 и элемент сравнения б, он сравнивается .с постоянной уставкой 7, поступает через усилитель 8 на группу клапанов. 9, 10. Это означает, что щ - Ч д и имеется недогрузка агрегата по тяговому усилию, присутствует помеха отрицательного знака, которая компенсируется путем заглубления отвала за счет изменения угла резания, Кроме того, сигнал помехи со знаком минус, инвертированный инвертором 5, после элемента сравнения 6 поступает на вход реле 22 с регулируемой задержкой срабатывания 1 и на вход элемен 55 та сравнения 24. При обучении системы управления для компенсации помехи отрицательногознака, убывающей зо времени, знакпомехи определяется на выходе логического блока 5, а поскольку помехаинвертируется, то обучение системыосуществляется для ее инвертированного положительного значения. На фиг.б12, 13 помеха для случая У-У( Опоказана отрицательной, так как этосоответствует физической сути процесса. Последующая работа системыуправления отвалом в режиме самообучения обеспечивается с помощью реле 22, 27, 26 с регулируемой задержкой срабатывания, нелинейного регулируемого элемента 23, а такжеэлемента сравнения 24, логическогоэлемента 25 с двумя выходами (плюс,минус) и сигнального элемента 29.В этом случае система управленияработает следующим образом,Растет помеха со знаком минусна выходе логического блока 4, и происходит ее компенсация с помощьюустройства для комбинированногоуправления отвалом. При этом осуществляется заглубление отвала, и работают клапаны 9, 10. Одновременнопосле элемента сравнения 26 помехапоступает на вход реле 22 (фиг,13) ина вход элемента сравнения 24. Помеха отрицательного знака несмотряна компенсацию растет, так как онавсегда должна достичь при компенсациикакого-то максимума, а затем идтина убыль. Через время задержки срабатывания реле 22, устанавливаемое оператором в процессе обучения системыуправления на конкретный тип грунта,срабатывает реле 22 и замыкает контакты 31 между выходом элемента сравнения 24 и входом логического элемента 25. В результате на вход логического элемента 25 поступает сигнал,равный разности сигналов, подаваемыхна элемент сравнения 24 с нелинейногорегулируемого элемента 23 и с выходаэлемента сравнения б, причем величина нелинейного ограничения настраивается оператором на конкретный типгрунта. Нелинейный элемент 23 запитывается не в момент замыкания контакта 31 реле, ав момент перевода ручкигидрораспределителя. При этом сигналопределенного знака появляется навыходе логического элемента 25. Если на выходе элемента 25 появляется сигнал со знаком плюс, то он поступает на вход реле 26 с регу