Устройство для автоматического вождения мобильных агрегатов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 9) ( Ц 01 В 69/04 ИЗОБ САН НИЯ ЬСТВУ ель В 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ С(71) Научно-производственное объеди. -нение по тракторостроению "НАТИ"и Ордена Ленина институт проблемуправления(56) Авторское свидет ство СССРВ. 10011879, кл. А 01 9/04,1981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ МОИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ,содержащее соединенные последовательно тракторный датчик, сумматор, преобразователь сигнала управленияи исполнительный механизм поворотаагрегата, выход которого соединенс вторым входом сумматора черезмодель агрегата, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениякачества автоматического вождения,модель агрегата включена последовательно между тракторным датчикоми сумматором и снабжена двумя инерционными звеньями тремя интеграторами иблоком сравнения, при этом первый вход первого инерционного звена соединен с четвертым входом сумматора и выходом исполнительного механизма поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока сравнения, входом второго инерционного зве. на, вторыми входами первого и второго интеграторов и входом третьего интегратора, а третий вход соединен с выходом третьего интегратора и пятым входом сумматора, причем выход первого инерционного звена соединен с первым входом. первого интегратора, четвертым входом блока сравнения и третьим входом сумматора, выход первого интегратора соединен с первым входом второго интегратора, третьим входом блока сравнения и вторым входом сумматора, выход второго интег" ратора соединен с вторым входом блока сравнения и первым входом сумматора, а выход второго инерционного звена соединен с пятым входом блока сравнения, одновременно выход тракторного датчика соединен с первым входом блока сравнения.Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению,в частности к конструкции устройствдля автоматического вождения мобильных агрегатов. 5Цель изобретения - повышение качества автоматического вождения.На чертеже изображена функциональная схема устройства,Устройство содержит последовательно соединенные тракторный датчик 1, модель 2 агрегата, сумматор 3,преобразователь 4 сигнала и исполни. тельный механизм 5 поворота агрегатавыход которого соединен с первым 15входом модели 2 агрегата, при этоммодель 2 агрегата снабжена двумяинерционными звеньями 6 и 7, тремяинтеграторами 8-10 иблоком 11 сравнения. Первый вход инерционного звена 6 соединен с четвертым входомсумматора 3 и выходом исполнительного механизма 5 поворота агрегата,второй его вход соединен с выходомблока 11 .сравнения, входом второго 25инерционного звена 7, вторыми входами первого 8 и второго 9 интеграторов и входом третьего 10 интегратора, а третий вход соединен с выходомтретьего интегратора 10 и пятым вхо- З 0дом сумматора 3. Выход первого инерционного звена б соединен с первымвходом первого интегратора 8, четвертым входом .блока 11 сравнения и третьим входом сумматора 3, выход первого интегратора 8 соединен с первымвходом второго интегратора 9, третьим входом блока 11 сравнения и вторым входом сумматора 3, выход второго интегратора 9 соединен с вторымвходом блока 11 сравнения и первымвходом сумматора 3, а выход второгоинерционного звена 7 соединен с пятым входом блока 11 сравнения, Выход тракторного датчика 1 соединенс первым входом блока 11 сравнения,Устройствоработает следующимобразом.Поскольку структура модели 2 агре-гата соответствует структуре реального агрегата, как объекта управления движением, а йа первый вход модели 2 агрегата подается сигнал свыхода исполнительного механизма 5поворота агрегата, соответствующийреальному .управляющему воздействиюна агрегат, то выходные сигналымодели 2 должны соответствовать координатам состояния мобильногоагрегата, а именно:выходной сигналинтегратора 9 - траекторному откло"нению кинематического центра агрегата, выходной сигнал интегратора 8 -его производной (курсовому углу),выходной сигнал инерционного звена 6 - угловой скорости отклоненияагрегата от задающей траектории.Сумма этих сигналов образует оценкуотклонения тракторного датчика 1от задающей траектории, а сигналразности между этой оценкой и .реальным измерением датчика 1 получаетсяна выходе блока 11 сравнения засчет подачи сигнала датчика 1 с соответствующим знаком. Отсюда ясно, чтопри точном движении агрегата по задающей траектории сигнал на выходеблока 11 сравнения должен быть нулевым. Если это не так (например, изза возмущений, которые действуют наагрегат, а на модель 2 не действуют,не точного совпадения параметров модели 2 и агрегата, шумов измеренийи т.д.), то на выходе блока 11 сравнения появится ненулевой сигналошибки, корректирующий вторые входы.каждого иэ блоков модели 2 так, чтосигналы с выходом модели 2 агрегатабудут изменяться в сторону уменьшения сигнала ошибки и таким образомбудут непрерывно отслеживать действительные координаты состояния агрегата,Принципиальным отличием предлагаемой модели 2 агрегата от известных,обусловливающим ее свойства, является наличие второго входа модели 2 изамыкание внутренней отрицательнойобратной связи по разности координатфактического и восстановленного вмодели 2 состояния агрегата.Работу модели 2 можно формальноописать следующей системой дифференциальных уравнений:Охц- = хднф ф 1(, Е 1) тдх11 ббб 90модели 2 агрегата соответственно, При наличии в устройстве интеграх(С) и у(С) - входные сигналы от тора 10 оно работает следующим обисполнительного механизма 5 поворо- разом. Постоянные или медленно мета и от тракторного датчика 1 соот" няющиеся возмущения, вызванные асимветственно, Т и К - постоянная .вре метрией условий поворота мобильногомени и коэффиципнт передачи блоКа 6, агрегата вправо и влево, приводятсоответствующие аналогичным парамет- к уводу агрегата от задающей траекрам реально;о агрегата, Ь, Ь , Ь- тории. Вследствие этого в сигналевесовые коэффициенты на втором, ошибки, снимаемом с блока 11 сравтретьем и четвертом входах блока 11 1 О нения модели 2 агрегата появляетсясравнения, определяемые местом рас- соответствующая составляющая Интегсоставляющаяположения тракторного датчика 1 ратор 10 нана вход которого подаетсяна агрегате, 1, К , 1 - расчет- сигнал ошибки с блока 11, формируетные коэффициенты, определяемые по оценку возмущения. Выходной сигнализвестной методике. подается на третийВьмодные сигналы модели 2 и ис- вход инерционного звена 6 (как иполнительного механизма 5 поворота реальное возмущение на агрегат) ипоступают на сумматор 3, выходной на пятый вход ана пять вход сумматора 3. Здесьсигнал которого можно записать формируется до лс дополнительная составляюн а, пропорциональная возмущению, которая в сумме+1 х И)+1 3 (ЕЦз с основным управляющим сигналом обесгде 1 , 1 1 1 - расчетныег Чф 4 печивает компенсацию постоянных иливесовые коэффициенты на соответствующих входах сумматора 3, определя- ф. ванного ими увода а р. ванного ими увода агрегата от задаюемые по известной методике. щей траектории.Управляющий сигнал с выхода сумматора 3, через преобразователь 4При наличии в устройстве ине иу ройстве инерционного звена 7 оно работает следующимсигнала подается на исполнительный образомо разом, Вождение агрегата по завимеханизм 5 поворота агрегата что и 3 О си ы,симым задающим траекториям обычнообеспечивает замыкание основного кон- приводит к накоплению искривленийтура управления .Фтак как при каждом последующем проТаким образом, работоспособность ходе задающая траектория все большеустройства обеспечивается сигналами отличается от исходной за счет ошиот модели 2 агрегата и не зависит бок слежения. Дополнительное инерот выноса тракторного датчика 1 отно- ционное звено 7, постоянная временистельно кинематического центра мо- которого соответс.соответс.твует постояннойбильного агрегата, Более того опти- времени реальЭ е ьнои замкнутой системымизация параметров К, Кг, К моде- автоматическогоеского вождения при подачели 2 агрегата на основе йзвестньм 4 О на его вход сиэ вход сигнала ошибки с выходаметодов теории оптимального управле- . блока 11 сравсравнения, дает оценку зания позволяет получить наилучшее дающеи тра кющей траектории. Сигнал с выходав.среднеквадратическом смысле сле- инерционного -звена 7 подаена подается.на пяжения выходных сигналов модели за тый вход блока 11. срав е. сравнения, вследдействительными координатами состоя ствие чего происходит компенсацияния агрегата, а оптимизация парамет- составляющей от задающей траекторииров 1, 1 , 1 ,1 4 - сформировать в сигнале ошибки, снимаемом с бло,сигнал управления ьинимизирующий ка 11 сравнения. За счет этого исклю-,траекторную ошибку вождения агрега- чается накопление искривлений обусчУта при заданнои интенсивности управ- о ловленньм неидеальностью задающихляющих воздействий, траекторий.1166690 Составитель С.Зар Техред О,Ващишина й Редактор А.Ревин ерни ррект аж 743 Подпиого комитета СССР ний и открытий , Раушская наб., д. 4 аз 4347/1 сное Ти Государствен елам изобрет Москва, Жи