Способ управления процессом копания

,ЯО 13 2 ПИСАН БРЕ Т Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМЪ( СВИДЕТЕЛЬ(56) Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1969,Авторское свидетельство СССР881225, кл. Е 02 Р 9/20, 1979.Авторское свидетельство СССР1129302, кл. Е 02 Г 9/22, 1983.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОПАНИЯ(57) Изобретение относится к землеройнотранспортной технике и позволяет с высокойпроизводительностью осуществлять процесскопания бульдозера за счет учета грунтовых условии путем оптимизации задаваемых верхнего и нижнего пределов регулирования скорости его движения. Для этого в процессе копания измеряют действительную скорость Ч, движения и силу тяги Т бульдозера. Определяют тяговую мощность М и выделяют ее экстремизм Х, По значениям Мт.лдкс, и Т определяют оптимальное значение верхнего предела регулирования скорости 7." по формуле Чм:кс =11 т макс/Т . Оптимальное значение нижнего предела регу 1 ирования скорости Ч определяют по формуле Ч,. = Ч с(2 - о/2+ор) где ор - степень неравномерности регулирования. В течение всего рабочего процесса Ч сравнивают с Ч-с, Ч и Чв , где Ч.- скорость, при которой прекращают заглубление или выглубление отвала. По результатам сравнения осуществляют управление отвалом. При этом заглубление и выглублеиие отвала осуществляют до достижения Ч;асс и Умид средних значений. 2 ил.Изобретение относится к землеройнотранспортным машинам, а именно к бульдозерам.Бульдозер может совершать рабочий процесс в разных грунтовых условиях, в зависимости от которых изменяется оптималь 5 ный режим процесса копания, соответствующий максимальной производительности.Целью изобретения является повышение производительности бульдозера за счет учета грунтовых условий путем оптимизации за даваемых верхнего и нижнего пределов регулирования скорости движения бульдозера.На фиг, 1 показаны зависимости скорости движения 7 а, коэффициента буксования б и тяговой мощности Мт от силы тяги Т бульдозера (сплошные кривые соответствуют 15 прочному грунту, а пунктирные - грунту малой прочности, точка 1 экстремума тяговой моцНости миакс определяет режим максимальной производительности, точка 2 минимума тяговой мощности Мтвопределяет зону неравномерности регулирования); на фиг. 2 -- блок-схема для реализации предлагаемого способа.Г 1 о значению максимума тяговой мощности И и соответствующей его силе тяги Т определяют оптимальное значение верх него предела регулирования скорости по фор- муле Мтмаас Нижний предел регулирования скоростидвижения вычисляют по формуле 2 - бЧмии = 7 иака - - Ъ2+6(2) где 6 - степень неравномерности регулирования, принимаемая для бульдозеров в пределах Ьр = 0,05 - 0,15,Скорость Ъща, при которой прекращают заглубление или выглубление отвала, определяют по формуле45 Чаык -- ицн(1 - ) + Чнмс Х, (3) где а, - постоянный коэффициент, который задают Х = 0,9 для процесса копания и 1=0,5 для процесса транспортирования призмы грунта. 50 Алгоритм работы системы управления имеет следующий вид:если Ча - Ъиаиа ) О, то х = х виа; (4) если М; - 1 М.а,) О,то х= хвви; (5) если Ча - Чи(О, то х = - х-.; (6) 55 если 7 а - Ъвыи ) О, то х = - хвыи, (7) где х - параметр управления золотником распределителя; Хвиа, - Хвиа - ПарамЕтрЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЗО- лотника для заглубления и выглубления отвала;хвыи, - хвык - параметры прекращения заглубления и прекращения выглубления отвааза.Управление процессом копания по способу осуществляется следующим образом.В исходном положении перед копанием бульдозер перемещается, на рабочей .передаче с поднятым отвалом. Измеряют действительную скорость Ъа движения бульдозера и осуществляют ее сравнение с верхним пределом регулирования скорости ааааа. Действительная скорость движения Ча в этот момент больше скорости Ч.аиа, поэтому возникает рассогласование в условии (4) алгоритма, с помощью которого вырабатывают команду для заглубления отвала в грунт.При заглублении отвала увеличивается обьем призмы грунта и силы сопротивления, уменьшается скорость движения. Одновременно при заглублении отвала определяют силу тяги бульдозера, вычисляют тяговую мощность и по условию (5) алгоритма сравнивают текущее значение тяговой мощности М.; с последующим М.рп Если разность М - М.,(;+) (О, то продолжаютза глубление отвала в грунт.Этот этап процесса копания соответствует увеличению тяговой мощности и приближению процесса к экстремуму в точке 1 (фиг. 1).Когда разность сравниваемых величин М.; - М.(;.а,) меняет знак, т,е, удовлетворяется условие (5) алгоритма, прекращают заглубление отвала в грунт. В этот момент фиксируют максимальное значение тяговой мощности 1 М. соответствующее значение силы тяги Т и вычисляют по формуле (1) оптимальное значение верхнего предела регулирования скорости Чмаис, по формуле (2) вычисляют нижний предел регулирования скорости Ъиии и по формуле (3) вычисляют скорость Чали Вычисленные параметры используют для последующего управления процессом копания. После прекращения заглубления отвала процесс копания продолжают при зафиксированных гидроцилиндрах исполнительного механизма, при этом возрастает толщина вырезаемой стружки и объем грунта перед отвалом, соответственно уменьшается скорость Уа движения трактора. В процессе копания сравнивают текущее значение скорости Ъс нижним пределом регулирования скорости Ъаи. В момент выполнения условия (6) алгоритма начинают выглубление отвала из грунта. При выглублении отвала скорость движения Ъа бульдозера увеличивается, поэтому в процессе выглубления сравнивают действительную скорость Ъа с заданным базовым значением сваи. В момент выполнения условия (7) алгоритма прекращают выглубление отвала.Далее процесс копания продолжается при зафиксированных исполнительных гидроцилиндрах. Снова начинается процесс увеличения сопротивлений и уменьшения скорости движения бульдозера. При этом циклы управления бульдозером повторяются в рассмотренной последовательности.Устройство содержит объект управления - бульдозер 1, отвал 2, навешенный на бульдозер 1, исполнительный механизм 3 управления отвалом, электрозолотник 4, датчик 5 скорости движения бульдозера, соединенный с входами автоматического регулятора 6, состоящего из задатчиков 7 - 9 соответственно Чмакс, Чмин, Чвык и элементов 10 - 12 сравнения, датчик 13 относительного положения отвала, датчик 14 усилия в штоках, датчик 15 горизонтальной реакции в шарнирах.толкающих брусьев, выходы датчиков соединены с входами блока 16 вычисления силы тяги, который соединен с блоком 17 вычисления тяговой мощности и блоком 18 определения экстремума тяговой мощности, выход которого соединен с входом блока 19 вычисления оптимальных параметров, выходы которого соединены с задатчиками 7 - 9 автоматического регулятора 6.Устройство управления процессом копания, реализующее способ, работает следующим образом.Бульдозер 1 перед началом копания перемещается на рабочей скорости с поднятым отвалом. При помощи датчика 5 измеряется действительная скорость движения Чд, значение которой подается на вход автоматического регулятора 6 в элементы 10 - 12 сравнения. Перед началом копания действительная скорость ЧА в элементе 10 сравнения больше верхнего предела скорости Ч, в задатчике 7, поэтому сигнал рассогласования подается на электрозолотник 4, который включает исполнительный механизм 3 для заглубления отвала 2. При заглублении увеличивается объем грунта перед отвалом и умень шается скорость движения трактора.В процессе заглубления отвала 2 одновременно при помощи датчика 13 относительного положения отвала измеряется положение отвала 2 относительно рамы бульдозера 1, датчиком 14 измеряется усилие в штоках и датчиком 15 измеряется горизонтальная реакция в шарнирах толкающих брусьев. Величины, измеренные датчиками 13 - 15, подаются на вход блока 16 вычисления силь 1 тяги Т .Найденное значение силы тяги Т подается на вход блока 17, в котором производится перемножение силы тяги и скорости движения.Полученное значение тяговой мощности % подается на вход блока 18, в котором осуществляется поиск экстремума тяговой мощности. Заглубление отвала в грунт продолжается до выполнения условия (5) алгоритма. В момент срабатывания условия 5 10 15 20 25 30 35 40(5) сигнал рассогласования подается на электрозолотник, который выключается и прекращает заглубление отвала 2 исполнительным механизмом 3. Одновременно максимальное значение тяговой мощности Х и соответствующее ему значение силы тяги Т подается в блок 19, в котором производится вычисление оптимальных параметров управления скорости по формулам (1) - (3). Вычисленные значения Ч-с, Ч -, Ч передаются в задатчики 7 - 9 автоматического регулятора 6. После прекращения заглубления отвала процесс копания продолжается при зафиксированном исполнительном механизме, Возрастает объем грунта перед отвалом и уменьшается скорость движения бульдозера. Значение скорости движения Чд в элементе 11 сравнения сравнивается с заданным нижним пределом регулирования скорости Ч.ин в задатчике 8, В момент срабатывания условия (6) алгоритма автоматический регулятор 6 вырабатывает команду для включения электрозолотника 4 для выглубления отвала 2. При выглублении отвала уменьшается сопротивление копанию, возрастает скорость движения. Текущие значения скорости Чв процессе выглубления в элементе 12 сравнения сравниваются с нижним пределом скорости в задатчике 9. По рассогласованию этих величин автоматичес. кий регулятор 6 вырабатывает команду на выключение электрозолотника и прекращает выглубление отвала в соответствии с условием (7) алгоритма. С этого момента процесс копания грунта бульдозером совершается при зафиксированном исполнительном гидромеханизме. Сопротивления на отвале начинают увеличиваться и циклы управления рабочим процессом повторяются в рассмотренной последовательности.Таким образом, предложенный способ позволяет создавать адаптивную систему управления, осуществляющую поиск оптимального режима работы бульдозера в любых грунтовых условиях. Способ управления процессом копания грунта бульдозером, заключающийся в том, что измеряют действительную скорость движения, сравнивают ее с заданными верхними и нижними пределами скорости и по величине рассогласования осуществляют заглубление и выглубление отвала, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности бульдозера за счет учета грунтовых условий, измеряют силу тяги бульдозера Т., определяют тяговую мощность, выделяют ее экстремум Х., определяют оптимальное значение верхнего предела регулирования скоростии оптимальное значение нижнего пределарегулирования скорости2-6,ч пан - 1/вью 2 + о Щыг,датчик скорости обинения Рабоцее руаобан нспопншпельньшидромеканигм тчик ц Олектро- Олстник тцик горигонтольнои реакци б шарниракДО пчи апоаен отбала сия толканнцик брусьеб штока Ти я,Еб бл Елок бычисления силы тягибычаслсния атическииегулятор гоб ЯЬОикн атчик т Олог определенияУь"гкстремума блокбыциспени таин нпкск тягобои моиупоот птималднык иккн пар аОкетробипрабления иг. г Составитель Л. ВиноТехред И. ВерееТираж 607ного комитета СССР по делосква, Ж - 35, Раугпскаярафическос предпоиятие, г. А. Зимокосови открытий роектна//у 67. Г Редактор К. ВолошукЗа каз 1397//28ВНИИПИ Государстве113035,Производственно. поли где 6 - степень неравномерности регулирования,а заглубление и выглубление отвала осуществляют до их среднего значения. градов Корректо Подп испо м изобретений наб., д. 4/5 Ужгород, ул. П