Устройство для моделирования колебаний гусеничных машин

(5 р 07 7/70 ГОСЩМфСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР ИО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О 3 НРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ ЩИДЕТВЪДВу(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 842865, кл.06 С 7/70, 1979,(54)(57) 1. УСТРОЙССГВО ДЛЯ МОДЕЛИ- -РОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ГУСЕНИЧНЫХ КАШИНпо авт,св. В 842865, о т л и ч а ю целью повыше.ния колебаа счет имитаподвески, оносумматор,оторого твыходо орости и шиния, а выход орым входом ронта сигнала щ е е с я тем, что, с ния точности моделирова ний гусеничной машины сии ударных перегрузок дополнительно содержит первый и второй входы к ветственно соединены с ка задания линейной око ной постоянного напряже сумматора соединен с вт формирователя заднего ф10233 бб 2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь заднего фронта сигнала содержит инвертор, усилительный транзистор, операционный усилитель, накопительный конденсатор, три ограничительных резистора и выпрямительный диод, анод котброго является первым входом Формирователя, катод соединен с входом инвертора, эмиттером усилительного транзистора и через первый ограничительный резистор - с неинвертирующим входом операционного усилителя и 1Изобретение относится к аналого- вычислительной технике, может быть использовано в тренажерах для обучения водителей гусеничных машин, в исследовательских стендах.5По основному авт.св, Р 842865 известно устройство для моделирования колебаний гусеничных машин, содержащее датчик угла наклбна местности, выход которого через формирова"10 тель заднего фронта сигнала подключен к первому входу интегратора, блок эад"ния линейной скорости, инерционное звено, блок умножения Й блок моделирования подвески гусеничной 5 машины, выход которого соединен с исполнительным механизмом, а вход блока моделирования подвески гусе,ничной машины соединен с первым входом инерционного звена и подключенк выходу интегратора, второй .вход которого соединен с выходом блока умножения, входы которого соединены с выходами блока задания линейной скорости и инерционного звена, второй вход которого подключен к выходу датчика угла наклона местности.В этбм устройстве блок моделиро- вания подвески гусеничной машины содержит источник питания, инверторы, сумматоры и интеграторы, причем 30 первый вход первого сумматора является входом блока, выход первого сумматора через первый интегратор подключен к входам второго интегратора и первого инвертора, выход 35 которого соединен с вторым входом первого сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго ин-, тегратора, связанному с первым входом: второго сумматора, второй вход кото рого соединен с выходом йсточника питания., выход второго сумматора подключен к входу второго инвертора, выход которого является выходом блока 1 .Однако при Формировании заднего Фронта сигнала не учитывается вынос выводом накопительного конденсатора,другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход операционного усилителя через второй ограничительный резисторсоединен с выходом операционного усилителя и коллектором усилительноготранзистора, база которого соединенас выводом третьего ограничительногорезистора, другой вывод которого является вторым входом формирователя,выходом которого является выход инвертора. центра тяжести гусеничной машины взависимости от скорости, Вследствиеэтого в реальных условиях при движении на высоких скоростях могут воз"никнуть значительные ударные перегрузки в подвеске ГМ, которые отрицательно сказываются на состоянииводителя и могут привести даже ктравмам последнего, а также к поломкам ходовой части.В известном устройстве также ударные перегрузки не моделируются.При использовании данного устройства в тренажере обучаемый водительне испытывает воздействия данногофактора и не получает навыков, необходимых для исключения воздействия ударных перегрузок. Такие навыки являются довольно сложными и определяются сложными действиями, заключающимися в умении так снизитьскорость машины, чтобы ее передняячасть плавно опускалась. Такое управление может осуществить водитель,хорошо, чувствующий машину,Целью изобретения является повышение тоыности моделирования колебаний гусеничной машины за счет имитации ударных перегрузок подвески.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для моделирова-ния колебаний гусеничных машин дополнительно.введен сумматор, первыйи второй выходы которого соответственно соединены с выходом блока задания линейной скорости и шиной постоянного напряжения, а выход сумматора соединен со вторым входомформирователя заднего фронта сигнала.Кроме того, формирователь заднего фронта сигнала содержит инвертор,усилительный транзистор, операционный усилитель, накопительный конденсатор, три ограничительных резистора,выпрямительный диод, анод которогоявляется первым входом Формирователя,катод соединен со входом инвертора,с эмиттером усилительного транзисто- .ра и через первый ограничительный -резистор соединен с неинвертирующимвходом операционного усилителя и вы-.водом накопительного конденсатора,другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход операционного усилителя через второй ограничительный резисторсоединен с выходом операционного усилителя и коллектором усилительного 1 Отранзистора; база которого соединенас выходом третьего ограничительногорезистора, другой вывод которого является вторым входом формирователя,выходом которого является выход инвер 15тора.На фиг.1 изображена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - формасигнала на выходе формирователя заднего фронта сигнала в зависимости отмоделируемой скорости. 20Устройство содержит соединенныедатчик угла наклона местности 1, Формирователь 2 заднего фронта сигнала,.Формирователь заднего фронта сигнала содержит выпрямительный. диод .10, 30накопительный конденсатор 11, второйограничительный резистор 12, операционный усилитель 13, первый ограничительный резистор 14, усилительный транзистор 15, третий ограничи- З 5тельный резистор 16 и инвертор, сос-,тоящий из резисторов 17, 18 и операционного усилителя 19.Блок 8 моделирования подвески содержит последовательно соединенныесумматор 20, интегратор 21, интег ратор 22, сумматор 23 и инвертор 24,.Выходы интеграторов 21 и 22 соедннены соответственно через инвертор 25и непосредственно с первым и вторымвходами сумматора 20, третий вход ко торого является входсак блока, второйвход сумматора 23 соединен с источником питания, а выход инвертора 24 является выходом блока,Устройство работает следующим об Оразом,В начальном положении с выхода датчика 1 снимается положительное напряжение О , пропорциональное углу наклона местности, и подается на блоки2 и 4. Выходное напряжение Уинтегратора 3 с ограничиваемым уровнем пропорционально углу наклона неподрессоренной части машйны, равно П, но противоположно ему по знаку. В этомслучае воспроизводится режим, когдамашина движется по местности с постоянным углом наклона опорной поверхности гусениц.Поскольку Ц Унапряжение. на втором входе блока 5 умножения равно 65 нулю. На первый вход этого блока подается положительное напряжение 0пропорциональное скорости прямолинейного- движения с блока 7. При этомна выходе блока 5 напряжение равнонулю.При моделировании изменения угла наклона неподрессоренной частимашины при увеличении угла наклонаместности на Ь на выходе датчика 1 происходит .увеличение напряже"ния на величину Ь 0 , т.е, общеевыходное напряжение становитсяравным 0 Ф Ь П, Последнее поступает на один из входов инерционногозвена 4 и на вход формирователя 2,через который оно проходит без изменения по величине и, проинвертировавшись по знаку, поступает науправляющий вход интегратора 3. В результате этого уровень ограничениязаряда интегратора 3 увеличиваетсяна величину ьПО и становится равнымПсЬ П. В первый момент времени напряжение на выходе интегратора-П= У. Оно поступает на второйвход инерционного звена 4, на выходекоторого появляется напряжение - а П ,Постоянная времени инерционного звена 4 выбрана так, чтобы величинаЦ сохранялась весь период зарядаинтегратора 3, Напряжение-д Ос помощью блока 5 умножается на напряжение 0, в результате чего навыходе блока 5 появляется положительное напряжение Ь О Ы Ц,1которое поступает на вход интегратора 3 и заряжает его до напряжения-ОЩ. Время заряда интегратора 3, те. время въезда опорной поверхности гусениц на угол 6 ф , пропорционально напряжению ЦДля моделирования изменения угланаклойа неподрессоренной части гусеничной машины при уменьшении угланаклона местности используется упрощенная апрксимация возникновенияударных воздействий неподрессоренной части о грунт при различных скоростях. Такая апроксимация показана на. Фиг.2 в виде изменения Формыпрямоугольного импульса на выходеФормирователя 2 в зависимости от напряжения Пр,В этом случае устройство работает следующим образом.При уменьшении угла наклона местности иа величину Ьк, напряжение на выходе датчика 1 становится равным П- Ь 0, Это напряжение поступает на вход формирователя 2 и вход инерционного звена 4. Формирователь 2 представляет собой интегрирующую цепочку, на входе которой стоит выпрямительный элемент 10, В качестве конденсатора этой цепочки используется умножитель емкости, состоящий из элементов 11-15.Таким образом получается, чтопри увеличении сигнала на величинуЬЦконденсатор заряжается практически мгновенно, так как выходное сопротивление датчика 1 и прямое сопротивление:выпрямительного диода незначительцы. При уменьшении же напряжения через формирователь 2 заднегофронта сигнала И.- ВИ разряд конден"сатора осуществляется через резистор 17 инвертора, так как в этом Щслучае выпрямительный диод 10 включен в обратном направлении, Такимобразом, время разряда, в первомприближении, определяется произ,ведением СЙ, где С - емкость имитируемого с йомощьр умножителя . емец,кости конденсатора и равна С: ц СЭгдез - сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора 15.Если рассматривать Р з как постоявное сопротивление, то умножение емкости осуществляется за счетувеличения сдвига фазы конденсатора 11. Если бы сопротивление Цз неизменялось, то Форма заднего фронта 25сигнала соответствовала бы ЧО,т.е. скорости, которая чуть большенуля. В этом случае транзистор 15 полностью открыт напряжением, поступающим через резистор 16, 30Сопротивление полностью открытоготранзистора мало и почти ве зависитот напряжения коллектор-эмиттер,т,е. в случае имитации малой скорос-ти движения емкость имитируемого кон-З 5денсатора наибольшая.При уменьшении напряжения на резис.торе 16 сопротивление перехода коллектор-эмиттер увеличивается. Однако в первый момент, когда разностьпотенциалов между коллектором и эмит.тером равна О, сопротивление В этого перехода очень большое.Следовательно, имитируемая емкостьмала и поэтому в начале заднего фронта происходит скачок до того, как 45появится разность потенциалов междуколлектором и имиттером. Чем меньшенапряжение на базе транзистора 15,,тем больше скачок заднего Фронта.чтобы обеспечить зависимость на:,пряжевия на базе от скорости, в устройство введен сумматор 6, на одинвход которого подается напряжение отисточника питания, причем это напря-.,жение пропорционально максимально воэ-, 55МОЖНОЙ скорости движения Вишивы, Надругой вход сумматора 6 подается на.-:пряжение, пропорциональное лйцейнойскорости движения машины.Таким образом, на выходе сумматора 4 фимеется напряжение ц: И 0, кото-рое и подается через резистор 16 вабазу.транзистора 15,Так как время опускания переднейчасты машины обычно меньше, чем вре мя подъема, то при моделировании изменения угла наклона неподрессоренной части при уменьшении угла наклона влияние напряжения 0И с выходаблока умножения 5 на разряд итегратора 3 мало и поэтому в данномслучае ве учитывается.Гусеничная машина состоит иэ неподрессоренной и подрессоренной частей,.соединенных между собой системойподвески. Уравнение угловых колебаний подрессоренной части гусеничноймашины имеет вид84 РВКЕЕ А,где 6 - угол наклона подрессоренной части;Р - коэффициент затухания,К- частота собственных колебаний подрессореннойчасти;А -. внешнее воздействие.Это уравнение, где переменной является напряжение И, пропорцио"нальное углу наклона подрессоренной части, а внешним воздействиемнапряжение 60,имеет вида 10+ РИ ф К, И,= И,р,РешаЪтся это уравнение с помощьюблока 8 следующим образом.Сумматор 20 производит сложениенапряжений 09; Ие, -ь 0 с учетомкоэффициентов Р, КННа выходесумматора 20 возникает напряжение У,пропорциональное угловому ускорению подрессоренной части, Это напряжение интегрируется с помощью интегратора 21, на выходе которого формируется напряжение -И , котороеинвертируется инвертором 25 и подается,на вход сумматора 20. Напряженве И с выхода интегратора 21 интегрируется с помощью интегратора 22в результате чего на выходе последнего появляется напряжение ИЗпропорциональное углу наклона подрессоренной части машины, котороетакже подается на один иэ входов сумматора 20 и сумматора 23. В вем оносуммируется с напряжением источника питания, пропорциональным значению угла, соответствующего горизонтальному положению подрессореннойчасти. Напряжение Ицпоступающеес сумматора 23, через инвертор 24 поступает на исполнительный механизм 9,Таким образом, данное устройство позволяет с достаточно высокой точностьюмоделировать колебания гусеничной машиныПрименение данного устройства втренажере позволяет прививать навыкивожденйй гусеничной машины по местностй со сложным рельефом. Это,.всвою очередь, приводит к экономии моторесурса, горюче-смазочных материалов, а также позволяет предотвратитьполомкц машин и травье, получаемыепри неправильном управлении,10233 бб Составитель В.Фукалехред Л. Пекарь ректор А.Ильи дактор Н.Горват аказ 4216 Филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная Тираж ВНИИПИ Госуда по делам изоб 113035, Иоскв 73 Подписное ственного комитета СССР етений и открытийЖ, Раушская наб.,