Устройство для автовождения колесных машинно-тракторных агрегатов

(19) 4 А 01 В 69 04 к ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г141 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ(71) Всесоюзный ордена Знак Почета сельскохозяйственный институт заочного образования(54) (57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОВОЖДЕНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее датчик положения рабочих органов машины и программный блок, связанный с переключателем режимов управления, датчики траекторного рассогласования, угла поворота направляющих колес и бокового крена трактора, связанные через схему управления движением на рабочем гоне с переключателем режимов управления, датчик скорости, связанный с программным блоком, схему автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воздействия, входами связанную с датчиками скорости,угла поворота направляющих колес, гидро- системой рулевого управления трактора и с переключателем режимов управления, а вы ходом - с исполнительным механизмом, который другим своим входом связан с переключателем режимов управления, отличаюиееся тем, что, с целью повышения качества автовождения и производительности машинно-тракторного агрегата, схема автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воздействия содержит вычислительное устройство, связанное с датчиками угла поворота направляющих колес и скорости трактора и с выходом переключателя режимов управления, а также цифровой регулятор интенсивности управляющего воздействия, входами связанный с выходом вычислительного устройства и с гидросистемой рулевого управления трактора, гидравлическим выходом - с исполнительным механизмом, причем датчик угла поворота направляющих колес трактора выполнен цифровым, а схема управления движением на рабочем гоне содержит цифроаналоговый преобразователь сигналов датчика угла поворота направляющих колес.1235458 2. Устройство по п. , отличающееся тем, что вычислительное устройство содержит, оследовательно соединенные тактовыйоператор, адресный счетчик, перепрограммируемое постоянное запоминающее устрь гио, коммутатор команд, селектор-муль, г,сксор, дешифратор данных, блок оптотронных ключей, микрокалькуляторную. му, блок оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов, преобразователь семипозиционпого кода в двоично-десятичный, буферное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, выходы которого соединены с цифровым регулятором интенсивности управляющего воздействия, и также дешифратор команд и второй блок оптоэлектронных ключей, под,ченные последовательно к микрокалькуяторной схеме, схему синхронизации, вклюепную между блоком оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов и буферным запоминающим устройством, причем селектор-мультиплексор через блок интегрирования соединен с датчиком скорости и через преобразователь кода Грея в двоичпо-десятичный кд с цифровым датчиком угла иворта направляющих колес трактора, кроИзобретение относится к механизации сельского хозяйства и может быть использовано для автоматизации вождения мобиль. пых сельскохозяйственных машинных агрегатов при выполнении полевых механизиро- Б ванных работ.Цель изобретения - повышение качества автовождения и производительности машинно-тракторного агрегата.На фт . 1 представлена схема устройства для автовождения колесных машинно- тракторных агрегатов; на фиг. 2схема управляющего вычислительного устройства; на фиг. 3 - схема цифрового регулято. ра интенсивности управляющего воздейст. ви 51. 15Устройство для автовождения колесных чапгинно-тракторных агрегатов содержит датчик 1 положения рабочих органов машины и программный блок 2, связанный с переклктчателем 3 режимов управления, датчики тракторного рассогласования 4, угла 20 поворота направляющих колес 5 и бокового крена трактора 6, связанные через схему 7 управления движением на рабочем гоне с переключателем 3 режимов управления, датчик 8 скорости, связанный с проев раммным блоком 2, схему 9 автоматичесме того адресный счетчик связан с блоком интегрирования.3. Устройство по п. 1, от,гичающееся тем, что цифровой регулятор интенсивности управляющего воздействия содержит электрогидравлические двухпозиционные ключи с дросселями по числу разрядов двоичного управляк 1 щего слова, объединенные гидравлические входы которых соединены с гидросистемой рулевого управления трактора, а объединенпые гидравлические выходы соединены с исполнительным механизмом, электрические управляющие входы через усилители соединены с выходами вычислительного устройства, причем производительность дросселей от-го до п-го разряда изменяется по двоичном закону.4. Устройство по п. 1, тгичаюигееся тем, что преобразователи кодов Грея и семипозиционного выполнены в виде постоянных запоминак 11 цих устройств, для которых сигналы с выходов датчика угла поворота направляющих колес трактора и блока оптоэлектронных коммутаторов логических сиг. палов являются адресами, по которым записаны соответствукпцие двоично-десятичные числа. кой регулировки интенсивности и величины управляюцего воздействия. Схема 9 входами связана с датчиками скорости 8, угла поворота направляющих колес 5 и с гидро- системой трактора, с переключателем 3 режимов управления, а выходами - с исполнительным механизмом 10, который другим своим входом связан с переключателем 3 режимов управления. Схема 9 автоматической регулировки интенсивности и величины управляющего воз,.ействия содержит вычислительнОе устройство 11, связанное с датчиками угла поворота направляющих колес 5 и скорости трактора 8 и с входом переклктчателя 3 режимов управления, а также цифровой регулятор2 интенсивности управляюп 1 его воздействия, входами связанный с выходом вычислительного уст. ройства 1 и с гидросистемой рлевого управления грактора, гидравлическими выходами . - с исполнительным механизмом 10. Датгик 5 угла поворота направляющих колес трактора выполнен цифровым. Схема 7 управления движением на рабочем гоне содержит цифроаналоговый преобразователь сго сигналов.Управляющее вычислительное устройст. во 1 (фиг. 2) содержит микрокальку 123545840 45 50 55 ляторную схему 13, к одному входу которой через блок 14 оптоэлектронных ключей, дешифратор 15 данных, селектор-мультиплексор 16 подключены импульсный датчик 8 скорости с блоком 17 интегрирования и цифровой датчик 5 угла поворота направляющих колес трактора с преобразователем 18 кода Грея в двоично-десятичный код. К второму входу микрокалькуляторной схемы 13 через другой блок 9 оптоэлектронных ключей подключен дешифратор 20 команд, а к выходу посредством блока 21 оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов, имеющий связь со схемой 22 синхронизации, преобразователь 23 семипозиционного кода в двоично-десятичный, буферное запоминающее устройство 24, имеющее связь со схемой 22 синхронизации, оперативное запоминающее устройство 25, подключен циф -ровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия. Регулятор 12 имеет гидравлические связи с гидросистемой рулевого управления трактора и с исполнительным механизмом О. Блок 17 интегрирования имеет связь с адресным счетчиком 26 селектор-мультиплексора 16. Дешифратор 20 команд, схема 22 синхронизации, буферное 24 и оперативное 25 запоминающее устройства связаны через коммутатор 2 команд с перепрограммируемым запоминающим устройством 28, управляемым тактовым генератором 29 через адресный счетчик 26.Цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия (фиг. 3) содержит электрогидравлические двухпозиционные ключи 30 - 33 с дросселями по числу и разрядов двоичного управляющего слова. Объединенные гидравлические входы ключей 30 - 33 соединены с гидросистемой рулевого управления трактора, объединенные гидравлические выходы соединены с исполнительным механизмом 1 О, а электрические управляющие входы через усилители 34 - 37 соединены с выходом управляющего вычислительного устройства 1. Дроссели ключей 30 - 33 выполнены регулируемыми, связаны с электрогидравлическим ключом с возможностью поворота направляющих колес трактора исполнительным механизмом О с угловой скоростью порядка ,- от максимальной второго -- третьего -- .- чет 2 2 д2 п2 н вертого -и т. д. Преобразователи 18 и 23 кода выполнены в виде постоянных запоминающих устройств, для которых сигналы с выходов датчика 5 угла поворота направляющих колес трактора и блока 2 оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов являются адресами, по которым записаны соответствующие им двоично-десятичные числа.Устройство работает следующим образом.Машинно-тракторный агрегат входит в рабочии гон. Водитель приводит копирующее устройство с датчиком 4 траекторной ошибки в рабочее положение так, что 5 10 15 20 25 Зо 35 гцуп-копир входит в надежный контакт с базовой бороздой, посредством переключателя 3 режимов управления включает режим автовождения на рабочем гоне.Схема 7 управления движением на рабочем гоне получает информацию от датчиков траекторного рассогласования 4, угла поворота направляющих колес 5 и бокового крена трактора 6, выделяет траекторное рассогласование, формирует управляющие сигналы и через переключатель режимов управления выдает их на вход исполнительного механизма 17. В зависимости от знака траекторного рассогласования включаются электромагниты исполнительного механизма 10 для поворота направляющих колес трактора вправо или влево. Включение электромагнитов исполнительного механизма 10 приводит к перемещению золотника управляющего подачей жидкости из напорной магистрали гидросистемы рулевого управления трактора через цифровой регулятор 12 интенсивности управляющего воздействия в одну из двух полостей силового гидроцилиндра. Это приводит к повороту направляющих колес трактора. Одновременно импульсный датчик 8 скорости выдает импульсы, частота которых пропорциональна скорости агрегата.Датчик 8 выполнен индукционным и устанавливается в коробке перемены передач вблизи зубьев шестерни вала отбора мощности на вторичном вале, т. е. ведущие колеса трактора используются в качестве путеизмерительных. Буксование в данном случае не учитывается. Импульсы от датчика 8 скорости поступают на вход блока 17 интегрирования. Там они усиливаются, нормализуются по форме и длительности и поступают на вход счетчика. В течение заданного времени интегрирования счетчик накапливает импульсы. По команде перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 28 через коммутатор 27 команд селектор-мультиплексор 16 производит опрос датчиков. Информация с выхода блока 17 интегрирования через дешифратор 15 данных и блок 14 оптоэлектронных ключей передается на микрокалькуляторную схему 3. В предпочтительном варианте исполнения в качестве микрокалькуляторной схемы 13 использована микросхема К 145 ИП 11 А. Эта микросхема содержит арифметическо-логическое устройство, устройства ввода и вывода информации, оперативное запоминающее устройство управления, генератор опорной частоты, т. е. содержит функциональные блоки, в большинстве входящие в состав мик- роЭВМ. Наличие в этой микросхеме микро- команд арифметических операций упрогцает ее использование при реализации функцией управления.По сигналу адресного счетчика 26 счетчик блока 17 интегрирования обнуляется ипроцесс счета повторяется. В составе блоков оптоэлектронных ключей использованы микросхемы К 249 КН А, в составе блока оптоэлектронных коммутаторов логических сигналов использованы микросхемы К 249 ЛП 1 А, а основным в блоке интегрирования является двоичцо-десятицный сцетчик.Микрокалькуляторная схема 13 в составе вычислительного устройства1 реализует следующие зависимости О со=А Г-+ В 1+ С; со= а/; о ( со,а= ОР+ Е; а(апостояццье, зависящие от режима лвцжеция (ца гоне или поворотной полосе) типа агрегата (прицепной или цавесцой), состояния агрофоца.Переццслсццые условия эксплуатации выбцрактся водителем цосрелством переключателя 3 режимов управления ло начала работы, а зцяцеция постоянных - авто дтицески из перепрогряммиремого запоминающего устройства 28. Тактовый генератор 29 непрерывно выдает тактовые импульсы. Адресный счетчик 26 их накапливает и на вход перецрсграмм ируемо о постоянного запоминающего устройства 28 выдает с каждым 40 тактом меняющийся адрес, по которому ца вол коммутатора 27 команд выдается восьмиразрялное управляющее слово. Каждое уцря вл я юцее слово содерж ит четырехразрялное поле типа операции ц такое же поле собственно сераиии. Информация о типе45 операции служит для управления коммутатором 27 команд, которыи направляет код операции на вход селектора-мультиплексора 16, лешифратора 20 команд, схемы 22 сиц- ронизации, буферного запомицаошего устройства 24 и оперативного запомицяоцсего устройства 25.После ввола в мцкрокалькуляторнуо с;ему 3 с выхода блока 17 интегрирования значения скорости агрегата соответственно программе производится реализация зави симости (1). 11 ричем вывод результата вычислений посредством схемы 22 синхронизации произволится в буферное зацоминя 5 гле со и со - вычисленное и измеренноезначения угловой скорости поворота направляющих колес трактора;а и а вычисленное и измеренноезначения максимального угла 20поворота направляюгцих колестрактора;1периодичность опроса датчика5 угла поворота направлякшихколес трактора;-- скорость машинно-тракторного25агрегата; онсе устройство 24 поразрядно. После заполнения разрядов буферного запоминаюиеи устройства 24 происходит передача сразу всей информации оперативному запомицаошему устройству 25 для управления цифровым регулятором 12 интенсивности. Этим исклкцактся сбои в управлении цифровым регулятором2 интенсивности, затем реализуется зависимость (2), проверяется условие (3), при необходимости вводится корректировка, реализуется зависимость (4), проверяется условие (5) и если а)а, то через псреклюцатель режимов управления отключается включенный в этот момент электромагнит исполцительного механизма 10. Затем вычисления зависимостей (1) (5) повторяюзся.Значение угла в коде Грея при опросе датчика 5 угла поворота направляющи колес трактора подается на вход преобразователя8 кола з качестве адреса лля постоянного запоминаюцего устройства. По указанному адресу считывается соответствуюгцее значение угла в лвоично-десятичном коде, которое затем используется в процессе вычислений. Аналогично фцкциоцирет и преобразователь 24 семипозиционцого кола в двоично-десятичный с той лишь разницей, что блок 21 оптоэлектронных комм- таторов логических сигналов предваритель. но формирует сигналы с ТТЛ-уровнями напряженииЗадзчей цифрового регулятора 12 интенсивности управляющего воздействия является формирование потока рабочей жидкости в гидросистеме рулевого управления (не по. казана) при постоянном давлении пропорционального выцислецной угловой скорости поворота направляющих колес трактора. Задача решается тем, цто кажлый разряд управлявщего двоичного слова с выхола оперативного запоминающего устройства 25 управляет отдельными электрогилравлическими ключами 3033 через усилители 34 -- 37. Например, цри четырехразрядном высле электрогидравлический ключ 30 с первого разряда пропускает - 1- мзксимального потока, кл юч 31 второго разряда1 бключ 32 третьего разряда - - и ключ 33б .6четвертого разряда ----- . Включение16;электро;цдравлических ключей в заданном сочетании осеспецивдет реализациюгловой скорости поворота направлякщи, колес трактора в заданном диапазоне. Использование прелла гаем ого тех пи чес:сого решения позволит гарантированно реализовать зависимость 1) - 5) лля угловой скорости и максимального угла цсворота цяпрзвляоши колес трактора в функции :корости агрегата при использовании обычных электрогидравлически ключей без повы:ценных к цим требований, а зя сцет этого повысить точность автовожлення цз рабоцем гоне и поворотной полосе, повысить рябсцис.1235458 Составитель Б. КузьмичТехред И. Версс Корректор В. БутягаТираж 679 ГодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Г 1 роектная, 4 Редактор Н. Бобкова За каз 2968/1 скорости и снизить процент брака. Переход с частотного на цифровой метод регулирования угловой скорости поворота направляющих колес трактора позволит уменьшить динамические нагрузки на детали рулевого управления и увеличить их долговечность.