Устройство для управления движением самоходных агрегатов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нн 941943(22) Заявлено 130880 (21) 2978681/18-24 с присоединением заявки М ИМ.Кл з С 05 Р 1/00А 01 В 69/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.В.Андрианов, А.А,Богданов, Л.Д.Стоя десская научно-исследовательск союзного ордена Трудового К исследовательского тра Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕ САМОХОДНЫХ АГРЕГАТОВобразователь, Формирующий усилитель,управляемые линии задержки, триггеры, задающие генераторы строк и кад"ров, счетчик и сумматоры 21 .Недостатком указанных. устройствявляется зависимость сигнала рассогласования от микрорельефа и случайных неровностей поля, приводящая кнеточности отслеживания базовой линии.Это связано с тем, что при движениитрактора вдоль гона под влиянием микрорельефа, неравномерной деформациишин, трактор вместе с агрегатируемыморудием сползает в ту или иную сто рону в зависимости от уклона микрорельефа. В свою очередь это приводитк изменению ширины захвата орудия инарушению агротехнического процесса.Цель изобретения - расширение области применения устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство содержащее фазовый дальнометр, к выходу которогоподключен формирующий усилитель,счетчик строк, вход которого подключен к генератору строк Фазового светодальномера, а первый выход соединен через последовательно соединенные первый элемент И, первую линиюзадержки с первыми входами первого 5 Изобретение относится к автомати- зации.сельскохозяйственного производства, конкретнее к автоматическому вождению самоходных агрегатов,Известно устройство для автоматического управления движением тракторного агрегата, испольэуещее импульсный двухканальный ультразвуковой локатор, включающий в себя задающий генератор, мультивибратор, усилиели, излучатели, приемные устройства, демодуляторы, формирующие триггеры, схемы сравнения. При установке на тракторе один из высотомеров устанавливается над бороздой, а второй над невспаханным участком поля, и схема балансируется так, что управляющий сигнал равен нулю. Если трактор смещается в ту или иную сторону от борозды, появляется сигнал рассогласования, позволяющий обеспечить управление тракторным агрегатом 1) .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой-. ство, осуществляющее построчное сканирование опорного светоконтрастного перепада с выделением за счет этого угла рассогласования между продольной осью трактора и опорной траекторией, содержащее Фотооптический предриановаст нрйя Государственаог сно о знамени научна орн го института941943 15 20 50 55 60 65 и второго триггеров канала поперечного рассогласования, выходы которых подключены к первому и второму входам исполнительного механизма входуправляемой линии задержки и первыевходы третьего и четвертого триггеров канала курсового рассогласованиясоединены с выходом генератора строкфазового светодальномера, выход управляемой линии задержки подключен квторым входам первогс и второго триг геров, второй выход счетчика строкчерез последовательно соединенныевторой элемент И и вторую линию задержки соединен о вторым входом третьего триггера, третий выход счетчика строк через третий элемент И соединен с вторым входом четвертого триггера, выходы третьЕго и четвертого триггеров подключены к первому ивторому входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом управляемой линии задержки, введены пятый, шестой и седьмой. триггеры, формирователи переднего и заднего фронтов информационного сигнала, четвертый элемент И, третью и четвертую линии задержки, причем вход пятого триггерасоединен с выходом фоРмирующего усилителя, первый выход пятого триггера через формирователь заднего фронта подключен к первому элементу И и 30к вторым входам второго и третьегоэлементов И, второй выход пятоготриггера через последовательно соединенные формирователь переднегофронта, четвертый элемент И и третью 35линию задержки подключен к первымвходам шестого и седьмого триггеров,выходы которых соединены с третьими четвертым входами сумматора, второй вход четвертого элемента И подключен к первому выходу счетчикастрок, второй вход шестого триггерасоединен с генератором строк , соединенным через четвертую линию задержки с вторым входом седьмого триггера,На фиг.1 изображена блок-схемаустройства; на фиг.2 - временные дна,граммы работы устройства.Устройство состоит из фазовогосветодальномера, в состав котороговходят оптико-квантовый генератор 1,модулятор 2, оптический элемент 3,скандирующий блок 4, генераторы строк 5 и кадров 6, фотооптический преобразователь 7, фильтр 8, смеситель 9, опорный генератор 10, усилитель 11 промежуточной частоты и фазовый детектор 12, усилитель 13 промежуточной частоты и смеситель 14Кроме того, в состав устройства входят формирующий усилитель 15, пятый триггер 16, формирователи переднего 17 и заднего 18 фронтов информационного сигнала, первый, второй и третий элементы И 19-21, счетчик 22 строк, первая линия 23 задержки, первый и второй триггеры 24 и 25, управляемая линия 26 задержки, исполнительный механизм 27, вторая линия 28 задержки, третий и четвертый триггеры 29 и 30, сумматор 31, четвертый элемент И 32, третья линия 33 задержки,. шестой и седьмой триггеры 34 и 35 и четвертая линия 36 задержки.Сущность изобретения заключается в выделении сигнала несущего информацию о поперечных кренах самоходного агрегата, вызванных микрорельефом и случайными неровностями поля, ивведении этого сигнала в сигнал поперечного рассогласования продольной оси агрегата с базовой линией для стабилизации последнего и воздействия на агрегат рельефа поля.Устройство работает следующим образом.Устройство устанавливается на самоходном агрегате. Сигнал оптико-квантового генератора (лазера) 1, промодулированный сигналом модулятора 2через оптический элемент 3 поступаетна сканирующий блок 4. Сканирующийблок с.помощью генераторов строк 5 икадров 6 осуществляет развертку. луча лазера в горизонтальной плоскости впоперечном и продольном направлениях относительно направления движения самоходного агрегата, Отраженный от поверхности земли сигнал попадает на фотооптический преобразователь 7,продольная ось которого совмещена с базовой линией, представляющей собой, например, след борозд предыдущего прохода агрегата.В максимальном и минимальном значениях этого сигнала заложена информация о минимальном расстоянии от фотооптического преобразователя до поверхности земли и расстоянии до базовой,линии.С целью повышения помехозащищенности и точности измерения в фазовом светодальномере используется преобразование высокочастотного сигнала внизкочастотный. При этом выходнойсигнал фотооптического преобразователя 7 через фильтр 8, выделяющий.сигнал модулирующей частоты, поступает на один из входов смесителя 9,на второй вход которого подается сигнал опорного генератора 10.Выходной сигнал смесителя 9 черезусилитель 11 промежуточной частоты поступает на один иэ входов фазового детектора 12, на второй вход которого через усилитель 13 промежуточной частоты и смеситель 14, соединенный с модулятором 2 и опорным генератором 10, подаетсяопорный сигнал, Следовательно на выходе фазового детектора 12 формируется видеосигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаэ или расстоянию до точкиной траектории движения, сигналы на выходах первого и второго триггеров 24 и 25 отсутствуют, При отклонении агрегата от базовой линии временное 50 соотношение опорных сигналов и выходного сигнала Формирователя 18 заднего фронта изменяется, что вызываетсрабатывание одного из первого или второго триггеров 24 или 25 в зависимости от Фазы отклонения агрегата отбазовой линии. С выходов этих триггеров сигналы, несущие информацию овеличине и фазе отклонения агрегата 60 от базовой линии, поступают на исполнительный механизм 27, который .возвращает агрегат на. заданную траекторию движения,сканирования в каждый момент времени. При этом максимальное значение видеосигнала (фиг.2 а) соответствует минимальному расстоянию до поверхности земли, а его временное положение, отсчитываемое от начала строки, является мерой крена агрегата. Временное положение минимального значения видеосигнала отначала строки соответствует поперечному смещению агрегата относительно базовой линии, )Ос выхода Фазового детектора 12 этот сигнал поступает на формирующий усилитель 15, осуществляющий формирование двух сигналов одной полярности , которые соответствуют максимальному и минимальному значениям видеосигнала (Фиг. 2 б).Для разделения этих сигналов последние с выхода формирующего усилителя 15 поступают на пятый триггер 2 О 16, а с его выхода (фиг. 2 в) - на Формирователи переднего 17 и заднего 18 фронтов, которые выделяют импульсы переднего и заднего фронтов перепада выходного напряжения пятого триггера 16 (фиг, 2 г,д). Сигнал с выхода формирователя 18 заднего фронта поступает на первые входы первого,второго и третьего элементов И 19-21,вторые входы которых управляются счетчиком 22 строк, синхронизированным генератором 5 строк.Первый элемент И 19 пропускает сигнал, соответствующий средней строке .растра, временное положение которого относительно начала строки несет информацию о поперечном смещении агрегата относительно базовой линии, Этот сигнал через первую линию 23 задержки поступает на раздельные входы первого и второго триггеров 24 и 25, на вторые входы которых через управляемую линию 26 задержки, поступают опорные сигналы генератора 5 строк.Управляемая линия задержки производит временное разделение опорного генератора строк для управления первым и вторым триггерами 24 и 25 так,что при нахождении агрегата на заданВторой элемент И 20 выделяет сигнал сканирующего участка с базовой линией, соответствующий первой строке растра, Выходной сигнал этого элемента И через вторую линию 28 задержки поступает на раздельный вход третьего триггера 29 курсового рассогласования, Третий, элемент И 21 выдает сигнал сканирующего участка с базовой линией, соответствующий последней строке растра. С выхода третьего элемента И 21 этот сигнал поступает на раздельный вход четвертого триг" гера 30 курсового рассогласования, Вторая линия 28 задержкиосуществляет временное согласование сигнала первой строки растра с сигналом последней строки растра. На вторые входы третьего и четвертого триггеров 29 и 30 поступает опорный сигнал с выхода генератора 5 строк, Этот опорный сигнал поддерживает один из этих триггеров во включенном состоянии, а второй - в выключенном состоянии. Выходные сигналы этих триггеров поступают на сумматор 31. При отсутствии угла рассогласования между продольной осью агрегата и базовой линией сигналы с выходов второй линии 28 задержки и третьего элемента И 21 одновременно поступают на раздельные входы третьего и четвертого триггеров 29 и 30, поочередно изменяя их состояние.Следовательно на выходе сумматора 31 будет постоянный по амплитуде сигнал, определяемый выходным сигналом того или иного триггера.При появлении угла рассогласования между продольной осью агрегата и базовой линией выходные сигналы второй линии 28 задержки и третьего элемента И 21 поступают на входы третьего и четвертого триггеров 29 и 30 с временным сдвигом один относительно другого. При этом срабатывание этих триггеров происходит не одновременно,. а в зависимости от фазы угла рассогласования появляются моменты времени, когда оба триггера по выходу включены или выключены.На выходе сумматора 31 появляется сигнал, полярность которого относительно уровня выходного сигнала третьего и четвертого триггеров 29 и 30 определяет фазу угла рассогласования, а его длительность - величину этого угла. Сигнал с выхода сумматора 31 поступает на вход управления управляемой линии 26 задержки, которая осуществляет временный сдвиг опорного сигнала генератора 5 строк относительно начала строки растра, вызы- вая этим самым срабатывание первого и второго триггеров 24 или 25 в зависимости от фазы временного сдвига. Это вызывает срабатывание исполнитель 941943ного механизма 27 до момента ликвидации угла курсового рассогласования,что позволяет устранить автоколебания агрегата на повышенных скоростяхего движения.С выхода Формирователя 17 переднего фронта сигнал, несущий информациюоб угле крана агрегатапоступает навход четвертого элемента И 32. Чет"вертый элемент И 32, управляемыйсчетчиком 22 строк, через третью линию 33 задержки пропускает этот сигнал на раздельные входы шестого йседьмого триггеров 34 и 35 в моментсредней строки растра. Третья линия33 задержки также как и вторая 28 за держки необходима для временного согласования сигналов средней строкирастра с сигналами последней строкирастра.На вторые входы шестого и седьмого триггеров 34 и 35 на один из нихнепосредственно и на второй черезчетвертую линию 36 задержки поступает опорный сигнал генератора 5 строк,Четвертая линия 36 задержки необходима для временного разделения опорного сигнала таким образом, чтобы приотсутствии угла крена агрегата сигналы на выходах шестого и седьмоготриггеров 34 и 35 отсутствовали,При появлении угла крена агрегатавременное соотношение опорных сигналов и выходного сигнала Формировате"ля 17 переднего Фронта изменяется,что вызывает срабатывание одного изшестого и седьмого триггеров 34 и 35 35в зависимости от Фазы угла крена. Вы"ходные сигналы этих триггеров, воздействуя через сумматор 31 на управляемую линию 26 задержки, осуществляютвременной сдвиг опорного сигнала пер"40вого и второго триггеров 24 и 25. Приэтом в зависимости от Фазы этого вре"менного сдвига, обусловленной Фазойугла крена, срабатывает первый иливторой триггер 24 или 25, Срабатывание первого или второго триггера 24или 25 вызывает срабатывание исполнительного механизма 27 до моменталиквидации угла крена агрегата, производя коррекцию траектории движенияагрегата в эависимссти от его угловпоперечного крена,Использование предлагаемого устройства позволяет повысить качество автоматического вождения самоходногоагрегата, а значит, и производительность выполнения сельскохозяйственныхработ,Ориентировочный расчет экономической эффективности работы агрегатас устройством автоматического направ ления движения проведен в соответст-вии с Отраслевыми методическимиуказаниями и нормативно-справочнымматериалом для определения зкономической эффективности нбвой техники в 65 тракторном и сельскохозяйственном машиностроенииф.В основу расчета положены данные о повышении производительности машинно-тракторных агрегатов на 7 за счет автоматизации их вождения и данные Госплана СССР о выпуске тракторов ТК на 1980 г в количестве 43000 шт.Таким образом, экономический эффект от внедрения предлагаемого устройст-, ва из расчета 30 автоматизации тракторов ТК от общего их выпуска составит 7,624 млн.руб. или 591 руб. на один комплект.Формула изобретенияУстройство для управления движением самоходных агрегатов, содержащее фазовый светодальномер, к выходу которого подключен формирующий усилитель, счетчик строк, вход которого подключен к генератору строк фазового светодальномера, а первый выход соединен через последовательно соединенные первый элемент И, первую линию задержки с первыми входами первого и второго триггеров канала поперечного рассогласования, выходы которых подключены к первому и второму входам исполнительного механизма, вход управляемой линии задержки и первые входы третьего и четвертого триггеров канала курсового рассогласования соединены с выходом генератора строк Фазового светодальномера, выход управляемой линии задержки подключен к вторым входам первого и второго триггеров, второй выход счетчика строк через последовательно соединенные второй элемент И и вторую линию задержки соединен с вторым входом третьего триггера, третий выход счетчика строк через третий элемент И соединен с вторым входом четвертого триггера, выходы третьего и четвертого триггеров подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом управляемой ли" нии задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства , оно содержит пятый, шестой и седьмой. триггеры, формирователи переднего и заднего фронтов информационного, сигнала четвертый элемент И , третью и четвертую линии задержки , причем вход пятого триггера соединен с выходом формирующего усилителя , первый выход пятого триггера через формирователь заднего фронта подключен к первому элементу И к вторым входам второго и третьего элементов И, второй выход пятого триггера через последовательно соединенные формирователь переднего фронта, четвертый элемент И и третью линию задержки подключен к первым входам шестого и седьмого тирггеров, выходы которых соединены с третьим и четвертым входамисумматора, второй вход четвертогоэлемента Й подключен к первому выходусчетчика строк, второй вход шестоготриггера соединен с генератором строк,соединенным через четвертую линию задержки с вторым входом седьмого триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 231917, кл. А 01 В 69/04, 1968.2. Авторское свидетельство СССРР 648156, кл. А 01 В 69/О 4 ю 1979941943СоставительА.Ермилов Редактор Р.Цицика Техред К.Мыцьо Корректор Ю.Макаренко Заказ 4836/35 Тираж 914 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4