Способ управления курсом движения машины

(21) (22) (46) (72) (53) (56) баний, вычислчпо АормулеКс магнитных скорость з т детельство СС69/04, 1977.тельство СССР69/04, 1978 У 77 (про(54ДВмь 1.,)-(чей.;). 1 е асст адан яние между двумяыми точками, гдевлены источникиний устанколеб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОМИМЕНИЯ МАШИНЫ, включающий определение расстояния от машины до двух заданным точек с использованием электромагнитных сигналов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повы-. шения точности управления, основным источиком электромагнитных колебаний возбуждают периодически два источни- . ка звуковых, преимущественно ультразвуковых колебаний, установленные в заданных точках, на машине принимают сигналы основного источника электромагнитных колебаний и обоих источников звуковых колебаний, сигнал одного из которых принимают также дополнительным приемником звуковых сигналов, удаленным на известное расстояние от одного из источников звуковых колебаний и совмещенным с дополнительным источником электромагнитных колебаний, сигналы которого принимают на яашине, определяют интервалы времени от момента поступления на машину сигнала основного источника электромагнитных колебаний до моментов поступления на нее сигналов первого и второго источников звуковых колебаний и сигнала дополнительного источника злектрогде 1, - известное расстояние от соответствующего источника додополнительного приемника звуковых колебанийь 1- интервал времени от момента поступления на машину сигнала основного источника электромагнитных колебаний до момента поступления на нее сигнала дополнительного источника электромагнитных колебаний.2, Способ по п. 1, о т л ич а ю-щ и й с я тем, что, с целью обеспечения движения машины по траекториям в параллельных плоскостях и упрощения выработки сигнала рассогласования, источники звуковых сигналов устанавливают вдоль прямой, перпендикулярной плоскостям, в которьм находятся заданные траектории движения машин, а в систему автоматического управления курсом, движения машины в зависимости от расположения траектории движения относительно заданных точек подают сигналы рассогласования Э, равные:(ч.,-ч.,1".г, 11 З М иЫ - интервалы времени от момента поступления на машину сигнала основного источника электромагнитныхколебаний до моментов постунления на нее сигналовсоответственно первого ивторого источников звуковых колебаний; 1487- расстояние от центра отрезка, соединяющего заданные точки, до плоскости,в которой находится заданная траектория движения,3. Способ по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что все упомянутые источники колебаний испускают .сигналы различной частоты.Изобретение относится к автоматизации вождения самоходных машин иможет быть использовано для группового вождения сельскохозяйственныхи строительных машин и агрегатовпо параллельным траекториям.Известен способ автовождениясельскохозяйственных агрегатов путем возбуждения электромагнитных 10полей перемещающихся в пространствестоячих волн между. базовыми антеннами и антенной на машинно-тракторномагрегате Ц .Для реализации данного, способана подвижной машине и базовых станциях необходимо иметь антенну сузкой диаграммой направленности,что определяет высокую сложностьустройства. 20Известен также способ управления курсом вождения машин, включающий определение расстояния от,машины до двух заданных точек сиспользованием электромагнитных сигналов 2,Недостатком данного устройстваявляется низкая точность управленияпри движении машины по неровной поверхности, 30Цель изобретения - повышение точности управления.Указанная цель достигается тем,что согласно способу управления курсом движения машины, включающему оп"ределение расстояния от машиныдо двух заданных точек с использованием электромагнитных сигналов,основным источником электромагнитных колебаний возбуждают периодически два источника звуковых, преимущественно ультразвуковых колебаний, установленные в заданных точках, на машине принимают сигналы основного источника электромагнитных колебаний и обоих источников звуковых колебаний, сигнал одного из которых принимают также дополнительным приемником звуковых сигналов, удаленным на известное расстояние от одного из источников звуковых колебаний и совмещенным с дополнительным источником электромагнитных колебаний, сигналы которого принимают на машине, определяют интервалы времени от момента поступления на машину сигнала основного источника электромагнитных колебаний до моментов пос-.тупления на нее сигналов первого и второго источников звуковых колебаний и сигнала дополнитМяьйого источника электромагнитных колебаний, вычисляют скорость звука Ч по форМулеу Хсгде 1- известное расстояние отсоответствующего источника до дополнительногоприемника звуковых колебаний;М 1 - интервал времени от момента поступления на машину сигнала основного источника электромагнитных колебаний до момента поступления на нее сигналадополнительного источникаэлектромагнитных колебаний.1131487или 50 3в которой находится заданная траектория движения (фиг. 2).Выпаботанный сигнал рассогласования (ЧД., (Уд(. ) - 11 х подают в систему управления йаправлением движения машины.Периодическое определение скорости звука в процессе управления предлагаемым способом позволяет исключить влияние параметров окружающей среды, например температуры, на точность управления.Выведем геометрические соотношения, выполнение которых обеспечивает движение машин по траекториям в параллельных плоскостях.Если две машины начнут свое движение соответственно из точек В, иМ, (фиг, 2) и в процессе движения будут строго соблюдать заданное направление, которое на фиг. 2 показано стрелками, тогда в случае движения машин в плоскости 17 траектЬрия ми их движения будут параллельные прямые П 1 п и И П . Однако в реальном случае машины не будут двигаться в плоскости 17 и поэтому в случае движения машин в параллельных плоскостях 18 и 19 и строгом соблюдении заданного направления движения (при начале движения из точек И 1 и Ф ) траекториями их движения будут соответственно некоторые кривые ЩЦВ И, и иеР ЬЭ п, которые являются Линией пересечения плоскостей 18 и 19 с поверхностью земли в данной местности.Из произвольной точки А проведем прямую М , перпендикулярную плоскости 18, Отложим на прямой40 .ДС отрезок ДВ длиной К . Проведем через ироизвольную точку на плоскости 18, например, 3 (или Г ) и точки А и С прямые (фиг,2).45Из рассмотрения треугольников Ву А С и ЬВС следует, что (И,С А = 90 ) Из рассмотрения треугольников ЕАС,и ЕВС следует, что ,Е,СА = 90), 6Иэ полученных соотношений (1) и(2), которые справедливы для случая, когда траектория движения машины лежит вправо .от точки О (фиг.2), заключаем, что разность квадратов отрезков, образованных произвольной точкой, лежащей в плоскости 18, и соответственно точками А и В Фпостоянна и равна 11 , если в процессе движения машины квадрат расстояния от машины до точки 4 равен квадрату расстояния от машины до точки Ь плюс Гкал , то это означает, что машина движется по. траектории, лежащей в плоскости 18, если квадрат расстояния от машины до точки Й больше квадрата расстояния от машины до точки В плюс 2 Х,Р (фиг.2) машина отклоняется вправо от плоскости 18 (вправо от заданной траектории); если квадрат расстояния от машины до точки 4. меньше квадрата расстояния от машины до точки 3 плюс 11 - машина отклоняется от плоскости 18 влево (влево от заданной траектории).Аналогично для случая, когда траектория движения машины лежит влево от точки О и, например, находится в плоскости 19, то разность квадратов отрезков, образованных произвольной точкой, лежащей в плоскости 19, и соответственно точкамиВ и А , постоянна и равна 1 х 1; если в процессе движения машины квадрат расстояния от машины до точки р больше квадрата расстояния от машины до точки А плюс 2 1 1, машина отклоняется влево от плоскости 19(влево от заданной траектории), если квадрат расстояния от машины до точки 8 меньше квадрата расстояния от машины до точки Ь плюс Гх,1 машина отклоняется вправо от плоскости 19 (вправо от заданной траектории).Рассмотрим работу варианта устройства, реализующего предлагаемый способ.Элементы устройства управления(фиг. 1) ймеют следующее расположение.Источники звуковых сигналов 1 и2 устанавливают на расстоянии 1 вточках 4 и В прямой АВ, перпендикулярной плоскостям, в которых находятся заданные траектории движения(фиг. 2). На некотором определенном расстоянииот источника звуко1131ных сигналов 1 устанавливают приемник звуковых сигналов 5, Причемисточники звуковых сигналов 1 и 2,источники электромагнитных сигналов 3 и 4 и приемник звуковых сигналов 5 (фиг,1) устанавливают в поле,5Приемники сигналов 6 и 7, электрические фильтры 8, 9, 10 и 11 датчики времени 12, 13 и 14 множительно-делительное устройство 15 и ариф-.1 Ометическое устройство 16 устанавливают на машине,В процессе работы устройства(фиг. 1) происходит следующее,Источник электромагнитных сигналов отсчета 3, источник дополнительных электромагнитных сигналов 5 иисточники звуковых сигналов 1 и 2периодически посылают кратковременные электромагнитные и звуковыесигналы различной частоты. Причемкратковременная посылка этих сигналов происходит следующим образом.Одновременно запускаются источникиэлектромагнитных сигналов отсчета 3и источники звуковых сигналов 1 и 2.В момент времени, когда на приемник5 поступает звуковой сигнал от источника 1, с выхода приемника 5 надополнительный источник электромагнитных сигналов 4 поступает сигнал,запускающий источник электромагнитных сигналов.Электромагнитный сигнал отсчета,посылаемый источником 3, практическимгновенно (иэ-за большой скорости З 5распространения электромагнитныхсигналов) попадает на приемник 7,а звуковые сигналы, посылаемые соответственно источниками 1 и 2; попадают на приемник 6 с временами запаз фодывання, равными 6 и а 1 с момента поступления на приемник 7 элеквтромагнитного сигнала отсчета, Причемй 1 - время, в течение которого звуковой сигнал проходит расстояниеот источника 1 до приемника 6 (отисточника 1 до управляемой машины),а 6 з - время, в течение которогозвуковой сигнал проходит расстояние от источника 2 до приемника 6(от источника 2 до управляемой машины), так как электромагнитныйсигнал (импульс) отсчета и звуковыесигналы (импульсы) посылаются источниками 3, 1 и 2 одновременно,55Дополнительный электромагнитныйсигнал., посылаемый источником, 4,поступает на приемник 7 с некоторым 487 8 .временем запаздывания ь с моментайоступления на приемник 7 электромагнитного сигнала отсчета. Причемд. - время, в течение которогозвуковой сигнал, посылаемый источником 1, проходит расстояние К,.так как источник 4 запускается в момент попадания на приемник 5 звукового сигнала от источника 1.Фильтры 8 и 9 производят разделение сигналов,"которые формируютсяна выходе приемника 6 при поступлении на приемник 6 соответственнозвуковых сигналов от источников 1 и2 звуковых сигналов,Фильтры 10 и 11 производят разделение сигналов, которые фдрмируются на выходе приемника 7 при поступлении на приемник 7 соответственноэлектромагнитных сигналов отсчетаот источника 3 и дополнительных электромагнитных сигналов от источника 4.При поступлении на приемник 7электромагнитного сигнала отсчетас выхода приемника 7 через фильтр10 на первые входы датчиков времени12, 13 и 14 поступает сигнал.При поступлении на приемник 7 дополнительного электромагнитного сигнала с выхода приемника 7 черезфильтр 11 на второй вход датчика времени 14 поступает сигнал.При поступлении на приемник 6звукового сигнала от источника 1с выхода приемника 6 через фильтр8 на второй вход датчика времени 12поступает сигнал.При поступлении на приемник 6звукового сигнала от источника 2 свыхода приемника 6 через фильтр 9 навторой вход датчика времени 13 поступает сигнал,С выхода датчика времени 12 напервый вход арифметического уотройства 16 поступает сигнал Ь,равный времени запаздывания поступления сигнала на второй вход датчика12 с момента поступления сигналана первый вход датчика 12.С выхода датчика времени 13 навторой вход арифметического устройства 16 поступает сигнал абаз, равный времени запаздывания поступ,ления сигнала на второй вход датчика 13 с момента поступления сигнала на первый вход датчика 13.С выхода датчика времени 14на множительно-делительное устройство 15 поступает сигнал Ь 1 ь рав(3) ный времени запаздывания поступления сигнала на второй вход датчика 14 с момента поступления сигнала на первый вход датчика 14. В множительно-делительном устройстве 15 5постоянная величина 1 делится на величину, поступающую на вход множителя 15, т. е. на М, С выходамножителя 15 на третий вход арифме,тического устройства 16 поступаетсигнал равныи - , т.е. сигнал,ьЬравный скорости 1 Г распространениязвука в воздухе Ъ -Д -На первый, второй и третий входы арифметического устройства поступают сигналы, соответственно равные .Д 1, ь 1 и , а на выходеарифметическое устройство формируетсигнал, равныйК 1,) Щ) -лгде А - постоянная, которая равна2 Х 1 (см. фиг. 2 и вывод выражения(1,Сигнал (см. выражение (3 с 25выхода арифметического устройствапоступает в систему автоматическогоуправления непрерывным движениеммашины.Если сигнал на выходе арифметичес кого устройства 16 равен нулю, тоэто означает, что машина движется по 487 1 Озаданной траектории (см. выражения(1) и (3 и ее йаправление движения не требует корректировки если сигнал на выходе арифметического устройства больше нуля - машина отклоняется от заданной траектории вправо (фиг. 2). и система автоматического управления движением машины выдает команду на поворот влево, если сигнал на выходе арифметического устройства меньше нуля - машина отклоняется от заданной траектории влево (фиг. 2) и система автоматического управления движением машины выдает команду на поворот вправо.Предлагаемым способом можно определять отклонение от заданной траектории с высокой точностью.Управление предлагаемым способом позволит системе автоматическогоуправления движением машины осуществлять корректировку направлений движения машиныначиная с отклонения от заданной траектории на несколько миллиметров, что существенно повысит точность управления, обеспечить высокую точность землеройных и дорожных работ, обеспечить групповое вождение машин и агрегатов по траекториям лежащим в параллельных плоскостях.1131487 7 9649/1 Тираж 721ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская 1 наб ПодписиР а илиал ППП "Патент", г город, ул. Проектная, 4 Составитель Б. КузьмичРедактор М. ДылынТехред С.Мигунова Корректор В