Результат интеллектуальной деятельности: Способ местоопределения тракторного агрегата и устройство для осуществления

Изобретение относится к автоматизации вождения сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов (МТА) и может найти применение при создании автоматических тракторов-роботов.

Автоматизация мобильных процессов растениеводства на уровне, обеспечивающем выполнение полевых работ без человека на тракторе, требует прежде всего автоматизации управления траекторией движения трактора, поэтому и требуется определять его местоопределение в поле с погрешностью не более сотых долей метра. Одним из перспективных направлений для решения этой проблемы является использование магнитной индукции.

Известен индукционный амплитудно-компенсационный способ определения места нахождения тракторных агрегатов относительно эквидистантных линий удаленного токоведущего провода (Гельфенбей С.П. Терранавигация. - М.: Колос, 1981, стр. 102-103), согласно которому сигнал траекторного рассогласования формируется по величине отклонения измеренного значения напряженности от некоторого постоянного значения.

Недостатком существующего способа является несовпадение эквидистантных линий с требуемой траекторией движения МТА, что приводит к нарушению слитности смежных проходов МТА.

Известно также устройство для местоопределения тракторных агрегатов (а.с. СССР №312560 «Чувствительный элемент для систем автоматического направления движения самоходных машин по эквидистантным линиям относительно токонесущего провода»), содержащее индукционный датчик, сигнальный усилитель, усилитель с автоматической регулировкой компенсационного напряжения, схему сравнения выходных напряжений сигнального усилителя и усилителя компенсационного напряжения, формирующую сигнал траекторного рассогласования.

Недостатком известного устройства является низкая точность. Так как сигнальное и компенсационное напряжения сохраняются постоянными по всей длине гона, то в действительности вождение тракторных агрегатов осуществляется по равносигнальным линиям (РСЛ) магнитного поля, которые не параллельны проводу. В частности, вблизи края провода расстояние между проводом и РСЛ снижается в два раза по сравнению с расстоянием вдали от края длинного провода (А. Калюжный. Анализ дальномерных методов индукционной сельхознавигации//Электронный ресурс: http://sjs.tpu.ru/journal/article/view/755. Вестник науки Сибири, №3 (9), 2013, стр. 119, табл. 3).

Известен также способ (а.с. СССР №751343) и устройство (а.с. СССР №791282) определения местоположения МТА относительно удаленного токонесущего провода, согласно которым компенсационное напряжение формируют посредством его запоминания во время предыдущего прохода по смежной траектории. Эти способ и устройство являются прототипами предлагаемого изобретения.

Недостатком прототипов является зависимость компенсационного напряжения от траектории предыдущего прохода, что вызывает постепенное накопление ошибок траекторного управления и недопустимое искривление траектории.

Технической задачей изобретения является повышение точности автоматического вождения МТА по требуемой траектории в переменном магнитном поле удаленного токонесущего проводника.

Согласно изобретению эта цель достигается определением величины компенсационного сигнала в требуемом месте нахождения тракторного агрегата.

Напряженность магнитного поля в любой точке можно определить с высокой степенью точности по известным размерам источника магнитного поля, току и координатам точки, в которой агрегат находится или должен находиться. Расчетная формула учитывает конечные размеры источника магнитного поля, поэтому вычисленное значение компенсационного сигнала зависит только от координат точки вычисления и не зависит ни от расстояния до конца участка (поворотной полосы), ни от траектории предыдущего прохода.

Предлагаемый способ может быть реализован устройством, структурная схема которого представлена на фигуре, где: 1 - индукционный преобразователь напряженности магнитного поля в сигнальное напряжение, 2 - датчик пути, 3 - вычислитель компенсационного напряжения, 4 - схема сравнения компенсационного и сигнального напряжений.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, перед началом работы, в вычислитель 3 вводят исходные данные: параметры источника магнитного поля, ширину захвата тракторного агрегата, способ движения тракторного агрегата по участку (загонный, челночный) и др.

Датчик пути 2 обнуляется в момент входа агрегата в гон и затем выдает в вычислитель значение расстояния от поворотной полосы до места фактического нахождения индукционного преобразователя 1. Вычислитель 3 по этому расстоянию и введенным данным с высокой точностью вычисляет значение напряженности на требуемом удалении от источника магнитного поля. Это значение в виде компенсационного напряжения поступает на один из входов схемы сравнения 4, на второй вход которой поступает сигнальное напряжение преобразователя 1. Разность сравниваемых значений однозначно определяет величину отклонения фактического положения преобразователя 1 от требуемого и поступает на выход устройства как сигнал траекторного рассогласования δ.

Достоинством устройства является независимость сигнала траекторного рассогласования от траектории предыдущего прохода трактора, что исключает наполнение ошибок траекторного управления и повышает слитность смежных проходов МТА.