Дипломная работа: Повышение производительности автогрейдера, выполняющего планировочные работы, совершенствование системы управления

где и .

Это выражение описывает отклонение маятника от гравитационной вертикали q, что является динамической ошибкой датчика. При математическом описании необходимо учитывать эту ошибку. Таким образом при математическом описании с датчика поступает сигнал g_дат равный: g_дат = g-q.

Сигнал датчика, поступая на вход элемента сравнения, сравнивается с сигналом задатчика, а выделенный сигнал рассогласования подается на блок управления гидравлическим исполнительным элементом, который является релейным пороговым элементом. Он описывается как безинерционное реле системой неравенств:

где I и R – входные выходные сигналы порогового элемента соответственно; R_o – фиксированное значение выходного сигнала, I₁ и I₂ – пороги срабатывания релейного элемента.

Пороговый элемент представляет собой звено для которого линеаризация недопустима, статическая характеристика такого звена имеет вид

Недостатком существующих систем автоматического управления является невозможность визуального контроля точности обработанной поверхности во время производства планировочных работ. Для устранения этого недостатка необходимо в систему автоматического управления ввести устройство индикации, учитывающее динамические свойства человека-оператора, который должен отслеживать по устройству индикации точность обрабатываемой поверхности. Система управления, оснащенная устройством индикации позволит в ряде случаев сократить число проходов автогрейдера по одному и тому же обрабатываемому участку.

Таким образом, целесообразно систему управления РО разбить на два контура: автоматического и полуавтоматического управления. Система будет работать в автоматическом режиме до принятия решения человеком-оператором на основе информации от устройства индикации.

Система автоматического управления положением РО в поперечной плоскости состоит из последовательно соединенных элементов:

– датчика угла наклона РО;

– элемента сравнения;

– порогового элемента;

– исполнительного гидропривода.

В полуавтоматическом режиме в систему управления добавляется человек-оператор. Наличие человека-оператора приводит к двум противоречивым результатам. С одной стороны, человек-оператор является наиболее универсальным и гибким звеном: человек способен переработать значительно большую и поступающую по многим каналам информацию, чем машинное звено. С другой стороны, человек уступает машине в скорости, точности выполняемых операций и в возможности длительное время сохранять заданную работоспособность.

Как видно из работ, в системе ручного управления оператор формирует управляющий сигнал на основе анализа и обобщения информации от нескольких источников. Управляющий сигнал получается в результате проведения определенных математических операций над координатами, определяющими положение элементов рабочего оборудования. После того, как сформирован управляющий сигнал, оператор вырабатывает решение на отклонение управляющего элемента и осуществляет это отклонение с помощью нервно-мускульного воздействия.

Человека-оператора, как элемент в замкнутом контуре ручного управления, можно рассматривать в виде последовательно соединенных трех функциональных звеньев: суммирующего, вычислительного и усилительного.

Суммирующее звено по динамическим свойствам представляет собой усилительный элемент с запаздыванием. Второе звено является специфическим вычислительным элементом с самонастройкой. С точки зрения динамики этот элемент обладает свойствами усилительного, инерционного и форсирующего звеньев. Инерционность обусловлена необходимостью выработки решения и зависит от объема информации. Чем меньше параметров обрабатываемой информации, тем меньше инерционность.

Форсирующее звено возникает в результате создания оператором форсирующих управляющих сигналов, с помощью которых он стремится компенсировать свою инерционность.

Усилительное звено оператора отражает нервно-мускульное воздействие на органы управления. По динамическим свойствам это инерционное звено.

Анализ предшествующих работ, посвященных математическому описанию систем управления, показал, что для элементов систем управления РО целесообразно применить формальное математическое описание, аппарат которого разработан в теории автоматического управления и успешно применяется для решения различных задач.

Для достижения поставленной в работе цели в систему управления РО автогрейдера необходимо ввести устройство индикации.

1 .2.5 Анализ предшествующих исследований проблемы повышения точности планировочных работ, выполняемых автогрейдером

В дорожном строительстве огромное значение имеет качество возводимого земляного полотна. Его точностные характеристики такие как уклоны, высотные отметки, линейные размеры, ровность поверхности и др. строго регламентированы СНиПом.

Вопросу повышения точности обработки грунта посвящено ряд работ, авторы которых с разной степенью детализации рассматривали процесс планировки земляного полотна и давали рекомендации по повышению точности.

В работе Э.А. Степанова исследована зависимость качества планировки от конструктивных параметров автогрейдера.

В работах В.С. Дектярева, А.М. Васьковского, А.Н. Пиковской, в трудах ВНИИстройдормаша подробно рассмотрены различные варианты математических описаний и приведены конкретные статические и динамические характеристики элементов систем автоматической стабилизации – гироскопических и гравитационных датчиков угла наклона, релейных элементов, усилителей, электрозолотников, гидроцилиндров.

В.С. Дектярев в своей работе, проанализировав причины отклонения от заданных параметров земляного полотна, пришел к выводу, что необходимо сократить зазоры в соединениях деталей рабочего оборудования и механизмов управления и применять автоматические системы управления автогрейдером. В результате экспериментальных и теоретических исследований были созданы два варианта трехпозиционных автоматических регулятора: с контактным измерением величины рассогласования и с потенциометрическим изменением величины рассогласования.