123660 (Повышение производительности автогрейдера, выполняющего планировочные работы, совершенствование системы управления), страница 8

Технически это может быть реализовано в настоящее время за счет введения в ССО блоков индикации, блоков оперативной памяти и специальных алгоритмов обработки информации.

Одним из вариантов перспективных ССО может служить система, обеспечивающая стабилизацию продольного и поперечного профиля формируемого грунта.

Такая ССО должна располагать, как минимум, четырьмя информационными параметрами: двумя вертикальными координатами разных точек РО y_л и у_п или вертикальной координатой точки РО у и поперечным углом наклона режущей кромки РО ; углом захвата РО ; пройденным путем от точки отсчета x.

Для расчетной схемы, представленной на рис. 4.33, одним из алгоритмов функционирования такой системы может служить алгоритм, представленный на рис. 4.34, где для формирования управляющего воздействия, необходимо произвести ряд вычислений:

определить расстояние между точками РО по оси ОХ

х_ро = L₂ ctg ;

вычислить расстояние по левой колее от РО до передних колес балансирной тележки:

х_л = L₁ L_т х_ро2;

определить путь, который проходит автогрейдер за время задержки гидропривода:

х_гид = _гид V;

Динамические характеристики машин для использования в математических моделях определялись путем обработки осциллограмм переходных процессов, полученных при подаче единичных ступенчатых воздействий на элементы ходового оборудования.

Таблица 5.1. Численные значения параметров автогрейдера при экспериментах

На рис. 5.2 в качестве примера приведены переходные процессы, записанные на автогрейдере ДЗ‑122А при сбрасывании правого переднего колеса балансирной тележки, предварительно поднятого на 0,04 м, что находится в пределах упругости пневматиков.

Полученные из осциллограмм переходного процесса периоды и параметры затухания подставлялись в математическую модель. Величины коэффициентов Т₃ и Т₄ передаточных функций автогрейдера составляют Т₃ = 0,063 и Т₄ =0,16.

5.3 Оценка адекватности математических моделей

Важнейшим условием правомерности выводов, полученных при исследовании на математической модели, является ее способность отображать с необходимой точностью характеристики исследуемого процесса или объекта при изменении его параметров и внешних воздействий, то есть адекватность математической модели исследуемому объекту или явлению.

Адекватность подтверждается сравнением результатов, полученных расчетным путем с помощью математической модели, с экспериментальными данными, расхождение между которыми для решения поставленных в работе задач не должно превышать 10–18.

Желательна поэлементная проверка адекватности отдельных элементов и подсистем, на которые может быть разбита сложная динамическая система.

5.3.1 Оценка адекватности математической модели микрорельефа

Как было указано в п. 1.2.3. в настоящее время накоплен обширный материал, описывающий статистические свойства различных типов грунтовых поверхностей. При оценке адекватности математической модели микрорельефа целесообразно произвести выбор корреляционной функции, описывающей микрорельеф, а затем провести сравнение параметров _к,_к,_к корреляционной функции полученной математической реализации с соответствующими параметрами реального микрорельефа.

На рис. 5.3 представлен алгоритм подтверждения адекватности математической модели микрорельефа грунта, а в табл. 5.2 – результаты сравнения статистических параметров реального и смоделированного микрорельефа.

Таблица 5.2. Статистические параметры микрорельефа

Из табл. 5.2 видно, что расхождения по коэффициенту затухания _к, коэффициенту периодичности _к и среднеквадратическому отклонению _к не превышает 10.

5.3.2 Оценка адекватности математической модели автогрейдера

Адекватность статической модели автогрейдера, реализуемой на ЭВМ по программе GRADER в соответствии с алгоритмом, структурная схема которого приведена на рис. 3.9, оценивалась по вертикальному перемещению правой крайней точки режущей кромки отвала y_п при подаче детерминированного воздействия под элементы ходового оборудования.

Рис. 5.4. Вертикальное перемещение крайней правой точки режущей кромки отвала при подъеме правого переднего колеса балансирной тележки: 1 – теоретическая; 2 – экспериментальная зависимость

На рис. 5.4 в качестве примера приведен график вертикального перемещения правой крайней точки режущей кромки отвала y_п при подъеме правого переднего колеса балансирной тележки автогрейдера. При расчете геометрические параметры автогрейдера принимались соответствующими автогрейдеру ДЗ‑122А. Угол захвата отвала =60^o. Высота подъема изменялась от 0 до 0.1 м. Анализ расчетной зависимости показал, что она достаточно близко совпадает с экспериментальной, полученной в результате натурных испытаний. Относительная ошибка соответствия математической модели ее оригиналу не превышает 4.

Адекватность динамического математического описания автогрейдера была оценена сравнительным анализом поперечных угловых колебаний тяговой рамы. Угол наклона тяговой рамы является важной координатой, определяющей поперечный уклон дорожного полотна. На риc.5.5 приведены переходные процессы угла поперечного наклона тяговой рамы, где 1 – расчетный переходный процесс, полученный при решении численным методом системы уравнений указанной в разд. 3, для исходных данных соответствующих автогрейдеру ДЗ‑122А при =60^o; 2 – переходный процесс, полученный экспериментальным путем при освобождении правого переднего колеса балансирной тележки, предварительно приподнятого на 0.04 м. Анализ переходных процессов показал, что они имеют сложную динамическую природу и, как указано в работе, могут быть аппроксимированны выражением

,

где _о – начальная ордината; T_o – период колебаний;  – коэффициент затухания аппроксимирующей кривой.

Достигнутая сходимость теоретических и экспериментальных переходных процессов достаточна для решения поставленных в работе задач.

Рис. 5.5. Фрагмент переходного процесса колебаний тяговой рамы автогрейдера: 1 – теоретическая; 2 – экспериментальная зависимость

5.4 Описание ССО в поперечной плоскости с устройством индикации

При проведении планировочных работ человек, работающий даже на автоматизированном автогрейдере с использованием серийных систем управления, руководствуется своим глазомером для контроля достижения заданных геометрических параметров земляного сооружения. Для более точного контроля необходима работа нивелировщиков. Таким образом количество проходов автогрейдера по обрабатываемому участку даже автоматизированного автогрейдера определяется квалификацией обслуживающего персонала и является субъективной оценкой. Возникла необходимость разработки системы управления РО автогрейдера, дающей оперативную информацию о качестве планировочных работ, в процессе их проведения. Это позволит исключить необоснованные повторные проходы автогрейдера по обрабатываемому участку, что повысит производительность планировочных работ.

На основе изложенных в п.п. 4.1–4.4 исследований и предложенных алгоритмов работы ССО разработана система предназначенная для стабилизации РО автогрейдера в поперечной плоскости с использованием устройства индикации. Разработаны системы с различными типами УИ, в виде стрелочных и шкальных индикаторов. УИ представляет человеку-оператору оперативную информацию о величине отклонения поперечного уклона РО от заданного значения.

Система включает в себя блок управления, датчик поперечного уклона, вспомогательное гидрооборудование.

Система использует датчик поперечного уклона и вспомогательное гидрооборудование, устанавливаемые на серийных автогрейдерах.

Блок управления представлен на рис. 4.37 и устанавливается в кабине автогрейдера. Он может иметь УИ двух типов. Значение заданного уклона устанавливается задающим потенциометром, выведенным на лицевую панель, и при выполнении планировочных работ его можно регулировать.

Разработанные системы были испытаны и получили внедрение в производственных условиях. Система со стрелочной индикацией внедрена в ТОО «Касли-дорремстрой» г. Касли Челябинской области, а система со шкальной индикацией в АО «Омскагропромдорстрой» г. Омск. При испытаниях было достигнуто повышение производительности на 15–20% за счет исключения ненужных повторных проходов по обрабатываемому участку.

5.5 Описание ССО в поперечной плоскости и с устройством индикации

При проведении планировочных работ человек, работающий даже на автоматизированном автогрейдере с использованием серийных систем управления, руководствуется своим глазомером для контроля достижения заданных геометрических параметров земляного сооружения. Для более точного контроля необходима работа нивелировщиков. Таким образом количество проходов автогрейдера по обрабатываемому участку даже автоматизированного автогрейдера определяется квалификацией обслуживающего персонала и является субъективной оценкой. Возникла необходимость разработки системы управления РО автогрейдера, дающей оперативную информацию о качестве планировочных работ, в процессе их проведения. Это позволит исключить необоснованные повторные проходы автогрейдера по обрабатываемому участку, что повысит производительность планировочных работ.

На основе изложенных в п.п. 4.1–4.4 исследований и предложенных алгоритмов работы ССО разработана система предназначенная для стабилизации РО автогрейдера в поперечной плоскости с использованием устройства индикации. Разработаны системы с различными типами УИ, в виде стрелочных и шкальных индикаторов. УИ представляет человеку-оператору оперативную информацию о величине отклонения поперечного уклона РО от заданного значения.

Система включает в себя блок управления, датчик поперечного уклона, вспомогательное гидрооборудование.

Система использует датчик поперечного уклона и вспомогательное гидрооборудование, устанавливаемые на серийных автогрейдерах.

Блок управления представлен на рис. 4.37 и устанавливается в кабине автогрейдера. Он может иметь УИ двух типов. Значение заданного уклона устанавливается задающим потенциометром, выведенным на лицевую панель, и при выполнении планировочных работ его можно регулировать.

Повышение производительности планировочных работ при применении предложенной ССО и УИ ожидается около 15–20%.