Примеры решения задачи 1

2.1. Система автоматического управления нагрузкой рабочих органов зерноуборочного комбайна.

САУ нагрузкой рабочих органов комбайна призвана обеспечить, возможно максимальную производительность комбайна при наименьших потерях зерна. На рис. 2а приведена принципиальная схема САУ, которая поддерживает посто­янство поступления зерновой массы в молотильное устройство путём изменения скорости комбайна в зависимости от распределения урожая по полю. Система работает следующим образом.

Когда хлебная масса, поступающая в комбайн, увеличивается по сравнению с заданной, полозковый датчик 1 перемещения передвигается, преодолевая сопро­тивление пружины 2. Возникающее при этом перемещение рычага вызывает движение плунжера золотника 4, что влечет за собой изменение давления на поршень гидроцилиндра 5, шток которого воздействует на вариатор ходовой части 6, в результате чего изменяется передаточное отношение, и скорость ком­байна уменьшается. При уменьшении хлебной массы процессы происходят в обратной последовательности,

Рис.2. Принципиальная (а), обобщённая функциональная (б) и структурная ал­горитмическая (в) схемы САУ нагрузкой рабочих органов зерноуборочного ком­байна

вызывая увеличение скорости комбайна. Управляемым параметром САУ являет­ся толщина h слоя хлебной массы, объектом управления САУ является комбайн (точнее нагрузка рабочих органов). Измерительно-преобразовательным элемен­том (ИПЭ) служит полозковый датчик перемещения, который передвигается в зависимости от количества хлебной массы на некоторое текущее значение h, которому соответствует перемещение х; штока золотника. Положение полоза h₀, соответствующее заданному количеству хлебной массы при средней урожайно­сти, определяется предварительным натяжением пружины 2 (положение х₀) вручную с помощью регулировочного винта или какого-либо другого устройст­ва, которое совместно с пружиной играет роль задающего элемента ЗЭ.

Функцию сравнивающего элемента СЭ, в котором при неравенстве усилий от ИПЭ и ЗЭ возникает разностное отклонение ∆h=h-h₀, выполняет рычаг 3. В ка­честве ПЭ выступает золотник, преобразующий перемещение штока ∆х в давле­ние масла, подаваемого в гидроцилиндр. Усилительным элементом УЭ служит гидроцилиндр. Вариатор является регулирующим органом САУ и входит со­ставной частью в объект управления ОАУ. Он обеспечивает изменение угловой скорости ω ведомого вала при перемещении штока гидроцилиндра. ИПЭ изме­ряет выходной параметр, оценивая толщину h хлебной массы, которая зависит от ω. В свою очередь, ω зависит от скорости v, последняя зависит от нагрузки Р_наг на рабочие органы, т.е. от урожайности: h=f{ ω [v(P_Has)]}.

Функциональная схема, построенная согласно изложенному, представлена на рис.2,б. Таким образом, в данной САУ реализован принцип управления по воз­мущению.

Для построения структурной алгоритмической схемы воспользуемся табл. 2. Задающее воздействие h₀ устанавливается вручную в зависимости от средней урожайности натяжением х₀ пружины. Гидроусилительное звено (золотник -ПЭ, гидроцилиндр УЭ и рычаги 7 - ИУ) описывается передаточной функцией W₁(p)=k₁/(T_lp), где k₁ - коэффициент усиления, Т₁ - постоянная времени этого зве­на. Вариатор и комбайн - инерционное звено второго порядка с передаточной функцией W₂(p) =k₂/(T²₂p ²+Т₃р+1). Полоз - безынерционное звено с переда­точной функцией W₃(p)=k₃. Полагаем, что сравнивающий элемент обеспечивает сравнение сигналов без запаздывания и без усиления, тогда структурная алго­ритмическая схема имеет вид (рис.2,в).