Безусловно сейчас мы с вами избалованы различными системами подруливания, начиная от простых электрических подрулек, заканчивая полноценными гидравлическими автопилотами.
Но что вы скажете на то, что ещё в 1982 г. в советском союзе проходила испытания система автоматического вождения ОП-5 на тракторе Кировец К-701 ?
«Электронные глаза» на основе оптических датчиков, должны были помочь управлять трактором на менее ответственных операциях, таких как пахота.
Принцип контроля движения трактора по краю борозды основывался на оптической разнице границы стерни на поле и черной поверхности перевернутого пласта земли предыдущего прохода. Полученные от фотоэлементов сигналы приводили в действие электродвигатель, который через шестерни имел механическое соединение с рулевым колесом.
Естественно система была не совершенна и имела недостатки, как в техническом плане так и в эргономике и комфортности работы механизатора в тракторе.
В тот период времени это были первые шаги в создании систем автовождения, которые в настоящее время являются неотъемлемой частью многих агротехнических операций в с/х производстве.
Техническое описание
“Система автоматического вождения трактора (рис.1-6) К-701 служит для обеспечения движения трактора по заданному направлению вдоль первой борозды, вспаханной агрегатом при управлении вручную, создающей контрастный переход между вспаханным и невспаханным участками поля в дневное и ночное время.
Система автоматического вождения трактора состоит из фотооптического датчика, электронного блока управления, исполнительного механизма электромеханического привода , датчика обратной связи и соединительных кабелей. Фотооптический датчик предназначен для определения координат трактора относительно опорной программы борозды и выдачи параметров измерения.
Электронный блок управления САВ трактора К-7О1 предназначен для выделения коррекции и обработки импульсных сигналов, поступающих от ФОД и далее преобразования информации, заложенной во временном распределении сигналов: в команды на поворот трактора, выдаваемой в виде напряжения постоянного тока. Одновременно через блок осуществляется переключение видов управления, режимов работы и индикация прохождения команд по САВ.
Электромеханический привод штурвала является исполнительным механизмом САВ трактора К-701 и предназначен для поворота штурвала рулевого управления, при поступлении команд от электронного блока управления системы автоматического вождения. При управлении с САВ-ОЦ5 наблюдался повышенный по амплитуде излом полурам трактора в сравнении с ручным управлением и возникающие при этом увеличенные перемещения кабины трактора в поперечном направлении.
Для подтверждения субъективной оценки проведено измерение интенсивности, а именно: величин амплитуд воздействия ручного и автоматического управления на рулевой механизм трактора.
Углы поворота, начало и конец движения рулевого штурвала в единицу времени фиксировались с помощью киносъемки. Для определения величины угла поворота под рулевым штурвалом трактора был размещен сектор с делениями: цена деления - 5 град. Кинокамера размещалась сзади водителя.
Частота кадров при съемке равнялась 24 кадра секунду. Съемка проводилась с чередованием ручного и автоматического управления, чтобы исключить влияние характера борозды. С помощью полученных кинограмм были построены графики изменения угла поворота штурвала при автоматическом и ручном управлении.
Сравнивая графики видно, что воздействие на рулевой штурвал при ручном управлении происходит постоянно с плавным изменением угловой скорости. Воздействие же САВ-ОП-5: происходит импульсно, с постоянной угловой скоростью, большей по величине. Дисперсия, характеризующая амплитуду воздействия при управлении вручную, в 1,6 раза меньше, чем при работе с САВ-ОЦ5.
Следовательно, САВ-ОП5 создает более напряженные условия работы системы рулевого управления поворотом трактора.
Принимая во внимание импульсное воздействие с постоянной угловой скоростью, управление пахотным агрегатом системой автовождения можно охарактеризовать, как непропорциональное регулирование, имеющее худшие характеристики, чем ручное управление.
Это объясняется тем, что водитель воспринимает в данный момент времени больше информации о положении агрегата относительно основного направления движения, и анализируя: исключает изменение движения трактора при локальном искривлении борозды - фильтрует продольный профиль борозды на большом отрезке.
Принцип действия САВ основан на восприятии одновременно одной полярной координаты борозды, т.е. отсутствует информация об основном направлении движения трактора, поэтому агрегат копирует предыдущую борозду, не усредняя ее отклонения, не отфильтровывая помехи и допуская перерегулирование. При эксплуатации САВ было замечено, что при менее устойчивом видении агрегата по вертикали система приобретала
лучшие фильтрующие свойства продольного профиля борозды, это обусловлено перемещением сектора сканирования вдоль борозды, что дает дополнительную информацию об основном направлении движения. Для улучшения качества управления агрегатом необходимо:
1) осуществить медленное кадровое сканирование ФОД вдоль борозды или система должна иметь возможность восприятия одновременно не менее двух координат разнесенных вдоль борозды;
2) приблизить характеристику управления пахотным агрегатом САВ-ОП5 к характеристике пропорционального регулирования.
Заключение по результатам испытаний
Испытания опытной системы автовождения 0П-5 трактора К-701 проведены на пахоте в объеме 161 часа. По результатам агротехнической оценки пахотный агрегат системой автовождения выполняет технологический процесс, практически в соответствии с агротехническими требованиями.
Устойчивость ширины захвата полунавесного плуга ПТК-9-35 в агрегате с трактором К-7ОТ, оборудованного системой автовождения, находится в пределах допустимого и практически одинакова с устойчивостью этого агрегата при ручном вождении. По данным оценки условий труда система автовождения
облегчает труд механизатора при управлении пахотным агрегатом. Степень напряженности труда водителя по большинству показателей физиологических функций "мало напряженная" с автоматическим вождением и "напряженная" - при ручном вожде-
нии. Испытания плавности регулирования показали, что воздействие САВ 0П-5 на рулевое управление трактора происходит импульсивно, с постоянной угловой скоростью, большей по величине, чем при ручном управлении. Дисперсия, характеризующая амплитуду воздействия автомата, в 1,6 раза больше, чем при управлении вручную. Следовательно, САВ 0П-5 создает более напряженные условия работы системы рулевого`управления поворотом трактора.
Принимая во внимание импульсное воздействие системы с постоянной угловой скоростью, управление пахотным агрегатом системой автовождения можно охарактеризовать как непропорциональное регулирование, имеющее худшие характеристики, чем ручное управление.
Таким образом, конструкционная доработка системы автовождения должна быть направлена, на осуществление медленного кадрового сканирования ФОД вдоль борозды», или система
должна, иметь возможность восприятия одновременно не менее двух координат, разнесенных вдоль борозды. Одновременно приблизить характеристику управления пахотным агрегатом САВ 0П-5 к характеристике пропорционального регулирования.
За, период испытаний системы на надежность выявлено 6 отказов II группы сложности и одна неисправность. В процессе испытаний '70+80% времени восстановления работоспособности затрачивалось на отыскание причин отказов и только 30:20 на устранение ввиду того, что отказы проявлялись в случайном порядке только при движении пахотного агрегата. (т.н. "Мерцающие" отказы). Для сокращения времени восстановления необходимо разработать специальное тест-устройство ‚позволяющее с помощью индикаторной панели выявить визуально неисправный узел (плату),не демонтируя систему с трактора (в случае возникновения отказа),так и в профилактических целях проверки (при техобслуживании).
За пёриод испытаний выявлено несоответствие "Техническому заданию на опытно-конструкторскую работу оптической системы автовождения трактора":
1 По требованиям к конструкции (габаритные размеры -и масса не соответствуют данным техзадания) (п.8.2. ШЗ).
2. По наработке на отказ (26,8 ч вместо 600 ч) (п.8-4. Т.З.).
3. По требованиям к эстетике и эргономике - органы управления, контроля и индикации (не обеспечивают удобства. настройки и работы) (п.8.7. Т.3.).
► Канал в Телеграм: https://t.me/joinchat/AAAAAFGJD1yGt7U...
► Ещё больше контента: https://www.instagram.com/agroamazing/
► Больше с/х. техники в сообществе ВК - https://vk.com/agroamazing
► Давайте дружить в ВК - https://vk.com/m.p_goryunkov