Микроконтроллерное устройство для управления движением транспортного средства

Заявляемое изобретение относится к автоматическому управлению движением транспортного средства и может быть использовано в робототехнике, в частности, для управления движением транспортных средств вдоль заданного токонесущим проводом направления, эксплуатируемых при больших неровностях пола, и в системах с адресацией рабочих органов. Для повышения качества управления движением транспортного средства, включая дистанционное управление, за счет введения элементов для создания на его базе распределенных систем автоматического управления транспортными средствами, а также для расширения функциональных возможностей системы управления. Предложенное устройство содержит токонесущий провод, подключенный к генератору переменного тока и уложенный на местности с заданной траекторией движения транспортного средства, амплитудно-фазовые датчики, образованные токонесущим проводом, выполненные в виде П-образных петель, которые расположенны в местах причала транспортного средства, датчик магнитного поля, установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, причем выходы чувствительных элементов датчика магнитного поля подключены к соответствующим информационным входам аналогового коммутатора, выход которого соединен со входом усилительно-выпрямительного блока, при этом управляющий вход аналогового коммутатора соединен с выходом управления коммутатором микроконтроллера, который своим выходом управления сервоприводом связан с соответствующими входами сервопривода. При этом П-образные петли амплитудно-фазовоых датчиков, последовательно кодирующие два разряда кода причала в J-системе счисления расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования

и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами датчика магнитного поля на значение разряда кода причала в J-системе счисления, которое равно количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней датчика магнитного поля симметрично относительно магнитного центра центрального чувствительного элемента. Датчик магнитного поля выполнен в виде К соосно расположенных чувствительных элементов, магнитные центры которых расположены в плоскости, перпендикулярной токонесущему проводу, последовательно друг за другом, причем у одного элемента являющегося центральным, магнитный центр расположен над токонесущим проводом. Согласно предлагаемому техническому решению первый выход микроконтроллера соединен с входом блока связи с ЭВМ верхнего уровня, связанного своим первым выходом с ЭВМ верхнего уровня, а вторым - со вторым входом микроконтроллера, который первым входом подключен к выходу усилительно-выпрямительного блока. 1 илл.

Заявляемое изобретение относится к автоматическому управлению движением транспортного средства и может быть использовано в робототехнике, в частности, для управления движением транспортных средств вдоль заданного токонесущим проводом направления, эксплуатируемых при больших неровностях пола, и в системах с адресацией рабочих органов.

Известно устройство для управления движением транспортного средства [Авторское свидетельство СССР №1524714, кл. G 05 D 1/02], содержащее индукционный датчик, установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору переменного тока и уложенным на местности в соответствии с заданной траекторией движения транспортного средства. Усилительно-преобразующий блок этого устройства связан с индукционным датчиком и аналого-цифровым преобразователем, который последовательно соединен с вычислительным блоком и сервоприводом, образующими подсистему управления по трассе. Кодовый датчик, установленный с возможностью взаимодействия с амплитудно-фазовыми датчиками, расположенными в местах причала транспортного средства и образованными из токонесущего провода, причем кодовый датчик, m-канальный усилитель, детекторы, пороговое устройство, регистр, элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов, элемент И-НЕ, счетчик образуют подсистему декодирования оборудования и точного позиционирования

Недостатком этого устройства являются ограниченные возможности применения индукционного датчика и всей подсистемы управления транспортным средством по трассе в случаях с адресацией рабочих органов, для чего требуются кодовый датчик и подсистема декодирования оборудования и точного

останова. Кроме того, использование аналогового сигнала от индукционного датчика, величина которого пропорциональна отклонению транспортного средства от трассы, связано с ошибками в системе управления при эксплуатации транспортного средства с большими неровностями местности, по которой оно передвигается. Сложна техническая реализация устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления движением транспортного средства [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02 (прототип)], содержащее индукционный датчик (датчик магнитного поля), установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, подключенным к генератору переменного тока, уложенным на местности в соответствии с заданной траекторией движения транспортного средства. Аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом усилительно-выпрямительного блока, а выход - с входом формирователя команд (микроконтроллером), первый выход которого связан с входом сервопривода, и амплитудно-фазовые датчики, расположенные в местах причала транспортного средства и образованные токонесущим проводом. Кроме того устройство содержит коммутатор (аналоговый), а индукционный датчик выполнен в виде К пар соосно расположенных катушек, включенных попарно дифференциально, магнитные центры которых расположены в плоскости, поперечной (перпендикулярной) токонесущему проводу, последовательно друг за другом, причем у одной из пар катушек, являющейся центральной, магнитный центр расположен над токонесущим проводом, выходы пар катушек подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, выход которого соединен с входом усилительно-выпрямительного блока. При этом управляющий вход коммутатора соединен с вторым выходом формирователя команд (выходом управления коммутатором), третий выход которого связан с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, П-образные петли амплитудно-фазового датчика, последовательно кодирующие два разряда кода причала в J-системе

счисления расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства, уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами индукционного датчика на значение разряда кода причала в J-системе счисления, которое равно количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней индукционного датчика симметрично относительно магнитного центра центральной пары катушек.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает решения следующих важных задач управления:

- возможности дистанционного управления процессом передвижения транспортного средства;

- возможности изменения маршрута движения по гибкой программе из-за жесткой структуры системы управления, что существенно уменьшает качество управления процессом.

Изобретение направлено на повышение качества управления движением транспортного средства, включая дистанционное управление, а также на создание на его базе распределенных систем автоматического управления движением транспортного средства.

Это достигается тем, что устройство содержит токонесущий провод, подключенный к генератору переменного тока и уложенный на местности с заданной траекторией движения транспортного средства, амплитудно-фазовые датчики, образованные токонесущим проводом, выполненные в виде П-образных петель, которые расположенны в местах причала транспортного средства, датчик магнитного поля, установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, причем

выходы чувствительных элементов датчика магнитного поля подключены к соответствующим информационным входам аналогового коммутатора, выход которого соединен со входом усилительно-выпрямительного блока, при этом управляющий вход аналогового коммутатора соединен с выходом управления коммутатором микроконтроллера, который своим выходом управления сервоприводом связан с соответствующими входами сервопривода. При этом П-образные петли амплитудно-фазовоых датчиков, последовательно кодирующие два разряда кода причала в J-системе счисления расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами датчика магнитного поля на значение разряда кода причала в J-системе счисления, которое равно количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней датчика магнитного поля симметрично относительно магнитного центра центрального чувствительного элемента. Датчик магнитного поля выполнен в виде К соосно расположенных чувствительных элементов, магнитные центры которых расположены в плоскости, перпендикулярной токонесущему проводу, последовательно друг за другом, причем у одного элемента являющегося центральным, магнитный центр расположен над токонесущим проводом. Согласно предлагаемому техническому решению первый выход микроконтроллера соединен с входом блока связи с ЭВМ верхнего уровня, связанного своим первым выходом с ЭВМ верхнего уровня, а вторым - со вторым входом микроконтроллера, который первым входом подключен к выходу усилительно-выпрямительного блока.

На фигуре изображено микроконтроллерное устройство для управления движением транспортного средства.

Микроконтроллерное устройство для управления движением транспортного средства показанное на фигуре содержит амплитудно-фазовые датчики 1, 2, ..., n-1, n образованные токонесущим проводом 3 и выполненные в виде П-образных петель, расположенных в местах позиционирования транспортного средства, с помощью токонесущего провода 3, питаемого генератором переменного тока 4. Датчик магнитного поля 5 установлен на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, при этом он своими выходами соединен с соответствующими входами аналогового коммутатора 6, выход которого соединен со входом усилительно-выпрямительного блока 7, в котором сигнал, поступающий от аналогового коммутатора 6, усиливается и передается на первый вход микроконтроллера 8, выход управления коммутатором которого соединен с управляющим входом аналогового коммутатора 6, а выход управления сервоприводом соединен с соответствующими управляющими входами сервопривода 9. Первый выход микроконтроллера 8 соединен с входом блока связи с ЭВМ верхнего уровня 10, связанного своим первым выходом с ЭВМ верхнего уровня (на фигуре не показана), а вторым - со вторым входом микроконтроллера 8.

По маршруту движения ТС, т.е. в местах его позиционирования, симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и токонесущего провода 3, токонесущий провод 3 укладываетсятся П-образными петлями (в противоположные стороны друг от друга), которые образуют амплитудно-фазовые датчики 1, 2, ..., n-1, n [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

Амплитудно-фазовые датчики 1, 2, ..., n-1, n выполнены в виде П-образных петель, которые последовательно кодируют два разряда кода причала в J-системе счисления, и расположены по нормали в противоположные стороны от траекторий движения транспортного средства, уложены на местности симметрично относительно центра точного останова [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02]. Центр точного останова находится на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по

нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами датчика магнитного поля на значение разряда кода причала в J-системе счисления, которое равно количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней датчика магнитного поля симметрично относительно магнитного центра центрального чувствительного элемента.

Датчик магнитного поля 5 выполнен в виде сборки нечетного числа чувствительных элементов имеющих V-образную статическую характеристику, например аналоговых тонкопленочных магниторезистивных СВМР датчиков магнитного поля [Васильева Н.П., Касаткин С.И., Муравьев A.M. Тонкопленочные магниторезистивные датчики магнитного поля и области их применения. / Датчики и системы, 1999, №1, с.29-36.; Касаткин С.И., Муравьев A.M. Тонкопленочные магниторезистивные датчики. / Электронные компоненты, 2003, №3, с.93-96.], установленных соосно. Магнитные центры M _m, M_m+1, ... М_m+b расположены перпендикулярно токонесущему проводу 3 с шагом p, определяющим точность измерения отклонения транспортного средства от заданной траектории.

Выбор системы счисления для кодирования обслуживаемого транспортным средством оборудования определяется количеством чувствительных элементов в датчике магнитного поля 5. Эти чувствительные элементы конструктивно должны быть установлены так, чтобы их магнитные центры располагались последовательно друг за другом и отстояли на расстояние, величина которого равна погрешности измерения отклонения транспортного средства от токонесущего провода 3 [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02], например, датчик магнитного поля 5 состоит из одиннадцати чувствительны элементов. Если магнитный центр центрального элемента обозначить через 0, а остальные магнитные центры пронумеровать в обе стороны от нуля и считать, что при движении транспортного средства вдоль токонесущего провода движение происходит без отклонения, а магнитный центр центрального чувствительного элемента совпадает с траекторией движения

транспортно средства, то в таком случае при последовательном считывании информации с датчика магнитного поля 5 в момент времени, когда он располагается сначала над одной П-образной петлей, кодирующей старшую цифру, а затем над другой П-образной петлей, кодирующей младшую цифру кода причала, можно определить код причала, закодированный П-образными петлями амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n. Количество оборудования, которое можно распознать при таком способе кодирования, зависит от количества магнитных центров, расположенных в обе стороны от центра (нуля). При данной конструкции датчика максимальный код причала можно получить, если П-образная петля, кодирующая старшую цифру причала, охватывает пять магнитных центров, не считая центральной, а П-образная петля, кодирующая младшую цифру кода причала, - такое же количество магнитных центров, расположенных с противоположной стороны от центрального в датчике магнитного поля 5. В этом случае код причала будет равен

n-5×6¹+5×6 ⁰=36+5-41,

где 5 в первом слагаемом - старший коэффициент кода причала;

5 во втором слагаемом - младшая цифра кода причала;

6 - основание системы счисления J=6, [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

При этом количество магнитных центров датчика магнитного поля 5, охватываемых последовательно петлями, кодирующими максимальный код причала, считая центральный магнитный центр, определяет основание системы счисления J, в которой будет определяться код причала, а их количество, не считая центрального магнитного центра, соответственно определяет старшую и младшую цифру кода причала. Очевидно, что при обслуживании транспортным средством большого количества оборудования, необходимо изменить конструкцию датчика магнитного поля 5, и автоматически при этом изменится основание системы счисления, в которой будет определяться код причала. Например, если датчик магнитного поля 5 будет содержать девятнадцать

чувствительных элементов, то максимальное количество обслуживаемого оборудования при этом будет равно

n=9×10¹+9×10 ⁰=99.

Однако для обеспечения точного определения отклонения от токонесущего провода 3 с погрешностью определения отклонения, равной 1 мм, датчик магнитного поля 5 должен конструктивно выполняться так, чтобы магнитные центры чувствительных элементов отстояли друг от друга на 2 мм или при этом задавались максимальным отклонением транспортного средства от трассы в ту или другую сторону, например, равную 15 мм.

Согласно прототипу, конструкция датчика магнитного поля 5 должна содержать такое количество чувствительных элементов (определяющееся разработчиком при проектировании), чтобы при максимальном отклонении от токонесущего провода 3 в местах кодирования причалом при системе счисления J самые крайние магнитные центры датчика магнитного поля 5 находились над П-образными петлями амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n максимального кода причала. При такой конструкции датчика магнитного поля 5 с учетом максимального отклонения можно определить любой код причала из 1, ..., n при движении транспортного средства вдоль токонесущего провода 3. Уже для определения максимального отклонения транспортного средства от токонесущего провода 3, равного 15 мм, с погрешностью в 1 мм датчика магнитного поля 5 содержит 30 чувствительных элементов, а это значит, что согласно предложенной системе кодирования можно закодировать с учетом максимального отклонения

n=7×8¹+7×8 ⁰=63

единиц оборудования, обслуживаемого транспортным средством. В тех случаях, когда количество обслуживаемого оборудования невелико, можно повысить достоверность считываемой информации путем того, что m магнитных центров датчика магнитного поля 5 считать за единицу, а количество таких единиц, охватываемых П-образными петлями амплитудно-фазовых датчиков 1,

2, ..., n-1, n, определяет код причала. В этом случае число n в рассмотренном выше примере если считать, что m=2, будет равно n=3 ¹×4¹+3¹ ×4⁰=15.

Как видно из рассмотренных примеров изменением количества чувствительных элементов датчика магнитного поля 5, можно добиться требуемой точности отклонения транспортного средства от требуемой траектории движения, а при наличии большого количества чувствительных элементов, определившись количеством магнитных центров m, приходящихся на единицу, определяющую код причала, можно повысить достоверность информации, считываемой с датчика магнитного поля 5 при наличии рыскания транспортного средства при движении.

Аналоговый коммутатор 6 конструктивно может быть выполнен на базе интегральных аналоговых коммутаторов, например К591КНЗ. Данная микросхема обеспечивает коммутацию шестнадцати аналоговых каналов. Для построения коммутатора на большее число коммутируемых каналов аналоговый коммутатор 6 должен быть построен по соответствующей функциональной схеме [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02]. Известно, что общее количество корпусов интегральных коммутаторов определяется по формуле: m=М/К; где М - общее число коммутируемых каналов; К - количество каналов, коммутируемых одной микросхемой, причем частное округляется до большого целого. Входные каналы аналогового коммутатора 6 образуют потенциальные выходы чувствительных элементов датчика магнитного поля 5. Управляющий код на управляющий вход аналогового коммутатора 6 поступает с выхода управления коммутатором микроконтроллера 8. Для выбора канала аналогового коммутатора 6 микроконтроллер 8 формирует управляющий код, который поступает с выхода управления коммутатором микроконтроллера 9 на управляющий вход аналогового коммутатора 6.

Усилительно-выпрямительный блок 7 предназначен для усиления сигнала поступившего от чувствительного элемента датчика магнитного поля 5 через соответствующий вход аналогового коммутатора 6 и последующего выпрямления сигнала.

Сервопривод 9 предназначен для перемещения транспортного средства по заданному маршруту движения и выполнен, например, в виде двух двигателей постоянного тока с редукторами.

Блок связи с ЭВМ верхнего уровня 10 предназначен для получения и передачи информации от микроконтроллера 8 на ЭВМ верхнего уровня.

Устройство работает следующим образом. По маршруту движения транспортного средства уложен токонесущий провод 3, по которому протекает переменный ток, создающий цилиндрическое магнитное поле. С этим полем взаимодействует датчик магнитного поля 5, закрепленный на транспортном средстве.

В исходном состоянии датчик магнитного поля 5 устанавливается над токонесущим проводом 3 (высота h порядка нескольких сантиметров) таким образом, чтобы плоскости чувствительных элементов были перпендикулярны поверхности укладки токонесущего провода 3 и продольная ось датчика магнитного поля 5 была перпендикулярна токонесущему проводу 3.

В каждом чувствительном элементе датчика магнитного поля 5 наводится ЭДС, амплитуда которой зависит от величины смещения магнитного центра M_i этого элемента относительно токонесущего провода 3.

Так как датчик магнитного поля 5 выполнен таким образом, что магнитные центры чувствительных элементов располагаются последовательно друг за другом, совокупность значений амплитуд ЭДС, наводимых в чувствительных элементах, в любой момент времени воспроизводит статическую характеристику отдельно взятого чувствительного элемента, т.е. V-образную статическую характеристику. Это свойство положено в основу определения величины отклонения транспортного средства от заданной траектории движения.

Один из магнитных центров датчика магнитного поля 5 (центральный) выбирается в качестве опорного. В том случае, когда он находится непосредственно над токонесущим проводом 3 или смещен относительно него на

расстояние, не превышающее p/2, отклонение транспортного средства от заданной траектории считается равным нулю.

Это расстояние распознается по следующем условию:

где A_z - амплитуда ЭДС, наводимая в чувствительном элементе, магнитный центр которой принят за опорный;

A_i - амплитуда ЭДС, наводимая в i-й паре катушек, [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

Пусть под действием возмущений транспортное средство сместилось вправо относительно токонесущего провода 3. В этом случае справедливо выражение

где A_t - амплитуда ЭДС, наводимая в чувствительном элементе, магнитный центр которого расположен над токонесущим проводом или смещен относительно него на расстояние, не превышающее p/2, [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

Тогда отклонение транспортно средства от заданной траектории движения вычисляется по формуле

где N_Z - номер опорного (центрального) чувствительного элемента;

N _t - номер чувствительного элемента, в которой амплитуда наводимой ЭДС минимальна, [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

Таким образом, датчик магнитного поля 5 является датчиком дискретного принципа действия, так как осуществляется квантование аналогового сигнала по уровню. Условия (1), (2) будут выполняться не только тогда, когда магнитный центр чувствительного элемента датчика магнитного поля 5 находится непосредственно над токонесущим проводом 3, но и когда он смещен на расстояние, не превышающее p/2. Отсюда становится понятным наличие статической ошибки p/2 в формуле (3).

Входные каналы аналогового коммутатора 6 образуют потенциальные выходы чувствительных элементов датчика магнитного поля 5. Для выбора канала аналогового коммутатора 6 микроконтроллер 8 формирует управляющий код длиной N _n бит, причем длина кода зависит от количества чувствительных элементов в датчике магнитного поля 5. Управляющий код поступает с выхода управления коммутатором микроконтроллера 8 на управляющий код аналогового коммутатора 6.

Для определения величины отклонения транспортного средства от заданной траектории движения микроконтроллер 8 последовательно через выход управления коммутатором выдает коды коммутации на управляющие входы аналогового коммутатора 6, перебирая при этом цифровые комбинации, количество которых равно числу чувствительных элементов датчика магнитного поля 5, а десятичное представление каждой цифровой комбинации есть номер коммутируемого чувствительного элемента. Согласно прототипу, этот номер должен соответствовать номеру магнитного центра чувствительного элемента. В свою очередь, магнитные центры нумеруются последовательно целыми числами от 0 до К-1.

После каждой коммутации сигнал, снимаемый с соответствующего чувствительного элемента, усиливается и выпрямляется в усилительно-выпрямительном блоке 7 и подается на первый вход микроконтроллера 8, который является входом его внутреннего аналогово-цифрового преобразователя (АЦП). Внутренний АЦП преобразовывает аналоговый сигнал в цифровой код и после преобразования записывает в ячейку памяти, которой соответствует номер коммутируемого чувствительного элемента датчика магнитного поля 5, после чего выбирается следующий информационный вход аналогового коммутатора 6 (чувствительный элемент датчика магнитного поля 5).

Таким образом, после реализации микроконтроллером 8 алгоритма определения величины отклонения транспортного средства от заданной траектории движения будет сформирован массив чисел e(i), i=0, 1, 2, ..., K-1,

каждый элемент которого является цифровым представлением амплитуды ЭДС, наводимой в чувствительном элементе датчика магнитного поля 5. Затем микроконтроллер 8 выполняется выбор минимального элемента этого массива. Это может быть реализовано различными способами, например последовательным перебором элементов массива, сравнение каждого элемента с текущим минимумом, формирование нового значения текущего минимума и запоминание его номера. После окончания цикла по i значение N_t будет равно номеру чувствительного элемента датчика магнитного поля 5, магнитный центр которого находится над токонесущим проводом 3.

Далее происходит вычисление отклонения транспортного средства от заданной траектории движения по формуле (3). Причем величины р, К и N_Z задаются заранее в памяти микроконтроллера 8 и являются константами.

Информация об отклонении используется для вычисления управляющего воздействия на сервопривод 9, которое формируется таким образом, чтобы транспортное средство возвращалось на заданную траекторию движения, т.е. желаемый закон изменения управляемой величины имеет вид (t)=0.

Кроме того, предложенный датчик магнитного поля 5 дополнительно к основным своим функциям позволяет проводить декодирование технологического оборудования, если его кодирование осуществляется последовательным кодом, уложенным токонесущим проводом в виде последовательности П-образных петель [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02]. Так как устройство для управления движением транспортным средством обеспечивает движение по заданной траектории, то минимальная амплитуда ЭДС будет наводиться или в центральном чувствительном элементе (N _Z) или в близлежащих элементах, появление П-образной петли на трассе приведет к резкому изменению величины N _t, которое идентифицируется как один разряд кода. После прохождения всех П-образных петель последовательный код будет считан. Таким образом с помощью датчика магнитного поля 5 можно осуществить декодирование технологического оборудования установленного по маршруту движения транспортного средства.

Рассмотрим общий алгоритм работы микроконтроллера 9, позволяющий решать все задачи, возникающие в процессе управления транспортным средством. При запуске микроконтроллерной системы управления транспортным средством вручную либо по команде от ЭВМ верхнего уровня, микроконтроллер 9 начинает выполнять программу, которая подготавливает необходимые области памяти, считывает из ПЗУ константы, определяющее количество обслуживаемого транспортным средством оборудования, константу, определяющую основание системы счисления - J, в которой закодированы причалы, а также значение констант m, р, К, N _Z. После этого начинает выполняться подпрограмма определения положения транспортного средства над токонесущим проводом 3, выход из которой произойдет только в том случае, если транспортное средство окажется над токонесущим проводом 3. После определения режима работы транспортного средства, который задается при программировании микроконтроллера 8 или с ЭВМ верхнего уровня, начинает выполняться подпрограмма соответствующего режима. В этой программе определяется направление движения транспортно средства и на выходе управления сервоприводом микроконтроллера 8 формируется управляющее воздействие на сервопривод 9. Транспортное средство начинает двигаться в сторону первого обслуживаемого причала, а микроконтроллер 8 переходит на подпрограмму определения значения отклонения его от токонесущего провода 3.

При этом микроконтроллер 8 последовательно через выход управления коммутатором выдает коды коммутации на управляющие входы аналогового коммутатора 6, перебирая при этом цифровые комбинации, количество которых равно числу чувствительных элементов, включенных в датчик магнитного поля 5. После каждой коммутации аналогового коммутатора 6 сигнал, снимаемый с чувствительного элемента датчика магнитного поля 5, проходит с соответствующего входа аналогового коммутатора 6 на его выход, откуда поступает на вход усилительно-выпрямительного блока 7, где он усиливается и затем подается на первый вход микроконтроллера 8.

Внутренний АЦП микроконтроллера 8 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, а затем каждый раз записывается в ОЗУ микроконтроллера 8. После завершения цикла коммутации всех чувствительных элементов, включенных в датчике магнитного поля 5, среди сформированного в ОЗУ микроконтроллера 8 массива цифровых кодов определяется минимальный цифровой код и его порядковый номер, который в данном случае соответствует номеру того чувствительного элемента, под которым находится токонесущий провод 3. Располагая информацией о порядковом номере центральной чувствительного элемента и текущем порядковом номере той чувствительного элемента, над которым в данный момент находится токонесущий провод 3, зная расстояние между магнитными центрами чувствительных элементов в датчике магнитного поля 5, можно определить знак и отклонение транспортного средства от токонесущего провода 3:

где - отклонение транспортного средства от токонесущего провода 3 со знаком;

N_t - номер чувствительного элемента датчика магнитного поля 5 в текущий момент времени;

N_Z - номер центрального чувствительного элемента;

p - расстояние между магнитными центрами соседних пар катушек, [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

При наличии отклонения по его знаку и величине формируется код управляющего воздействия на сервопривод 9, который выдается микроконтроллером 9 через выход управления сервоприводом.

Но прежде чем сформировать управляющее воздействие, полученное отклонение сравнивается с отклонением, рассчитанным на предыдущем опросе датчика магнитного поля 5, при этом берется разность между текущим и предыдущим отклонениями. По величине этой разности определяется, действительно ли текущее отклонение - это отклонение транспортного средства от токонесущего провода 3, либо это отклонение связано с расположением

датчика магнитного поля 5 над П-образной петлей одного из амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n. Если величина разности превышает заранее определенную константу, то считается, что это отклонение связано с появлением П-образной петли одного из амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n; в этом случае величина отклонения пересчитывается и определяется как разность номеров чувствительных элементов датчика магнитного поля 5, определяющих положение токонесущего провода 3 в данный момент времени и предыдущий. По знаку этой разности, и учитывая направление движения ТС, определяется старшая или младшая цифра кода причала при данном опросе датчика магнитного поля 5, а величина разности, деленная на константу m и округленная до целого значения, определяет цифру кода причала, значение которой запоминается. Если знак полученной разности отрицателен, это соответствует тому, что код причала закодирован двумя петлями одного из амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n. Далее программа учитывает размер П-образной петли и продолжает ликвидировать отклонение транспортного средства без учета величины, обусловленной появлением П-образной петли. Такая коррекция отклонения продолжается до момента, определяющего сход датчика магнитного поля 5 с П-образной петли. Затем отклонение рассчитывается так же, как до появления на трассе П-образной петли одного из амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n; кроме того, анализируется признак, определяющий количество цифр, кодирующих текущий код причала. В том случае, если количество полученных значений цифр кода причала совпадает с признаком, определяется значение текущего кода причала:

где значение - , округляется до целого значения;

n - код причала;

J - основание системы счисления; m - константа;

₁, ₀ - отклонения, обусловленные появлением на трассе П-образных петель одного из амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n, кодирующих старшую и младшую цифру кода причала соответственно и вычисляемых по формулам:

₁=N_t1-N _p1 и ₀=N_t0-N _p0,

где N_t1, N _t0 - номера чувствительных элементов датчика магнитного поля 5, регистрирующих появление на трассе петель, задающих старшую и младшую цифры кода причала соответственно;

N _p1, N_p0 - номера пар катушек датчика магнитного поля 5, регистрирующих трассу движения транспортного средства, [Авторское свидетельство СССР №1783481, кл. G 05 D 1/02].

Определив код причала, его величину сравнивают с величиной, заданной в программе движения, и при их совпадении управление передается подпрограмме останова транспортного средства у причала, в противном случае выполняется подпрограмма, осуществляющая проезд транспортного средства над П-образными петлями второй половины амплитудно-фазового датчика.

Подпрограмма останова транспортного средства у причала осуществляет снижение скорости транспортно средства, и при обнаружении схода датчика магнитного поля 5 с П-образной петли одного из амплитудно-фазовых датчиков 1, 2, ..., n-1, n формируется управляющее воздействие на останов. По завершении останова запускается таймер времени останова, которое записывается в память при программировании микроконтроллера 8, и подготавливается к выполнению следующий шаг программы движения. При обнаружении последнего шага после завершения времени останова завершается выполнение программы, а в противном случае работа программы возобновляется.

Связь с ЭВМ верхнего уровня осуществляется микроконтроллером 8 по беспроводному каналу связи, например по радиоканалу, путем усиления и согласования сигналов по мощности в блоке связи с ЭВМ верхнего уровня 10. С ЭВМ верхнего уровня, при желании пользователя, можно изменять в памяти микроконтроллера значение констант m, p, К и N_Z, времени останова транспортного средства у причалов, операцию при обнаружении причала

(проехать или остановиться); кроме того, на ней, при желании пользователя, могут создаваться файлы отчета о маршрутах движения транспортного средства, об отклонении транспортного средства от токонесущего провода 3 в процессе передвижения транспортного средства.

Использование предлагаемого микроконтроллерного устройства для управления движением транспортного средства позволяет по сравнению с прототипом повысить качество управления процессом движения транспортного средства, включая дистанционное управление, расширить функциональные возможности системы управления за счет введения элементов для создания на его базе распределенных систем автоматического управления транспортными средствами.

Микроконтроллерное устройство для управления движением транспортного средства, содержащее токонесущий провод, подключенный к генератору переменного тока и уложенный на местности с заданной траекторией движения транспортного средства, амплитудно-фазовые датчики, образованные токонесущим проводом, выполненные в виде П-образных петель, которые расположены в местах причала транспортного средства, датчик магнитного поля, установленный на транспортном средстве с возможностью взаимодействия с токонесущим проводом, причем выходы чувствительных элементов датчика магнитного поля подключены к соответствующим информационным входам аналогового коммутатора, выход которого соединен со входом усилительно-выпрямительного блока, при этом управляющий вход аналогового коммутатора соединен с выходом управления коммутатором микроконтроллера, который своим выходом управления сервоприводом связан с соответствующими входами сервопривода, П-образные петли амплитудно-фазовоых датчиков, последовательно кодирующие два разряда кода причала в J-системе счисления расположены по нормали в противоположные стороны от траектории движения транспортного средства и уложены на местности симметрично относительно центра точного останова, находящегося на пересечении оси точного позиционирования и заданной траектории движения, размер каждой петли по нормали к токонесущему проводу равен произведению расстояния между двумя соседними магнитными центрами датчика магнитного поля на значение разряда кода причала в J-системе счисления, которое равно количеству магнитных центров, охватываемых петлей при расположении над ней датчика магнитного поля симметрично относительно магнитного центра центрального чувствительного элемента, при этом датчик магнитного поля выполнен в виде К соосно расположенных чувствительных элементов, магнитные центры которых расположены в плоскости, перпендикулярной токонесущему проводу, последовательно друг за другом, причем у одного элемента являющегося центральным, магнитный центр расположен над токонесущим проводом, отличающееся тем, что первый выход микроконтроллера соединен с входом блока связи с ЭВМ верхнего уровня, связанного своим первым выходом с ЭВМ верхнего уровня, а вторым - со вторым входом микроконтроллера, который первым входом подключен к выходу усилительно-выпрямительного блока.