Автоматизация механизированных технологических процессов в растениеводстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, доктор технических наук в форме науч. докл. Гельфенбейн, Семен Павлович

• Гельфенбейн, Семен Павлович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Оглавление диссертации доктор технических наук в форме науч. докл. Гельфенбейн, Семен Павлович

1.1. Актуальность проблемы

Актуальность рассматриваемой проблемы определяется общероссийской значимостью .повышения производительности труда, качества, безопасности и конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции, .эффективности технологических процессов, на базе автоматики как науки ^автоматизации как её практической реализации.

Необходимость автоматизации сельскохозяйственного производства и научных исследований еще б недавнее время не вызывала сомнений. Однако е период перестройки экономики это направление отодвинулось на более дальний план, потенциальные потребители были отягощены .текг/щими заботами, темпы к объемы работ по автоматизации резко снизились.

Ведущие ученые, специалисты - Акискин В.К., Еаутин В.™., Богомолов Л.К., Еолтинскии В.Н., Бородин И.Ф., Брусиловский Л.П., Бу-дзкс Iii А., Буюсагин Д. С., Василенко й.ф., Викторов А. И., Гром-Ма-зничевский Л.И., Гуляев Г.А., Елизаров В.П., ЗагинайлоЕ В.И., Ио-финов С.А., Краусп В.Р., Ксеневич И.П., Кутьков Г.М., Нагорский К.С.,Попов Е.И.,Попов Е;П.,Рунов Б.А.Сабликов М.В.,Секаяов Ю.П., СергоЕанцев В.Т., Славин P.M., Огребков Д. С., Тзрушкин В.И.,Усков И.Б., ФирсоЕ М.М., Фомичёв М.М., Хорошенков В.К., Шеповалов В.^., Шипилевский Г.Б., Braun К.(Англия), Warner М. (США) и мн. другие; практики сельского хозяйства, передовые хозяйственники и прогрессивные фермеры неоднократно подчёркивали, хорош понимают, оценивают актуальность контроля качества и безопасности сельскохозяйственной продукции и автоматизации информавдонно-измерительных и производственно-технологических процессов, необходимость создания соответствующих технических средств.

Однако это становится не столь очевидным, когда приходится решать такие текущие задачи, как предстоящее вступление России" во Есемирную торговую организацию (ВТО), требующее согласованности нормативных документов, преодоления технических (метрологически);) барьеров, освоения ведомственной добровольной калибровки приборов наряду с обязательной поверкой средств измерений и автоматизации, подлежащих государственному контролю и надзору, организации сети центров сертификационных испытаний продукции и производств. Таким образом, мнения о проблеме автоматизации в сельском хозяйстве можно охарактеризовать двумя противоречивыми положениями:

- задачу вывода сельскохозяйственного производства из затянувшегося кризиса невозможно решить без автоматизации технологических процессов в растениеводстве и животноводстве, без оснащения научных к производственных лаборатории, сйецйаяьных сельскохозяйственных служб методами и средствами метрологического обеспечения, контроля и сертификация безопасности и качества продукция, без информационно- консультационного обслуживания сельского товаропроизводителя на основе телекоммуникационных сетей и компьютерной технологии;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация механизированных технологических процессов в растениеводстве»

Но именно в этом диалектическом противоречии двух утверждений заключено их единство: без подключения методов и средств первого положения нельзя успешно разрешить объективно' существующую ситуацию второго утверждения. Вывод: будучи на первый взгляд внешне в настоящей ситуации непервоочереднои, задача автоматизации е бли-жаишие годы может стать и уже сейчас становится одной из са^ых актуальных научно-практически:: проблем е сельском хозяйстве.

1. . цвли раиихы: обобщить накопленный опыт по автоматизации в сельском хозяйстве и разработать научно-методические и организационно—практические обоснования требований к автоматизированным и автоматическим системам, их элементам, а также сформулировать встречные требования к сельскохозяйственному производству, к технологии и организации работы автоматизированных систем с активизацией информационного, метрологического, нормативного и сертификационного обеспечения автоматизации в сельском хозяйстве.

1.3. Основные задачи исследований:

- провести анализ объектов автоматизации на базе прогрессивных технологий с разработкой системы информационных параметров,, приборов и средств автоматизации, рассмотрев технологические и технико-экономические предпосылки направлений и уровня автоматизации на конкретнее объектах;

- провести анализ и синтез автоматических контролирующих и управляющих устройств, схем роботизации и иссгедоЕать динамику автоматических систем в делом, аналитическим! и машинными (аналоговыми и чиелненными) методами;

- в полевых условиях исследовать объекты локальной и комплексной автоматизации, оценить статические и динамические, в том числе статистические характеристики информационных параметров объектов автоматизацию!, автоматических систем и человека-оператора;

- провести анализ методов организации работы и надёжности автоматических систем в комплексе с устройствами телеуправления и перспективой терранавигации моботов и сформулировать требования к средствам автоматизации, условиям их рационального использования, предъявив встречные требования к объектам автоматизации и к сельскохозяйственному производству

- рассмотреть приборы как основу (первый в информационной и информационно-управляющей цепи элемент) для контроля технологических процессов и продукции, активизировать работы по стандартиза-ционному, метрологическому, информационному и сертификационному обеспечению измерений и автоматизации в сельском хозяйстве. Л

1.4. Научная новизна работы В результате многолетних исследований

- выполнено обобщение и обоснование нового крупного народнохозяйственно- и социально значимого научно-практического направления разработки технологических основ автоматизации контроля и регулирования параметров сельскохозяйственных процессов и продукции, создающего фундамент для результативного взаимодействия между заказчиком, разработчиком, производителем и потребителем средств измерений и автоматизации (СИА), автоматических систем сельскохозяйственного назначения вообще и автоматизируемых технологических процессов, выполняемых мобильными агрегатами, в частности;

- дана классификация сельскохозяйственных объектов нрнтроля и управления, начиная с семян и окружающей1 среды, технологических процессов, машин и продукции и до человека как объекта и субъекта управления и разработаны научно-методический подход к построению Системы контролируемых параметров, приборов и средств^автоматизацш е сельском хозяйстве и методика технологического и технико-экономического обоснования целесообразных направлений и уровня автоматизации сельскохозяйственных объектов;

- на основе общей теории автоматического управления разработан метод анализа и синтеза автоматических контролирующих и управляющих устройств с исследованием динамики замкнутых, в том числе через человека-оператора, систем с использованием математического моделирования, расчета и статистической обработки информации с установлением закономерностей накопления погрешностей копирования зависимых базовых линий и потери информации от расстояния с возможностью искусственной компенсации изменений и расчетного восстановлен»«! информации на удаленном объекте;

- разработан метод анализа и оценки статистических характеристик объектов автоматизации, человека-оператора и автоматических систем при планировании активного и пассивного полевого эксперимента с

V использованием кино-осциллографирования для визуализации измерительной информации;

- обоснован взгляд на приборы как средства объективизации информации в; информационных системах и как основу для построения вместе с аппаратно-программными средствами информационных и информационно-управляющих автоматов, их метрологического, нормативного, информационного и сертификационного обеспечения.

1.5. Положения, выносимые на защиту:

- метод анализа производственного процесса'и составляющих его технологических процессов й операций как объектов автоматизации на примере хозяйств зернового направления, разработки Системы контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации;

- технико-экономическая оценка и выбор целесообразных направлений, уровней и объемов автоматизации технологических процессов, операций и машин как звеньев автоматизируемого поточного производственного процесса и как объектов локальной и комплексной автоматизации и роботизации;

- технологические и схемотехнические решения и исследования с использованием аналоговой, цифровой и аналогово-цифровой.вычислительной техники при создании средств контроля, измерений, испытаний и систем автоматического регулирования и управления наземных мобильных■роботов (терранавигация моботов);

- методика и результаты исследовательских испытаний, статистического анализа систем ручного и автоматического управления и синтеза технологических и технических (агротехнических) .требовании к системам измерения, контроля, регулирования и управления сельскохозяйственных тракторных агрегатов, выполняемых ими технологических процессов и получаемой продукции (зерна и семян), к их метрологическому, нормативному, сертификационному и информационному обеспечению, а также встречных требований автоматизации к сельскохозяйственному производству, к организации и технологии работ.

1.6. Практическая значимость работы

Её характеризуют:

- разработка (начиная с 1960 г. в ЕИМе) и поэтапная реализация с 1968 г.(е НИИ "Агроприбор" совместно с другими организациями и предприятиями) Системы контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации с созданием автоматизированного банка документов, данных и знаний (АБнДЗ) "Приборы, измерения, автоматизация в АПК", систематизирующих процессы разработки и освоения приборной продукции в сельском хозяйстве;

- использование данных и знаний для периодической (на пятилетний период) разработки научно-технических Программ (федеральных и отраслевых) по автоматизации и приборному обеспечению АПК, начиная с РЦНТП 0.18.04 на 1961-1965 г.г. и кончая.Проектом 10 "Технические средства измерений и автоматизации" в ОНТП "Информатизация, метрология и стандартизация в АПК на 1396-2000 г.г.";

- систематическая самостоятельная разработка и участие в создании и внедрении приборов, средств автоматизации и автоматических систем для сельского хозяйства: автоматического направления движения мобильных агрегатов при вспашке, посеве, культивации, уборке на гоне и поворотной полосе [9, 12, 15, 49, 59 И др.]; автоматического контроля загрузки двигателей, регулирования и оптимизации загрузки агрегатов С18, 26, 58 и др.]; автоматического измерения, контроля и регулирования хода рабочих органов е продольно-вертикальной и горизонтальной плоскостях С31, 34, 35 и др.]; автоматического контроля, сигнализации и защиты безопасности работы на склонах [50, а.с. № 807101]; автоматического отбора проб почвы и семян С32, 783;" = автоматического контроля высева семян С40, 44, 54, 643 ; = комплексного автоматического регулирования и управления мобильных агрегатов [26, 56, 583; • . учета рабочего и общего пути, времени работы [28, 29, 45,683; = усилительно-преобразовательные элементы автоматики [20, а.с. № 321842); . ' способы градуирования электровлагомера зерна, измерения-влажности сыпучих материалов и поверки влагомеров [72, 81, а. с. № 1221 5973; способы оценки посевных качеств семян, подготовки разнонатур-ных проб зерна [73, 75, а.с. № 16077123; многие изобретения защищены авторскими свидетельствами, реализованными в виде макетных, экспериментальных и опытных образцов, установочных партий и серийно выпускаемых приборов, в т.ч. 400 САК ЗД (Чебоксарский ЗИП),2000 САК ВС (Паневежеский 133), 30000 "Колос-1" (Горьковский и Воронежский Ш); награжден нагрудным знаком "Изобретатель СССР";

- разработка организационно-методических и нормативных документов, регламентирующих процесс автоматизации, обеспечение единства измерений, создание и постановку на производство приборной продукции, создаваемой по заказу Минсельхозпрода России, поверку, калибровку и зксплуатащ-ш приборов и средств автоматизации, их метрологическое и информационное сопровожденмие (федеральные и ведомственные научно-технические программы, государственные и отраслевые стандарты, разработанные с участием автора);

- использование научных и методических разработок автора, выполненных в творческих коллективах ВШ и НИИ "Агроприбор", при самом позитивном и активном участии специалистов НАТИ, ВИСКОМ, ВЙЭСХ, ВНИПТШЗСХ, УНИШЭСХ, УкрНИСХОМ, ЦНИИМЭСХ, ЧИМЭСХ, МГАУ, С-ПГАУ, ВНИИМС, ВНИИС, УралВНИИМ,.ВНИИ"Агросистема", ЦНШГАСУ агросервис", заводов - ВгТЗ, ХТЗ, ЧТЗ ("Уралтрак"), АлтШ, НП0"Аналитприбор", НП0"Бакприбор" и др., в учебных курсах по приборам и средствам автоматизации при подготовке специалистов электромехаников и агрономов-технологов сельскохозяйственного Производства и научных работников высшей квалификации. 7 "' ■

1.7. Апробация работы и основные публикации

Основные положения работы доложены на международных, федеральных и региональных совещаниях и конференциях по автоматизации сельскохозяйственного производства, шфорштизащ-ш, электронизации и приборному обеспечению АПК с I960 по 1999 г.г. - ВИМ, ВИЭСХ, ВИ-CXDM, НАТЙ, НИИ "Агроприбор" и его филиалы (Минск, Саратов, Николаев, Симферополь, Барнаул), ЦНЮ5МЭСХ(Минск).УНИШЭСХ (Киев); Укр-НМСХОМ (Харьков), АН Болгарии (София, Албена); СибШЭ(Новосибирск), ВНИПТШЭСХ (Зерноград), ВИР, АФИ, С-ПГАУ (Санкт-Петербург, Конгресс ИФАК (Таллин); Сев.-Зал.МИС (Ленинградская обл.), РАСХН, ВНШШГК, ВИМ (Переславль-Залесский, Тверь, Углич).

В процессе и по результатам исследований подготовлено около 600 научных трудов,- из них опубликовано самостоятельно и в соавторстве более 200, в т.ч. такие брошюры и книги, как:

Автоматизация вождения тракторов, 1961. - 71 е.; Автоматизация в сельском хозяйстве, 1962. - 68 е.; Автоматизация управления тракторами и сельзсозяйственными машинами, 1963.- 85 е.; Проблемы' автоматизации сельскохозяйственного производства (ред.), 1964. - 440 с.; Вычислительные машины и сельскохозяйственная техника, 1965. -160с.; Технологические основы автоматизации сельскохозяйственного производства, 1967.-447 с.¡Автоматизация процессов послеуборочной обработки зерна, 1968.- 101 с. Автоматизация контроля процесса работы посевных машин, 1975.- 62 е.; Основы автоматизации сельскохозяйственных агрегатов, 1375.- 384 е.; Терра-навигация,1981.-208 с. Теранавигация, Болгария, София,1983.-240с. Роботизация полевых работ, Чехословакия, Братислава, 1984.-181с.;. Электроника и автоматика в мобильных сельхозмашинах, 1986.-262с., а также такие публикации в журналах и сборниках, как:

Система контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации сельскохозяйственного назначения.- Международный сельскохозяйственный журнал, 1992. № 1; Датчики приборов и автоматических систем.- Тракторы и сельхозмашины, 1992.№ 2; Система стандартизации, метрологии, сертификации и приборного обеспечения в АПК России.- Законодательная и прикладная метрология, 1995.№ 1; Закономерность накопления и компенсации погрешностей копирования. -В сб."Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве". М. ВИМ, 1995.; К разработке системы средств измерений и автометизации в АПК России.- Законодательная и прикладная метрология, 1S96.M 2;, Информациолсгия,измерения и автоматизация. - Международный сельскохозяйственный журнал, 1997.№ 3; Информационное и нормативное обеспечение и автоматизация.- Достижения науки и техники в АПК. 1999. № 1; Обеспечение продовольственной безопасности методам» сертификации инструментального контроля. - Об трудов НТК, Новосибирск, 1999. - всего около 500 работ, в т.ч. более 200 печатн.

2. СОДЕРЖАЩЕ-: РАБОТЫ 2.1. Технологические, информационные и технико-эконоышеские предпосылки автоматизации

2.1.1. Общая методика и условия проведения'исследований

Разработку приборов и средств автоматизации автор начал в условиях Теряевской ШС, где автоматизировал контроль работы пунктов послеуборочной обработки зерна, дистанционную сигнализацию безопасности работы льноуборочных машин, регулирование глубины заделки семян, качества работы картофеле- и зерноуборочных машин (публикации в Картотеке СЕЛЬСО и Сельском механизаторе, 1956.1959 г.г.).

В аспирантуре ЕИМ была освоена и в дальнейшем развита методология теоретике-экспериментальных исследований и разработок, которая реализуется путем периодического анализа состояния работ, подготовки и аттестации программ и методик измерений, изучения объектов и средств автоматизации, планирования и проведения рекогносцировочных опытов, теоретико-экспериментальных исследовании, в том числе с использованием аналоговых и цифровых ЭВМ, создания и испытания в лабораторных и полевых условиях макетных, экспериментальны;-; и опытных образцов приборов и средств автоматизации, публикацией результатов, защитой изобретений, подготовкой требований, рекомендаций; е т.чг в Биде нормативных документов ' (ГОСТ, ОСТ, ПР, МИ) по'правилам разработки, использования, информационного, метрологического и сертификационного"обеспечения' прибороЕ и средств автоматизации, автоматизированных и автоматических систем.

Экспериментальные исследования и испытания проводились в различных регионах на полях Краснодарского края, Московской, Волгоградской, Ленинградской. Шнекой, Барнаульской, Целиноградской, и

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ библиотека

Ростовской областей. При этом использовались методы планирования и автоматизации зкспершентов, разработанного автором синхронного киноосциллографирования, компьютерной идентификации объектов и систем. Методы планирования зкспершентов [ 42 3 позволили получать необходимую информацию об исследуемом объекте при определенной минимизации затрат времени и средств. При исследовании.автоматических систем и их элементов использовались методы активного и пассивного экспериментов. По результатам пассивного эксперимента получали статистические оценки процессов (корреляционные функции, спектральные плотности), по результатам активного эксперимента получали переходные (разгонные) характеристики и вычисляли постоянные" времени, коэффициенты усиления, чистое запаздывание передаточных функций [ 16,13,22,24,33,91 ]. Разработанная автором методика испытаний систем автоматического вождения и телеуправления- одобрена междуведомственной комиссией к принята в качестве типовой.

•2.1.2. Классификация и анализ объектов автоматизации

Вопросами классификации и анализа (с различных точек зрения) объектов сельскохозяйственного производства занимались, начиная • с акад. В.П. Горячкина, многие учёные. Однако стабильность классификации нельзя понимать как неограниченно длительную. Её необходимо систематически пересматривать и уточнять.

Три отрасли в агропромышленном комплексе России - растениеводство, животноводство, пищевая и.перерабатывающая промышленность в одинаковой степени нуждаются в организации измерений, контроля, учёта и управления на всех объектах. Объектами автоматизации контроля, управления, приборного обеспечения в этих отраслях являются;

- почва и удобрения; - вода, воздух, свет, радиация, теплота к холод; - семена, растения и продукция растениеводства; - химические и биологические средства защиты растений; - животные, корма и продукция животноводства; - технологические процессы, машины и оборудование в сельском хозяйстве; - технологические процессы и оборудование пищевой и перерабатывающей промышленности; - сырье и продукция пищевой и перерабатывающей промышленности; - внутренние водоемы, рыба к рыбопродукты; - производственно-технологические помещения, хранилища и сооружения; - производственные, инспекцион-ныв, испытательные, сертификационные лаборатории, центры и органы; - транспорт;- электрические и информационные сети и связь как объекты контроля;- приборы, средства автоматизации и компьютерной технологии как субъекты управления и объекты контроля; - люди как объекты контроля и субъекты управления".''

С учетом этой' классификаций' в НИИ" "Агрсприбор" с участием заинтересованных- организаций и предприятий ведется работа по созданию Системы приборов к средств автоматизации для АПК. Кроме того в автоматизированном балке документов, данных и знаний СДБнДЗ) "Приборы, измерения,' автоматизация в АПК", разрабатываемом под руководством и при непосредственном участии автора в НИИ "Агроприбор"пред-усмотрены следующие файлы объектов автоматизации и приборного обеспечения с анализом их количества, контролируемых в них параметров, методов- к средств измерений и автоматизации:

- отрасли и подотрасли'сельскохозяйственного производства, пищевой и перерабатывающей промышленности;- производственные объекты в сельском хозяйстве, пищевои и перерабатывающей промышленности;-лабораторные службы сельскохозяйственного производства, пищевои и перерабатывающей промышленности; - научно-исследовательские учреждения и проеетно-конструкторские организации в системе АПК с их приборным оснащением; - высшие к средние специальные учебные заведения с научно-исследовательскими, учебными и испытательными лабораториями, полигона,®, опытными станциями и полями.

Количественный анализ объектов приборного обеспечения и автоматизации в АПК, информация о которых собирается в. АБнДЗ, показав, что в сельском хозяйстве насчитывается около 2500 тыс мобильных агрегатов и более 700 тыс-стационарных объектов; в пищевой и перерабатывающей промышленности - более 10000 предприятий; в аграрной науке и образовании функционируют более 1000 учреждений, организаций и предприятий, свыше 6Б00 лабораторий.

В сельскохозяйственных объектах необходимо контролировать более 1000 параметров и показателей качества и безопасности технологических .процессов и продукции. Для этого необходим парк средств измерений и автоматизации (СМ), насчитывающий Е 95 ] более 500 типов, общей численностью около 20 млн единиц. Если же иметь в виду весь агропромышленный комплекс- России, то общая номенклатура ¡JHA составит не менее 1000 наименований, а численность приборного парка пег . ДЧ Сл> ШШ

2.1.3. Прогрессивные поточные технологии и автоматизация

Процесс получения сельскохозяйственной (растениеводческой и животноводческой) продукции складывается из производственных процессов, Екшочающих в себя те или иные вышеназванные объекты контроля и управления, подвергающиеся энергетическим, биолого-фйзико-хими-ческим, информационным и другим количественным и качественным изменениям во времени и пространстве.

Каждый объект имеет свой математический портрет, описывающий его статику и динамику и показывающий взаимосвязи его внутренних параметров состояния и внешних воздействий. Производственный процесс состоит из технологических процессов и операций, характеризуемых совокупностью связей, описываемых в общем виде системой уравнений: , / \ ,, /, ч у, -- Ц(>)х, >г,а)>л

1)

Уп-КСРК+Гн&Ц где Х, ,Хг,.Хп:/ У4, У,,.,У„ " входные (управляющие) и выходные (управляемые) параметры (координаты) технологического процесса; передаточные функции элементарных технологических операций; •, возмущающие воздействия.

Во многих случаях параметры технологических процессов имеют не только прямые (1), но и, в большей или меньшей степени, взаимные связи и не только по управляющим или возмущающим воздействиям, но и между собой: /г . п )) г

У, ' г I// Р'^^г-.-пС^.-.п), где у - функции взаимосвязей параметров.

Сельскохозяйственный агрегат, выполняющий часть производственного процесса, рассматривается с точки зрения выполняемых им технологических процессов и эксплуатационных режимов его функционирования при обработке и переработке материала. Можно выделить шесть . классов режимов функционирования: установочные, рабочие, биолого-физико-химические, транспортные, информационно-управляющие и режимы обслуживания. В то же время каждый режим включзет ряд технологических операций и операций управления. В данной работе основное внимание уделено информационно-управляющим операциям рабочими режимами функционирования, в которых главными являются регулирование скоростных и загрузочных режимов, направление движения агрегатов на гоне и поворотной полосе, контроль и регулирование рабочих органов и комплексное автоматическое управление технологическим процессом по основным взаимосвязанным параметрам.

Анализ производственного процесса с учётом не только механизированных технологических операций, как обычно принято (вспашка, посев, культивация), но и бколого-фнзико-химиических этапов (созревание- почеы, рост растений), такт которых также может целенаправленно регулироваться, показывает, что сельскохозяйственному производству, как это подчёркивал акад. И.Ф. Василенко, органически присущи поточные методы. Под поточной организацией производственного процесса понимается такой его вид, при котором этапы подготовки почвы, посева, роста и развития растений, ухода за растениями, уборки следуют один за другим непрерывно и равномерно с определённой для каждого этапа величиной такта (времени на одну элементарную операцию): т; * т9 (з) где - календарный фонд времени (в год, квартал, смену); £"г -коэффициент использования 7~<р N - программа выполнения количества элементарных операций за время .

Для расчета поточных процессов могут быть использованы методы теории автоматического управления, для чего поточные линии должны рассматриваться как системы регулирования и управления по определенным параметрам с обратными связями. Представляя поточный процесс состоящим из Л взаимосвязанных операций с линейными передаточными функциями V/,, • -■ к,.,,, \»/л полУчзем передаточную функцию всего процесса при отсутствии управляющих, воздействий в виде-. где СО - регулируемый параметр, например, влажность зерна.

При введений управляющих воздействий, передаточная функция поточного процесса по параметру СО принимает С 36 ] вид: к, Кг кi ехр(-рг^)

К„

Важным регулируемым параметром в любом поточном процессе является его производительность 0-п , зависящая от возможностей машин, выполняющих, отдельные технологические операции. Существуют различные мнения по организации работы машин в потоке: производительность каждой последующей машины должна быть больше предыдущей или, наоборот, меньше, чтобы обеспечить их полную загрузку. Математическое моделирование поточной линии на ЭВМ с машинами разной производительности показало, что наиболее выгоден случай, когда производительности всех машин равны и определяются основным базовым звеном потока, такту которого должны быть подчинены все остальные его элементы. Например, в процессе сева базовым элементом поточной линии является сеялка. В атом случае сменная производительность поточной линии: п а< ^ ^ Тсс п = 2)-' (5) где 0.с- производительность посевного агрегата с одной сеялкой; А/с ~ число машин (сеялок) в агрегате; - число посевных агрегатов в потоке;7~- время работы в смену;1?- степень использования времени смены; 2) - агросрок посева.

Причем исследования и производственные испытания разработанных под руководством и при непосредственном участии автора систем автоматического контроля высева семян САК-ВС [40, 44, 541 показали, что О. п несколько снижается из-за вынужденных остановок посевного агрегата при эпизодическом появлении сигналов системы о нарушениях технологического процесса. Однако эти простои компенсируются резким сокращением просевов, которые появляются при забивании сошников, засорении семяпроводов или в связи с незамеченным окончанием семян в бункере сеялки, или по другим причинам. л

Ше Ь л1 Т гт в с л

Рис. 1» Классификация' информационных параметров.

Рис. & Функциональная схема взаимосвязи информационных параметров мобильного сельскохозяйственного агрегата. л в 7 , 8 9 10 11 £Ш Ш8П ШР Ш-№мт%ЛС

ЛГ

Рис. 3 . Показателя затрат и эффективности автоматизации ,МТА:'

1 —серяйяый агрегат-. -Л «™,«втоивтаческий^коатроль; г//А«-аатоматйческ< агрегат-, -//. м^авдажгвческнй^контроль; г//А«- адгомат1«ческое - регулирование;" систеиа^дагвяеряого управлении;:У ^тднсиетурспй^Ьпособ^ ■ ■■ . ~~

Чтобы использовать все возможности автоматизации, необходимо, как правило, по-новому продумать весь технологический процесс. И зто требуется не только для коллективного, но и чзстного фермерского хозяйства. Причём основой построения автоматизированных поточных линий в растениеводстве должны служить в идеале мобильные агрегаты-автоматы, моботы [56, 57, 613, работающие по заранее заданной программе с дистанционной коррекцией терранавигационной системой в зависимости.от конкретных почвенно-климатических и технологических условий. г";'.

При этом следует иметь ввиду, что пока мы находимся на самом первом этапе автоматизации процессов, выполняемых мобильными агрегатами, и поэтому правильное, в принципе, предыдущее положение не может быть реализовано без предварительного большого и часто негативного опыта. Лишь автоматизируя серийные машины, участвующие в современных технологических процессах, можно убедиться в достоинствах тех или иных элементов будущих автоматических поточных линий и разработать конкретные рекомендации по рациональному уровню автоматизации малин с учётом зоны, возделываемой культуры и вида работ и в соответствии с технике-экономической целесообразностью.

2.1.4. Информационные параметры автоматизируемых технологических процессов и машин

Правильное протекание производственного процесса возможно лишь е том случае, если на■всех, этапах его выполнения он будет соответствующим образом.контролироваться и на все его составляющие элементы будут оказывать соответствующие управляющие воздействия.

На рис.1 все информационные параметры объекта разбиты на ряд групп и подгрупп. Входные параметры разделены яа управляющие (планируемые А и корректирующие или сигналы обратной связи$) и возмущающие воздействия (внешние£ и внутренние^?). Выходные информационные параметры также делятся на две группы и четыре подгруппы:, характеризующее (информативные и неинформативные)' - измеряемые или контролируемые^ и неизмеряемые Е; помехи (погрешности, шум} - неустранимые и устранимые / . Кроме этого информационне параметры делятся [143 на технологические, технические, энергетические й др.

Выделение измеряемых (контролируемых) параметров из числа характеризукщих - сложный и многоплановый процесс. В частности, сопоставлять характеризующие параметры можно по эффекту, получаемому от внедрения средств автоматизации контроля или регулирования сравниваемых параметров: С7) где К^ Кк~ обобщенные статистические характеристики сравниваемых вариантов автоматизации, причём о - /,/<Г, ; ^

Кг-Гг/Сг, (9) где I, Л - количество информации, получаемой от контроля сравни' s * . > ваемых характеризующих параметров;

С,;Сг - стоимость сравниваемых вариантов автоматического контроля или регулирования.

Другим критерием для оценки полезности контроля данного параметра может служить коэффициент значимости I - того параметра для j. -того продукта или процесса: где - плановый темп роста производства j - того продукта; dr/fj* - удельный эффект от измерения с - того параметра при производстве J. - того продукта.

Наконец, удобен метод экспертных оценок для упорядочения, ранжирования контролируемых параметров. Значения коэффициента относительной важности предъявленных различным экспертам характеризующих параметров получают по методике С773, при условии: где £ - относительная важность параметра, баллы; к - номер параметра (по его важности), установленный экспертом; А? - число характеризующих параметров; номер эксперта при любом их количестве.

Важным критерием при выборе параметров служит возможность их измерения. На рис. 2 показана функциональная схема взаимосвязи ий-' формацконных параметров мобильного сельскохозяйственного агрегата.-Из схемы видно, что основные возмущающие воздействия проходят че?,:. рез машину-орудие и влияют на Еыходные показатели вплоть до производительности агрегатаО. ■ Складываясь с основными- параметрами процесса X , У и ¿Т , возмущающие воздействия отражаются на'тяговом сопротивлении.орудия , которое определяет собой величины нагрузки на крюке Р и крюковой мощности Л^,. Далее через частоту вращения ведущих колёс Пк информация идёт по двум ветвям. Первая кинематическая ветвь проходит через частоты вращения7'валов коробки передач муфты сцепления и коленчатого вала двигателя^/, вторая (энергетическая) - через крутящие моменты на этих валахЛ^ , Д3-1166 вс® сказывается на частоте вращения и амплитуде Ау>.расхождения грузов центробежного регулятора, перемещении рейки топливного насоса /г.р , количестве топлива С7 и индикаторном давлении Д., измеряемом по методу проф.С.А. йофинова. Автор в свою очередь предложил способ и устройство контроля загрузки двигателя по частоте: вращения и амплитуде расхождения грузов центрббежного регулятора [13, 25, 303. Обратное воздействие -происходит в противоположном направлении. Многие параметры агрегата.имеют взаимные связи' в самых сложных сочетаниях.

2.1.5. Проект Ведомственной системы контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации

Подходы к созданию системы контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации были намечены автором в ВШе ещё в 1963 г. во взаимосвязи с создававшейся в те годы под руководством чл.-корр. АН СССР B.C. Сотскова и акад. В.Э. Низэ Государственной системой промышленных приборов и средств автоматизации, и затем с 1968 г. продолжены им и развиты в НИИ "Агроприбор", где методология построения и функционирования Ведомственной системы контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации агропромышленного комплекса (ВСП АПК) постоянно совершенствуется и развивается до настоящего времени с участием1 ряда организаций 182, 83, 941.

Все, параметры и приборы группируются в:Сйтемё 'по двум принципам: объектно-технологическому и.метролого-техническому. Внутри первого принципа группировки все. .параметры, приборы-.и средства -автоматизации разделены по контролируемым объектам (почва, семена, мзшнкы) и по специалистам или службам, контролирующим эти объекты (приборы агронома, инженера, нормировочной службы и т.п.). Такая группировка позволяет конкретным пользователям выбирать и заказывать через информационно-консультационною сеть необходимый им набор средств из АБнДЗ. При втором принципе вся приборная продукция объединяется в функциональные группы по видам измеряемых величин (масса, температура, влажность, время и др.), по техническим признакам или физическим методам, на которых основаны приборы (механо-электриче-ские, оптико-электронные, акустические и т.д.). Этот принцип помогает разработчикам и изготовителям приборов и средств автоматизации решать вопросы унификации приборов [76], облегчает в рыночных условиях.получение заказов на создание средств автоматизации в соответствии со специализацией и подготовку к выпуску требуемого количества приборов.

К настоящему времени разработано более тридцати подсистем параметров, приборов и средств автоматизации для всех основных сельскохозяйственных культур и жиеотных, процессов, специалистов сельского хозяйства. Причём в таких подсистемах, как "Технолог", "Кондиция", "Ферма" сосредоточена информация о параметрах, средствах автоматизации для постоянного контроля и регулирования "технологических процессов и режимов, а в подсистемах;"Агротехник", "Норма", "Прогресс", "Инженер" и др. даны сведения о параметрах, требующих измерений, контроля переносными или временно устанавливаемыми на контролируемые объекты приборами и средствами автоматизации.

Каждая подсистема имеет два раздела. В первом разделе дан свод операций и контролируемых параметров. Определённому параметру установлен диапазон его изменения, требуемая частота контроля и адресность информации; указаны единица и допустимая погрешность измерения. Методика расчёта допустимой погрешности измерения параметра, если она не была нормирована в нормативных документах, отличалась тем [51], что в качестве исходного критерия использовался коэффициент вариации, допустимые значения которого выбирались в соответствии с рекомендациями сельскохозяйственной науки , полученными в результате статистической обработки многочисленных результатов наблюдений по влиянию колебаний этих параметров на' урожайность сельскохозяйственных культур, качество продукции, эффективность производства.

Поскольку ^ л о 1С где <5£оя~ допустимое значение среднего квадратического отклонения контролируемого параметра; уп - математическое ожидание значения параметра, характеризующего объект или процесс.

Второй раздел каждой подсистемы включает типы приборов и средств автоматизации, с диапазоном измерения (контроля, регулирования), допустимую погрешность, место использования, адресность выдаваемой информации, а также состояние разработки или производства.

Взаимодействие разработчиков приборной продукции ( ПП ) с ведомственной системой приборов и средств автоматизации агропромышленного комплекса (ВСП АПК) заключается в выборе актуальны/;, первоочередных разработок, т.е. необходимых производству шш науке, но пока отсутствующих изделий. Пользователи ПП взаимодействуют с ВСП АПК через 'информационно-консультационную компьютерную сеть, с помощь которой они могут пользоваться АБнДЗ "Приборы, измерения, автоматизация в АПК". Для доступа специалистов не только к пользованию банком данных и знаний, но и к его развитию, в [823 разработаны типовые формы информационных листов по параметру, который необходимо контролировать , по методу контроля, приборам и их метрологическому обеспечению. Как пользователи, так и разработчики, заполнив информационные листы, могут внести в НИИ "Агроприбор" свои предложения о необходимости новых разработок приборов, автоматических систем или выпуске (закупке) известных им приборов, что будет способствовать постоянной актуализации ВСП АПК.

2.1.6. Технико-экономический анализ направлений, уровня и объёма автоматизации процессов

Можно постулировать, что в условиях разных форм собственности, поточные, автоматизированные и компьютеризованные процессы, построенные на базе новой прогрессивной технологии и техники - это перспектива и высшая ступень комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйтвенного производства.

Однако экономические расчёты, выполненные нами по методу сравнения приведенных затрат, показывают, что на пути к этому целесообразно поэтапно внедрять простейшие приборы и автоматические устройства, постепенно наращивая их функциональные и информационноуправляющие возможности (на основе известных рекомендаций академика В.Д> Трапезникова) в трех направлениях: 'расширять систему, подключая новые элементы и локальные подсистемы; повышать информационно-интеллектуальный уровень элементов для построения, иерархической структуры управления; обеспечивать телекоммуникационное и телемеханическое связывание подсистем между сйбой и центральным процессором.

Целесообразные направления автоматизации определялись в результате анализа себестоимости продукции (зерновые, картофель, овощи, лек) и технологических процессов (пахота, посеЕ, и посадка, культивация, уборка). Особенно эффективна автоматизация процессов возделывания и-уборки тех культур, где наиболее высок уровень механизации - это, в первую очередь, зерновые при интенсивной технологии с постепенным охватом процессов от автоматизации контроля посевных качеств семян, подготовки почвы, посева, ухода за посевами до автоматизации уборки и послеуборочной обработки продукции. Причем,' наличие постоянной колеи при интенсивной технологии создаёт благо приятные условия для программирования движения агрегатов на гоне и поворотной полосе и автоматизации всех операций возделывания и уборки культуры.

Определение рационального.уровня и объёма автоматизации проводилось сравнением на всех основных видах (одиннадцати процессах) полевых работ серийных агрегатов (рис.3) с агрегатами при различных уровнях и объёмах автоматизации: от автоматического контроля отдельных параметров, затем автоматического регулирования, далее комплексного автоматического регулирования, до дублерного и, наконец, диспетчерского способов управления полностью автоматизированными моботами.

Эти варианты сравнивали по методу оценки приведенных затрат. В качестве первого базового варианта принят сельскохозяйственный агрегат с наиболее распространённым гусеничным трактором класса 3, работающий в хозяйстве зернового направления с большими земельными массивами. Занятость трактора в течение сезона (2000 ч) распределяется согласно перечню основных технологических операций. Объём полевых работ оценивался в эквивалентных гектарах согласно "Программе и методике сравнительных испытаний перспективных тракторных агрегатов, работающих на больших скоростях".

Расчёт второго варианта проводился на основе предположения о том, что на агрегатах. использованных при,расчёте;.первого варианта, установлены системы автоматического контроля (САК) энергетических к технологических параметров, информация о состоянии и поведений . которых выдается на человека-оператора-гтракториста. В третьем варианте устройства САК переработаны в системы автоматического регулирования (САР) с тем же временем использования на тех же технологических операциях. Расчет систем дублёрного управления (СЩУ) по четвёртому варианту базировался, как и пятый вариант систем комплексной автоматизации регулирования (СКАР) при диспетчерском способе управления (ДОУ) группами агрегатов, на экспериментальных. данных, полученных нами в Сев.-Кав.ШС к Каз.МИС.

Расчеты и., анализ показали, что автоматизировать вождение одного агрегата на гоне не эффективно по сравнению с обычным ручным управлением. Хотя последующий полевой хронометраж к исследования совместно с Саратовский НИИ гигиены труда выявили снижение физического и психо-эмоционального напряжения труда механизатора. Дублёрное управление имеет малую эффективность из-за взаимозависимых простоев, происходящих при забивании и регулировке рабочих органов. В то же время при мкогозгрегатнсм посеве и сволакиванш соломы ' волокушами- эффект дублёрного управления был очевиден.

Наиболее эффективным оказался диспетчерский способ "управления. Несомненно, что большинство коэффициентов и параметров при расчета''. взято ориентировочно. Не был учтён труд вспомогательного ■ персонала: диспетчера-оператора, шофёра-слесаря, механика-сварщика, радиотехника. - вследствие того, что они могут обслуживать тракторный .парк. всего хозяйства, ■ где - их труд- учитывается,- в ••лакдадат- рас- • ходах.,,1-'о„даже такая приблизкещюсть не меняет, общей картины значительной эффективности комплексной автоматизации агрегатов и диспетчерского способа организации управления- ими (см. рис. -З.) .

Следует однако пожить, что и при. комплексной автоматизации как в частных фермерских, так и коллективных хозяйствах нельзя стремиться к неограниченному числу агрегатов и установок-, . обслуживаемых одним человеком: автоматизация не самоцель - она вытекает из требований оптимального протекания технологических процессов, безопасности работ к услуг, качества получаемой при этом продукции-, экономическая эффективность приборного контроля которой исследовалась нами в каждом конкретном случае. ■

В частности установлено, что наряду с эффективностью автоматизации мобильных агрегатов, целесообразно и весьма эффективно в новых условиях автоматизировать процессы контроля посевные качеств ■семян .(подсистема1 "Семинформанализ"), процесса до-,"между-' и послеоперационного контроля качества технологических операций (подсистемы "Агротехник", "Прогресс", "Кондиция"), 'процессов нормирова-нМ'йехани^^ваншх работ (подсистема "Норма"), прЬцёссов нонтро-ля качеств! функционирования и эффективности'использования сельскохозяйственной' техники (подсистема "Инженер"). ' .' ;

V : 2.2. Теоретические исследования по автоматизации контроля и управления в растениеводстве - ■

1*Йервым этапом;синтеза систем автоматического контроле, регулирования .и управления является анализ объектов; автоматизации, начиная с исследований ¿сего сельскохозяйственного производства и кончая конкретными:технологическими процессами, операциями и выполняющими их рабочими органами. В качестве примера одного из .объектов здесь рассмотрен мобильный сельскохозяйственный агрегат, выполняющий технологически! процесс основной обработки почвы. Причем первоначально он рассматривался как объект контрЬля и регулирования по отдельным координатам, а затем как объект комплексного автоматического регулирования. ' '

2.2.1. Синтез управляющего устройства системы' комплексного автоматического регулирования сельскохозяйственного агрегата

В общем виде такой'агрегат описывается системой уравнений:1 У + + \ (14)

Г ■ где X - поступательное перемещение агрегата (соответственно X -¿скорость движения); У- фактическая ширина захвата агрегата относительно предыдущего прохода, определяемая как конструкцией машины, так и правильностью направления движения агрегата; ¿? глубина хода рабочих органов; cÇ управляющие воздействия, направленные соответственно на изменение скорости агрегата, направления движения и положения сельскохозяйственной машины в продольно-вертикальной плоскости; основные возмузрющке воздействия по трем каналам.

Первоначально агрегаты рассматривались как объекты регулирования раздельно по каждому каналу. Как объект системы автоматического регулирования скоростных и загрузочных режимов (CAPS), тракторный агрегат, а также зерно-, картофеле-, силосоуборочные комбайны исследовались [36, 701 с учетом работ С.А. Алфёрова, В.И. Анохина, И.И. Артоболевского, Э.П. Бабенко, D.H. Еельдейко, ¡O.A. Бантюсова, П.М. Василенко, Л.К. Гром-Мазничевского, Г.А. Гуляева, K.M. Гура-риа, Г.М". Кутькова, O.A. Лысаксва, М.В. Михайлова, H.H. Настенкс, Ю.й. Фёдорова, В.К. Хорошенкова, В.Д. Шеповалова, Г.Е. ¡Пипилевско-го, Ю.И. Щербакова и др. Как объекты систем автоматического нал-v равлеккя движения (ОАНД} рассмотрены пахотные агрегаты с гусеничными и колесными, в т.ч. шарштрно-сочлененными тракторами, колесные тракторы с навесным культиватором и прицепным свеклоуборочным комбайном, самоходные зерноуборочные комбайны, которые исследовались Я.Л-. Бронштейном, В.А. Вучукури, А.И. Викторовым, Ю.й. Ефремовым, А.П. Иофиновш, ю.К. Клейном, O.A. Лйтинским, К.К. Полевиц-ким, Р.И. Р/стамоЕЫМ, H.H. ТашюЕым, Н.И. Тихоновым и др. Как объекты системы автоматического регулирования в продольно-вертикальной плоскости (САРВП) исследовались пахотные, посевные, пропашные, уборочные агрегаты, с анализом результатов, полученных Р.Т. Абдрашитовым, Л.А. Ворошком, В.Г. Еникеевым, И.П. Ксеневичем, В.Г.Ку-зьминовым, А.Е. Лурье, Н.Г. Сураевым, Д.А. Чудаковыы.А.Ф. Яременко и др. Учтены также исследования объектов автоматизации зарубежными авторами (Andersen Р., Albrecht H., Budzich T., Batel W., Edwards G., Feiffer P., Keller A., Samson С., Zoerb В. u.a.).

Затем агрегат был рассмотрен как объект системы комплексного автоматического регулирования (СКАР) [13, 211. Если выходом такого объекта является некоторая статистическая характеристика Sвых , например, производительность агрегата Q(t), а входом SñX - условия, в которых функционирует объект-F(t):

SaM - í&m = г Ь -i Í1EV 1 > 2 — объект комплексного автоматического регулирования <тряктор в машина-орудие); 3,4,5 — условно-разложенны'й по основным регулируемым параметрам объект регулирования; 6, 7, 3 — чувствительные устройства локальных систем автоматического регулирования скоростных и загрузочных режимов двигателя, ширины захвата (направления движения) и глубины ¡хода рабочих органов агрегата; 10, и — усилительно-преобразовательные элементы'; вычислительных устройств; 12,13, 14 — исполнительные устройства;: 13', 15 — исполнительные органы для дополнительных.регулирующих воздействий; 16', 16", ^'" ¿-^■устройства внутренней стабилизирующей обратной связи; х, У ьт, у, 28т, г — эталонные (заданные) и фактические (текущие) значения регулируемых параметров —. загрузки (скорости) ширины захвата (направления движения), глубины обработки (догрузки движителей): (Р ДР})-*1Х\ (Д«т, Д РЙ)-(ДН, ЛК-?г)—основные возмущающие воздействия на объект по трем регулируемым координатам; Та^т, 2«„ Хг;.Ха,ху — суммы воздействий от несобственных регулируемых;Величин, естественно поступающих в многосвязный объект и ¡искусственно вводимых на входы стабилизирующих устройств; суммы несобственных возмущающих воздействий, естественно поступающих в мяогосвязный сбъокт и искусственно вводимых на входы стабилизирующих устройств; ф — обобщенная регулируемая (минимизируемая, максимизируемая ила оптимизируемая) величина, например производительность агрегата.

Рис. Блок-схема модели СКАР: ¿ = машина МНБ-1; Л, III = машины МН-7.

Рис. 5 , Упрощенная функциональная схема дуального робота-манипулятора то характеристика объекта определится из уравнения

V*/ - $

- - ' (16) В *

Достижение I//—\Jonr при заданных входных условиях Sex осуществляется при? -+-Ч -А так как

Bi/x "ЫЩо/гг

17) где A(i)~ обобщенное управляющее воздействие на объект, являющееся .многомерным вектором: то оптимизация процесса может осуществляться оптимизацией управляющего вектора &(i). ■

Для этого должно быть создано такое автоматическое устройство, которое во взаимодействии с объектом позволило бы создать оптимальную в определённом смысле систему комплексного автоматического регулирования

СКАР). В нашем случае, когда между регулируемыми величинами имеется связь через объект регулирования,нагрузки и через измерительные устройства, а локальные устройства по каждой регулируемой величине являются одноконтурными, общее уравнение устройства СКАР имеет вид: ii(~

Ь- определитель комплексного устройства^- (р) - определитель транспонированной матрицы; Кс - суммарный (общий) коэффициент усиления L -того локального устройства;Q-L у - эталонное значение регулируемого параметра (задание) а - элементы матриц знаменателя и числителя передаточной функции объекта регулирования; у(р) - элемент матрицы нагрузки; С (р) - элемент матрицы коэффициентов, определяющих степень нагрузки на регулируемую величину; ¿¿к(р)~ элемент матрица коэффициентов, определяющих степень связи между измерительными устройствами.

Стремление построить оптимальную систему, состоящую из простейших схем управляющих:устройств, встречает- ряд трудностей: '"необходимо, в первую очередь, синтезировать'^Такое устройство, при котором вся СКАР будет устойчивой. Далее", "задачей, специфической для СКАР, является синтез такого устройства, при котором вся Система будет-автономной и, наконец,-система дблжна бйть" и'йвариантной в смысле Г.В. Щипзнова. Добитьйг устойчивости Есей СКАР можно только изменением структуры, например, введением, стабилизирующей внутренней обратной связи в каждый регулирующий1 контур. При зтом необходимо ■ соблюдать условие:

26) где >7.щ- степени оператора Р в знаменателе и числителе передаточной функции стабилизирующего устройства; S¿ - степень оператора р з знаменателях передаточных функций элементов, охватываемых стабилизирующим звеном. Это условие выполняется, если внутренней обратной связью охватываются как линейные, так и все нелинейные, в том числе .релейные и запаздывающие звенья каждого регулирующего контура.

Для того чтобы система по-той регулируемой величине была автономной, то есть чтобы регулируемая величина Уj как в статике, так и в: динамике не зависела от всех У П)К'£ } ), определитель , А уравнения регулируемой величины

21) не должен зависеть от коэффициентов; связи .регулируемых величин через объект о

НИИ «Агроприбор» совместно с МАДИ имеют опыт разработки систем дистанционного управления (СДУ) для тракторов промышленного и сельскохозяйственного назначений 1

Указанные организации могут разработать В соответствии с требованиями заказчика следующие СДУ для: ф проведения рекультивационных работ на почвах, выведенных из севооборота иа газоконденсатных месторождениях; ф мелиоративных работ . в условиях сильно заболоченной местности; ф тушения лесных, нефтяных и газовых пожаров; '■'-/«

0 улучшения экологической обстановки пораженных регионов.

В систему входят пульт Дистанционного управления с радиопередатчиком массой до 400 г и приемное устройство с блоком автоматики и исполнительными органами, удобно располагаемыми в кабине трактора.

Система не требует сложных переделок машины, проста и надежна в эксплуатации, обеспечивает управление трактором на расстоянии хорошей визуальной видимости управляемого объекта, обладает необходимым быстродействием.

Заказы направлять по адресу: 125040, МосквД, Скаковая, 36.

Тел. [phone].

РыС ,

- рг; Условие инвариантности СКАР предполагает равенство нулю многочлена в квадратных скобках уравнения (21)} то есть

Кв£к (С«< +/>Кк) + =0 • (22)

В этом случае нагрузки (возмущающие воздействия) не будут оказывать влияния на динамические свойства системы, так как уравнение (21) вырождается в

У. (Р) = ~2 К г / У ' С23)

У ' У Д ¿7/ ^ оЬ.к икк /)Т.К

Равенства (22) добиваются, подавая сигналы от несобственных возмущений непосредственно на входы стабилизирующих устройств. В этом случае структура управляющей части системы обспечивает при больших коэффициентах усиления одновременно инвариантность и автономность.

На рисунке 4 показана функциональная схема СКАР [262 тракторного агрегата, отвечающая требованиям устойчивости, автономности и инвариантности. Приведенные на рисунке три локальные подсистемы призианы компенсировать влияние возмущающих воздействий и оптимизировать некоторый обобщённый показатель агрегата или выполняемого им технологического процесса, в частности, для пахотного агрегата задача может заключаться в максимизации производительности при соблюдении требований качества, то есть в выполнении требований: 0. = О-тях при X - ; У--%т = соп&(} г . (24)

Для устойчивости каждой локальной подсистемы и СКАР в целом в регулирующее контурах применены обратные связи, а для достижения автономности и инвариантности на входы стабилизирующих устройств подаются воздействия от несобственных регулируемых величин'и возмущающих воздействий.

2.2.2. Исследование локальных подсистем и СКАР процесса вспашки

В основу первой математической модели СКАР были положены уравнения, описывающие: процесс регулирования скорости пахотного агрегата по тяговому сопротивление РсМ и сопротивлению перекатыванию Р^ , то есть по моменту сил сопротивления Мс ; процесс автоматического направления движения (стабилизации прямолинейности движения) агрегата по смещению трактора'у и плуга и углу ¿к" поворота продольной оси трактора относительно базовой линии при появляющейся разности касательных усилийд/^ правого и левого движителей и процесс изменения глубины 2 обработки почвы при копировании заданного рельефа Н поля с изменяющимся коэффициентом К удельного сопротивления почвы [7, 36, 57, 701:

Р = Р /■ л* ' П

ДЛ/--^ 'г dLt о(гХ Д Рг = & Р А- /Г) > . > " ' см ^ г -, . * , ,

•а (к^ + гк,.

Ыгх . lit*

V (25) i - вре-- радиус

1р. +&Х/ y^ooty } dx ^ / / ' г = Кь (У, Д 2 К^к/ТрЧ - Л И, где д - приращение величины; - масса сельхозмашины; мя; У„ - ширина захвата плуга; п?г - масса трактора; 2 качения ведущих колёс трактора; L - передаточное число трансмиссии ; к.п.д. трансмиссии; - момент инерции движущихся частей трансмиссии; - скорость вращения коленчатого вала двигателя; g - к.п.д. сцепления; I^ - момент ¡терции движущихся частей двигателя; Ki.K( - коэффициенты усиления;- 8" - управляющие воздействия; расстояние от точки прицепа до центра тяжести (ц.т.) трактора; половика ширины колеи трактора; fftj- -возмущающие воздействия на трактор со стороны поля; /- расстояние от точки прицепа до центра тяжести плуга; ^-управляющий угол поводка копирующего щупа; cfjr~ вынос щупа относительно линии центра поворота; Т-постоянная времени плуга.

Первоначально уравнения(25), приведенные к машинному виду С103, решали (рис.5) на сопряженных аналоговых вычислительных машинах (ASM) МНБ-1 и двух Ш-7. На машине МНБ-1 моделировали систему автоматического регулирования скоростных и загрузочных режимов (СА РЗ). Здесь же формировалось напряжение, характеризующее разность касательных усилий на движителях для подачи на вход модели системы автоматического направления движения (САНД) тракторного ■ агрегата. САНД набирали на МН-7 Ш, а плуг с системой автоматического регулирования в продольно-вертикальной плоскости (САРВП) - на

МН-7 В дальнейшем мы использовали созданный под руководством акад. Б.Н. Петрова в ЛАТ (ИЛУ) анапогово-цифровой комплексна котором моделированием было изучено влияние колебаний микрорельефа поля АН и удельного сопротивления А К почвы на колебания глубины обработки почвы д ? и рельефа дна борозды д 2г . При этом рассмотрено три "случая:

- свободное соединение трактора с прицепным или навесным плугом (навесная система в плавающем положении и плуг на опорных колёсах );

- плуг .соединён с трактором через высотную систему регулирования; .

- плуг, соединён с трактором через комбинированную систему регулирования, реагирующую как на колебания микрорельефа, так и на колебания удельного.сопротивления почвы (или тяговое сопротивление орудия).

В горизонтальной плоскости изучено влияние колебаний удельного сопротивления почвы на изменение направления силы тяги трактора, вызывающей появление разности касательных усилий Л Р* на движителях и соответствующий увод трактора, который, в свою очередь, вызывает увод плуга. Причем при различных схемах соединения степень влияния трактора на плуг в горизонтальной плоскости оказывается различной (наиболее существенная при навесном варианте). Эти выводы учтены нами в авторских свидетельствах [20, 31, 34, 493.

Наконец, изучалось влияние удельного сопротивления почвы и рельефа поля на изменения Д Р, Д М, а также на ¿о* и соответственно на X . Кроме того изучалось взаимное влияние изменений регулируемых параметров: х на у и 5; у на х и 2; z на х и у.

В результате моделирования СКАР намечена аналогово-цифровая модель взаимосвязи трёх систем автоматического регулирования основных технологических и энергетических параметров на примере процесса вспашки, на базе которых может быть построена многосвязная.система, например,по [263, которая послужит основой для создания мобильного робота, например, по [551 и диспетчерского способа управления группами моботов [57].

Качественная проверка взаимосвязи параметров показала влияние Обобщенного коэффициента удельного сопротивления почвы и рельефа поля на системы регулирования глубины, скорости и направления движения (ширины захвата) агрегата. Существенного взакмного влияния выходных параметров х на у и г; у на к и г не установлено. Наблюдалось влияние д г на д х и незначительно на у (последнее может быть более значительным при асимметричном приложении нагрузки на крюке).

Количественные оценки взаимосвязи параметров были получены по результатам полевых исследований, общая методика которых разработана на основе данного опыта моделирования.

2.2.3. Роботы-манипуляторы-трактористы Традиционный путь автоматизации управления МТА - создание локальных устройств, рассредоточенных по объекту. Однако с увеличением числа таких устройств сложность их внедрения на объекты, не расчитанные на автоматизацию, возрастает. Другой путь автоматизации - создание дуальных роботов-манипуляторов, которые, с одной стороны, управляются дистанционно человеком-оператором, а с другой - сами управляют машинно-тракторным агрегатом. Упрощенная функциональная схема такого устройства показана на рисунке 6. В него входят пульт 1 телеконтроля и управления манипулятором; "тело" и "мозг" 2; "органы зрения" 3; измерительные преобразователи (Ш1) очувствления 4; исполнительные органы 5 ("руки" и "ноги") манипулятора; объект управления 6 (МТА). Человек-оператор, используя пульт 1, может дистанционно воздействовать на "тело" и "мозг" робота (содержащие источник энергии и усилительно-преобразовательные, вычислительные и логические устройства) и направление "взгляда органов зрения". Сам робот-манипулятор, получая информацию от Ш1 очувствления и сравнивая её с заданной программой, воздействует с помощью исполнительных органов на управляющие устройства (рычаги и педали) и тем самым поддерживает параметры технологического процесса в заданных пределах.

Достоинство робота-манипулятора по сравнению с локальными устройствами автоматического управления - е его сосредоточенности, самостоятельности по отношению к объекту управления. Его можно вводить в объект при выполнении опасных для человека работ (например, опыливании и опрыскивании растений ядохимикатами) и выводить из него; пользоваться теми же органами управления, которые использует тракторист, без существенной и принципиальной переделки самого трактора.

Наш было показано [57 и труды ЧИМЭСХ, вып. 89, 98 и 118], что , человек-оператор как звено, воспринимающее и перерабатывающее информацию в системе управления, описывается передаточной функцией:

Uzp + W) где Трб - постоянная времени реакции выбора; р - оператор преобразования. по Лапласу; коэффициент усиления входного сигнала; 77'- постоянная времени упреждения (2.3 с).; Тг - постоянная времени задержки в нервной системе (0,01.! с); Т3 - постоянная времени инёр^о'нного запаздывания в мускульной системе (до 0,3 с). С учетом соответствующей характеристики перемещения рук и ног человека-оператора по A.A. Гидикову, передаточная функция, которую должен обеспечивать робот-манипулятор, примет вид: ехр Тр„ р) К

А1 ( Т

Принимая движения "рук" и "ног" манипулятора при воздействии^, на рычаги и педали управления трактором за вращательные, можем, привлекая данные B.C. Кулешова, установить, что угловые перемещения этих органов лежат в пределах 0,1.О,43 рад, угловые скорости - 0,35.1,05 рад/с, угловые ускорения- 1,75.7,7 рад/с. Мощность, затрачиваемая при воздействии на рычаги и педали', колеблется от 100 до 500 Вт. Если учесть, что возможно одновременное воздействие на рычаг управления и педаль,. желательно для робота-тракториста резервировать мощность до 1 кВт.

Опыт автоматизации управления МТА с помощью локальных рассредоточенных автоматических устройств показал, !что наиболее эффективны нз мобильных малинах электрогидравлические усилительно-преобразовательные устройства (УПУ), а исполнительные устройства (ИУ) - гидравлические, широко используемые в мобильной сельскохозяйственной технике. Очевидно, что этот вывод можно распространить и ра роботы-манипуляторы для управления современными тракторными' й комбайновыми агрегатами. Типовым модулем УПУ-ИУ для робота-манипулятора можно считать устройство, состоящее из таких

V/(p) элементов, как пропорциональный электромагнит (типа РЭП), гидравлический золотник и поршневой гидроцилиндр с; обратной связью по перемещению его. штока или по давлению. Возможно также применение пропорционального УПУ по авторск. овидет. № 321642, объединяющему свойства первых' двух элементов. После линеаризации дифференциальных уравнений, описывающих эти элементы, и преобразования их по Лапласу получим соответствующие передаточные функции, типового модуля:

К<

Т, р +/

28) г Р + Т3р + 1

Кг

7~ < т з Р + 'чр + 1

VМр)у/3 (р)

30)

31) здесь К и коэффициенты усиления и постоянные времени элементов типового модуля. Робот-манипулятор с помощью набора таких модулей, имеющих соответствующие К и Т , должен:воздействовать на рычаги подъёма. и опускания рабочих органов сельскохозяйственных машин, поворачивать агрегат направо и налево; изменять подачу топлива в двигатель, переключать передачи, выключать сцепление (например, при наезде на препятствие). Человек-оператор должен иметь возможность повторять в случае необходимости те. же команды с пульта управления по радиоканалу.

Расчеты и некоторый опыт эксплуатации радиотелеуправляемых тракторных агрегатов показывают, что человек-оператор при соответствующем аппаратурном и транспортном обеспечении способен одновременно следить за действиями четырёх - шести (в зависимости от вида агрегатов и выполняемой технологической операции) роботов-манипуляторов, управляющих соответствующим числом МТА. Это особенно важно на тех работах, где человеку нежелательно или не безопасно находиться непосредственно в агрегате.

Примером физической реализации робота-манипулятора-тракториста служит система дистанционного управления трактором ДЭТ-250М (рис. 7), разработанная'совместно сотрудниками МАДЙ и НИИ "Агроприбор". В этой системе [.84,. 853 от оператора через пульт дистанционного управления, поступал; лишь радиосигнал активизации робота-манипулятора, ^который самостоятельно автоматически выключал и. включал сцеплений, переключал передачи в КПП, управляв дизель-электрическим генератором, останавливал при необходимости: агрегат, который с помощью навесного бульдозерного оборудования мог рекультивировать почву,, выведенную из севооборота нефтяными выбросами и покрытую опасными грифонами (подповерхностными нефтевоздушными пузырями). Он может применяться для мелиоративных работ в условиях сильно заболоченной местности, тушения пожаров, улучшения экологической об-X- становки пораженных регионов.

При всех привлекательных качествах роботов-манипуляторов-трактористов, их внедрение встречает определённые трудности. Тут и сложность автономного энергетического обеспечения робота, и необходимость иметь ИП очувствления, конструктивно связанные с объектом управления, и трудность обеспечения надёжного функционирования манипулятора в неблагоприятных условиях,кабины трактора или комбайна, созданных для ручного, а не для автоматического управления.

2.2.4. Мобильные роботы:

Учитывая сказанное, важным направлением.работ на перспективу надо, очевидно, признать синтез новой машины-автомата: комплексно автоматизированного мобильного робота - мобота. Он должен быть создан' с учетом- как требований сельскохозяйственной технологии, так и возможностей автоматики. При этом не только автоматика должна приспосабливаться к объектам управления и технологии их работы, но и технология использования и сами моботы должны синтезироваться с учетом возможностей автоматики.

Например, схемы движения современных сельскохозяйственных агрегатов на поворотной полосе столь разнообразны (петлевая-грушевидная, беспетлевая-дугообразная, с задним ходом-игольчатая и ■■■* др.), что автоматизировать управление на повороте оказалось очень затруднительно. Были проверены способы дистанционного управления . ., по кабелю, по однопроводной линии и радио, по индукционным прово-: о

6) 2 и 5 // /// // V VI ш т к X мО; ШИЛ]-, Ш/М)-, х~Пг:х-0; ШШк Ы ю

Рис. Схема движения и автоматического управления поворотами мобота

Рис. Образование топологической монополосы с помощью топологической фронтальной линии (ГЛ — граничная линия; ГП — граничная полоса; О—огрех; П — перекрытие)

Рис. {В. Схема активной агротехнологинеской диагностики: а — функциональная: б — структурная

Рис. Ц, Переходные кривые при ступенчатом нагружении: а — крутящим моментом на тормозном стенде, б тяговым сопротивлением дам, программный поворот с помощью перфоленты, качающейся опоры, по гироскопу и др., в т.ч. разработанные автором с коллегами и учениками (а.с. № 270356, № 439250, [49]). Типизация способов или схем движения агрегата, казалось бы, облегчает программирование поеоротое. Один из таких типовых способов - беспетлевой челночный. Но и при нём, например, пахотный агрегат можно составлять только с оборотным плугом или с клавишными плугами.

Изменения могут коснуться не только вида машины, но и транспор-тно-энергетического средства, как это происходит- при введении П-образной схемы движения: агрегат должен претерпеть существенные изменения - превратиться в мобот. Базой для создания такого мобота может стать, например, схема, приведенная на рис. 8 [56]. Мобот 1 (рис. 8 а, б) состоит из рамы 2 и сельскохозяйственной машины 3 с рабочими органами (например, распылитель ядохимикатов). Контрольную линию, указывающую конец гона, образует размещенное за пределами загона задающее устройство 4, которое программирует поворот. Оно состоит из квантового генератора 5 и сканирующего механизма 6.

На самом моботе размещен ИП 7 считывания программы, который состоит из объектива 8 и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 9; УПУ 10, в которое входят электрогидравлический 11 и гидромеханический 12 золотниковые распределители; исполнительный механизм 13 поворота, представляющий собой гидроцилиндр с поршнем 14 с вертикальными 17 и горизонтальными 18 проточками в. виде лдопаток, на которые попадает (под давлением) масло из перпендикулярных к лопаткам перепускных фигурных отверстий 19 в корпусе гидроцилиндра 13. В гидроцилиндре есть также Епускные и выпускные каналы 20, последовательно соединенные с УПУ 10. Система обеспечивает П-образнузо схему движения мобота в загоне и на поворотной полосе по алгоритму, состоящему из десяти стадий (рис. 8 в, где X, У - действительная и заданная скорости мобота; Ш - шток исполнительного механизма поворота; М - мобот;е^ - угол поворота мобота в горизонтальной плоскости; X ~ Дутъ мобота; Вг - технологическая ширина захвата).

Иными словами, после окончания первого гона и пересечения контрольной линии мобот останавливается (X = О); шток поршня вдет вниз, тем самым поднимая мобот (ПИШ). Затем агрегат поворачивается на 90°(о< = >/2), шток поднимается, опуская мобот (ШШ+), который, переместившись на ширину захвата (Х= Вг), останавливается (X = О). Далее следуют второй подъем и разворот мобота еще на 90? опускание мобота и движение его на следующем гоне.

Движение на гоне от прохода к проходу удобно рассматривать в рамках общей топологии (A.B. Архангельский, В.И. Пономарев, М.М. Постников), понятии которой представляются нам удобными для анализа качества полевых технологических операций, выполняемых мобильными агрегатами. Тогда сельскохозяйственное поле можно рассматривать как некоторую топологическую гиперплоскость (1ГП) площадью А- (¿-номер поля, / = 1,2,3.). Сумма ТТЛ (JAt-) представляет собой топологический участок крестьянского (фермерского) хозяйства или бригады площадью Um(m- номер участка,m =1,2,3.):

А- * и„ ■ UM = Jfii . (32)

По ТГП движутся моботы, которые вместе с сельскохозяйственными малинами можно рассматривать как топологическую фронтальную линию (ТФЛ) длиной Вм(м - номер мобота, м =1,2,3.) с граничными точками ¡^иу, расположение которых (рис.9 а) зависит от технологической ширины захвата Ет мобота. Последняя, в свою очередь, определяется конструктивной шириной его захвата Вк : a„*/,/t[bT(&K)]}

6« (Хм,*-, Г); ~ sr ?ьк , J здесь Хм~ путь, проходимый моботом;^ - угол рыскания (поворотов мобота в горизонтальной плоскости); f - угол крена (наклонов агрегата в поперечно-вертикальной плоскости).

Варьирование длины ТФЛ связано с изменениями Вт (например, с влиянием ветра на ширину полосы опыливания или опрыскивания растений), с поперечными наклонами f и поворотами агрегата вокруг вертикальной оси (уголок ). При движении ТФЛ образуется топологическая мокополоса (ТМИ) площадью ХМ ) > где N - номер прохода, N=1,2,3. Причем требуется, чтобы

Д' = ' (35) где Nj - номер завершающего прохода.

Граница между двумя ТШ в зависимости от вида работы называется стыковым междурядьем (на посеве), стенкой борозды (на пахоте),

V ' (33) бровкой неокошекного хлеба (на уборке). При абсолютно точном выдерживании технологической ширины захвата и точном заезде на новый гон (рис. 9 б) между двумя прохода:,® образуется граничная линия 1 - совокупность граничных точек, в любой окрестности которых находятся другие точки, принадлежащие двум смежным ТШ-.

3'г =&"r = cpnzt; у' = У" , (36) i// здесь пт , Бг - технологическая ширина захвата при двух смежных проходах; у,' и уг" - координаты точки при двух смежных проходах. Если это не выполняется, образуется граничная полоса Z - область полной нестыковки смежных ПИП (огрех), в которой "

У,'* У,", (37) или область наложения 3 двух смежных ТМП (перекрытие), где имеются как точки У2"'£ , так и точки Ь-Г

Реально при ручном управлении агрегатом обычно образуются как огрехи, так и перекрытия 4, число и площадь которых зависят от внешних условий (состояния почвы, фона поля), типа и характеристик агрегата, квалификации и добросовестности механизатора. С помощью автоматизации направления движения стремятся не только облегчить работу механизатора, но и добиться максимальной прямолинейности.- -проходов, исключения огрехов при выдерживании заданного перекрытия, или защитной зоны при междурядной обработке культур.

Наряду с известными копировальными, индукционными, лазерными и другими методами автоматического направления движения МТА мы в свое время впервые обратили внимание на методы навигации наземных объектов (терранзвигацш) с использованием методов из смежных областей техники. В этом случае можно использовать локацию и пеленгацию мобота: определить координаты МТА (в том числе через ИСЗ), передать эту информацию на ЭВМ, сравнить заданные и реальные.координаты МТА и, в случае рассогласования, скорректировать его траекторию. Этот метод представляется наиболее универсальным в отношении различных' сельскохозяйственных агрегатов, их схем и способов движения на гоне и поворотной полосе.

Однако при любом методе автоматического направления движения, для управления группой автоматизированных агрегатов и видеоочувствления моботов придется использовать телевизионную технику. При этом телевизионные приемные камеры (ТОК) можно располагать на самом моботе, по углам поля, на передвижном операторском пункте, а в исследовательской практике - в лаборатории ученого для теленаблюдения за работами на селекционных участках, в фитотронах и зо-отронах,

2.2.5. Приборы и средства автоматизации . технологической диагностики

Техническая диагностика - важное научно-практическое направление, обеспечивающее эффективную проверку исправности, работоспособности, правильности функционирования машин, механизмов, узлов и агрегатов,, активно влияющее на поддержание надежности технических объектов вообще и сельскохозяйственной техники в частности. Техническое состояние машин оказывает существеное влияние на качество выполняемых ими технологических процессов.

В то же время качество этих процессов существенно зависит от целого ряда показателей и параметров окружающей среды, подготовленности семян: и удобрений, состояния обрабатываемых материалов и продукции, квалификации и добросовестности механизаторов, активности специалистов. Определение качества технологических процессов мы называем технологической диагностикой. Зткм же термином назовем- й ; научное направление, научно-техническую, дисциплину о методах и средствах установления и достижения качества технологического процесса. Круг задач, решаемых- этой дисциплинок, и некоторые применимые е ней методы мы наметили в ряде работ С38, 60, 67, 803. Тут отметим лишь приборную"Сторону этого направления. В технологической (или более узко в агротехнологической) диагностике(АТД) необходимы следующие подсистемы приборов и средств автоматизации:

Агротехника", включающая параметры и приборы для до- и межоперационного контроля объектов диагностики - почвы, семян, воздуха, растений. "Настройка" - позволяющая механизатору правильно настроить рабочие органы машин, с помощью которых будет выполняться намеченный агрономом технологический процесс. "Технолог"- подсистема приборов и средств автоматизации, позволяющих человеку-оператору, агроному, инженеру активно влиять на качество выполняемого технологического процесса. "Оценка" - для послеоперационной диагностики, оценки фактически выполненной работы. Под методическим руководством С23, 37, 82, 94]- и при непосредственном участии автора разработано, согласовано с головными организациями и утверждено в Минсельхозпроде России около двадцати подсистем контролируемых параметров и приборов, содержащих более пятисот наименований с фактическими или требуемыми технологическими, метрологическими и техническими характеристиками.

Стройная система технологической диагностики объектов на всех стадиях производства продукта позволит не- только объективно оценивать качество и безопасность этого продукта, но и оперативно управлять им. Важно учитывать, что системы АТД включают в себя, наряду с приборами и средствами автоматизации, человека-оператора. Причем человек выступает как контролирующая .и управляющая часть таких систем (субъект управления) и, в.то же время, как контролируемая и управляемая часть (объект управления, например, механизатор по отношению к агроному, инженеру).

Применяя развиваемый нами принцип замыкания разомкнутых систем через человека-оператора, можно вести расчет их в плане уточнения алгоритмов диагностирования, выбора контролируемых и управляемых < параметров, исследования динамики систем и т.д. На рис. 10 приведены функциональная (а) и структурная (б), схемы одного из вариантов системы оперативной, активной АТД процесса высева семян (САК ВС по [40,44,54]. В систему еходят: чувствительные элементы (ЧЭ), или первичные преобразователи-датчики (ПП); усилительно-преобразовательное устройство (УПУ); блок сигнализации (БС); человек-оператор- контролер (ЧОК); трактор (Т); человек-оператор-исполнитель (4011); посевная машина (ПМ) и её высевающий аппарат (ВА).

Чувствительные элементы в разных схемах представляли собой фотоэлектрические, механотронные, пьезоэлектрические ПП, устанавливаемые е каждом семяпроводе и вырабатывающие электрические сигналы, которые поступают в усилительно-преобразовательное устройство (УПУ), логика работы которого определяется алгоритмом функционирования системы диагностики. Если от датчиков в УПУ поступают сигналы определённого предусмотренного диапазона частот, то они задерживаются в УПУ и в блок сигнализации не проходят. При нарушении процесса высева в любом из семяпроводов, БС подает световой или и звуковой сигнал, который воспринимается человеком-оператором-контролером. Последний останавливает тракторный агрегат и в качестве ЧОК выясняет и устраняет причину нарушения. На полях Северного Казахстана нами экспериментально показано, что применение САК ВС приводит к ускорению поиска причины нарушения и её устранения, уменьшается длина просевов и число сорняков, прорастающих в дальнейшем на месте просева.

Е то же время, несмотря на очевидный эффект, механизатор часто не хотел обращать внимание на сигнал САК ВС из-за необходимости остановки агрегата:и потери рабочего времени. С одной стороны автоматические устройства должны не только.фиксировать, но и регистрировать ,■учитывать число и длительность допущенных механизатором нарушений, а с другой - в перспективе автоматически устранять и компенсировать нарушения технологического процесса в самом начале их возникновения. Оплата работы не только за засеянные гектары, но с приборным учётом конечного результата [28, 29, 45, 743 и особенно личная заинтересованность фермера будут стимулировать применение и правильное использование систем АТД.

Большое значение мы придаем и нормативном-/ Енедрению сертификации систем качества и производств с учетом юс приборного обеспечения [87,38,95,97,983. И не только нормативному, мы исходим вз того, что качественная, безопасная сельскохозяйственная продукция нужна,- к&йечно, потребителю, но она выгодна и производителю, позволяя- получить максимальную прибыль.

Приведенный пример САК ВС относится к приборам постоянной установки на агрегаты из подсистемы "Технолог". В рамках реализации этой подсистемы были также разработаны приборы контроля глубины обработки почвы (САК ГП по С24, 35, 47, 63]); системы автоматического контроля ширины захвата и направления движения почвообрабатывающих и уборочных машин (САК НД по С27, 34, 59, 62, 91]);системы контроля и сигнализации безопасности работы крутосклонных машин (по С50, 70], авт. свид. N 607101); системы автоматического контроля загрузки двигателей тракторов ДТ-75С, Т-150К, К-701, МТЗ-80А (САК ЗД по С18, 25, 39, 41, 58, 901).

Из подсистем "Норма", "Инжененер" были разработаны приборы временной установки на агрегаты - расходомеры топлива совместно с .Ленинградским СХИ (С-П ГАУ) и Бакинским "Проектприбор"-(акцептованные заявки N 205208, N 1677536, а.с. N 209782), тяговые динамометры для прицепных и навесных машин совместно с НИКИМП Минприбо-ра Г46, 55], анализаторы затрат рабочего времени £45 , 68 , 74], средства автоматизации учета рабочего и общего пути агрегатов 1Ш,

Из подсистем "Агротехника", "Прогресс", "Оценка", "Кондиция" -широко внедренные влагомеры типа "Колос" [SO, 71, 72, 75, 31],

- за в которых на автора была возложена метролого- технологическая и методическая сторона этой разработки и ее освоения в производстве (как промышленном5 так и сельскохозяйственном); автоматизированный пробоотборник почвы [321; комплексная автоматизированная и компью-тиризированная система "Семинформанализ" (совместно с Николаевским филиалом НИИ "Агроприбор"), начинающаяся кассетным пробоотборником семян С78] и завершающаяся девятью локальными, но алпаратурно и информационно связанными блоками контроля семян по основным тестированным показателям (С733, а.с. N 1607712).

2.3. Экспериментальные исследования

2.3.1. Лабораторные и полевые исследования объектов автоматизации

Исследования проводились комбинированным методом, представляющим собой сочетание пассивного и активного экспериментов. Пассивный эксперимент заключался в регистрации колебаний измеряемых параметров в процессе нормальной эксплуатации агрегата с последующей статистической обработкой полученных реализаций ( статистический метод). Активный эксперимент состоял в регистрации измеряемых параметров при подаче на вход объекта периодических или ступенчатых возмущающих воздействий (метод искусственных возмущений). Для получения информации о параметрах агрегата и выполняемого им процесса использовали известные и специально разработанные чувствительные элементы, датчики и приборы. В проведении опытов участвовали Ю.И. Ефремов, Н.М. Невольно, Н.Г. Сураев, В.К. Хорошенков.

Анализ осциллограмм активного эксперимента,, проводимого в лабораторных и полевых условиях, показал (рис. 11), что процессы являются апериодическими, протекают без выбросов и з первом приближении могут быть описаны обыкновенными линейными дифференциальными уравнениями второго порядка с постоянными:коэффициентами и запаздыванием вида: 2 , .

Тг ^ (38) где А - положение рейки топливного насоса; М(Ь) - момент бил сопротивления; £*- чистое запаздывание.

Коэффициенты в'этих выражениях находили согласно общепринятой

1,0

08

5,5 13 18,5 Л гвч.с

Ю -ч да. ioei.ni

6,5 13 18,5 и гв%с

Рис. КЗ. Корреляционные функции эксплуатационных параметров: а — тягового усилия; 6 — крутящего момента; в — угловой скорости (числа оборотов) КВД; г — индикаторного задросселирован-ного давления; д — хода рейки; е — скорости пятого колеса; ж — ширины захвата плуга; з'— прямолинейности движения трактора; и — глубины пахоты; / — теоретическая кривая; 2 <— кривая опыта.

01751 гот во ¿отоцрад/а а

0,03 0,0! о ш гв 4 о во во 5

ЦМ 0.1751 от га 4 а во во т^ г

5.10 /5 го 25 ш„рад/с д от-о.ог

001 о го «а т (

ЪМ.

2,25 Ц175

034 л

->) > л

0.Г75-*цеп м V

175

О I г 3 4 5црф и г

I г 3 I» Зцрф 0 1 2^4 Ц

Рис. ■!$. Спектральные плотности эксплуатационных параметров (позиции а — и, см. рис. {¿): .

1 — .расчетная кривая; 2 — спектральная плотность человека-оператора.

•А^д ы ио ^т.ш'с.

УО/'с 50 30 ч ч

Рис. Нормированные взаимно-корреляционные функции энергетических процессов:

1 — тягового сопротивления п частоты пршисиия коленчатого вала двигатели;

2 — Крутящего момента и тягового сопротивления орудия.

- ¿¿у методике. Причем выяснилось, что изменение тягового сопротивления плуга вызывает изменение крутящего момента ка полуосях трактора с запаздыванием = 0,025.0,0415 с; запаздывание же сигнала частоты вращения коленчатого вала двигателя по отношению к сигналу крутящего момента - 0,1?.0,63 с. Регулирование положения рейки топливного насоса относительно частоты вращения коленчатого вала двигателя (КВД) происходит с запаздыванием5// = 0,45 с, а от- ' <~ нсс-ит^льно изменения тяговое сопротивления - с запаздыванием w ¡0 с /'

0,645. 1,12 с viiujp^ 0,19.0,67 с. Тагам же образом были аппроксимированы и другие кривые положения рейки топливного насоса и частоты вращения КВД при увеличении и сбросе нагрузки.

По результата! пассивного эксперимента получены автокорреляционные функции {рис. 12) и спектральные плотности (рис. 13) основных технологических и энергетических параметров, указывающие на весьма различные динамические свойства исследуемых процессов. Причем процессы, регистрируемые не на специально подготовленных полигонах, а е условиях рядовых полей, рядовой эксплуатации могут быть нестационарными по математимческому ожиданию, но стационарны:.«* по корреляционной функции. Последнее позволяет изучать сельскохозяйственные процессы как квазистационарные. Но это следует учитывать при выборе длины реализаций и при обработке опытных данных.

Время спада нормированной корреляционной функции от единицы до нуля при изменении тягового усилия трактора , аппроксимированного корреляционной функцией/^ CT)- е ~ ' 'L' , Такое малое время показывает,что процесс имеет высокочастотные колебания. Это видно и из анализа спектральной плотности S,>(со3-), попадающей в пятипроцентную зону при СО = 80 рад/с. Следователько, диапазон частот, пропускаемый орудием (плугом) и поступающий на зход трактора в виде случайного процесса основного возмущзщего параметра, лежит в предела): 0.13 Гц. Максимум спектральной плотности дисперсии находится в области низких частот.

Крутящий момент по виду автокорреляционной функции может быть отнесен к параметрам, тлеющим положительные информационные свойства, Теоретическая кривая корреляционной функции этого параметра описывается уравнением f(T)=0,6e cos + 0,4е ; rog\ а спектральная плотность

Время спада нормированной корреляционной функции ^^ = 0,5'с, что говорит о сравнительно малой колебательности параметра или о его хороших фильтрующих свойствах. В частности, это видно из графика спектральной плотности, где диапазон преобладающих частот лежит в предела;-: от 0 до 30 рад/с (примерно до 5 Гц), а максимум спектра -при 4,2 рад/с (около 0,7 Гц). Та есть крутящий момент как информационный параметр срезает существенную часть частот возмущающего воздействия и выделяет наиболее существенные частоты процесса вспашки.

В противоположность, плавному характеру тягового усилия Зр(Со) , спектральная плотность частоты вращения (оборотов)' КЕД тлеет ярко выраженный экстремум при 6^=31,4 рад/с (5 Гц). Следовательно, сам процесс, корреляционная функция которого аппроксимируется выражением , , b.qve-W/ +0/6e-*'r,(',casJ>Airl, (42) имеет, периодическую составляющую с периодом 0,2 с. Спектр частот, отражаемых этим параметром, находится в пределах от 0 до 75 рад/с (около 12 Гц).

Аналогичному анализу подверглись и другие энергетические и кинематические параметры - задросселированное давление . в цилиндрах двигателя, ход рейки топливного насоса, скорость агрегата,. - для которых получены соответствующие математические портреты корреляционных функций и спектральных плотностей. В результате анализа установлено, что наиболее полно загрузку агрегата отражают крутящий момент и скорость агрегата, однако, учитывая эксплуатационную непригодность известных ( и проверявшихся при эксперименте ) устройств для их измерения, целесообразно использовать в комплексе косвенные параметры, например, такие, как обороты коленчатого вала двигателя, или связанную с ними частоту вращения грузов центробежного регулятора, а также ход рейки топливного насоса. На этом основании была синтезирована схема С18, 58, 90].

Останавливаясь на технологических параметрах (ширине захвата, прямолинейности движения и глубине обработки), отметим, что корреляционные функции: этих параметров описываются соответственно выражениями: г! ^ а юс спектральные плотности выражениями: 010& и = ---- - С ■ 4//3 Ы 62 1(отг+ со*) > ' Ь/г^г^ а>*у к }

Средние квадратические отклонения от прямолинейного движения трактора при ручном управлении достигают значительной величины: дисперсия!)=(800.850)см2 ;О" =(27.,23)см. Спад автокорреляционной функции до нуля происходит за время 2~=(18.20)с или на длине пути I =(2Б.30)м. Примерная оценка частоты пропускания этого параметра показывает, что

Г^Г = ' -' (45)

Из автокорреляционных функции глубины обработки почвы видно, что дисперсия этого параметра при пахоте прицепным плугом кплеб

АЬгхиЯг-в иуезд«дал х/ «(.и,. . .си;им , а Суедн«е досадуатпчеипие; апаг чение (3,5.5,0)см. Если при этом учесть, 'что прицепные плуги более устойчивы по глубине обработки, чем навесные, то можно сделать вывод о том, что необходимо принудительно стабилизировать этот параметр. Вид автокорреляционных функций и, в частности, время спада до нуля (или прихода в пятипроцентную зону), равное примерно (4.5)с, свидетельствует о том, что этот параметр по динамике его изменения соответствует динамике изменения ширины захвата, а оба они примерно яа порядок менее динамичны, чем энергетические параметры, что следует учитывать при создании систем автоматического регулирования технологических режимов.

Выли вычислены .взаимно-корреляционные функции между тяговым сопротивлением частотой вращения КВД л^Ла также между крутящим моментомМ($У1 тяговым сопротивлением орудия/Уг'Л Из рис.14 видно, что наибольшая -связь между этими процессами равна 0,45. При ЗхО/Л ¿-¿зкеиглальноз зкачение^'^р/'Т^/' принимает при I ~ -2 с. а

Р(Т) при Г = О с, то есть Д (-2)-0.45 и / (0)=0,45. Следователь->м 7 ^пР ' -¿им' но, комбинированные системы необходимо строить с входными параметрами, определяющими и глубину обработки почвы и тяговое сопротивление орудия (загрузку двигателя, догрузку движителей). Первоначально по идеологии НАШ (С.А. Любимов) вслед за США в сельскохозяйственное производство внедрялись только силовые системы, теперь пропагандируются (Г.Б. Шипилевский) только высотные. Но известно, что в САР, работающее только по отклонению глубины от заданной, регулирование осуществляется спустя некоторое время после действия возмущения, когда процесс выведен существенно из оптимального состояния, что приводит к снижению технико-экономических и качественных показателей. Схема комбинированной системы, учитывающей сделанные выводы, была разработана автором и приоритет страны защищен соответствующим образом [583.

2.3.2. Полевые исследования автоматических систем и человека-оператора

Исследуя и испытывая автоматические системы и приборы, автор постоянно уделял внимание изучению человека-оператора для улучшения параметров, характеристик и структур систем контроля, регулирования и управления. Были рассмотрены зрительный и слуховой каналы человека, управляющего агрегатом, использование им информации о положении тела и тактильная чувствительность, а также то, как человек-оператор воспринимает, перерабатывает и использует информацию [19,48,53,57,963.

Это позволило автору установить, что по мере получения, передачи, обработки, хранения и использования информации происходит-ее потеря по закону:

Л-Ч«"", (46) где.£ /„ - количество информации на стороне цриемникй (п) и источника (и); К - коэффициент выравнивания размерностей; с ~ основание натуральных (неперовых) логарифмов; Ъ - 'длина.информационной цепочки (линии)';п- количество ступеней преобразования информации Зная количество информации }п на стороне приёмника, можно аналитически установить количество её на стороне источника информации, например, недоступного для экспериментатора:

- 43

Л =1„/кс-гп

46а)

На графиках спектральных плотностей технологических и энергетических параметров (см. рис. 13) нанесена спектральная характеристика человека-оператора, имеющая прямоугольную форму с принятым нами прогрессивным временем реакции выбора Т-, „ = 0,2 с (полоса

• г-в пропускания 0.1 Гц), которое определяется по закону Хика:

Тр.ъ = + (47) где {дП~ константа человека-оператора, зависящая от его индивидуальных особенностей и степени утомленности; У1 с - количество альтернативных 'сигналов, поступающих к человеку-оператору.

Если спектр частот, отражаемых информационным параметром, лежит, например, дляР в пределах от 0 до 80 рад/с, то оператор из этой частоты может использовать только незначительную часть: от О до 6,28 рад/с; остальные частоты, из-за физиологических свойств человека, будут им фильтроваться.

В технологических параметрах (при незначительной их динамичности на обычных скоростях работы) человек пока не является ограничителем потока информации: он перекрывает почти всю полосу поступающих частот и-поэтому может достаточно полно использовать информацию. поступающую от соответствующих индикаторов систем контроля. Если принять, что динамическая характеристика человека остается постоянной, то можно сделать вывод о том, что с увеличением скоростей , когда спектр частот параметров смещается вправо по оси абсцисс, целесообразно вводить системы автоматического управления, оставляя для человека только инфраннзкие частоты.

Выяснилось, что траектория заданной точки агрегата с ручным и автоматическим управлением при каждом проходе может рассматриваться как реализация стационарной случайной функции, имеющая тождественно равные математические ожидания на одинаковых по длине участках гона: при любом шаге квантования Л , то есть математическое ожидание каждой реализации вдоль гона постоянно.

Автокоррелнционйая функция траектории определенной точки агрегата не зависит от точки начала измерений на гоне, а зависит лишь. от длины реализации.и величины х - разности аргументов или шага квантования отдельных реализаций. А это второй (после М = const) важный признак стационарности случайной функции. Поэтому достаточно разового измерения ширины захвата и прямолинейности борозды на одной учетной делянке вдоль гона.

При последовательном перекопироЕЗнии зависимых базовых линий ■ (это линия или поверхность, образующаяся при перекошхроваяш предыдущей поверхности или линии) юс математические ожидания и дисперсии не остаются постоянными: М [4(t )]„ ¿corn?; flyf^/conf ^ то есть траектории определенных точек агрегата не стационарны по проходам, и в целом рассматриваемый показатель процесса пахоты не зргодичен. Накопление ошибок выражается в постепенном увеличении от прохода к проходу дисперсий и максимальных отклонений. Однако как абсолютные значения ошибок, так и динамика их изменения имеют свою специфику в зависимости от квалификации механизатора или структурной схемы автомата.

Исследованиями установлено, что при ручном управлении как днем, так и ночью качество пахоты при работе на повышенных скоростях 912 км/ч визуально не хуже, чем при работе на обычных скоростях. Дисперсии отклонений траектории от прямолинейности в дневное время на средней скорости 10,6 км/ч (тракторист В.И. Уваркин) немного больше, чем на обычных скоростях при работе . тракториста такой же квалификации. Но с учетом погрешностей измерений, неоднородности микрорельефа и сеойств почвы эти изменения нельзя пока считать закономерными. В ночное же время при работе тракториста сопоставимой квалификации (Б.И. Петров) при средней скорости 9 км/ч дисперсия возрастает существенно - в среднем б 12 раз в одном и том же загоне (рис.15).

В первых исследованных автором системах (автоматическое устройство, выполненное по схеме А.*. Гаранина) дисперсия отклонений траектории от прямолинейной при средней скорости 5,5 км/ч ,. по■семи проходам (рис.16 а) колебалась от 270 до 550 см2,среднее квад-ратическое отклонение & =22,3 см. В системе, выполненной по схеме Ф.Г. Танашева, диапазон дисперсий был равен 7.24 см^ при б' =3,9 см.(рис.16 б). Это первый опыт, на практике подтвердивший, что принципиально можно создать автомат, по качеству управления превосходящий высококвалифицированного тракториста (Г.И. Зозуля).

Анализ результатов работы механизаторов высокой квалификации и

Рис. Корреляционные функции проходов пахотного агрегата: чакторист в- и- уварки«). б - ночных (тракторист Б. й. Петров), КЫ — В абсолютных единицах; р (т) нормированные функции.

Щг1) СМ» 600

О.й. м

Т ¡2 %!6 %£■ 6

Рис. /6 . Корреляционные функции проходов пахотных агрегатов, управляемых: а — одним из первых автоматов конструкции А. Ф. Гаранина; б автоматом в ориентацией по тросу конструкции Ф. Г. Танашева, ' •

ЦЧ), см2 /О

30 ьо й,м

16 1С

0,2 ОМ 0,5 0.8 % Гц а

Щ1 шг

Рис. {"?., Статистические характеристики: а — Отдельных проходов пахотного агрегата; б—агрегата, управляемого трактористом высокой квалификации (Г. И. Зозуля);/— 6 — номера проходов.

Рис . /<3 современных систем автоматического управления позволяет выбрать характеристики (рис.17 а), необходимые для статистического синтеза оптимальной системы. Здесь принята треугольная аппроксимация корреляционной функции £(<£)> в нормированном виде описываемой выражением: а-^К У1ри 0

У */>« Т>Г„ г^

Соответственно спектральная плотность дисперсии - Г<-о) -Я/уг/р(Т)со< и/Г^Г =

-к/т*)™: ш

Максимальная длина участка корреляционной связи, которую удавалось получить •на наиболее прямолинейных бороздах при работе трактористов и автоматов, достигала 40 м. Ее мы и принимаем за одну из требуемых характеристик. Вторая характеристика - численное значение корреляционной функции в нулевой точке, или дисперсия 7) =■- . Как видно на рисунке 17 а, это значение принято равным 10 см С(среднее квадратическое отклонение 6" =3,3 см)ч При. таком значении дисперсии и линейном законе накопления ошибок копирования гарантируется завершение вспашки загона одним проходом агрегата без огрехов. Необходимо также, чтобы основная мощность нормированной спектральной плотности^ (<*>) дисперсии сосредоточивалась вблизи нулевых частот и спадала до нуля при частоте не вше 1 Гц (5,28 рад/с) [35 , 521. . Опыты подтвердили, что изменения дисперсии, особенно яри работе трактористов высокой квалификации (рис.17 б) и совершенных автоматических систем, остаются достаточно стабильными, а значения дисперсий в необходимой степени малыми. Поэтому, хотя требуемые статистические характеристики стилизованы и усреднены, а их -численные значения -ЮсМ* &сп* ) весьма жестки, но в целом они определяют тот рубеж, достигнув который можно получить действительные преимущества автоматического управления агрегатами. Если получить такие характеристики вождения агрегата (ручного или автоматического) не удается,- возможна ручная или автоматическая компенсация погрешностей копирования, что было реализовано нами в схемах по. авт.сеид. [28 , 343 и № 592385. . „

Исследования копировальных систем ручного и автоматического направления движения (вождения) по зависимым ( т.е. перекопируемым при каждом ноеом проходе) базовым линиям показало, что погрешности копирования накапливаются по линейному или нелинейному законам. В случае, если в такой системе не вводится достаточное искусственное или естественное компенсирующее воздействие, то такая система после ряда перекопироЕаний может выйти из строя или развиться в практически новую систему. Если же суммарная погрешность копировальной системы равна суммарному значению компенсирующего воздействия, то такая система устойчива. Аппроксимируя это явление на другие объекты, можно отметить, что устойчивость (стабильность) многие природных-объектов (систем), существующих по. законам зависимого самоперекошрования, объясняется именно наличием естественных (автоматических) компенсирующих воздействий.

Таким образом, установлена [61,91] неизвестная ранее закономерность существования, функционирования объектов неживой и, очевидно живой природы, копирующих свои зависимые базовые точки (линии, поверхности, объемы), заключающаяся в постепенном накоплении по линейному или нелинейному законам и постоянной или периодической (эпизодической) искусственной или естественной (в том числе автоматической) компенсации погрешностей копирования:

51) где"у - координата копии; у^-- координата базы; К - линейный или нелинейный коэффициент копирования; Л - погрешность копирования; X/* - искусственное или естественное компенсирующее воздействие.

Используя установленную закономерность, можно (и тому есть примеры) целенаправленно добиваться устойчивости нестабильных (из-за накопления погрешностей копирования) объектов (систем) путем искусственного введения соответствующих компенсирующих воздействий.

Исследование системы человек-машина проводилось также для экспериментального изучения и классификации информационных потоков, перерабатываемых трактористом в процессе работы. Методика, разработанная автором, состояла в фиксации всех операций контроля, регулирования и управления, выполняемых трактористом, и затрат времени на их осуществление путем поэлементного хронометража. Наблюдение проводили сотрудники НИИ "Агроприбор" и ВНШТИМЗСХ в первый и последний часы рабочей смены, в последний час работы перед обеденным перерывом и в первый час работы после обеденного перерыва.

В результате обработки наблюдательных листов установлена идентичность данных при выполнении вспашки зяби и ее культивации. При зтом установлено, что примерно 90 % общего количества информации, перерабатываемой трактористом, занимает информация о направлении движения агрегата. Соответственно на управление рычагами поворотов приходится основной удельный вес по затратам как Бремени, так и энергии тракториста. Тзк, на каждые 100 м пути трактористу приходится 6 . 10 раз воздействовать на рычаги поворотов- (10.12 воздействий в минуту, дс 10 тыс. воздействий в смену), затрачивая на каждое воздействие 1.5.3 с (в среднем.2,25 с). Это весьма существенные затраты.

Информация о работе сельскохозяйственной машины-орудия и о показаниях контрольно-измерительных приборов составляла соответственно (8.8) и (2.4)% в общем объеме информации. Контроль за работой сельскохозяйственного орудия осуществлялся в среднем один раз за (180.175)м пути при продолжительности наблюдения (2.8) с, а контроль за приборами и сигнализаторами - один раз за 1056 м пути ^.Пуи пидеисшшл оси. . . ¿или и; и иридиЛлихелсйиСТвЮ 1,5) с. Тракторист задавал двигателю режим максимальных оборотов, и управление коробкой перемены передач, увеличителем крутящеге момента и подачей топлива осуществлялось им, как правило, только при разворотах агрегата на концах загонок и занимало относительно небольшое время, та?; как длина гонов во время наблюдений составляла (1400.1780)м.

Несколько отличную картину наблюдали при посеве зерновых. Более жесткие требования к качеству работы и к. выполнению посева агрегатом большой ширины захвата сказались .на частоте ■воздействий на рычаги управления и контроля за работой сельскохозяйственных машин. На каждый километр рабочего пути тракторист 90.135 раз воздействовал на рычаги управления и 8. 10 раз контролировал работу сельскохозяйственных машин. Переменное тяговое сопротивление агрегата и различная влажность почвы на обрабатываемом участке обусловили- необходимость пользования коробкой перемены передач к подачей топлива не только на поворотной полосе, но и во.время рабочего хода, хотя эти операции составляли всего (4,8,.11,7)% от общего количества воздействий на механизмы управления. Контроль за приборами и сигнализаторами составил г среднем 1. 2 наблюдения за круг при длине гона 2430 м.

Анализ данных, полученных б разное время рабочей смены, не выявил -существенных различий в числе операций,' выполняемых трактористом, хотя наблюдалось некоторое увеличение затрат времени на юс осуществление з .конце рабочей смены. Установлено также, - что к концу смены увеличивается продолжительность реакции выбора и сенсомо-торной реакции как у опытного, так и малоопытного тракториста, хотя у малоопытного увеличение продолжительности реакции выбора происходит более интенсивно, что объясняется меньшими навыками по управлению агрегатом.

Из общего потока информации тракторист выбирает только самую важную с его точки зрения часть, безусловно необходимую, чтобы обеспечить качественный рабочий процесс, а если зто не фермер, то просто заработок. Часть информации не поступает к трактористу из-за отсутствия или несовершенства каналов информации или же игнорируется трактористом, как мы видели на примере автоматизации контроля процесса высева семян из-за его перегруженности или нежелания терять рабочее время на устранение нарушения технологического процесса, которое проявится лишь спустя две-три недели после посева. Это говорит в пользу таких средств автоматизации, которые автоматически компенсируют нарушения, регулируют процесс или стимулируют экономическую заинтересованность механизатора в качественном, производительном выполнении процесса (заявки на изобретения № 2487248 № 118096 у, авт.свидет. [20, 31, 35] и др.).

Направление движения .агрегата желательно возложить на автоматическое устройство для облегчения труда тракториста и повышение качества вождения по схемам НАТИ, ВИСХОМ, ВИМ, ВгТЗ и др. организаций, разработанных и проверенных в производственных условиях по методике и с участием автора (Е9, 15, 34 и др.). Управление режимами работы двигателя и передаточным отношением трансмиссии может быть улучшено(с точки зрения оптимизации режимов работы) путем использования на первой стадии указателя степени загрузки двигателя [90], а затем системы автоматического регулирования, например, по разработанным и провереннным впроизводственных условиях схемам, в том числе разработанным автором [18, 25, 58 к др.].

Однако следует учитывать и то, что монотонность и бедность внешних информационных воздействий на человека-оператора ведут к появлению ошибочных реакций, снижению эмоционального тонуса (напряжения) , сопливости. Нами наблюдались случаи, когда во время кспы- -таний автоматизированных агрегатов в ночных условиях,.сидевшие в тракторе испытатель-тракторист и технический наблюдатель-учетчик засыпали в'кабине движущегося трактора, т.к. ничем не были заняты, и приходилось, во избежание аварии, останавливать агрегат по радио. Поэтому при автоматизации контроля и регулирования важно ориентироваться не только на пропускную способность, но к на необходимый минимум информации, обеспечивающей поддержание активной деятельности оператора.

2:3.3. Требования'к нормативному, метролого-информационному и технико-технологическому обеспеченно автоматизации в сельском хозяйстве.

Занимаясь вопросами автоматизации сельскохозяйственного производства, автор постоянно уделяет внимание проблеме стандартизации, сертификации, метрологического, информационного и приборного обеспечения в агропромышленном комплексе России [36, 87, 94, 95, 981. Наш был адаптирован применительно к задачам автоматизации и приборного обеспечения АПК С951 Закон Российской Федерации "Об обеспечении единства, измерений"[893, разработаны Концепция, а затем и Система метрологического обеспечения и стандартизации измерений и автоматизации в АПК [88; ЗйПМ, 1994,№ 3;], подготовлено Соглашение между Минсельхозпродом России, Госстандартом России и Госсанэпиднадзором • ШМ1М,' 1995 ,№ 33 о разграничении сфер и функций по приборному контролю безопасности и качества продукции, разработана архитектоника комплексов нормативных документов. (НД) по метрологической и информационной поддержке автоматизации в сельском хозяйстве, включенных в федеральную научно-техническую программу (ФНТП) "Стандартизация и сертификация в АПК" к в отраслевую НШ "Информатизация и стандартизация в АПК на 1996-2000 г.г.".

Часть нормативных документов из этих комплексов (более £0.) разработана, утверждена, введена в действие в 1995-1997 г.г. и включена" в Отраслевой фонд стандартов Минсельхозпрода России [97]. Они относятся к комплексу НД (ОСТы ПР) по обеспечению единства измерений, к комплексу НД по разработке к постановке на производство приборкой продукции, создаваемой по заказу Минсельхозпрода России, к комплексу НД по разработке и ведению автоматизированного банка данных и знаний (АБнДЗ)"Приборы, измерения и автоматизация в АПК". Информация о АЕнДЗ включена ГВЦ Минсельхозпрода в компьютерные сети - ведомственную ОРКС АРИС и международную Интернет (Vfeb-cep-Еер, http: //vm. agro, arís. ru).

Что касается вопросов сертификации, то к ним мы подходим также с позиций приборного обеспечения и автоматизации этого важного направления. Дело в том , что Законы Российской Федерации "О защите прав потребителей", "О сертификации продукций и услуг", "Q стандартизации", "Об обеспечении единства измерений" требуют обеспечения безопасности и качества продукции сельского хозяйства, пищевой и перерабатывающей промышленности. Добиваться этого необходимо, начиная с испытаний и сертификации не только самой продукции, но и, что особенно эффективно, с сертификации систем качества и производств в соответствии с Государственными и Международными стандартами серий ГОСТ Р 40.001-95.40.005-96, ИСО 9000, ЕО 45012 и др.

Однако зта работа тормозится из-за отсутствия в Минсельхозпроде России как аттестованных и аккредитованных фирм по сертификации систем качества и производств, так и тем, что при сертификации часто используются непоЕеренные и некалиброванные средства измерений и автоматизации, неаттестованные методики выполнения измерений, Госстандарт России не может, а во многих случаях и не обязан отслеживать состояние с измерительной техникой, особенно в части тех приборов и методик выполнения измерений, которые не подлежат государственному надзору и контролю.

Необходимо, во-первых', запретить пользоваться в отраслях сельского хозяйства, пищевой и перерабатывающей . промышленности, особенно в процессе испытаний к сертификации продукции к производств, неповеренными или некалиброванными приборами. Во-вторых, поручить НИИ "Агроприбор" как головной организации агропромышленного комплекса России по разработке и освоению в производстве приборов и средств автоматизации сельскохозяйственного назначения, их метрологическому обеспечению, стандартизации и сертификации(приказ Мин-сельхоза России от 5.11.1992 г. № 474), организовать по всей Российской Федерации и аккредитовать в установленном порядке центры по сертификационным испытаниям, поверке и калибровке приборов, средств измерений и автоматизации, их информационному обеспечению, сертификации систем качества и производств, разработке и метрологической экспертизе нормативной и научно-технической документации, аттестации методик выполнения измерений, контролю и надзору за ними, руководствуясь действующими законодательными и нормативными документами Госстандарта России и Минсельхозпрода России. Эти требования были отражены е приказе Отрасли от 30.12.199? г. № 526.

Наряду с этим на основании теоретических и экспериментальных исследований и разработок автора, а также обобщения богатого опыта отечественных и зарубежных прибористов, аЕтсматизаторов сформулированы требования к автоматическим, системам, их основным элементам, к технологии и организации их работы .(рис. 18).

Естественно, что воссоздание практически разрушенной Системы стандартизации, сертификации, метрологии, приборного обеспечения и автоматизации в АПК на новых законодательных и организационных основах потребует больших государственных затрат, особенно на первой стадии. Но эти затраты начнут быстро окупаться за счет повышения производительности, дифференциации рыночной стоимости более качественной продукции при значительном социальном эффекте за счет её экологической и медицинской безопасности, а также выхода на мировой рынок, в частности через Всемирную торговую организацию.ГАТТ (ВТО), членом которой Россия в ближайшее время должна стать.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ

1. Показано, что по пути к созданию комплексно-автоматизированных мобильных агрегатов необходимо решить ряд взаимосвязанных и в то же время самостоятельны}: задач по синтезу принципиально новой, подготовленной к автоматизации техники и поточной прогрессивкой технологии, внедрить приборы и устройства, контролирующие семена, почву, экологическую обстановку, автоматически регулирующие технологический процесс и обеспечивающие получение качественной и безопасной продукции.

2. Получен ряд фундаментальных теоретических результатов:-• намечена методология изучения информационных параметров технологических процессов -к машин; автоматизируемый мобильный агрегат рассматривается как звено поточной линии; мобильные агрегаты и выполнявше ими процессы как объекты автоматизации описаны математическими и логическими уравнениями и передаточными функциями; .аналитически и с использованием электронной вычислительной техники прово. дится анализ и синтез автоматических управляющих устройств; теоретически и экспериментально изучаются автоматические системы,технология же работы и организация использования.

3. Выявлено практическое внедрение автоматических систем к приборов в сельскохозяйственное производство: повсеместно используют автоматические регуляторы частоты вращения коленчатого вала тракторных к комбайновых двигателей; широко применяют высотное(хотя и с аддитивным воздействием) регулирование сельскохозяйственных машин в продоль ко-вертикаль ной плоскости; начинает приносить практическую пользу системы автоматического направления движения рабочих органов уборочных машин, культиваторов и прореживателей, используются локальные приборы для контроля почвы, семян, удобрении, растений, а также отдельных параметров продукции растениеводства.

4. Констатированы объективные затруднения в организации серийного. производства приборов и средств автоматизации для., сельского хозяйства: разнообразие технологических процессов к подвижных машин, их неподготовленность к автоматизации, работа на больших площадях и значительных расстояниях в изменчивых почвенно-климатичес-ких условиях под открытым небом; огромные объемы и массы перемещаемых материалов и продукции. Сложно найти другую отрасль, менее благоприятную для автоматизации. В то же время именно эти особенности диктуют необходимость автоматизации контроля и регулирования технологических процессов, качества и безопасности получаемой продукции для переходящего на новые экономические отношения сельского хозяйства.

5. Обоснована необходимость того,что технологические процессы и выполняющие их машины должны все более насыщаться средствами контроля, сигнализации, защиты, регулирования к управления, начиная с простейших- элементов автоматики, с наращиванием их "вверх"(от контроля -к- регулированию и оптимальному управлению), "вширь" (охватывая все "большее число контролируемых и регулируемых параметров) и "в длину" (обеспечивая информационно-консультационное компьютерное обслуживание хозяйств, затем телемеханизацию производства вплоть до создания спутниково-терранавигационных систем).

6. Анализ информационных параметров, с учётом их многосвязанности [263, показал необходимость обеспечить оптимальность скоростных, загрузочных и топлушко-экономических режимов (параметры / , М >G-T)>. стабильность шириныТзахвата и правильность (в частности,, прямолинейность) направления"движения в горизонтальной плоскости (параметры у ,ы ), равномерность хода (в частности, по глубине) рабочих органов машин-орудий в продольно-вертикальной плоскости (параметры £ , j5 ) и устойчивость (безопасность ) движения по крену и тангажу в поперечно-вертикальной и диагональной плоскостях (параметры ¿Ги/3).

7. Установлено, что автоматизация контроля и регулирования скоростных и загрузочных режимов тракторного и комбайнового агрегатов может быть решена измерением не менее деух информативных параметров, отражающих технологические и энергетические показатели работы, причем в зависимости от вида операции, типа агрегата и условий работы, осноеным показателем может быть либо технологический, либо энергетический, а второй дополнительным (ограничительным); например, определение энергетического показателя загрузки двигателя может быть осуществлено с помощью амплитудно-частотного индукционного датчика Ползунова-Уатта-Фарздея-Гельфенбейна, измеряющего амплитуду (А) и частоту '{со) грузов центробежного регулятора дизельного двигателя бесконтактным способом и безиверционно [181. • ч

8. Определена оптимальная логика усилительно-преобразовательного устройства САРЗ для трактора, имеющего одноступенчатый механизм изменения передаточного отношения трансмиссии (типа УКМ), описываемая характеристикой реле с зоной нечувствительности, при которой управляющий сигнал на увеличение передаточного отношения -трансмиссии трактора (типа ДТ-75М) должен вырабатываться при коэффициенте загрузки<5> 1^05 и на уменьшение передаточного отношения - при £ < 0,85, а для трактора с многоступенчатым механизмом изменения передаточного отношения на ходу без. разрыва потока мощности(типа Т-150 и Т-150К) эти же параметры соответственно равны ¿<0,95 и£ ? 1,05, причем частота, пропускаемая регулятором САРЗ, должна быть не ниже 2 Гц, а системы в целом (0,5. 1,0). Гц.

9. Решена задача автоматического контроля и регулирования хода рабочих органов и догрузки движителей агрегата в щщольно-верти-кальной плоскости тате только измерением двух параметров: технологического, характеризующего, в частности, глубину хода рабочих органов, и энергетического,"например, тягового сопротивления машины орудия с сигнализацией нарушения заданной технологии и с фильтрацией возмущающих воздействий со стороны трактора на плуг [203.

10. Определено, что в случае выдерживания заданной технологии процесса, например, вспашки, целесообразно повышать показатели агрегатов, в том числе с гусеничными тракторами, путем применения автоматических устройств, обеспечивающих дополнительное давление в поршневой полости силоеого цилиндра навесной системы. Пределы изменения давления для агрегатов с гусеничными тракторами класса 3 должны быть от 60 до 360 кН/см2. Давление подпора следует устанавливать по величине среднего квадратического отклонения глубины пахоты. Для почв со средней твердостью при глубине вспашки (22. 24) см это давление должно быть в пределах (120.180) кН/см.г Дальнейшее повышение давления подпора, особенно на почвах с переменной твердостью, возможно только в случае использования таких средств автоматики, как, например, по а. с. № 321642 и [31].

11. Исследованы системы автоматического направления движения зг-регатсв на гоне с ориентацией рабочих органов сельскохозяйственных машин или/и всего агрегата относительно базовой линии, естественно образующейся в процессе выполнения технологической операции или искусственно прокладываемой на поле. При этом установлена неизученная достаточно ранее закономерность прогрессирующих искривлений зависимых бззовын линий, против которых должны быть приняты специальные меры, в частности, повышена точность автоматической системы (одно из возможных решений дается в изобретении № 270366) или должна вводиться искусствнная периодическая компенсация накопленных погрешностей копирования [34].

12. Выявлено, что на устойчивость и качество САНД наибольшее влияние оказывают такие параметры, как зона нечувствительности±А первичного измерительного преобразователя, коэффициент усиления кг копирующего устройства и вынос копирующего щупа dj, , а также прямое t и обратное i( запаздывания регулятора, .коэффициент усиления объекта К , расстояния / и f от точки прицепа до- горизонтальной проекции центра тяжести трактора и маркирующей точки. Математическое моделирование показало,, а полевые опыты подтвердили, что имеются значения указанных параметров, обеспечивающие устойчивость САНД на гоне, а для достижения требуемого качества необходимо ввести в структурную схему системы специальные корректирующие ЗБбКЬй к иббспбчйхЬ "'рвиу5мЫ£ численные значения статистических оценок: спад корреляционной функции базовой линии Д 40 м, дисперсия 6 ЮСМ?

13. Введено понятие оптимального фильтра для САУ, отсеивающего высокочастотные колебания и снижающего дисперсию контролируемого параметра, отличающееся от принятого в теории цепей, где (по Купф-мюллеру) фильтр не должен вносить ни амплитудных, ни фазовых искажений, или в радиолокации, где (по Винеру) оптимальный фильтр может вносить искажения, но обязан выделить из шума сигнал максимально возможной амплитуды 136].

14. Проверены дублерный и диспетчерский способы управления агрегатами с различным уровнем автоматизации и телеуправления как на гоне, так и на поворотной полосе (а. с. № 439260, № 546312), позволяющие е перспективе резко (в 2.6 раз) увеличить производительность труда механизаторов, но одновременно показано, что современные тракторы и сельскохозяйственные машины еще не обладают той степенью технологической и технической надежности, уровнем автоматизации, которые позволили бы оставлять их без постоянного контроля, наблюдения и обслуживания со стороны механизаторов, а технология работ пока, не соответствует требованиям автоматизации.

15. Установлено, что работы по созданию систем комплексного автоматического регулирования и управления следует отнести к задачам, создающим базу для построения машин-автоматов (моботов). При этом следует принимать во внимание специфические условия сельскохозяйственного производства, предъявляющие к средствам автоматизации особые повышенные требования простоты, надежности, точности, эффективности, но одновременно и объекты автоматизации, технология, организация работ, методы и средства технического обслуживания также должны видоизменяться для облегчения и ускорения использования ■•■возможностей и -достоинств автоматики.

16. Акцентировано требование: до начала выполнения технологических" операций необходимо обеспечить приборный автоматизированный мониторинг семян, удобрении, почвы, окружающей среды. Такая же информация должна в будущем собираться информационными автоматами (информатами) и использоваться информационно-упраЕЛШщими автоматами (информуатами) во время и после выполнения каждой технологической операции [28, 32, 45, 54, 68].

1?. Подтверждена важность ведения компьютерного количественно-суммового учета всех расходов и-прибыли для оперативного анализа состояния как частного фермерского, так и общественного хозяйства. По мере роста объема и уровня автоматизации все большее число сведений о контролируемых параметрах должно поступать сначала к оператору-учетчику, а затем и на диспетчерский пункт, обрабатываться на ЭВМ и передаваться е соответствующие информационно-консультационные и информационно-управляющие службы [95, 96, 98].

18. Показано, что внедрение измерительных приборов, средств автоматизация и автоматических компьютеризированных систем в условиях рыночной экономики, наряду с получаемым эффектом, должно стимулироваться соответствующей нормативной, метрологической и информационной поддержкой, чему должна способствовать разрабатываемая и развиваемая Система стандартизации, сертификации, метрологического и приборного обеспечения АПК [87, 88, 97]. Разработанные при этом технические требования к приборам, системам контроля и регулирования технологических процессов и продукции одобрены соответствующими организациями и используются конструкторскими предприятиями и ■научно-исследовательскими учреждениями при разработке приборов и автоматических систем, а полученные наш динамические характеристики человека-оператора могут служить базой для оптимизации автоматизированных к автоматических измерительных, контролирующих и управляющих систем, построения в конечном итоге моботов [56,61,66].

По теме диссертационной работы.опубликовано свыше 200 научных трудов, из которых ниже указаны основные

1. Гельфенбейн С.П. Автоматизация движения тракторов. - Техника 'в сельском'хозяйстве, i960., М 1.

2. Гельфенбейн С.П., Свирщевский A.B. Автоматизация вождения тракторов, ш.: ЕТЛ ЕИМ, 1961.- 71 с.

3. Дубровский A.A., Гельфенбейн С.П. Применение отрицательных обратных связей для повышения агротехнических показателей машин.-Механизация и электрификация сельского хозяйства (МЗСХ), 1961,№ 3.

4. Гельфенбейн С.П. Автоматизация мобильных агрегатов,- Вестник сельскохозяйственной науки, 1961, № 11.

5. Гельфенбейн С.П. Опыт эксплуатации телемеханизированных машинно-тракторных агрегатов. Труды Всесоюзного совещания по применению радиоэлектроники в сельском хозяйстве. Тбилиси, 1961.

- Б ~

6. Гельфенбейн С.П. Исследование систем автоматического вождения методом моделирования,- Вестник сельскохозяйственной науки, 1962.,№11.

7. Гельфенбейн С.П. Анализ гешетрических параметров в копировальной системе автоматического вождения гусеничного трактора. Труды НИМ, т.31, 1963.

3. Гуляев Т.к.-, Гельфенбейн С.П. Автоматизация послеуборочной обработки знерна. М.: ЦИНТИАМу 1964.- 103 с.

9. Гельфенбейн С.П. .- Ефремов,; Ю.И. Устройство внутренней отрицательной обратной связи. Авт. свидет. (A.c.) № 165018, 1964.

10. Гельфенбейн С.П., Елизаров В.П. Вычислительные- машины и сельскохозяйственная техника. М.: Машиностроение, 1965,- 160 с.

11. Гельфенбейн С.П. Теоретические основы расчета САР мобильных процессов в сельском хозяйстве. В сб."Комплексная механизация" М.: Колос,1966.

12. Гельфенбейн С.П. и др. Копирующее устройство САВ сельхозмашин. A.c. № 190636, 1966.

13. Гельфенбейн С.П. Предпосылки комплексной автоматизации регулирования технологических операций. - Вестник с-х науки,1966.№ 9.

14. Свирщевский А.Б., Гельфенбейн С.П. Технологические основы автоматизации сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1967. - 447 с.

15. Гельфенбейн С.П. и др. Устройство для автоматического еож-'дения тракторного агрегата. A.c. № 202604, 1967.

16. Гельфенбейн С.П. и др. Динамические характеристики зксплуа-тдцхтонных параметров тракторного агрегата и вопросы его автоматизации,- Тракторы и сельхозмашины, 1968., № 12.

17. Гельфенбейн С.П. Состояние и задачи автоматизации процессов, выполняемых мобильными сельскохозяйственными агрегатами. В сб."Автоматизация сельскохозяйственного производства". М. 1968.

18. Гельфенбейн С.П. и др. Устройство для контроля и регулирования загрузки тракторного двигателя. A.c. № 235438, 1968.

19. Гельфенбейн С.П. Статистический анализ систем ручного и автоматического управления.- МЗСХ, 1969., № 4.

20. Гельфенбейн С.П.,СураеЕ Н.Г. Золотниковый распределитель с плавающей позицией в среднем положении плунжера.A.c.№ 271214,1970.

21. Гельфенбейн С.П. О комплексной "автоматизации регулирования мобильных сельскохозяйственных агрегатов. Тр. ВИМ, т.43, М. ,1970.

22. Гельфенбейн С.П. .Сураев н.Г.Статические характеристики пахотного агрегата б продольно-вертикальнои плоскости.-МЭСХ,1971.№1,

23. Гельфенбейн С.П. Приборы и средства автоматизации для МТА.-Тракторы и еедъхозмашиты, 1971. № 4.

24. Гельфенбейн С.П. О критериях оценки качества пахоты по глубине.- МЭСХ, 1971. №7.

25. Гельфенбейн С.П. и др. Устройство для контроля и автоматической оптимизации загрузки мобильных агрегатов. A.c. № 318351,72.

26. Гельфенбейн С.П. Система комплексного автоматического регулирования тракторного агрегата. A.c. № 328847., 1972.

27. Гельфенбейн С.П. Оптимальный алгоритм автоматического направлении движения МТ А.- МЭСХ, 1972. № 5.

28. Гельфенбейн С.П. и др. Устройство для учета рабочего и общего пути. A.c. № 333540, 1972.

29. Гельфенбейн С.П. Приборы для учета и контроля работы тракторных агрегатов.- МЭСХ, 1973. № 4.

30. Гельфенбейн С.П. К разработке системы приборов и средств автоматизации.- МЭСХ, 1S73. № 8.

31. Гельфенбейн С. П. и др. Устройство для изменения реакции системы автоматического регулирования глубины пахоты. A.c. № 402341, 1973.

32. Гельфенбейн С.П. Пробоотборник почвенных образцов (с программно-автоматическим управлением). A.c. № 40793?, 1973.

33. Гельфенбейн С.П. и др. Исследования и разработки САУ технологических, энергетических и кинематических параметров.- Тр. ВИМ, т. 53, 1974.

34. Гельфенбейн С.П. Пахотный агрегат с автоматическим управлением. A.c. № 427585, 1974.

35. Гельфенбен С.П. и др. Устройство для автоматического измерения глубины пахоты. A.c. № 452290, 1974.

36. Гельфенбейн С.П. Основы автоматизации сельскохозяйственных агрегатов. М.: Колос,1975. 384 с.

87. Гельфенбейн С.П. К разработке отраслевых подсистем приборов и средств автоматизации для сельского хозяйства.- Сельскохозяйственное приборостроение (СХП), 1975. №2,

38. Гельфенбейн С.П. и др. К разработке системы контролируемых параметров, приборов я средств автоматизации для постоянной установки на мобильные МТА (подсистема "Технолог"). - СХП, 1975. № 3.

39. Гельфенбейн С.П. Автоматизация контроля и регулирования скоростных илзагрузочных режимов с-х агрегатов.- Тр. НТК по автоматизации в растениеводстве.М.: ВИМ, 1975.

40. Гельфенбейн С.П., Невольно Н.М. Автоматизация контроля работы посевных машин. М.: ВНШПШСХ, 1975.- .62 с.

41. Гельфенбейн С.П. Устройство контроля загрузки двигателя. -Тракторы и сельхозмашины, - 1976. № 2.

42. Гельфенбейн С.П. О планировании экспериментов.- СХП, 1976. № 2. ' -

43.- Гельфенбейн С.П. Разработка приборов и средств автоматизации для механизированных процессов сельскохозяйственного производства.- СХП, 1976. № 3. '

44. Гельфенбейн : С.П. и др. Система автоматического контроля высева семян. A.c. № 526307, 1976.

45. Гельфенбейн О.П. и др. Многоканальное хронометражнсе устройство,- A.c. № 534774, 1976.

46. Гельфенбейн С.П. и др. Система контролируемых параметров к приборов для нормирования работ (подсистема "Норма").- СХП, 1977. 1-е 1.

47. Гельфенбейн С.П. О требованиях к системам автоматического контроля и регулирования глубины хода рабочих органов пахотных агрегатов.- СХП, 1977. № 2.

48. Гельфенбейн С.П. К разработке роботов-манипуляторов для управления МТА.- СХП, 1977.№ 4.

49. Гельфенбейн С.П. и др. Устройство для автоматизации поворотов тракторного агрегата. A.c. № 546312, 1977.

50. Гельфенбейн С.П. Разработка креномера с сигнализацией предельных углов наклона крутосклонного трактора.- СХП, 1978. № 1.

51. Гельфенбейн С.П., Гуляев Г.А., Комарницкий B.C. К проекту системы контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации послеуборочной обработки зерна и семян(подсистема "Кондиция"). - СХП, 1973.; № 2. ■

52. Гельфенбейн С.П. Задачи разработки приборов и средств автоматизации для- мобильной и Стацйонарйой техники:МЗСХ, 1978.№ 7.

53. Гельфенбейн С.П. Эргономические аспекты создания приборов.-Сельскохозяйственное приборостроение, 1978. гД 3.

54. Гельфенбейн С.П. и др: Устройство"системы'автоматического копгуоля высева семян. A.c. dw/ooV. хулВ.

55. Гельфенбейн С.П. Приборы и средства автоматизации для мобильной и стационарной техники.- МЭСХ, 1979. № 12.

56. Гельфенбейн С.П. Самоходное транспортное устройство (мобильный робот-мобот). A.C. № 793439.' 1981.

57. Гельфенбейн С.П. (предисл. акад. РАН Попое Е.П.) Террана-вигация. М.: Колос, 1981.- 208 с.

58. Гельфенбейн С.П. Система автоматического регулирования глубины обработки почвы и загрузки двигателя. A.c. № 812209. 1981.

59. Гельфенбейн С.П. и др. Устройство для контроля направления движения зерноуборочного комбайна. А.с.№ 880328. 1981.

60. Гельфенбейн С.П. Приборы-для агрономической службы.- Земледелие, 1981. № 12.

61. Гельфенбейн С.П. Мобильные роботы.- МЭСХ, 1982, № 1.

62. Гельфенбейн С.П. Требования к системам автоматического на. «гл.»»» ^ \ГГА Л\/ТТ Л ГУОО bii fi"> иусшлейик двилвшш ¡шл.- u/чх, да

63. Гельфенбейн С.П. Контроль работы пахотных агрегатов.- Тракторы и сельхозмашины, 1982. № 10.

64. Гельфенбейн С.П. Стенд для исследований и испытаний САК ВС. A.c. 912099, 1982.

65. Гельфенбейн С.П. Теранавигация (пер. на болг.). София: Зем-издат, 1983.- 240 с.

66. Гельфенбейн С.П. Роботизация сельскохозяйственного производства (пер. на чешек.), Братислава: Природа, 1983.- 180 с.

67. Гельфенбейн С.П. Технологическая диагностика. -МЭСХ,1985.№1.

68. Гельфенбейн С.П. и др. Способ регистрации времени работы. A.c. № 1164758, 1985i

69. Гельфенбейн С.П. Автоматизация производства и её эффективность.- МЭСХ, 1986. Я 6.

70. Гельфенбейн С.П., Волчанов В.Л. Электроника и автоматика в мобильных сельхозмашинах. М.: Агропромиздат, 1986.- 264 с.

71. Еер А.Ю., Гельфенбейн С.П., Кисильгоф-А.И. Влагомеры типа "Колос-1" и "Колос-2" - МЭСХ, 1987. № 2.

72. Гельфенбейн С.П. и др. Способ измерения влажности сыпучих материалов. A.c. № 1293580, 1987.

73. Гельфенбейн С.П. и др. Способ оценки'посевных,качеств семян. A.C. Ш 1358811, 1987.

74. Гельфенбейн С.П., Шпицберг Б.П. Многоканальный регистратор времени "Хронограф".- Техника в сельском хозяйстве, 1988. № 2.

75. Гельфенбейн С.П. и др. Способ подготовки разнонатурных проб зерна. A.c. № 1462980, 1989.

76. 'Гельфенбейн С.П. К оценке универсальности прибора.- Сельскохозяйственное приборостроение, 1989, Ш 2.

77. Гельфенбейн С.П., Мотыгш Д.Ф., Николаева В.В. Об упорядочении параметров, контролируемых в сельскохозяйственном производстве. - Техника в сельском хозяйстве, 199Q. № 3.

78. Гельфенбейн С.П., Соболев С.А. Кассетный пробоотборник семян. A.c. СССР № 157748S, Патент Венгрии № 183388,. Будапешт, 1330.

79. Гельфенбейн- С.П. О дистанционном получении (потерях и восстановлении) информации. - СХП, № 2.

80. Гельфенбейн С.П. и др. Анализ пооперационной интенсивной технологии Еозделывания зерновых культур и система контролируемых параметров (подсистема "Прогресс").- СХП, 1990. № 3-4.

81. Гельфенбейн С.П. и др. Способ поверки влагомеров. A.c. № 1672332, 1991.

82. Гельфенбейн С.П. Система контролируемых параметров, приборов и средств автоматизации сельскохозяйственного назначения.-Международный сельскохозяйственный журнал, 1992. № 1.

83. Гельфенбейн С.П. Датчики приборов и автоматических систем. - Тракторы и сельхозмашины, 1992. № 2.

84. Гельфенбейн С.П. Система дистанционного управления трактором ДЭТ-250М.- Мелиорация и водное хозяйство, 1992 № 5-6.

85. Илюхин A.B.,Шахворостов С.А., Гельфенбейн С.П. Оптимизированная система дистанционно-автоматического управления дизельзлек-тркчееким бульдозерным агрегатом.- Тракторы й сельхозмашины, 1332. № 6. ■ .

86. Гельфенбейн С. П. Приборы и средства автоматизации в информационных система?;.-Тр. Международного совещания "Информатизация АПК". Тверь, 1994.

87. Гельфенбейн С.П. Стандартизация и метрология в АПК.- Тракторы и сельхозмашины. 1994. № 10.

88. Гельфенбейн С.П. и др. Система стандартизации, метрологии, сертификации и приборного обеспечения в АПК. - Законодательная и прикладная метрология, 1995. № 1.

89. Гельфенбейн С.П. Обеспечение единства измерений.- МЗСХ, 1995. № 4. au. i елйфвпивш u.ii- мслсши*¿лемрйчуслуш де&хчут. ^iiuji^ynu^ci

Уатта-Фарадея-Гелъфенбейна).- Сб."Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве", М.: ВИМ, 1995.

91. Гельфенбейн С.П. Закономерность накопления и компенсации погрешностей копирования.- Сб. "Автоматизация производственных процессов е сельском хозяйстве", М.: ВИМ, 1995.

92. Гельфенбейн С.П. Метрологическое обеспечение эксплуатации и ремонта приборной продукции в АПК РФ. - ОСТ Ю 103-95.

93. Гельфенбейн С.П. Ведомственная система калибровки средств измерений в АПК РФ. - ПР 10 007-96.

94. Гельфенбейн С.П. К разработке системы средств измерений и автоматизаии в АПК. - Законодательная и прикладная метрология, г>пр \е. гъ

1аэ0. н= ¡с,.

95. Богомолов Л.К., Гельфенбейн С.П. Приборное обеспечение АПК-Законодательная и прикладная метрология, 1996. № 5.

96. Гельфенбейн С.П. Информациология, измерения, автоматизация-Международный сельскохозяйственный журнал, 1997. М 4,

97. Гельфенбейн С.П. и др. Комплексы НД по разработке и постановке на производство приборов и средств автоматизации, информационному и метрологическому обеспечению (более 20 ОСТов и ПР)-Отраслевой фонд стандартов Минсельхозпрода России. М., 1995.1997.

93. Гельфенбейн С.П. Информационное и нормативное обеспечение измерений и автоматизации. - Достижения науки и техники в АПК. 1999. № 1.

• •

• •

Подписано в печать X Ч. оЪ. 99. Формат 60x89

Бумага писчая Усл.-печ.л. 3,5"

Заказ N¡23 Тираж-¡оо

Ротапринт Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина, 127550, Москва, Тимирязевская, 58