Многопараметрическая мехатронная система адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.05, кандидат технических наук Шевчук, Денис Геннадьевич

• Шевчук, Денис Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шевчук, Денис Геннадьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ УБОРОЧНЫХ РАБОТ

1.1. Анализ задач автоматического управления зерноуборочным комбайном

и особенностей выполнения технологического процесса

1.2. Анализ методов и средств автоматизации управления траекторией движения комбайна

1.3. Анализ методов и средств автоматизации управления загрузкой рабочих органов комбайна

1.4. Анализ принципов построения мехатронных систем с нечеткой

логикой

1.5. Постановка задач исследования

Выводы по главе 1

2. ДИНАМИКА МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ КАК ОБЪЕКТА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Многопараметрический принцип построения мехатронной системы зерноуборочного комбайна как объекта автоматического управления

2.2. Математическая модель динамики комбайна как объекта трехмассовой системы

2.3. Математическая модель динамики ходовой части

2.4. Вариативно-декомпозиционная модель динамики материальных

потоков зерноуборочного комбайна

Выводы по главе 2

3. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

3.1. Структурная организация ММСЗК и формализация задачи адаптивного управления комбайном

3.2. Бортовой микроконтроллер ММСЗК на базе нечёткого управления

3.3. Влияние способа управления траекторией движения на качество и быстродействие ММСЗК

3.4. Влияние ограничения скорости на качество и устойчивость ММСЗК

Выводы по главе 3

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ И ТЕХНИЧЕСКАЯ

РЕАЛИЗАЦИЯ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Структурная и практическая реализация ММСЗК

4.2. Оценка адекватности имитационной модели ММСЗК

4.3. Корреляционный и регрессионный анализ имитационной

модели ММСЗК

4.4. Оптимизация ММСЗК

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1. Имитационная модель ММСЗК в Matlab Simulink

Приложение 2. Схема ММСЗК с классической схемой обмолота

Приложение 3. Результаты моделирования ММСЗК

Приложение 4. Акты внедрения

Приложение 5. Патент РФ на полезную модель

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многопараметрическая мехатронная система адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений автоматизации управления движения мобильных технологических объектов (МТО) является использование мехатронных модулей и систем. Среди множества МТО наиболее сложными при решении задач управления движением являются зерноуборочные комбайны. Это обусловлено тем, что комбайн работает в недетерминированных условиях, вызывающих изменение параметров технологического процесса (ТП), реагировать на которые своевременно оператор не в состоянии, поэтому неизбежным направлением повышения производительности зерноуборочного комбайна является создание мехатронной системы управления траекторией движения и загрузкой рабочих органов молотильно-сепарирующего устройства (МСУ) при минимальном участии оператора.

Зерноуборочный комбайн представляет собой единый комплекс электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники, между которыми осуществляется постоянный динамически меняющийся обмен энергией и информацией, объединенный общей системой автоматического управления, поэтому задача автоматизации управления движением комбайна сводится к построению многопараметрической мехатронной системы.

В тоже время, при создании мехатронной системы управления движением зерноуборочного комбайна встречаются серьёзные трудности, которые вызваны тем, что свойства комбайна как объекта автоматического управления, динамика его рабочих органов и их влияние на процессы обмолота и сепарации недостаточно изучены, что, наряду с отсутствием надёжных технических средств измерения параметров управления, в полной мере отражающих показатели загрузки двигателя и МСУ, сдерживает развитие работ по разработке мехатронных систем и затрудняет их практическое использование.

Решение проблемы создания эффективной мехатронной системы для автоматизации управления скоростью и траекторией движения зерноуборочного

комбайна с целью снижения потерь продукта, оптимизации загрузки двигателя и рабочих органов МСУ делают тему диссертационной работы актуальной как в техническом, так и научном плане.

Целью диссертационного исследования является разработка многопараметрической мехатронной системы адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна, обеспечивающей повышение эффективности его работы. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать метод построения мехатронной системы управления движением комбайна при недетерминированных условиях выполнения ТП;

2. Разработать метод моделирования динамики материальных потоков зерноуборочного комбайна, учитывающий конструктивные и эксплуатационные параметры его рабочих органов, а также позволяющий определить влияние этих параметров на обобщённые потери продукта;

3. Разработать метод автоматического управления скоростью и траекторией движения зерноуборочного комбайна с адаптацией по обобщённым потерям продукта, степени загрузки двигателя и рабочих органов МСУ при непрерывно изменяющихся условиях ТП;

4. Разработать имитационную модель мехатронной системы зерноуборочного комбайна, учитывающую динамические свойства двигателя и ходовой части комбайна, влияние возмущающих воздействий и взаимовлияния параметров мехатронной системы.

Идея работы заключается в разработке многопараметрической мехатронной системы, предназначенной для автоматизации управления скоростью и траекторией движения зерноуборочного комбайна с нечётким адаптивным управлением по обобщённым потерям продукта, степени загрузки двигателя и рабочих органов МСУ при недетерминированных условиях выполнения ТП.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы классической механики, мехатроники, робототехники, математического анализа, нечёткой логики, математического и имитационного моделирования, классической и современной теории автоматического управления, теории планиро-

вания эксперимента. Полученные результаты проверялись имитационным моделированием, натурными экспериментами, методами статистического, корреляционного и регрессионного анализа.

Основные научные результаты, выносимые на защиту и степень их научной новизны:

1. Многопараметрический метод построения мехатронной системы, отличающийся введением дополнительных обратных связей между мехатронными модулями управления скоростью и траекторией движения комбайна;

2. Вариативно-декомпозиционный метод моделирования динамики материальных потоков зерноуборочного комбайна, отличающийся от известных методов учётом конструктивных и эксплуатационных параметров технологической машины и моделированием влияния мехатронной системы на потери продукта и загрузку рабочих органов МСУ на различных этапах ТП;

3. Метод нечёткого адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна при непрерывно изменяющихся условиях ТП, отличающийся реализацией нечёткого управления скоростью и траекторией движения машины с параметрической адаптацией по обобщённым потерям продукта, степени загрузки двигателя и рабочих органов МСУ;

4. Имитационная модель многопараметрической мехатронной системы, отличающаяся от известных, реализацией нечёткого адаптивного управления движением при непрерывно изменяющихся условиях ТП.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов обусловлена корректным использованием фундаментальных законов физики, механики, классической теории управления, мехатроники, робототехники, теории нечёткого управления, корректными допущениями при составлении математических моделей, подтверждается результатами натурных экспериментов, статистического анализа и имитационного моделирования разработанной системы, при этом максимальная ошибка отклонения расчётных и экспериментальных данных не превышает 8,3 %.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в развитии методов построения и моделирования мехатронных систем адаптивного управления движением МТО, расширяющих теорию мехатроники, имитационного моделирования и нечёткого управления.

Практическая полезность диссертационной работы заключается в том, что предложенная в ней методика адаптивного управления движением и имитационная модель многопараметрической мехатронной системы зерноуборочного комбайна (ММСЗК) на базе нечёткой логики позволяют использовать их в инженерной практике при разработке мехатронных систем управления движением МТО. Прикладная значимость результатов заключается в следующем:

1. Разработанная методика нечёткого адаптивного управления движением может быть применима для управления траекторией и (или) скоростью движения зерноуборочных комбайнов с различной схемой обмолота;

2. Разработанная методика построения нечёткого контроллера мехатронного модуля управления траекторией движения, может быть применима для разработки нечётких систем управления траекторным движением различных МТО по линейному отклонению от заданной траектории и курсовому углу, с ошибкой управления не более ± 10 см;

3. Наиболее перспективным для практической реализации разработанной мехатронной системы является высокопроизводительный комбайн отечественного производства РСМ-181 «ТОБШМ-740».

Реализация результатов работы. Разработанный многопараметрический метод построения ММСЗК, её структурная организация и метод нечёткого адаптивного управления движением МТО приняты к внедрению ООО «Гипро-стройдормаш» (г. Ростов-на-Дону), рекомендации по размещению датчиков и исполнительных устройств мехатронной системы на комбайнах с классической и аксиально-роторной схемой обмолота, приняты к внедрению СПК «Заветы Ленина» (Красносулинский район Ростовской области). Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедрой «Робототехника и мехатроника» ДГТУ для студентов специальности 220401 «Мехатроника», ка-

федрой «Мехатроника и гидропневмоавтоматика» ЮРГТУ (НПИ) для студентов специальности 221000 «Мехатроника и робототехника», а также кафедрой «Технический сервис машин» ДГТУ для студентов специальности 190206 «Сельскохозяйственные машины и оборудование».

Апробация диссертационной работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях «Современные перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» в рамках международных агропромышленных выставок «Интераг-ромаш» (Ростов-на-Дону, 2008, 2010—2012 гг.), Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2008» ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск 2008 г.), Всероссийской научной школе для молодёжи в области мехатроники «Мехатроника-2010» ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск 2010 г.), международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-24 (Саратов, 2011) и ММТТ-25 (Волгоград, 2012), на 4-й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления «МЭС-2011» (пос. Дивноморское, 2011 г.), на 3-м международном научном семинаре «Системный анализ, управление и обработка информации» (пос. Дивноморское, 2012 г.).

Публикации по теме диссертации. Основные результаты диссертации опубликованы в 19 научных работах. В 14 работах, опубликованных в соавторстве доля материалов, принадлежащих автору диссертации, составляет не менее 50%. При этом 4 статьи опубликованы в ведущих научных журналах, входящих в список ВАК РФ, получен 1 патент РФ на полезную модель.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит их введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы и трёх приложений. Общий объём работы составляет 183 страниц машинописного текста, включая 25 страниц приложений, содержит 55 рисунков, 19 таблиц, список литературы из 154 наименований.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

УБОРОЧНЫХ РАБОТ

1.1. Анализ задач автоматического управления зерноуборочным комбайном и особенностей выполнения технологического процесса

Условия работы зерноуборочного комбайна характеризуются значительными изменениями параметров внешней среды не только в течение уборочного периода, но и в течение рабочего дня и даже в пределах одного и того же поля [1]. Изменения условий работы комбайна являются внешними воздействиями, вызывающими колебания загрузки МСУ и двигателя. Эти воздействия могут быть подразделены на вызывающие изменение затрат энергии на передвижение комбайна по полю, и на воздействия, обусловливающие изменение загрузки рабочих органов МСУ и также влияющие на колебание загрузки двигателя.

Изменение затрат энергии на передвижение комбайна зависит от колебаний физико-механических свойств почвы (влажности, плотности, структурного состава); изменений рельефа поля и характера обработки почвы; изменений поступательной скорости комбайна, вызванных неровностями рельефа или стремлением поддержать оптимальную загрузку МСУ с изменением урожайности; изменения веса комбайнового агрегата за счет увеличения или уменьшения количества зерна в бункере и соломистых продуктов в копнителе и др. Под действием перечисленных факторов изменение сопротивления передвижению комбайна носит случайный характер, что вызывает неустановившуюся загрузку ходовой части, органов привода и двигателя. К внешним факторам, вызывающим изменение загрузки рабочих органов МСУ, относятся:

• колебания секундной подачи хлебной массы, зависящие от изменения урожайности,

• высота среза растений,

• ширина рабочего захвата жатки,

• скорость движения комбайна,

• колебания физико-механических и биологических свойств убираемой культуры (влажности, соломистости, спелости зерна и др.).

Зависимость загрузки МСУ от столь различных факторов, изменение которых носит случайный характер, приводит к неустановившемуся режиму его работы. На колебание загрузки наряду с внешними факторами влияют и внутренние, зависящие от совершенства конструкции комбайна, технического состояния, надежности рабочих органов и т.п. Колебания скорости движения комбайна оказывают значительное влияние на качество выполнения ТП, временные затраты и потери технологического продукта, а буксование колес отрицательно воздействует на структуру верхнего слоя почвы, увеличивая расход топлива и снижая общий тяговый к.п.д. машины.

Основная особенность уборочных работ заключается в неразрывной связи техники с биологическими объектами (растениями), для которых характерны: непрерывность процессов образования продукции и цикличность ее получения, невозможность увеличения выпуска продукции за счет ускорения производства.

В этих условиях к зерноуборочному комбайну предъявляются повышенные требования надежности, так как процессы является непрерывным (из-за сезонности выполняемых работ) и их практически невозможно интенсифицировать за счет последующих периодов работы. Возмущающие воздействия имеют высокую степень неоднородности и случайности с изменением своих величин.

К числу основных особенностей функционирования зерноуборочного комбайна как динамической системы относят следующие [2]:

1. Многопараметричность, т.е. наличие многих входных и выходных переменных. Число переменных зависит от типа машины или ее рабочих органов, выбранной расчетной схемы, степени учета условий работы и других факторов. Зерноуборочный комбайн являются многопараметрической системой с не-

сколькими входными и выходными переменными, причем каждое входное воздействие оказывает влияние на несколько выходных переменных.

2. Статистическая природа компонентов /(/) вектор-функции У7 условий работы (внешних возмущений), определяющей условия функционирования машины. Существенной особенностью абсолютного большинства компонентов /](/) является то, что они должны быть отнесены к категории случайных в вероятностно-статистическом смысле.

3. Сложность, а зачастую и недоступность получения информации о некоторых компонентах /¡^) и выходных переменных у-^) при нормальном

функционировании машин. К числу таких процессов относятся, например, сопротивление среды (почвы, растений), подача растительной массы, потери урожая и т.д. Это затрудняет построение модели функционирования, расчет ее параметров и ТП.

4. Нестационарность, т.е. изменчивость свойств машины как динамической системы во времени. У зерноуборочного комбайна нестационарности проявляются за счет изменения его массы из-за опустошения (наполнения) бункера, а также из-за изменения геометрии рабочих органов в связи с износом и деформацией деталей. Изменения массы и геометрических размеров приводит к изменению динамических свойств машин.

Основными агротехническими требованиями, предъявляемыми к уборке зерновых и других сельскохозяйственных культур, являются минимальные потери урожая, затраты труда и средств на уборку единицы продукции [3]. Выполнение этих требований связано не только с работой уборочных машин, но и с необходимостью проведения уборки в сжатые, агротехнически оптимальные

для данных конкретных условий сроки [4].

Качество работы зерноуборочного комбайна определяется главным образом потерями и чистотой зерна в бункере. Допустимые потери зерна определены в [5]:

1) общие потери зерна за жаткой при полеглости хлебов до 20% — 0.5%, а при уборке полеглых хлебов — до 1.5%;

2) общие потери зерна при подборке нормально уложенных в валки хлебов — не более 0.5%;

3) общие потери за МСУ — не более 1.5%.

Таким образом, зерноуборочный комбайн работает в сложных, недетерминированных и различных почвенно-климатических условиях при многообразии случайных возмущений, различных неопределенностей, которые приводят к нарушениям энергетического и технологического режимов работы. Поэтому обеспечение оптимального ТП, сочетающего максимальную производительность с минимальными потерями зерна, можно осуществить лишь с помощью автоматизации управления ТП уборки урожая и ходовыми характеристиками комбайна.

Оператор одновременно с управлением комбайном непрерывно контролирует ход ТП, техническое состояние агрегата, а также обеспечивает безопасность его движения. В реальных условиях работы оператор практически не в состоянии своевременно принять правильное решение (создать управляющие воздействия) при восприятии и обработке огромного потока взаимозависимой информации, превышающей его физиологические возможности. Особенно это сказывается при повышении рабочих скоростей и ширины захвата жатки, усложнении контроля технологических режимов, тем самым подводя к пределу возможности оператора по управлению машиной [6]. «Физиологический барьер», характеризуемый психофизиологическими возможностями оператора ограничивает дальнейшее увеличение рабочих скоростей и вызывает снижение качества выполнения ТП с увеличением длительности работы. Поэтому ручное управление современными зерноуборочными комбайнами недостаточно эффективно, а потенциальные возможности их не используются в полном объеме в связи с ограничениями, вносимыми «человеческим фактором» [7]. Создание эффективных средств автоматизации представляет собой комплексную задачу,

связанную со специфическими особенностями выполнения ТП (рис. 1.1).

12

Рисунок 1.1- Основные особенности ТП зерноуборочного комбайна

Наличие интенсивных и непрерывно действующих возмущений делает регулирование режимов работы агрегатов важнейшей задачей автоматического управления уборочными процессами [8]. По однотипности технологических целей регулирования можно выделить несколько наиболее характерных направлений по автоматизации уборочных машин:

• стабилизация пространственного положения остова машины;

• регулирование положения режущих аппаратов;

• регулирование направления движения машины;

• регулирование загрузочных режимов работы машины.

Задачи автоматической стабилизации пространственного положения остова машины и автоматического регулирования положения режущих агрегатов являются решёнными, поэтому в данной исследовательской работе не рассматриваются. Практически все современные производители зерноуборочных комбайнов оснащают такими системами выпускаемые ими зерноуборочные комбайны.

Системы автоматического регулирования направления движения служат для поддержания движения уборочных машин по заданным траекториям и ориентирам: по валку скошенной культуры или по стенке нескошенного массива

растений. Системами автовождения оборудуют самоходные уборочные агрегаты, ТП которых связаны с движением по заданным траекториям и ориентирам, привязанным к местности поля.

Создание систем автоматического вождения зерноуборочных комбайнов является одной из самых сложных проблем автоматизации в сельском хозяйстве. При использовании систем автовождения предъявляются более высокие требования к качеству работы сельскохозяйственных машин на предшествующих операциях и культуре земледелия в целом. Автоматическое вождение зерноуборочного комбайна позволяет значительно облегчить труд оператора и тем самым способствует повышению производительности агрегата.

Основным условием эффективного использования зерноуборочных комбайнов является оптимальная загрузка рабочих органов и двигателя при постоянно изменяющихся условиях работы. Понятие «загрузка» для комбайна и его рабочих органов имеет два аспекта: количество обрабатываемого продукта (в машине, на рабочем органе) и затраты энергии на функционирование машины. Часть энергетических затрат связана с обработкой убираемого продукта. Она вместе с показателями количества обрабатываемого продукта определяет технологическую загрузку агрегата.

Степень загрузки может характеризоваться различными параметрами ТП. Основным показателем является величина подачи убираемого продукта в машину. В зависимости от физико-механических свойств продукта, одно и то же количество продукта, поступающего в машину, может приводить к различной степени её загрузки. В процессе уборки стремятся к максимальной, в пределах конструктивных возможностей, технологической загрузке уборочных машин, поскольку это обеспечивает их наибольшую производительность.

Максимальная эффективность работы агрегата может быть достигнута в том случае, когда загрузка соответствует его возможностям, то есть конкретным условиям уборки. Превышение этих возможностей приводит к резкому ухудшению качественных показателей ТП, возникновению аварийных ситуаций. В то же время, недоиспользование возможностей конструкции машины

14

существенно ухудшает экономические показатели проведения всей уборочной кампании. Определить, соответствует ли режим работы агрегата условиям уборки, можно путем измерения его состояния, т.е. совокупности определенных параметров, которые характеризуют протекание ТП и наблюдаются при работе агрегата. По параметрам состояния строят системы автоматического управления (САУ) загрузочными режимами уборочных машин.

Таким образом, сложность задач автоматизации сельскохозяйственных машин и агрегатов обусловлена тяжёлыми полевыми условиями работы устройств; большим, чем в других областях техники, количеством переменных возмущающих воздействий на системы управления; высокими требованиями к точности работы. Средства сельскохозяйственной автоматики должны обеспечивать нормальную работу в разнообразных и изменяющихся технологических условиях. Чем значительнее достижения по совершенствованию отдельных агрегатов комбайна, тем острее встаёт проблема уровня использования их технологических возможностей. Оптимизация уровня использования технологических возможностей не может быть осуществима без комплексной автоматизации производственных процессов, без применения на комбайнах современных мехатронных систем.

Наибольший практический интерес и значение для обеспечения условий выполнения оптимального ТП представляют задачи автоматического управления траекторией движения, автоматизации управления загрузкой двигателя и рабочих органов зерноуборочного комбайна. Именно эти задачи решаются в рамках данной исследовательской работы.

1.2. Анализ методов и средств автоматизации управления траекторией

движения комбайна

В процессах ручного управления устанавливается гибкая координация двигательных актов, отражающих цель управления [9]. При управлении

комбайном гибкость и приспособляемость подобных актов должна быть особенно велика, ввиду изменчивости свойств системы машина — дорога.

Программа движения

ей

к,

(-)

Программные ориентиры

—> Рецепторы Сенсорный —> Эффекторы —> Машина

синтез

Рисунок 1.2 — Функциональная схема системы «оператор — машина»

Общую функциональную схему ручного управления комбайном можно представить в следующем виде (рис. 1.2). Исполнительный элемент (эффектор) включен в замкнутый контур кольцевой регуляции, обеспечивающей координацию движений. Информация в этот контур поступает через систему рецепторов. Среди них ведущую роль играет не только зрение (восприятие программных ориентиров и оценка отклонения машины от них), но и кинестетическая чувствительность («ощущение» руля), а также вестибулярный аппарат (ощущение боковых ускорений). От рецепторов информация поступает в элемент сенсорного синтеза. Роль его состоит в том, чтобы свести разнородные сигналы в единый синтетический параметр регулирования. В результате операции сравнения текущих параметров движения с программными образуется сигнал рассогласования — реакция комбайна на действие оператора (рис. 1.3).

Реакция машины (траектория движения)

Желаемое направление движения

Время,;

Рисунок 1.3 — Реакция комбайна на действия оператора

Блок сравнения выполняет функцию тахорецепции, т.е. выделяет производные сигнала по времени. Принцип тахорецепции основан на

«феномене свежих следов»: текущее значение сигнала сопоставляется со свежим следом ранее воспринятого сигнала (сдвиг во времени порядка 0.1 с). В каждый момент времени управление строится на основе такого сопоставления, что обеспечивает эффект предварения. Однако при автоматизации вождения, т.е. при техническом моделировании описанной функциональной схемы, принцип адаптивности реализуем лишь с помошью существенного изменения представленной схемы.

При автоматизации процессов уборки зерновых многие решения зависят от уровня автоматизации вождения агрегатов. Они могут быть выполнены с существенным изменением схемы современных агрегатов и способов их движения и без принципиальных изменений агрегата. Так как кардинальные изменения схемы агрегатов и технологии их работы связаны с большими затруднениями, то основным направлением является автоматизация агрегатов без их существенного изменения. При этом различают агрегаты с внутренней автоматизацией и программированием, агрегаты с привязкой к внешней программе на поле, групповые способы управления.

Основным методы автоматизации управления движением сельскохозяйственной машины (рис. 1.4) установлены в [10]. При программировании задают программу движения и воспроизводят ее с помощью различных автоматических устройств [11—14]. Программу задают на местности, в самом агрегате или комбинированно. Программу на местности иногда задают с помощью рабочих органов. Причем если нанесенные таким образом базовые линии воспроизводятся при следующем проходе, то их называют зависимыми, а если считывают лишь при последующих ТП — независимыми (рядки растений, валки скошенной культуры). Базовые линии задают на местности специальными средствами и устройствами: маркерами, контрастными веществами, подпитываемыми высокочастотным током и неподпитываемыми проводниками (в подпахотном слое или на поверхности поля, или в виде шпалерных проводов). Возможно комбинирование программ: на гоне применяют программу, заданную на местности;

на поворотной полосе используют ручное управление или автоматически воспроизводимую программу, хранимую в бортовой ЭВМ агрегата.

Рисунок 1.4 — Классификация методов автоматизации вождения

При дистанционном управлении программа может реализоваться между агрегатами или со специального пункта управления агрегатами без водителей по радиоканалу или по беспроводной связи GSM/GPRS.

Система ориентации настолько полно характеризует САУ траекторией движения сельскохозяйственной машины, что способ ориентации принимается далее как основание классификации таких систем (рис. 1.5).

Способы автоматизации вождения машин имеют одну общую черту; они основаны на использовании ориентиров в виде фиксированных линий или точек [9]. Конфигурация ориентирующих линий представляет собой аналог требуемой кинематической траектории машины. Если же ориентиры представляют собой некоторые пункты (навигационные точки) на местности, то задание программы движения обычно связано с определением расстояний и углов,

Рисунок 1.5 — Классификация систем автоматического управления траекторией движения

которые зависят не только от отклонения машины и воображаемой кинематической траектории, но и от пройденного пути.

Известны три метода образования траектории ориентации [15]:

1. Стационарная программа движения (ориентация по независимой опорной траектории). Опорная траектория выполняется с помощью долговечных линейных ориентиров, обычно скрываемых под поверхностью движения (дорожное покрытие, пахотный слой почвы).

2. Следовая программа движения (ориентация по зависимой опорной траектории или копировальная ориентация). Опорной траекторией для каждого последующего цикла движения машины служит след, оставленный той же машиной при выполнении предыдущего цикла.

3. Дублёрная программа движения (ориентация по опорной точке ведущей машины). Опорная траектория задается ведущей машиной, движение которой дублируется автоматизируемой ведомой машиной. Последняя является автоматическим повторителем траектории движения ведущей машины, вождение которой может выполняться человеком или автоматом.

Первый метод формирования опорной траектории применим в тех случаях, когда программа движения остается постоянной в течение достаточно длительного времени, используется многократно или многими машинами. Главная область применения этого метода— всевозможные транспортные и мобильные производственные процессы в земледелии при возделывании многолетних культур (виноградники, сады), а также торфоразработки. Данный метод не пригоден для зерноуборочных работ.

Второй метод является наиболее приемлемым для автоматизации управления траекторией движения зерноуборочного комбайна.

Третий метод формирования опорной траектории применим при условии, что между ведомой и ведущей машинами имеется канал связи для дистанционного управления. Для осуществления дублёрной программы движения необходимо автоматизировать не только управление поворотным механизмом ведомой машины, но и управление скоростью ее движения.

20

Алгоритм функционирования зерноуборочного комбайна на гоне и поворотной полосе может быть выражен совокупностью требований [10]:

• к скоростным и загрузочным режимам двигателя, рабочих органов и агрегата в целом

1 v дв 1 v вп 1 v нп 1 v рп '

* = ¿„ах; Y = у opt; ^вп = ^впт1П; о;

к направлению движения агрегата на гоне

Мсу ± Мсл - Мув - Мпв = 0; ут = const; yn = const; у0 = const; Х=0; у'а=0; X-L = 0;

(1.1)

(1.2)

• к регулированию агрегата и его рабочих органов в продольно-вертикальной плоскости

2ф=23; K((£)Z ) = К(од_ )opt; Рт - f(Gc + PR ) при Npn /х = const;

(1.3)

(1.4)

• к направлению движения агрегата на поворотной полосе

= S3 = ks\

у'т-у'п= Ау' —» 0; L - LT -> min,J где NaB — мощность двигателя комбайна; NBn — вынужденные потери мощности (на передвижение агрегата и др.); NHn — неоправданные потери мощности; iVpn — затраты мощности на выполнение рабочего процесса; у — коэффициент загрузки (двигателя, рабочих органов или агрегата в целом); М — значение

факторов, приводящих к систематическому одностороннему уводу агрегата; Мсл — значения случайных факторов, характеризующихся нормальным законом распределения; Мув — значение результирующего управляющего воздействия; Мпв — значение результирующего воздействия факторов, положительно влияющих на прямолинейность движения; _ут, уп, у0 — расстояния между проекциями соответствующих точек и прямой базовой линией; у[, у'п — произ-

водные от координат смещения по пути (углы поворота комбайна и жатки); X

— координата определений точки комбайна, измеренная по пути; Ь — фактически пройденный путь от начала отсчета (от границы поворотной полосы); гф,г3— фактическая и заданная высота среза; К(со2) — частотный критерий

качества ТП; Рт — тяговое усилие комбайна; (7С — сила тяжести комбайна; Рн

— реактивная сила жатки, догружающая движители; 5ф, 53 — фактическая и заданная первая линейная координаты (смещение) агрегата на границе поворотной полосы; к — коэффициент, зависящий от схемы движения на гоне; Ц —

теоретическая вторая линейная координата агрегата на поворотной полосе.

Перспективы развития мехатронных систем управления траекторией движения зерноуборочных комбайнов можно объяснить четкой специализацией вида выполняемой работы; разделением этих машин по типам убираемых культур (зерноуборочные, льноуборочные и др.), как правило, без какой-либо универсализации; постоянством способов и схем движения в загонах и типа убираемой культуры; наличием достаточно четких базовых линий, базовых поверхностей, ориентиров. Рассмотрим наиболее перспективные САУ траекторией движения зерноуборочного комбайна.

На подборе валков при раздельной уборке и прямом комбайнировании схемы вождения различны, поскольку в одном случае имеется направляющий валок, а в другом — бровка нескошенной культуры. Причем в первом для вождения используют независимые базовые линии, во втором — зависимые. Для автоматизации вождения комбайна по валку наиболее перспективной из разработанных является схема (рис. 1.6) с механическим копирующим устройством и автоматическим возвратом управляемых колес в нейтральное положение после прекращения управляющего воздействия [16, 17].

Оригинальный датчик для автовождения комбайна по валку разработан в ВИМе [18, 19]. Он состоит из нажимных прутьев 2, рамы 3 с шарниром 4, которые располагаются над подборщиком 5, балансирного бруса 6 и контактных устройств 1 и 7 (рис. 1.7).

реле; 4, 5 — электромагниты; 6, 11 — конденсаторы; 13 — автовозврат управляемых колес

3 4 6 J

Рисунок 1.7 — Балансирный датчик

С помощью балансирного датчика системы управления траекторией движения комбайна регулируется не по геометрическим параметрам валка (его ширине и траектории укладки), а отслеживанием положения центра тяжести валка на подборщике. При этом датчик оказывается более чувствительным, а вся система управления более точной.

Для вождения комбайна вдоль бровки нескошенного хлеба в ЦНИИ-МЭСХе разработан датчик (рис. 1.8) с пьезоэлектрическими чувствительным элементом [20]. В стержневом корпусе 1 установлены пьезоэлектрические вибропреобразователи 4 в виброзащитных блоках 3 из резины. Воспринимающие элементы 2 вибропреобразователей выполнены в виде иглы с одним или несколькими зубьями и выведены наружу через отверстия в корпусе датчика.

Рисунок 1.8 — Датчик Рисунок 1.9 — Схема установки

положения бровки хлебостоя датчика положения бровки

i г з

Заключение диссертации по теме «Роботы, мехатроника и робототехнические системы», Шевчук, Денис Геннадьевич

Выводы по главе 4

1. На основе результатов исследований разработаны предложения по технической реализации основных составляющих ММСЗК и рекомендации по практической их реализации на зерноуборочных комбайнах с различной схемой обмолота.

2. Изложенные рекомендации по практической реализации ММСЗК устанавливают соотношения между степенью загрузки двигателя, скоростью движения машины и подачей хлебной массы в конкретных условиях уборки.

3. Выполнена оценка адекватности результатов имитационного моделирования ММСЗК на основании экспериментальных данных по критерию Фишера. Оценка показала адекватность результатов по всем исследуемым параметрам.

4. Проведён корреляционный анализ результатов моделирования с целью определения характеристик взаимосвязей переменных ММСЗК. Согласно результатом анализа наиболее коррелированными параметрами мехатронной системы являются скорость движения, обобщённые потери продукта, секундная подача хлебной массы в МСУ и степень загрузки МСУ.

5. Проведён регрессионный анализ наиболее коррелированных параметров ММСЗК с целью определения степени влияния на результаты выполнения ТП зерноуборочным комбайном. Кроме того, произведена оценка качества регрессионного анализа SSE, R-square и RSME критериями пригодности приближения, а также рассчитаны доверительные интервалы для найденных значений параметров модели, соответствующие уровню вероятности 95%.

6. Разработана структурная схема системы автоматической оптимизации ММСЗК, которая позволяет осуществить быструю и точную оптимизацию регулируемых параметров. Одной из особенностей системы автоматической оптимизации ММСЗК является то, что её структура не зависит от технологической схемы комбайна, поскольку измеряются параметры, имеющиеся у любой конструкции машин аналогичного назначения.

139

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании проведённых исследований решена актуальная научно-техническая задача разработки многопараметрической мехатронной системы управления движением зерноуборочного комбайна, реализуемой на базе методов нечёткой логики, с целью оптимизации уровня использования технических возможностей машины, уменьшения потерь продукта, повышения производительности, улучшения условий труда оператора и качества ТП. В ходе выполнения работы получены следующие результаты, имеющие как научное, так и практическое значение:

1. Анализ технических решений для автоматизации уборочных работ показывает, что в настоящее время отсутствуют эффективные методы комплексной автоматизации работы зерноуборочного комбайна, а процесс ручного управления комбайном достаточно сложен ввиду множества взаимосвязанных параметров оказывающих значительное влияние на качество ТП.

2. Установлено, что задача автоматического управления зерноуборочным комбайном в постоянно изменяющихся условиях работы есть задача принятия решения в нечеткой среде. Поэтому наиболее перспективным методом автоматизации комбайна является нечеткое управление с адаптацией по загрузке МСУ в зависимости от степени загрузки двигателя и потерь зерна.

3. Разработан многопараметрический метод построения мехатронной системы адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна при недетерминированных условиях ТП, устанавливающий соотношение между степенью загрузки двигателя, скоростью движения и подачей растительной массы в МСУ.

4. Разработана математическая модель динамики многопараметрической мехатронной системы зерноуборочного комбайна, позволяющая решать задачи выбора конструктивных параметров технологической машины, при которых заданный характер внешних возмущений вызвал бы минимальные нарушения ТП.

5. Разработан вариативно-декомпозиционный метод моделирования динамики материальных потоков, позволяющий моделировать динамику материальных потоков в каждом рабочем органе комбайна, выявлять влияние возмущающих воздействий и конструктивных параметров на режимы работы меха-тронной системы, рабочих органов комбайна и потери продукта на каждом этапе ТП.

6. Разработан метод нечёткого адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна и алгоритм его реализации, позволяющий оптимизировать загрузку двигателя и скорость движения, стабилизировать подачу растительной массы в МСУ, минимизировать потери продукта, значительно улучшить качество вождения комбайна и условия работы оператора.

7. Разработана структурная организация многопараметрической меха-тронной системы, реализующей нечёткое управления траекторией движения комбайна, нечёткое адаптивное управление скоростью движения и загрузкой двигателя.

8. Синтезированы базы правил для нечёткого контроллера траектории движения, блока адаптации по загрузке МСУ и анализатора сочетаний. Отличительной особенностью синтезированных баз правил является то, что они описывают все возможные значения входных и выходных параметров управления, тем самым исключая возможность неопределённых или противоречивых ситуаций, возникщих в результате значительного изменения возмущающих воздействий.

9. Разработана имитационная модель ММСЗК, позволяющая моделировать всевозможные ситуации работы комбайна и оценить качество выполнения ТП при различных внешних воздействиях.

10. Разработаны предложения по практической реализации основных составляющих многопараметрической мехатронной системы и рекомендации по её практической реализации на зерноуборочных комбайнах с различной схемой обмолота. Установлено, что наиболее перспективным для практической реализации разработанной ММСЗК является высокопроизводительный комбайн РСМ-181 «Тогиш-740».

11. Проведённые статистический, корреляционный и регрессионный анализ результатов имитационного моделирования ММСЗК подтвердили правильность теоретических разработок, принятых решений, предложенных методов и алгоритмов управления.

12. Реализация многопараметрической мехатронной системы адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна на базе нечёткой логики позволит увеличить точность движения машины по траектории ориентации более чем на 50%, обеспечив ошибку позиционирования не превышающую ±10 см; стабилизировать загрузку двигателя и рабочих органов; снизить обобщённые потери продукта на 25%; увеличить фактическую производительность машины в среднем на 15% и повысить качество выполнения уборочных работ в целом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шевчук, Денис Геннадьевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Настенко, H.H. Системы автоматического регулирования зерноуборочных комбайнов / H.H. Настенко, И.М. Гурарий. — М.: Машиностроение, 1973. — 232 с.

2. Лурье, А.Б. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин / А.Б.

Лурье, A.A. Громбчевский. — Л.: Машиностроение, 1977. — 528 с.

3. Горшенин, В.И. Машины для уборки зерновых культур / В.И. Горшенин,

Н.В. Михеев и др. — Мичуринск: Изд-во Мичурин, гос. агр. ун-та, 2006. — 214 с.

4. Агросайт Бугайченко. Агротехнологические требования на уборке хлебов.

Электрон, ресурс. Режим доступа: http://www.agrosite.narod.ru (дата обращения: 04.07.2012).

5. ГОСТ 28301-2007. Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний [Текст]. -

Введ. 2009-10-15. - М.: Госстандарт России: Изд-тво стандартов, 2010. — 40 с.

6. Ганькин, Ю.А. Системы автоматического вождения машинно-тракторных аг-

регатов: учеб. пособие / Ю.А. Ганькин. — М.: МАИ, 1975. — 37 с.

7. Шевчук, Д.Г. Особенности автоматизации управления

сельскохозяйственными машинами / Д.Г. Шевчук // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 2-3 марта 2011 г., Ростов н/Д, 2011. — С. 241 -244.

8. Шеповалов, В.Д. Автоматизация уборочных процессов / В.Д. Шеповалов. 2-

е изд., испр. и доп. — М.: Колос, 1978. — 383 с.

9. Литинский, С.А. Автоматизация вождения самоходных машин

(автоводители) / С.А. Литинский. — М. - Л.: Энергия, 1966. — 145 с.

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

П.Шевчук, Д.Г. Методы автоматического вождения сельхозтехники / Д.Г. Шевчук, Д.Я. Паршин // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы между нар. науч.-практ. конф. 26 - 29 марта 2008 г., Ростов н/Д, 2008. — С. 217 - 220.

12. Глебов, H.A. Интерактивное управление гусеничными мобильными роботами с использованием лазерных каналов связи / H.A. Глебов, A.A. Маркия-нов, С.Б. Притчин // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Серия: Технические науки. — 2013, № 2. — С. 23 - 27.

13. Булгаков, А.Г. Разработка мобильного робота для технологических процессов в строительстве / А.Г. Булгаков, Т. Бертрам, В.В. Горчаков, A.B. Касаткин // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. — 2011, № 6. — С. 20 - 25.

14. Шошиашвили, М.Э. Робототехнические и мехатронные комплексы для строительства подземных сооружений и трубопроводов большого диаметра / М.Э. Шошиашвили, H.A. Глебов и др. // Горное оборудование и электромеханика. — 2007, № 10. — С. 57 - 60.

15. Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов / И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник. — М.: Колос, 2004. — 344 с.

16. Гельфенбейн, С.П. Терранавигация / С.П. Гельфенбейн. — М.: Колос, 1981. — 187 с.

17. А. С. СССР № 173510. Датчик для системы автоматического регулирования загрузки т вождения по валку самоходного зернокомбайна / И.И. Наконечный, A.JT. Радовицкий, В.Д. Шеповалов. Опубл. в БИ № 15, 1965.

18. Электроника и автоматизация мобильных процессов. Тезисы докладов ВНТС «Применение электроники и связи в сельскохозяйственном производстве». — М.: Радио и связь, 1982. — 110 с.

19. A.C. СССР № 184036. Устройство для автоматического вождения колесной машины по валку скошенного хлеба / A.JI. Радовицкий, В.Д. Шеповалов, Е.К. Румянцев. Опубл. в БИ № 14, 1966.

20. A.C. СССР № 835341. Система автоматического вождения зерноуборочного комбайна / Е.Я. Улицкий, M.J1. Тамиров, В.К. Забегалин и др. Опубл. в БИ №21, 1981.

21. A.C. СССР № 426620. Датчик положения бровки хлеба для самоходного зерноуборочного комбайна / И.С. Нагорский, В.Д. Минковский. Опубл. в БИ № 17, 1974.

22. Каталог «Системы рулевого управления» фирмы CLAAS (Германия). — Дортмунд, 2010. — 35 с.

23. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / под ред. B.C. Шебшаевича. 2-е изд., испр. и доп. — М.: Радио и связь, 1993. — 408 с.

24. Шевчук, Д.Г. Анализ систем автоматического вождения / Д.Г. Шевчук // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 4-5 марта 2010 г., Ростов н/Д, 2010. — С. 277 — 280.

25. Шевчук, Д.Г. Основные проблемы и перспективы развития систем автоматического вождения сельскохозяйственной техники / Д.Г. Шевчук // Мехатроника: сборник тезисов и статей Всероссийской научной школы для молодежи в области мехатроники. 20 - 24 сентября 2010 г., Новочеркасск: ЛИК, 2010, —С. 44-47.

26. Патент 2412580 РФ. Способ разработки задающих линий движения для рабочих сельхозмашин / Л.П. Мейер Цу Хеллиген, Н. Дикханс, А. Бруннерт, И. Беерманн; опубл. 27.02.2011, Бюл. № 6. 13 с.

27. Патент 2423038 РФ. Система маршрутизации для сельхозмашин / Н. Дикханс, А. Бруннерт; опубл. 10.07.2011, Бюл. № 19. 15 с.

28. Holmqvist R., A laser optic navigation system for driverless vehicle / Arnex Navigation AB: ARNBL 344 p, 1993. P. 15 — 21.

29. Takigawa, Т., Sutiarso, L., Trajectory control and its application to approach a target: Part I / Development of Trajectory control algorithms for an autonomous vehicle. Transactions on ASAE, 2002. 45(4). P.l 191-1197.

30. Subramanian V, Burks T F, Arroyo A A. Development of machine vision and laser radar based autonomous vehicle guidance systems for citrus grove navigation. ComputElectron Agric, 2006. 53(2). P. 130-143.

31. Yukumoto, O., Matsuo, Y., Noguchi, N., 1995. Research on autonomous land vehicle for agriculture. Proceedings of ARBIP95, vol. 1, 3-6 November 1996, Kobe University, Kobe, P. 41-48.

32. Yukumoto, O., Matsuo, Y., Noguchi, N., Navigation technology for tilling robots. Robotisation of agricultural vehicles and the outline of navigation system for tilling robot. Proc. International Symposium on Mobile Agricultural Bus-System Lab and PA for the Large Scale Farm Mechanization, 18 September, Sapporo, Japanese Society of Agricultural Machinery, Omiya, 1997. P. 59-78.

33. Iida, M., Umeda, M., Suguri, M., Automated follow-up vehicle system for agriculture, ASAE Paper 983112, 1998. P.l-9.

34. Fehr, B.W., Gerrish, J.B., Vision-guided row crop follower. Appl. Eng. Agric, 1995.11 (4). P.613-620.

35. Gerrish, J.B., Fehr, B.W., Self-steering tractor guided by computer-vision. Applied Engineering in Agriculture, 1997.13 (5). P. 559-563.

36. Gerrish, J.B., Stockman, G.C., Image processing for path-finding in agricultural field operations. ASAE paper 85-3037, St. Joseph, MI, 1985.

37. Gerrish, J.B., Surbrook, T.C., Mobile robots in agriculture. In Proceedings of First International Conference on Robotics and Intelligent Machines in Agriculture. ASAE, St. Joseph, MI, 1984. P.30-41.

38. Reid, J.F., The development of computer vision algorithms for agricultural vehicle guidance. Unpublished Ph.D Thesis, Texas A&M University, 1987.

39. Reid, J.F., Searcy, S.W., Detecting crop rows using the Hough Transform. ASAE paper 86-3042, St. Joseph, MI, 1986.

40. Ollis, M., Stentz, A., First results in vision-based crop line tracking. Proceedings of the IEEE Robotics and Automation Conference, Minneapolis, MN, 1996. P.951 —956.

41. Ollis, M., Stentz, A.,Vision-based perception for an automated harvester. IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol. 3, IEEE, Pisca-taway, NJ, 1997. P. 1838 — 1844.

42. Torii, T., Kanuma, T., Image analysis of crop row for agricultural mobile robot. Proceedings of AGENG96, Madrid, Spain, EurAgEng, 1996. P. 1045-1046.

43. Hata, S., Takai, M., Crop-row detection by color line sensor. International Proceedings of International Conference for Agricultural Machinery and Process Engineering, Seoul, Korea, Korean Society for Agricultural Machinery, 1993. P. 1922.

44. Will, J., Stombaugh, T., Development of a flexible platform for agricultural automatic guidance research. ASAE paper 983202. St. Joseph, MI, 1998.

45. Pinto, F., Reid. J.F., Heading angle and offset determination using principal component analysis. ASAE Paper 983113. ASAE, St.Joseph, MI, 1998.

46. O'Connor, M., Bell, T., Elkaim G., Parkinson B., Automatic steering of farm vehicles using GPS. Paper presented at the 3rd International Conference on Precision Agriculture, Minneapolis, MN, June, 1996. 23-26.

47. O'Connor, M., Elkaim, G., Parkinson, B., Kinematic GPS for closedloop control of farm and construction vehicles. ION GPS-95. Palm Springs, CA, September, 1995.P.12 -15.

48. Bell, T., Automatic tractor guidance using carrier-phase differential GPS. Computers and Electronics in Agriculture, 25(2000), 2000. P. 53-66.

49. Bell, T., Automatic tractor guidance using carrier-phase differential GPS. Computers and Electronics in Agriculture: Special Issue Navigating Agricultural Field Machinery, 1999.

50. Stombaugh, T., Bensen E., Hummel, J.W., Automatic guidance of agricultural vehicles at high field speeds. ASAE paper 983110. St. Joseph. MI, 1998.

51. Inoue, K., Otsuka, K., Sugimoto, M., Murakami, N., Estimation of place of tractor and adaptive control method of autonomous tractor using INS and GPS. In: Juste, F., Andrew, G., Valiente, J.,M., Benlloch, J.,V., (Eds.), Proc. of BIOROBOTICS 97, Gandia, Valencia, EurAgEng and IF AC, 1997. P. 27-32.

147

52. Nagasaka, Y., Otani, R., Shigeta, K., Taniwaki, K., Autonomous vehicle guidance system in paddy field. In: AgEng Oslo, EurAgEng, 1998. P. 1-6.

53. Noguchi, N., Reid, J.F., Will, J., Benson, E., Stombaugh, Т., Vehicle automation system based on multi-sensor integration, ASAE paper 983111, St. Joseph, Michigan, USA, 1998.

54. Guo, L.S., Zhang, Q., Wireless data fusion for agricultural vehicle positioning, Biosystems Engineering, 2005. 91 (3). P. 261-269.

55. Hague, Т., Marchant J.A., Tillet, N.D., Ground based sensing system for autonomous agricultural vehicles, Computer and Electronics in Agriculture, 25, 2000. P. 11-28.

56. Носов, Г.Р. Автоматика и автоматизация мобильных сельскохозяйственных машин / Г.Р. Носов, В.А. Кондратец, Л.Г. Сакало, Л.И. Середа. — К.: Вища школа. Головное изд-во, 1984. — 248 с.

57. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления / под ред. А.Б. Лурье. — Л.: Колос, 1979. — 312 с.

58. А.С. СССР № 124738. Автоматическое устройство для регулирования процесса обмолота зерна на зерноуборочных агрегатах / Л.И. Богданова, В.Г. Стеценко. Опубл. в БИ № 23, 1959.

59. А.С. СССР № 143614. Приспособление для измерения загрузки самоходного комбайна / Л.И. Богданова, С.А. Строков, В.Г. Стеценко, В.П. Луговой и др. Опубл. в БИ № 24, 1961.

60. А.С. СССР № 149964. Пропорциональный авторегулятор подачи хлебной массы к молотилке зернового комбайна / И.И. Наконечный, С.А. Алферов, Г.Ш. Иоффе, В.А. Федоров, В.Д. Шеповалов. Опубл. в БИ № 17, 1962.

61. А.С. СССР № 173510. Датчик для системы автоматического регулирования загрузки и вождения по валку самоходного зернокомбайна / И.И. Наконечный, А.Л. Радовицкий, В.Д. Шеповалов. Опубл. в БИ № 15, 1965.

62. А.С. СССР № 221409. Устройство для автоматического регулирования загрузки самоходного зерноуборочного комбайна / С.А. Иофинов, П.П. Ле-

ман, В.В. Мирошниченко, Х.М. Райхлин. Опубл. в БИ № 21, 1968.

148

63. A.C. СССР № 248364. Автоматический регулятор загрузки уборочной сельскохозяйственной машины / И.И. Наконечный, В.Д. Шеповалов, A.JI. Радо-вицкий, В.А. Александрова. Опубл. в БИ № 23, 1969.

64. A.C. СССР № 250577. Автоматический регулятор загрузки молотилки самоходного зерноуборочного комбайна / И.И. Наконечный, В.Д. Шеповалов, A.JI. Радовицкий, В.А. Александрова. Опубл. в БИ № 26, 1970.

65. A.C. СССР № 296508. Автоматический регулятор загрузки самоходного зерноуборочного комбайна / Г.Ф. Серый, В.М. Соловьев, А.И. Абрамочкин, Р.К. Каллимулин. Опубл. в БИ № 9, 1971.

66. A.C. СССР № 383426. Система управления рабочим процессом зерноуборочной машины / А.Г. Пузанков, И.И. Наконечный, А.И. Русанов, М.М. Шугуров. Опубл. в БИ № 24, 1973.

67. A.C. СССР № 407544. Автоматический регулятор загрузки молотилки зерноуборочного комбайна / В.Д. Шеповалов, М.М. Шугуров. Опубл. в БИ № 47, 1974.

68. A.C. СССР № 459187. Устройство для автоматического регулирования загрузки самоходного зерноуборочного комбайна / С.А. Иофинов, A.JI. Виноградов, И.Ф. Глебушкин, Д.И. Бритвин, В.И. Карлин, A.B. Цупак. Опубл. в БИ № 5, 1975.

69. A.C. СССР № 472630. Регулятор загрузки зерноуборочного комбайна / С.А. Алферов, В.В. Радин, А.Д. Бондаренко. Опубл. в БИ № 21, 1975.

70. A.C. СССР № 488540. Автоматический регулятор загрузки молотилки самоходного зерноуборочного комбайна / Е.К. Румянцев, Н.Е. Тулубаев. Опубл. в БИ № 39, 1976.

71. A.C. СССР № 535045. Самонастраивающаяся система регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / Г.Г. Нахамкин, М.В. Михайлов, Е.К. Румянцев, Ю.Г. Самарченко, Н.Е. Тулубаев. Опубл. в БИ № 42, 1976.

72. A.C. СССР № 508240. Устройство для измерения расхода зерна / В.Д. Шеповалов, М.М. Шугуров, И.И. Наконечный. Опубл. в БИ № 12, 1976.

73. A.C. СССР № 554832. Устройство для автоматического регулирования за-

149

грузки зерноуборочного комбайна / С.А. Иофинов, A.B. Цупак, И.Ф. Гле-бушкин, В.В. Цупак, В.Г. Бриккеп. Опубл. в БИ № 15, 1977.

74. A.C. СССР № 745417. Устройство автоматического регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / Г.П. Жданов, A.B. Кузнецов, Г.П. Мирошниченко, Е.И. Павлов, Н.М. Серегин, Г.Е. Чепурин. Опубл. в БИ № 25, 1980.

75. A.C. СССР № 1058536. Устройство для регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / В.А. Мельников, Н.М. Серегин. Опубл. в БИ № 45, 1983.

76. A.C. СССР № 1066489. Устройство автоматического регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / В.Г. Демидов, Н.Д. Руфеев, Г.Я. Никитина, B.C. Валаев, И.И. Наконечный. Опубл. в БИ № 2, 1984.

77. A.C. СССР № 1099879. Устройство для регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / В.А. Мельников, Ю.И. Наумов, Н.М. Серегин. Опубл. в БИ № 24, 1984.

78. A.C. СССР № 1134132. Регулятор загрузки рабочих органов сельскохозяйственных машин / В.Г. Демидов, Г.Я. Никитина, Н.Д. Руфеев. Опубл. в БИ № 2, 1985.

79. A.C. СССР № 1243649. Устройство автоматического регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / Г.П. Жданов, B.C. Козаченко, Н.М. Серегин, П.П. Шибильбейн, Г.Е. Чепурин. Опубл. в БИ № 26, 1986.

80. A.C. СССР № 1412638. Устройство для автоматического регулирования загрузки самоходной уборочной машины / И.С. Нагорский, Е.И. Агибалов, Ю.А. Сидоренко и др. Опубл. в БИ № 28, 1988.

81. .С. СССР № 1507241. Устройство автоматического регулирования загрузки зерноуборочного комбайна / Е.И. Павлов, Г.П. Жданов, С.В. Сахончик, Г.П. Бобрышев. Опубл. в БИ № 34, 1989.

82. Патент 2229208 РФ. Способ регулирования подачи хлебной массы в зерноуборочный комбайн и устройство для его осуществления / В.П. Богданович, А.И. Бутов; опубл. 27.05.2004, Бюл. № 6. 10 с.

83. Патент 2349074 РФ. Способ регулирования молотильного аппарата зерноуборочного комбайна / В. Бенке, М. Дамман; опубл. 20.03.2005, Бюл. № 8. 15 с.

84. Патент 2312485 РФ. Способ управления загрузкой зерноуборочного комбайна и устройство для его осуществления / В.П. Богданович, В.Б. Рыков, A.A. Дюжев, В.А. Жмайлик; опубл. 20.12.2007, Бюл. № 35. 10 с.

85. Борисова, J1.B. Структуризация знаний предметной области «Технологическая регулировка жатки зернокомбайна» / JI.B. Борисова, Е.В. Димитров // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 4-5 марта 2010 г., Ростов н/Д, 2010, —С. 326-329.

86. Борисова, J1.B. Принятие решений по технической регулировке комбайна на основе нечеткого логического вывода / JI. В. Борисова // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2007. — Т. 7. — № 3 (34). — С. 292-298.

87. Усков, A.A. Принципы построения систем управления с нечеткой логикой / A.A. Усков // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика. — 2004. —№6. —С. 7- 13.

88. Babuska. R. Fuzzy Modeling for Control. Kluwer, 1998.

89. Driankov D., Palm R. Advances in Fuzzy Control. Physica-Verlag. Heidelberg. Germany, 1998.

90. Попов, Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления / Е.П. Попов. — М.: Наука, 1988. — 256 с.

91. Попов, Е.П. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы / Е.П. Попов, А.Ф. Верещагин, C.JI. Зенкевич. —М.: Наука, 1978. —400 с.

92. Зенкевич, C.JI. Управление роботами. Основы управления манипуляцион-ными роботами: учебник для вузов / C.J1. Зенкевич, A.C. Ющенко. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. — 399 с.

93. Механика промышленных роботов. Учеб. пособие для втузов в 3 кн. / Под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. Книга 2: Расчет и проектирование ме-

ханизмов / Е. И. Воробьев, О. Д. Егоров, С. А. Попов. - М.: Высшая школа, 1988.-367 е.: ил.

94. Расчет и проектирование механизмов: Учеб. пособие для втузов в 3 кн. Книга 2 / Под ред. К.В. Фролова, Е. И. Воробьева. / Е. И. Воробьев, О. Д. Егоров, С. А. Попов. - М.: Высшая школа, 1988. — 367 с.

95. Егоров, О.Д. Мехатронные модули. Расчет и конструирование / О.Д. Егоров, Ю.В. Подураев. - M.: МГТУ "СТАНКИН", 2004. — 360 с.

96. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы / Под ред.

B.С.Кулешова и Н.А.Лакоты. - М.: Машиностроение, 1986. — 328 с.

97. Автоматизация и роботизация строительства: Учебное пособие /

C.И.Евтушенко, А.Г.Булгаков, В.А.Воробьев и др. — М.: ИЦ РИОР: НИЦ ИНФРА-М, 2013, —452 с.

98. Интеллектуальные роботы: учебное пособие для вузов / под общей ред. Е.И. Юревича / И.А. Каляев, В.М. Лохин, И.М. Макаров и др. — М.: Машиностроение, 2007. — 360 с.

99. Тугенгольд, А.К. Интеллектуальное управление мехатронными технологическими системами / А.К. Тугенгольд, Е.А. Лукьянов. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. — 117 с.

100. Wang L.X. A Course in Fuzzy Systems and Control. Prentice Hall PTR. CliEs. NJ, 1997.

101. Алиев, P.A. Управление производством при нечеткой исходной информации / P.A. Алиев, А.Э. Церковный, Г.А. Мамедова. — М.: Энергоатомиздат, 1991,— 240 с.

102. Шевчук, Д.Г. Зерноуборочный комбайн как объект автоматического управления / Д.Г. Шевчук // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы между нар. науч.-практ. конф. 29 февраля - 1 марта 2012 г., Ростов н/Д, 2012. — С. 264 - 267.

103. Паршин, Д.Я. Многопараметрическая система адаптивного управления зерноуборочным комбайном / Д.Я. Паршин, Д.Г. Шевчук // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 11. —№ 10 (61). — С. 1817- 1823.

152

104. Паршин, Д.Я. Математическая модель системы автоматического вождения зерноуборочного комбайна / Д.Я. Паршин, Д.Г. Шевчук // Материалы 4-й Всероссийской мультиконференции. — Таганрог, 2011. — Т.2. — С.385 -387.

105. Долгов, И.А. Уборочные сельскохозяйственные машины. (Конструкция, теория, расчет) / И.А. Долгов. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003. —707 с.

106. Шевчук, Д.Г., Математическая модель сельскохозяйственной машины / Д.Г. Шевчук, Д.Я. Паршин // XXIV Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-24: Сб. тр. — Киев: Национ. техн. ун-т Украины «КПИ». — 2011. — Т.5. — С. 127 - 129

107. Калоев, A.B. Основы проектирования систем автоматического вождения самоходных машин / A.B. Калоев. — М.: Машиностроение, 1978. — 152 с.

108. Смирнов, Ю.А. К электронной модели движения самоходного зерноуборочного комбайна как объекта системы автоматического регулирования загрузки / Ю.А. Смирнов, Д.Г. Шевчук // Инновационные технологии и процессы производства в машиностроении: междунар. сб. науч. тр., Ростов н/Д, 2008. — С. 213-216.

109. Шевчук, Д.Г., Математическая модель управления загрузкой зерноуборочного комбайна / Д.Г. Шевчук, Д.Я. Паршин // XXV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-25: Сб. тр. — Волгоград: Волгогр. гос. техн. ун-т. — 2012. —Т.4. —С. 186- 187.

110. Радин, В.В. К вопросу о неголономной связи в приводе молотильного барабана зерноуборочного комбайна в режиме разгона / В.В. Радин, C.B. Куручук, М.С. Гнутов // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2008. — Т. 8. — №3(38). — С. 317-323.

111. Радин, В.В. Формализация динамических процессов в зернокомбайнах при оптимальном проектировании систем приводов рабочих органов / В. В.

Радин // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2009. — Т. 9. — № 3 (42). — С. 433-438.

112. Смирнов, Ю.А. Математическая модель движения самоходного зерноуборочного комбайна как объекта трехмассовой системы / Ю.А. Смирнов, Д.Г. Шевчук // Инновационные технологии и процессы производства в машиностроении: междунар. сб. науч. тр., Ростов н/Д, 2008. — С. 217 - 220.

113. Смирнов, Г.А. Теория движения колесных машин / Г.А. Смирнов. 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Машиностроение, 1990. — 352 с.

114. Серый, Г.Ф. Зерноуборочные комбайны / Г.Ф. Серый, Н.И. Косилов, Ю.Н. Ярмашев, А.И. Русанов. — М.: Агропромиздат, 1986. — 248 с.

115. Тарасик, В.П. Теория движения автомобиля / В.П. Тарасик. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 478 с.

116. Основы теории и расчета трактора и автомобиля / под ред. В.А. Скотнико-ва. — М.: Агропромиздат, 1986. — 383 с.

117. Ляшенко, A.A. Методика и результаты исследования некоторых параметров хлебной массы при ее движении в молотильном зазоре зерноуборочного комбайна / А. А. Ляшенко, О.Н. Косилов // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2008. — Т. 8. — № 3 (38). — С. 287 - 292.

118. Паршин, Д.Я. Математическая модель динамики материальных потоков в зерноуборочном комбайне / Д.Я. Паршин, Д.Г. Шевчук // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2012, № 2 (63), вып. 2. — С. 66 - 73.

119. Шевчук, Д.Г. Адаптивная система управления зерноуборочным комбайном / Д.Г. Шевчук, Д.Я. Паршин // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 29 февраля - 1 марта 2012 г., Ростов н/Д, 2012. — С. 261 - 264.

120. Шевчук, Д.Г. Интеллектуальная система управления сельскохозяйственной машиной / Д.Г. Шевчук // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 2-3 марта 2011 г., Ростов н/Д, 2011. — С. 239 -241.

121. Асаи, К. Прикладные нечеткие системы / К. Асаи, Д. Ватада, С. Сугэно. — M.: Мир, 1993. —368 с.

122. Димитров, В.П. О формализации задачи технической регулировки комбайна / В.П. Димитров, JI.B. Борисова // Вестник Донского гос. техн. унта,—2008.—Т. 8, —№2(37). —С. 145 - 155.

123. Тугенгольд, А.К. Корректировка технологических регулировок на основе нечеткого логического вывода / А.К. Тугенгольд, JI.B. Борисова, В.П. Димитров // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2009. — Т. 9. — № 3 (42). — С. 419-426.

124. Макаров, И.М. Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления / И.М. Макаров, В.М. Лохин, C.B. Манько, М.П. Романов. — М.: Наука, 2006. —333 с.

125. Димитров, В.П. Экспертная система для технологической настройке комбайна / В.П. Димитров // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2007. — Т. 7. — № 3 (34). — С. 299 - 304.

126. Борисова, Л.В. Некоторые аспекты решения задачи по выбору значений регулируемых параметров комбайна на основе нечетких знаний / Л.В. Борисова, Н.М. Сербулова, A.B. Авилов // Вестник Донского гос. техн. унта. — 2009. — Т. 9. — № 4 (43). — С. 691 - 696.

127. Паршин, Д.Я. Нечёткое адаптивное управление зерноуборочным комбайном / Д.Я. Паршин, Д.Г. Шевчук // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2012, №7 (68). —С. 128- 139.

128. Леоненков, A.B. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / A.B. Леоненков. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 736 с.

129. Штовба, С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB / С.Д. Штовба. — М.: Горячая линия — Телеком, 2007. — 288 с.

130. Пегат, А. Нечеткое моделирование и управление / А.Пегат. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 798 с.

131. Шевчук, Д.Г. Мехатронная система адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна / Д.Г. Шевчук, Д.Я. Паршин // Вестник Донского гос. техн. ун-та. — 2012, № 8 (69). — С. 73 - 82.

132. РСМ-181 ИЭ. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-181 «Torum-740». Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. — Ростов н/Д, 2010. — 330 с.

133. Сайт ООО КЗ Ростсельмаш. TORUM. Электрон, ресурс. Режим доступа: http://www.torum.rostselmash.com. (дата обращения: 10.07.2012).

134. Сайт Лазерприбор. Лазерные датчики. Электрон, ресурс. Режим доступа: http://www.laserpribor.ru. (дата обращения: 03.06.2012).

135. Сайт Analog Devices. Интегральные гироскопы iMEMS - датчики угловой скорости фирмы Analog Devices. Электрон, ресурс. Режим доступа: http://www.analog.com/iMEMS. (дата обращения: 15.06.2012).

136. Сайт ЗАО Промдиаоборудование. Датчики крутящего момента. Электрон, ресурс. Режим доступа: http://www.kyowa.ru. (дата обращения: 25.06.2012).

137. Шагурин, И.И. Современные микроконтроллеры и микропроцессоры Motorola: справочник / И.И. Шагурин. — М.: Горячая линия - Телеком, 2004. — 952 с.

138. Патент РФ на полезную модель № 123291, МПК A01D 41/127. Способ адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна / Паршин Д.Я., Шевчук Д.Г. -№ 2012121155/13; заявл. 22.05.2012; опубл. 27.12.2012, Бюл. № 36.

139. Силовые агрегаты ЯМЗ-7511.10; ЯМЗ-7512.10; ЯМЗ-7513.10; ЯМЗ-7514.10; ЯМЗ-7601.10 всех комплектаций и исполнений. Устройство, работа и ремонт двигателей. —Ярославль, 2007. — 329 с.

140. Паничев, В.В. Компьютерное моделирование: учебное пособие / В.В. Паничев, H.A. Соловьев. — Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008. — 130 с.

141. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. 5-е изд., доп. и

перераб. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.

156

142. Царев, Ю.А. Использование электронной системы управления в зерноуборочных комбайнах «Дон» и «Нива» / Ю.А. Царев, Д.Г. Джигарханов, С.С. Трасковский //Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы междунар. науч.-практ. конф. 29 февраля - 1 марта 2012 г., Ростов н/Д, 2012. — С. 179 - 184.

143. Царев, Ю.А. Статистическая оптимизация основных конструкционных параметров зерноуборочных комбайнов с учетом зональных условий: дис. д-ра техн. наук. — Ростов-на-Дону, 2000. — С. 310.

144. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-081: Протокол испытаний / Государственное учреждение Центрально-Чернозёмная МИС. 2005. — № 14-66-2005 (4060242). — 6 с.

145. Комбайн зерноуборочный самоходный «Дон-091»: Протокол испытаний / РосНИИТиМ. 2002. — № 07-82-83-84-85-2002 (4060232, 4060252, 4060272, 4060282). — 11 с.

146. Комбайн зерноуборочный самоходный «Дон-1500Б»: Протокол испытаний / Центрально-Чернозёмная МИС. 2000. — № 14-32-2000 (2060012). — 5 с.

147. Комбайн зерноуборочный «Енисей-КЭС-960-003»: Протокол испытаний / Алтайская государственная зональная МИС. 2003. — № 01-50-03 (1060142). — 4 с.

148. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-101 «Вектор»: Протокол испытаний / Северо-Кавказская государственная зональная МИС. 2003. — № 11-49-03 (4060322). — 5 с.

149. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-144 «Дон-1500М»: Протокол испытаний / Северо-Кавказская государственная зональная МИС. 2006. — № 11-36-06 (4060332). — 5 с.

150. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-152 «ACROS 590 Plus»: Протокол испытаний / Кубанская государственная зональная МИС. 2010. — № 07-58-2010 (4060102). — 9 с.

/

151. Комбайн зерноуборочный «Лида-1300»: Протокол испытаний / Государственное учреждение Центрально-Чернозёмная МИС. 2002. — № 14-22-2002 (3240152). — 5 с.

152. Комбайн зерноуборочный самоходный «Сампо-Ростов» модели 81^-3065: Протокол испытаний / Северо-Кавказская государственная зональная МИС. 2004. — № 11-37-04 (4060392). — 5 с.

153. Комбайн зерноуборочный КЗС-7 «Полесье»: Протокол испытаний / Государственное учреждение Центрально-Чернозёмная МИС. 2002. — № 14-28-2002 (6240192). — 5 с.

154. Комбайн зерноуборочный КЗС-1218: Протокол испытаний / Государственное учреждение Центрально-Чернозёмная МИС. 2006. — № 14-51-2006 (4060302). —5 с.

Приложение 1 Имитационная модель ММСЗК в Matlab Simulink с использованием SimDriveline и Fuzzy Logic Toolboxes

Листинг га-файла имитационной модели ММСЗК

Harvesting=readfis('Harvesting');

Trajectory_control=readfis('Trajectory_control1); Moment=readfis('Moment');

%-------------------- Параметры комбайна -----------------------

inertiaFront=167.0174/10; % момент инерции ведущих колёс inertiaRear=59.9/10; inertiaTrans=l.6; inertiaEng=17/lO; J=200; psi=4e-4; Mass=19500; a=l.83 5; b=2. 028 ; L=a+b; h=2 .276;

N_engine=2 94 000; RFront_wheel=0.812 8; RRear_wheel=0. 6 096; Frontal_area=5; Bp=9;

% момент инерции управляемых колес % суммарный момент инерции трансмиссии % суммарный момент инерции двигателя % суммарный момент инерции комбайна % коэффициент эластичности колёс % суммарная масса комбайна

% расстояние от передней оси до центра масс (м) % расстояние от задней оси до центра масс (м) % длина базы

% высота центра парусности (м) % максимальная мощность двигателя (Вт) % радиус ведущих колёс % радиус управляющих колёс % площадь лобовой поверхности % ширина рабочего захвата жатки (м) Параметры моделирования внешних воздействий ---------------

beta=5; Q "Q максимальный угол

K_beta=10; % коэффициент вариации угла подъёма

Ktr=0.3; o, "o коэффициент воздействия профиля поля на колёса

Kor=0.2; o, "o коэффициент вариации траектории ориентации (м)

Tor=50; % время изменения траектории ориентации (сек)

VJind_speed=10 ; % скорость ветра(км/ч)

Q=50; % урожайность зерна (ц/га)

kq=3 5; % коэффициент вариации урожайности (%)

SOl=l/l.5; % соломистость хлебной массы (вес соломы/вес зерна)

k_SOl=20; % коэффициент вариации соломистости (%)

vlag=3 0; % влажность зерновой массы (%)

k_vlag=4 0; коэффициент вариации влажности зерна (%)

Prd=l.5; % допустимые потери за МСУ

Pod=1.5; % допустимые потери за системой очистки

tg=0.1; % транспортное запаздывание жатки

Ьг=0.5; % транспортное запаздывание зернового шнека

р=750; % плотность зерна (кг/мЗ)

4= 10.5; % объём зернового бункера (мЗ)

т_з(:ор=р*У; % масса зерна в бункере,

% _ Коэффициенты динамики рабочих органов _

% сз. - коэффициент обмолота за счёт первого удара рабочего органа % VI - скорость удара рабочего органа по массе

% а1 - коэффициент интенсивности обмолота в зоне действия рабочего органа % тл. - коэффициент сепарации % И - длина зоны действия рабочего органа

% Li - длина сепарирующей

Tb=0.1;

C2 = 3.5*10a-3 ; v2=2 .1;

с3=25.4*10л-3 ; v3 = 13.1 ;

a3=3.1; тЗ=2 - 93 ;

13=1.32; L3 = 2 .85;

c4 = 3.1*10^-3 ; v4 = l • 2;

a4 = 0 ; 14 = 1 /

c9=6.56*10A-3 ; v9 = 3 .8;

a9 = 0 ; 19 = 1 • 8;

cl0=26.2*10"- 3; vl0= 32.12

al0=2.61; ml0 = 1.75;

110=1.5; L10 = 0.76;

Cll = 5 . 5*10Л-3 ; vll = 3.8;

all=0; 111 = 1.8;

Ш5=3.1; L5 = 0 .30;

тб=4.21; L6 = l ■ 15;

m8=4.51; L8 = l . 15;

% ------------ Расчёт коэффициентов передаточных функций ------------------

Kbv=108; % коэффициент датчика оборотов приёмного битера

КЬш=25.65; % коэффициент датчика крутящего момента приёмного битера

Kmv=2 0; % коэффициент датчика оборотов ротора МСУ

Kiran=34.2; % коэффициент датчика крутящего момента ротора МСУ

Kden=(b-a)*psi*Mass; % множитель знаменателя ПФ

K_Tl=J*Mass*psi"2;

К_Т0=((аЛ2+ЬЛ2)*Mass+2*J)*psi;

K_K01=psi*a*Mass;

Max_Wind=(Frontal_area*Wind_speed*Kwind/lOO)+0.1; Sample_Wind=abs(2-Max_Wind)*2; Tw=Sample_Wind/Max_Wind/10; open_system('AutoCombine1);

ON

Ак

X Nx

Nd

Микроконтроллер П1.2

Регулятор частоты двигателя

Nd nd

PS —►

f(x)=0

T

е-

т

Р| fcHL.

^J—е. PSS »K^[Nddl

Двигатель

Vd

Б f Md

Трансмиссия Сцепление

nx Nx

Сер во регулятор ГСТ

Md

Speed|

Nx fa-

Ходовая часть П1.3

t

Скорость

dX

Md

Динамика материальных потоков П1 4

dX Скорость

\

ММУ траекторией движения П1 8

Рисунок П1.1 — Имитационная модель ММСЗК

Нечеткий контроллер траектории движения

Блок адаптации по загрузке МСУ

Рисунок П1.2 — Модель бортового микроконтроллера

Nx Md

Г F

в- Я

Сцепление

Fz

<3-.

Дифференциал

Динамика левых колес

Динамика правых колес

В А

Сопротивление качению

>GD

Speed

Угол профиля поля

Шасси комбайна

Сопротивление воздуха

Рисунок П1.3 — Модель динамики ходовой части комбайна

Tr

Траектория

Е>

♦о

dx

Тг

Tr H

ds

jF

Senajr S

|u| h>Œ)

dX

CAN интерфейс с микроконтроллером

VL>[¡ i

и I-►

r>phi lAk

phi

-KRad to Grad

1 S

sM Ар * den(s)

Шаговый двигатель

Рулевой вал

In

1 s 4- Out Nu m (s) Den (s) Num Den

Wp

4-

Num Phil

Wphi

[NX?>-Num_X1 [DX])-

Den X1

In

Num Num(s)

Out

Den (s)

Den

Ws

CD

Скорость движения

Den_Reg

Product

Num Phi

Num X

Рисунок П1.8 — Модель ММУ траекторией движения

О'

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 с 15

Я, кг/с / :::;:;;: 1

0'

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 с

0.35

Рисунок ПЗ.З — Параметры моделирования обобщённых потерь зерна: ук — скорость движения, д — секундная подача хлебной массы в МСУ, 8 — соломистость хлебной массы, % — влажность хлебной массы, П —

обобщённые потери зерна