Повышение эффективности работы машинно-тракторного агрегата мехатронной системой рулевого управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Азнагулов Айнур Иршатович

• Азнагулов Айнур Иршатович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Азнагулов Айнур Иршатович

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЖДЕНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫМ АГРЕГАТОМ В ПРЕЦИЗИОННОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ

1.1 Цифровизация сельского хозяйства Российской Федерации

1.2 Спутниковые навигационные системы в России

1.3 Системы параллельного вождения МТА

1.3.1 Навигационные технологии в параллельном вождении МТА

1.3.2 Анализ существующих систем параллельного вождения

1.3.3 Принцип работы автоматизированных систем параллельного вождения

1.4 Анализ моделей управления движением колесных машин

1.5 Методы местоопредления и механико-математические модели колесных машин

1.6 Алгоритмы управления движением машин

1.7 Агротехнические требования

Выводы, цель и задачи исследования

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Структурная схема системы параллельного вождения с подруливающим устройством

2.2 Математическая модель движения МТА

2.3. Обоснование параметров ПИД-регулятора

2.4 Основные параметры программно-аппаратной части мехатронной системы

2.4.1 Алгоритм работы и программная реализация системы параллельного вождения МТА

2.4.2 Микроконтроллер мехатронной системы управления

2.4.3 Датчик угла поворота колёс системы параллельного вождения

2.4.4 Высокоточная антенна ОРБ/ГЛОНАСС

2.4.5 Параметры подруливающего устройства

Основные выводы по главе

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ МТА

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика проведения компьютерных исследований

3.3 Методика проведения полевых испытаний

3.3.1 Монтаж автоматической системы управления машинно-тракторным агрегатом на трактор

3.3.2 Полевые испытания по определению точности движения

3.3.3 Полевые испытания для определения эффективности

Выводы по главе

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЖДЕНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫМ АГРЕГАТОМ

4.1 Результаты компьютерных исследований

4.2 Анализ результатов проведенных полевых испытаний

4.3 Анализ эффективности разработанной мехатронной системы рулевого

управления для параллельного вождения МТА

Основные выводы по главе

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

5.1 Общие сведения

5.2 Экономическая эффективность использования мехатронной системы

рулевого управления для параллельного вождения МТА

Основные выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы машинно-тракторного агрегата мехатронной системой рулевого управления»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Практическое отсутствие цифровых технологий в сельском хозяйстве (менее 10% от всех технологических операций) является сдерживающим фактором повышения производства продукции, особенно в области растениеводства. Наиболее перспективно использовать цифровые технологии в системе точного земледелия. В основе этих технологий лежит управление продуктивностью посевов, внесения удобрений, обработки почвы, уборки с использованием специализированных компьютерных технологий и применением навигационных систем.

С целью сокращения отставания по производительности труда, урожайности и другим показателям от стран с традиционно развитым сельским хозяйством в Российской Федерации все больше внимания уделяется разработке мер государственной поддержки в части стимулирования развития цифровых технологий в агропромышленном комплексе.

Наибольшие энергетические затраты при производстве продукции растениеводства связаны с работой машинно-тракторного агрегата (МТА) на поле. Использование систем параллельного вождения дает экономию топлива до 3%, удобрений и гербицидов до 10 %. Однако применение зарубежных систем автоматического управления движением машинно-тракторного агрегата (МТА), в частности систем подруливания, на технике отечественного производства затруднено вследствие несогласованности конструктивных параметров. Также следует отметить высокую для отечественного потребителя стоимость зарубежных систем точного земледелия. Присутствующие на рынке системы параллельного вождения отечественного производства позволяют машинисту-механизатору управлять движением по курсоуказателю (агронавигатору), однако отсутствуют системы, обеспечивающие движение колесных машин без участия машиниста-механизатора. Следовательно, проведение исследований, ставящих целью

создание отечественных систем параллельного вождения колесных машин в агропромышленном комплексе, является актуальной задачей.

Одним из основных направлений фундаментальных и приоритетных прикладных исследований аграрной науки в области механизации, электрификации и автоматизации, является создание научных основ для разработки техники нового поколения с использованием робототехники и цифровых технологий для реализации высокоэффективных технологий производства приоритетных групп сельскохозяйственной продукции. Работа соответствует приоритетным направлениям Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации пункт 20 (подпункты «а», «г») утвержденной указом президента РФ №642 от 01.12.2016.

Степень разработанности темы. Проведенный анализ научной литературы показал, что значительный вклад в разработку теории параллельного движения МТА внесли В. А. Королев, А. В. Линенко, В. И. Поддубный, Е.В. Пухов, Е.В. Труфляк D.M Bevly C.H Choi, J.B Derrick, Gomez-Gil, S.K. Matheson, M. O'Connor, R.J. Palmer и многие др.

Цель исследования. Повышение эффективности выполнения сельскохозяйственных операций путем разработки и применения мехатронной системы рулевого управления для параллельного вождения машинно-тракторным агрегатом.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработать математическую модель кинематики движения МТА с мехатронной системой рулевого управления для параллельного вождения;

2. Разработать мехатронную систему рулевого управления для параллельного вождения МТА;

3. Разработать программу и методику теоретических и экспериментальных исследований и провести экспериментальную оценку мехатронной системы рулевого управления;

4. Провести технико-экономическую оценку МТА с мехатронной системой рулевого управления.

Объект исследования. Процесс параллельного вождения машинно-тракторным агрегатом с мехатронной системой рулевого управления.

Предмет исследования. Закономерности изменения параметров переходного процесса в мехатронной системе рулевого управления, влияющих на точность движения МТА.

Методология и методы исследований. При выполнении работы использовались стандартные методики, в частности метод математического моделирования с применением теорий механики, сельскохозяйственных машин и автоматического управления. Экспериментальные исследования проведены на основе планирования многофакторных экспериментов. При исследованиях применялась вычислительная техника и современные компьютерные программные продукты: Microsoft Office 2016, Компас 3D V18, MatLab R2018a и др.

Научная новизна:

1. 1. Разработана математическая модель кинематики МТА с мехатронной системой рулевого управления для параллельного вождения;

2. Закономерность влияния коэффициента усиления переходного процесса мехатронной системы рулевого управления МТА на его качество и быстродействие.

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ на полезную модель № 183287, № 190223.

Теоретическая значимость. Разработана математическая модель мехатронной системы «электропривод-рулевое колесо» МТА, позволяющая устанавливать взаимосвязи и закономерности в предложенной системе управления МТА.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем параллельного вождения, а именно подруливающих устройств для МТА, а также позволяют дать практические рекомендации по их разработке.

Реализация результатов исследований. В ходе диссертационного исследования мехатронная система рулевого управления для параллельного вождения МТА прошла испытания и внедрена в «ИП-глава КФХ Фаттахов Ф.У.» Буздякского района Республики Башкортостан, а также устанавливается в качестве дополнительного оборудования в ГУСП "Башсельхозтехника" Уфимского района Республики Башкортостан, которое занимается производством и реализацией тракторов Беларус 82.1БШ и Беларус 1221БШ.

Материалы исследований мехатронной системы рулевого управления для параллельного вождения МТА используются в учебном процессе Башкирского ГАУ по дисциплинам «Автоматизированный электропривод» и «Цифровые технологии в агроинженерии».

Вклад автора в проведенное исследование состоит в анализе состояния объекта исследования, получении исходных данных, формировании цели и задач, получении математической модели, результатов исследований, проведении экспериментальных исследований, в анализе и обработке полученных результатов, их апробации, подготовке основных публикаций по теме диссертационной работы.

Степень достоверности результатов и апробация результатов работы. Достоверность теоретических и экспериментальных исследований подтверждаются результатами лабораторных и производственных экспериментов, использованием современных методов исследований с применением ПЭВМ с лицензионным программным обеспечением.

Основные результаты доложены и одобрены на: национальной (Всероссийской) научной конференции Института агроинженерии (ЮУрГАУ г. Челябинск, 2021); итоговой конференции по результатам выполнения научных проектов - грантов Республики Башкортостан молодым ученым (ГБНУ АН РБ г. Уфа, 2020); Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ г. Москва, 2019); Всероссийском конкурсе «Цифровая экономика: мечты и реальность цифрового сельского

хозяйства» в рамках специализированной выставки «Всероссийский день поля-2019» (г. Санкт-Петербург, 2019); Международной научно-практической конференции в рамках XXIX Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2019» (г. Уфа, 2019); акселерационной программе инновационных проектов «Путеводитель по инновациям 2.0» (г. Уфа, 2018); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 20-летию образования энергетического факультета Башкирского ГАУ, в рамках Российского энергетического форума и международной выставки «Энергетика Урала» 2018.

Положения, выносимые на защиту:

1. Теоретическое обоснование кинематики движения МТА с мехатронной системой рулевого управления;

2. Теоретическое обоснование параметров программно-аппаратной части мехатронной системы рулевого управления МТА;

3. Виртуальная и экспериментальная оценка работы мехатронной системы рулевого управления МТА;

4. Технико-экономическая оценка эффективности МТА, оборудованного мехатронной системой рулевого управления.

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 18 печатных работ (5 статей в изданиях, входящих в перечень ВАК и 2 публикации, входящие в индексируемую международную базу Скопус), 2 отчета о выполнении НИР, получено 2 патента РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация написана на русском языке, состоит из введения, пяти глав, общих выводов и библиографического списка. Диссертационная работа содержит 145 страниц машинописного текста, в том числе 55 рисунков, 21 таблицу, 132 наименования использованной литературы и 23 страницы приложений.

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЖДЕНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНЫМ АГРЕГАТОМ В ПРЕЦИЗИОННОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ

1.1 Цифровизация сельского хозяйства Российской Федерации

Фактический объем продукции растениеводства в 2019 г. составил 3133,2 млрд руб. Объем продукции растениеводства с применением цифровых технологий - 3327,1 млрд руб. Ожидаемый прирост продукции растениеводства за счет внедрения цифровых технологий составляет 193,9 млрд руб [53,87].

По данным Аналитического центра Минсельхоза России (рисунок 1.1), внедрение цифровых технологий в сельское хозяйство обеспечивает получение положительных экономических эффектов и позволяет снизить затраты не менее чем на 23 % при внедрении комплексного подхода [29,88].

Рисунок 1.1 - Эффективность внедрения цифровых технологий

Наиболее популярный вариант внедрения цифровых технологий на данный момент осуществляется посредством систем точного земледелия. Однако, технологии точного земледелия используют около 10% российских агропромышленных комплексов, холдингов и ферм, что является крайне

низким показателем [68,89,75]. Доля аграриев, освоивших точное земледелие, в процентном соотношении по сравнению с другими странами представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Освоение точного земледелия среди аграриев

Наиболее востребованными в сфере точного земледелия являются системы параллельного вождения, так как наибольшие энергетические затраты при производстве продукции растениеводства связаны с работой машинно-тракторного агрегата (МТА) на поле [1,28,95]. Системы точного земледелия позволяют АПК повысить общую производительность и качество работы. Применение техники, оснащенной системой параллельного вождения позволяет использовать ее в темное время суток с осуществлением минимальных огрехов и снижением воздействия «человеческого фактора». В результате применения этих технологий сокращаются издержки на семена, удобрения, средства защиты растений и топливо.

В настоящее время, в регионах наблюдаются различные программы по развитию, поддержке и внедрению элементов точного земледелия в сельскохозяйственные предприятия. Однако, согласно центру прогнозирования и мониторинга Кубанского ГАУ совместно с Департаментом научно-технологической политики и образования, только 28 регионов из 40

внедрили технологии точного земледелия [3,8,87]. Внедрение элементов точного земледелия по регионам РФ представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Использование элементов точного земледелия в РФ

Регион Количество хозяйств Площадь, тыс. га

Липецкая область 812 2352

Орловская область 108 684

Самарская область 75 704

Курганская область 55 387

Воронежская область 54 336

Тюменская область 54 241

Нижегородская область 50 158

Красноярский край 44 300

Тамбовская область 41 315

Краснодарский край 32 609

Оренбургская область 31 218

Томская область 31 177

Республика Крым 30 98

Ленинградская область 24 32

Тульская область 23 143

Республика Башкортостан 21 192

Калининградская область 17 94

Пермский край 15 72

Рязанская область 15 33

Курская область 13 71

Амурская область 12 110

Республика Адыгея 7 13

Волгоградская область 6 101

Ивановская область 6 15

Костромская область 5 6

Смоленская область 4 10

Республика Коми 3 35

Карачаево-Черкесская Республика 3 15

Россия только начала внедрять данные технологии, несмотря на все преимущества систем точного земледелия, в то время как другие страны давно применяют и совершенствуют данные технологии. При правильном подходе, должном развитии и поддержке, данные технологии будут востребованы, так как их сельскохозяйственный потенциал очень велик, иначе конкурентное преимущество будет потеряно.

1.2 Спутниковые навигационные системы в России

В России наиболее популярны следующие виды спутниковых навигационных систем (СНС):

- GPS (США);

- ГЛОНАСС(Россия);

- Галилео (Европейский Союз);

- Beidou (Китай).

- Системы навигации наземного базирования: LORAN, RSDN-20.

Спутники формируют и передают радиосигналы для

координатновременного обеспечения потребителей в реальном времени. В системах первого поколения спутники служили в качестве движущегося радиомаяка с известными координатами [13,17,40]. В ходе исследований системы ГЛОНАСС выявили компромиссное решение между сложностью и потребительскими свойствами СНС, оно достигается при размещении спутников на круговых траекториях высотой 19000—20000 км с наклонением около 64°. При такой высоте атмосферные явления уже не столь критичны и гравитационные возмущения со стороны солнца или луны еще не привели к быстрым изменениям орбиты. В теории, на такой высоте достаточно 18 спутников в трёх или шести орбитальных плоскостях. Это обеспечит высокое качество покрытия с любой точки планеты благодаря приему сигналов с минимум 4 спутника. На практике для стабильной работы, в условиях рельефа, более подходящего для решения навигационной задачи расположения необходимы 24 работающих спутника, а с учетом резерва в системе необходимо иметь 27-30 аппаратов (таблица 1.2). К таким же выводам пришли и зарубежные ученые [4,105,106,131]. Они расположили в начальной конфигурации 24 спутника на 6 орбитальных плоскостях на высоте 20200 км с наклонением 55° (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Орбитальные траектории спутников

Таблица 1.2 - Свойства применяемых СНС в РФ

№ п/п Параметры ГЛОНАСС GPS

1. Проектное число спутников 24 24

2. Число орбитальных плоскастей 3 6

3. Высота орбит относительно центра масс, км 25500 26600

4. Способ разделения сигналов частотный кодовый

5. Несущая частота, мгц

L-1 1602,6-1615,5 1575,4

L-2 1246,4-1256,5 1227,6

6. Система пространственных координат ПЗ-90 WGS-84

7. Тип эфемерид Геоцентрические координаты и их производные Модифицированные кеплеровы элементы

Следует отметить, что для достижения высокой точности существуют несколько основных способов корректировки спутникового навигационного сигнала. Поправки могут быть получены как от базовой спутниковой станции RTK (Real Time Kinematic), расположенной в непосредственной близости от поля так и от геостационарных спутников. Такие корректировки позволят повысить точность до ±5 см [4,95,113,115,127,128].

На данный момент в мире работают несколько сервисов корректировок сигналов, но в России официально действует только один - Omnistar HP/XP. Компания Omnistar имеет собственную сеть базовых станций по всему миру, которые в автоматическом режиме вычисляют необходимую коррекцию сигнала через свои спутники и отправляют поправки на конкретный приемник.

Помимо дифференциальных поправок широкое применение получила технология РТК. Суть ее заключается в том, что на территории хозяйства устанавливается стационарная или переносная база с частотой радиосигнала 450 или 900 МГц для отправки поправок на приемники. Данная технология позволяет обеспечить высокую точность без затрат на абонентскую плату (отсутствие подписки) за каждый приемник, но, с другой стороны, необходимы разовые затраты на приобретение и установку оборудования и есть ограничения по радиусу действия. Зона покрытия ограничена рельефом и характеристиками РТК станции.

Одним из перспективных направлений в РФ является внедрение систем точного позиционирования в сельское хозяйство. В концепции точного земледелия это позволит снизить уровни трудовых и материальных затрат, увеличить производительность труда и повысить при этом качество и количество продукции растениеводства.

1.3 Системы параллельного вождения МТА 1.3.1 Навигационные технологии в параллельном вождении МТА

Управление МТА во время выполнения сельскохозяйственной операции является наиболее утомительным для механизатора из-за долгих часов выполнения повторяющихся действий на низких скоростях в совокупности с повышенным вниманием к операции (междурядная обработка, внесения жидких минеральных удобрений и т.д.). Рулевое управление является значительной нагрузкой на умственные способности оператора при выполнении сельскохозяйственных операций [18,65]. Palmer & Matheson определили, что до 10% затрат на растениеводство можно сэкономить за счет повышения точности движения МТА на поле [99].

Наиболее распространенными приборами для управления движением машинно-тракторным агрегатом с использованием спутниковых радионавигационных сигналов в сельском хозяйстве являются: системы параллельного вождения (агронавигаторы), автопилоты и подруливающие устройства (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Реализация параллельного вождения

Простейшими (визуальными) навигационными приспособлениями, для параллельного вождения МТА, являются маркер и следоуказатель для повышения точности вождения посевных агрегатов, вешки для разбивки полей на загоны, креномер на крутосклонных тракторах для предупреждения об опасных уклонах местности, спидометр для измерения скорости движения и пройденного пути, часы для определения времени движения.

Под автоматизированным параллельным вождением понимаются выполняемые без участия водителя (механизатора) действия по определению траектории движения при помощи курсоуказателей (агронавигаторов), которые определяют маршрут по спутниковым навигационным сигналам (рисунок 1.5 а).

Рисунок 1.5 - Автоматизированная система параллельного вождения а-курсоуказатель (агронавигатор); б- автоматическая система управления

траекторией МТА

При выполнении сельскохозяйственных операций на поле МТА, как правило, должен двигаться по траектории, близкой к прямой линии. Обычно траектория движения направлена параллельно одной из сторон обрабатываемого участка поля, в конце которых производится разворот [97].

В некоторых случаях оно может охватывать и развороты, управляя движением МТА. Автоматическая система управления представляет собой более сложную систему в отличии от простых систем курсоуказателя (агронавигаторов). В эту сложную систем входят не только ОРБ/ГЛОНАСС приемник и пользовательский интерфейс с алгоритмом планирования пути, но и привод для управления рулевым механизмом МТА, датчики угла поворота колес, гироскоп (защита от опрокидывания) и контроллер для обработки всей полученной информации (Рисунок 1,5 б) [44].

1.3.2 Анализ существующих систем параллельного вождения

При выполнении сельскохозяйственной операции на поле МТА подвержен отклонению от задаваемой траектории вследствие возмущений со стороны опорной поверхности, наклона опорной поверхности и действий сил инерции. При этом происходит увеличение пути, образуются огрехи (перекрытия/ пропущенные участки), повышается расход семян и удобрений, повышается расход топлива, увеличиваются психомоторные затраты на машиниста-механизатора [58,66,76,96].

Одним из наиболее эффективных способов снижения вышеперечисленных негативных факторов влияющих на качественные и количественные показатели работы МТА является внедрение систем автоматического параллельного вождения на основе спутниковой навигации [65,57].

На сегодняшний момент в России используются системы параллельного вождения фирм JohnDeer (США), Klaas (Германия), Trimble (США), Raven (США/Недерланды), Topcon (Япония), Agleader (США), Leica (Швейцария), FJDynamics (Китай). Существенным недостатком импортных систем точного земледелия является их высокая стоимость для отечественных сельхозпроизводителей и то, что в большинстве случаев они не могут быть напрямую использованы на российской сельскохозяйственной технике вследствие несогласованности конструктивных параметров [44]. Из отечественных систем стоит отметить комплекс «ГлоНАШ», агронавигатор «Кампус», использующие спутниковую навигацию для отображения текущего положения трактора на поле [71]. К сожалению, следует отметить отсутствие на российском рынке систем подруливания и автопилотирования отечественного производства.

Разработкой систем параллельного вождения МТА можно отметить следующих российских и зарубежных ученых: З.А. Годжаев, А.П. Гришин, В.М. Ермаков, М.В. Ермаков, В.А. Королев, А.В. Линенко, В.И. Поддубный,

Е.В. Пухов, Д.С. Стребков, В.А. Шляхов, D.M Bevly, C.H Choi, J.B Derrick, G.Gomez-Gil, S.Matheson, M. O'Connor, R.J. Palmer.

В таблице 1.3 представлены основные используемые системы автоматического вождения МТА на сельскохозяйственных предприятиях Российской Федерации.

Таблица 1.3 Основные используемые системы параллельного вождения на сельскохозяйственных предприятиях Российской Федерации

№ п/п

Подруливающие устройства

Краткая характеристика

1

Компания LEICA

Страна производитель - Швейцария; Точность - 0.. .20 см;

Подруливающее устройство - представляет собой электродвигатель, который с помощью предусмотренного в комплекте универсального кронштейна крепится к рулевой колонке трактора и автоматически вращает рулевое колесо; Тип привода - редукторный (фрикционная передача).

Страна производитель - США; Точность - 0.20 см;

Подруливающее устройство - устанавливается на рулевую колонку, управление осуществляется фрикционным роликом, непосредственно приводящим во вращение рулевое колесо МТА; Тип привода -редукторный (фрикционная передача)._

Компания FJ Dynamics

Страна производитель - Китай; Точность - 0.20 см;

Подруливающее устройство - встроено в корпус рулевого колеса и в течение 10 минут прочно крепится к рулевой колонке и исключает проскальзывание, может использоваться даже на технике производства СНГ.

Тип привода - редукторный (зубчатая передача)._

Компания Topcon

Страна производитель - Япония; Точность - 0.20 см;

Подруливающее устройство - благодаря малошумному безредукторному электродвигателю с высоким крутящим моментом система AES-25 обеспечивает бесшумную работу и точнейшее электрическое управление;

Тип привода - безредукторный._

Компания Глонаш

Страна производитель - Россия; Точность - 0.20 см;

Дисплей устанавливается в кабину тракторов и служит для отображения информации для водителя: отклонения от курса, скорость работы, нормы расходы, забитие сошников и т.д. (агронавигатор без подруливающего устройства)._

2

3

4

5

Автоматизированная система параллельного вождения состоит из приемника спутниковых радионавигационных сигналов с внешней антенной и курсоуказателя [84]. Данная система позволяет поддерживать движение с точностью до 30 см. Применяется ограничено, в основном только на внесении удобрений. Для более точного параллельного вождения используют [4]:

- двухчастотный навигационный приемник для позиционирования;

- светодиодную панель или дисплей (для визуализации отклонений от заданного курса);

- контроллер для корректировок направления движения и расчета отклонений на неровностях антенны приемника;

- подруливающее устройство.

1.3.3 Принцип работы автоматизированных систем параллельного

вождения

Последовательность работы системы выглядит следующим образом (рисунок 1.6): вначале задается маршрут, затем МТА начинает движение, и система непрерывно производит следующие действия: сигналы со спутников принимаются GPS/ГЛОНАСС приёмником и передаются в программу управления движением МТА [1]. Сигнал с датчика угла поворота, управляемых колес идёт в программу управления движением МТА [44]. На их основании программа вычисляет скорость, направление движения, величину отклонения от задаваемой траектории, а затем, по закону управления движением реализует маневры приближения текущей траектории к необходимой. При этом генерируются сигналы в виде напряжения, поступающего на привод рулевого механизма, который поворачивает колеса МТА на необходимый угол [43,114,121]. Такая система обеспечивает более высокую точность движения по курсу без вмешательства оператора.

Г Программно-аппаратная часть И 1 Г 1 Электромеханическая часть ~1

!Р$/@.0Ш55 приемник 1 1 1 1 Датчик угла поборота

\ / 1 1

Программа управления движением МТА 1 е-р-1 -г 1 Л1 Придод рупедого механизма

_1 _1

Рисунок 1.6 - Принцип работы системы параллельного вождения

Так как точность вождения напрямую зависит от точности измерений GPS-приемника, то очень важно знание механизаторами основных принципов рботы приемников. На точность определения местоположения влияет несколько основных факторов: временные рассогласования, количество одновременно наблюдаемых спутников, атмосферная интерференция, вариации орбит спутников, многолучевое распространение сигнала и другие [4,73].

Необходимо отме тить, что кроме высокоточной системы обработки спутниковых навигационных сигналов необходима соответствующая автоматическа я система управления МТА , та к как ни один механизатор вручную не в состоянии обеспе чить требуемую точность движения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Азнагулов Айнур Иршатович, 2024 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Азнагулов А.И., Камалов Т.И., Лукьянов В.В. Подруливающее устройство для управления машинно-тракторным агрегатом с редукторным электроприводом //Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий : материалы III Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 20-летию образования энергетического факультета Башкирского ГАУ, в рамках Российского энергетического форума и международной выставки «Энергетика Урала». - Уфа: Башкирский ГАУ, 2018. - с. 3-6

2. Альгин В. Б. Схематизация и расчет мобильной машины как многомассовой системы. Регулярные механические системы / В. Б. Альгин // Механика машин, механизмов и материалов. - 2012. - №1 (18). - С. 6-16.

3. Артюшин А.А., Смирнов И.Г. Научно-техническое обеспечение применения ГЛОНАСС в сельскохозяйственном производстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2015. - № 1. - С. 8-11.

4. Балабанов В.И., Железова С.В., Березовский Е.В. / Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие / - М.: Изд-во РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2013. -148 с.

5. Бахмутов С. В. Математическая модель движения автомобиля как многомассовой системы / С. В. Бахмутов, Д. Н. Гусаков // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. - 2008. -№1 (5). - С. 6-12.

6. Бахмутов С. В. Унифицированная математическая многомассовая модель движения многоосного автомобиля / С. В. Бахмутов, Д. Н. Гусаков // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2007. - №28. - С. 3240.

7. Белов А.Б. Конструирование устройств на микроконтроллерах / Наука и Техника, 2005. - 255 с.

8. Березовский, Е.В. Внедрение технологий точного земледелия: опыт Тимирязевской академии [Текст] / Е. Березовский, А. Захаренко, В. Полин //Аграрное обозрение . - 2009. № 4. - С. 12- 17.

9. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления. [Текст] / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - СПб.: Изд-во «Профессия», 2003. -752 с.

10. Бизяев С. Н. Синтез дифференциальных уравнений движения мобильных машин / С. Н. Бизяев, С. А. Павлюк // Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов: материалы II международной конференции, АлтГТУ им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000. -С. 14-17.

11. Благодатских А. С., Липаев В. В, Древс Ю. Г Инженерное проектирование программного обеспечения. Экономика, разработка и использование программного обеспечения для ЭВМ - М.; Инфра-М, 1995. -204с.

12. Бойко В.И. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры / В. И. Бойко - СПб.: БХВ - Петербург, 2004 г. - 455 с.

13. Бычков И.В. Внедрение геоинформационных технологий и навигационных систем в задачах точного земледелия [Текст] / И.В. Бычков, Н.Г. Луковников, Л.В. Нефедьев, Г.М. Ружников // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2011. Том 9. - С. 22-30.

14. Валекжанин А.И. Повышение маневренности движения мобильных машин [Текст] / А.И. Валекжанин, В.И. // Вестник - АГАУ. Технологии и средства механизации сельского хозяйства. - 2009. - №1(51). - С. 52-55.

15. Васильев К. Теория автоматического управления (следящие системы): автоматические регуляторы и следящие системы, их типовые схемы, основные статические и динамические характеристики особенности выбора параметров рассматриваемых регуляторов и следящих систем и даны рекомендации по их применению. Учебное пособие.-2-е изд.- Ульяновск, 2001. - 198 с.

16. Воронков В.Н. Воронков И.В. Сравнительный анализ технических, эксплуатационных и экономических характеристик устройств параллельного вождения сельхозтехники: учебно-методическое пособие. - М.: Минсельхоз РФ, ФГБОУ «РИАМА», 2015. - 23 с.

17. Гвоздева Н. А. Построение функциональной модели ИНС для управления агрегатом для внесения удобрений / Н. А. Гвоздева, М. А. Кузнецов // Вклад молодых ученых в аграрную науку: мат. Международной научнопрактической конференции. Кинель : РИЦ СГСХА, 2015. - С. 263-267.

18. Годжаев З. А. [и др. ] Беспилотное мобильное энергосредство сельскохозяйственного назначения // Тракторы и сельхозмашины. - 2016. -№10. - С. 41-44.

19. Горин Г.С. Разработка гибридной теории установившегося поворота машинно-тракторного агрегата (МТА). Динамика / Г.С. Горин, В.М. Головач, Я. Ю. Жгут // Агропанорама. - 2011. - № 1. - С. 8-13.

20. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде МЛТЬАВ: Учеб.курс. - С.-Пб: Питер, 2000.

21. Давыдов Н. И. Определение параметров настройки ПИД -регулятора по переходной характеристике объекта управления/ Н. И. Давыдов, О. М. Идзон, О. В. Симонова // Теплоэнергетика. - 1995. - №10. - с. 17-22.

22. Дебелов В.В. Моделирование электронной системы регулирования скорости движения легкового автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости [Текст] / Дебелов В.В., Козловский В.Н., Иванов В.В., Строганов В.И. // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2013. -№6. - С. 2 - 7.

23. Денисенко В. ПИД - регуляторы: принципы построения и модификации. Ч. 2.//Современные технологии автоматизации. - 2007 .- №1. -с. 78-88.

24. Джесси Рассел Обзор существующих датчиков положения, виды, различия. Принцип действия. Датчики угла поворота. 3-е изд. И: "VSD"- 2013 -56с.

25. Дьяконов В.П. Matlab. Анализ идентификация и моделирование систем. [Текст] / В. Дьяконов, В. Круглов. - СПб.: Питер, 2002. - 448 с.

26. Дьяконов В.П. Matlab система символьной математики. [Текст] / В.П. Дьяконов, И.В. Абраменкова - М.: Нолидж, 1999. - 640с.

27. Заработная плата в России. Эволюция и дифференциация. - М.: ГУ ВШЭ, 2008. - 576 с.

28. Иванов А. С. Анализ эксплуатационных затрат на беспилотные электротракторы в сельскохозяйственном производстве / А. С. Иванов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2023. -№ 1(99). - С. 159-163.

29. Измайлов А.Ю. Артюшин А.А., Бисенов Г.С. Перспективы использования навигационных систем ГЛОНАСС/GPS при транспортном обеспечении сельскохозяйственных организаций // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - № 2. - С. 16-20.

30. Измайлов А.Ю., Фалеев А.П., Ксенофонтов Н.П. Автоматизированные системы управления для создания роботизированных технологий в растениеводстве // Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем: Сб. докл. XII Междунар. науч.-практ. конф. Ч. 2. - М.: ВИМ, 2012.-С. 602-610.

31. Иофинов С.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка / С.А. Иофинов. - М.: Колос, 1974. - 480 с.

32. Карпов, Р.Г. Электрорадиоизмерения: [учебное пособие для вузов по специальности "Автоматика и телемеханика"] / Р.Г. Карпов, Н.Р. Карпов. -Москва: Высшая школа, 1978. - 272 с.: ил.: 0.75.

33. Керниган Б., Ритчи Д., Язык программирования Си . — СПб.: "Невский Диалект,2003.-355

34. Козловский В.Н. Моделирование электрооборудования автомобилей в процессе проектирования и производства [Текст]: монография / В.Н. Козловский. - Тольятти: ГОУ ВПО «ТГУ». - 2009. - 227 с.

35. Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. Пособие по специальностям "Автомобили и автомобильное хозяйство", "Эксплуатация и обслуживание тракторных и технологических машин и оборудования (по отраслям) направления подготовки дипломированных специалистов "Эксплуатация наземного транспорта'УА.И. Колчин, В.П. Демидов. - 3 изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2002. — 495 с

36. Компания «ТЕХРЕСУРС» ОПРЫСКИВАТЕЛЬ САМОХОДНЫЙ РУБИН-04. URL:http://tehresurs-ufa.ru/opryskivateli-i-razrasyvateli/opryskivatel-samoxodnyj-mbm-04.html. (Дата обращения: 19.06.2021).

37. Корниенко А.Г. и др. Рекомендации по расчету норматива трудоемкости проектирования при разработка и использование программных продуктов для ЭВМ - М.: Высш. шк., 1992. — 195 с

38. Корнилов Г.С. Экологизация транспортных средств в России, проблемы и перспективы. [Текст] / Г.С. Корнилов. Сборник докладов международной научно-технической конференции "Альтернативные источники энергии для транспорта и энергетики больших городов". - М.: Прима-Пресс - М., 2005. - С. 7 - 15.

39. Костыгов А.М. Нечеткая система управления движением мобильного робота / А. М. Костыгов, Д. А. Даденков, А. А. Каверин // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №5. - С. 136.

40. Кочетков В. Т., Половко А. М., Пономарев В. М. Теория систем телеуправления и самонаведения ракет. — М.: Наука, 1964.-564с.

41. Кузин, Д. В. «Нечеткое» управление движением агроробота / Д. В. Кузин [и др. ] // Инновации в сельском хозяйстве. - 2015. - №3(13). - С. 62-66.

42. Лазарев Ю.Ф. Моделирование процессов и систем в МАТЬАВ. [Текст] / Ю.Ф. Лазарев - СПб. Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2005. - 512 с

43. Линенко А.В., Мехатронная система для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом с бесколлекторным электродвигателем, Линенко А.В., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. Электротехнические и информационные комплексы и системы. -Уфа, 2019. - Т. 15, № 1. - С. 33-41.

44. Линенко А. В. Подруливающее устройство для управления машинно-тракторным агрегатом с редукторным электроприводом / А. В. Линенко, В. В. Лукьянов, Сираев Ш.Ф., А. И. Азнагулов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2019. - .№2(50). - С. 125- 130.

45. Линенко А.В. Устройство электрической зарядки капель для опрыскивания сельскохозяйственных культур / А. В. Линенко, В. В. Лукьянов, А. И. Азнагулов, В. Г. Байназаров // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2022. - № 2(62). - С. 125-128. - 001 10.31563/16847628-2022-62-2-125-128.

46. Линенко А.В. Повышение эффективности опрыскивания сельскохозяйственных культур / А. В. Линенко, В. В. Лукьянов,В.Г. Байназаров, А. И. Азнагулов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2022. - № 3(95). - С. 151-155.

47. Литвинов А. С. Некоторые вопросы динамики и неустановившегося поворота автомобиля / А. С. Литвинов, Ю. М. Немцов, В. С. Волков // Автомобильная промышленность. - 1978. - №3. - С. 20-22.

48. Личман Г.И., Марченко А.Н., Белых С.А. Размещение приемника сигналов ГЛОНАСС/GPS на агрегате // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2014. - № 1. - С. 7-9.

49. Лысов А. К., Корнилов Т. В. Техника для защиты растений - Санкт-Петербург: Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений РАСХН, 2010. - 20 с.

50. Магда Ю.С. Современные микроконтроллеры. Архитектура, программирование, разработка устройств / Ю.С. Магда - М.: ДМК Пресс, 2010 г.- 224 с.

51. Мартыненко Ю. Г. Управление движением мобильных колесных роботов / Ю. Г. Мартыненко // Фундаментальная и прикладная математика. -2005. - Т. 11. Вып. 8. - С. 29-80.

52. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы. — СПб.: Питер, 2005.

53. Митрофанов С. В., Варфоломеева М.М., Грачев Н.Н. Современное состояние и перспективы развития химической защиты растений в Российской Федерации / // Техническое обеспечение сельского хозяйства. - 2020. - № 1(2).

- С. 151-158.

54. Моделирование динамики автомобилей [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.universalmechanism.com/ download/80/rus/ gs_um_automotive.pdf (дата обращения 06.06.2021).

55. Нагайцев М. В. "Беспилотные" автомобили - этапы разработки и испытаний / М. В. Нагайцев, А. М. Сайкин, Д. В. Ендачёв // Журнал автомобильных инженеров. - 2012. - №5(76). - С. 32-39.

56. Нехорошева Л.И. и др. Экономика предприятия: Учебник //учебное пособие под общ. ред. Л.Н. Нехорошевой - 3-е изд. - Мн. Выш. Шк., 2005 -383с.

57. Ненайденко А. С. Моделирование управления движением колесной сельскохозяйственной машины в режиме реального времени / А.С. Ненайденко, В.И. Поддубный, А.И. Валекжанин // Тракторы и сельхозмашины. - 2018. - №3. - С. 32-38.

58. Ненайденко А. С. Математическое моделирование движения колесной машины в горизонтальной плоскости / А. С. Ненайденко, В. И. Поддубный // Вестник КрасГАУ. - 2018. - №3(138). - С. 72-77.

59. Павлюк А. С. Математическое моделирование движения автомобиля для оценки эксплуатационных свойств, влияющих на безопасность / А. С. Павлюк, С. Н. Бизяев, С. А. Павлюк // Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов: сб. ст.: в 2 ч. / под ред. А. Л. Новоселова.

- Барнаул : Изд-во АлтГТУ. - 1999. - Ч.2. - С. 10-35.

60. Павлюк А.С. Теоретические основы управляемого движения колесных машин [Текст]/А.С. Павлюк, В.И. Поддубный. - Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. - Барнаул: 2010. - 239 с.

61. Паршин Д. Я., Шевчук Д.Г. Мехатронная система адаптивного управления движением зерноуборочного комбайна / Д. Я. Паршин, Д. Г.

Шевчук // Вестник Донского государственного технического университета. -2012. - Т. 12. №8(69). - С. 73-82.

62. Патент РФ на полезную модель № 183287 Исполнительное устройство для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом./ Линенко А.В., Азнагулов А.И., Ямалетдинов М.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Башкирский ГАУ №2018114392; заявлен 18.04.2018; опубликован 17.09.2018, Бюл. №26

63. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление: пер. с англ. 2-е изд. / А. Пегат. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.

64. Поддубный, В. И. Математическое моделирование управляемого движения колесной машины по задаваемой траектории / В. И. Поддубный, М. Л. Поддубная // Ползуновский вестник. - 2014. - №4. - T1. - С. 40-43.

65. Поддубный В. И. Управление движением колесных мобильных машин с использованием спутниковых радионавигационных систем / В. И. Поддубный, А. С. Пенюшкин // Ползуновский вестник. - 2012. - №1 -1. - С. 239-242.

66. Поддубный В.И. Мехатронная модель колесного трактора для исследования устойчивости движения и управляемости [Текст] / В.И. Поддубный, A. Warkentin // Вестник КраГАУ.Техника. - 2008. - С.228 -232.

67. Подруливающие устройства. [Электронный ресурс]. URL: МрУ/агронавигация.рф/роёгиПуаушЬеЫе-ёеуюев/ (дата обращения 06.06.2020)

68. Пухов Е.В. Перспективы применения интеллектуальных технологий в сельском хозяйстве: учебное пособие по направлению подготовки 35.04.06 Агроинженерия направленности (профиль) «Механизация и автоматизация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве» / Е. В. Пухов. - Воронеж : Общество с ограниченной ответственностью "ИСТОКИ", 2022. - 99 с. - ISBN 978-5-4473-0340-2.

69. Пухов Е.В. Разработка имитационной модели движения сельскохозяйственных агрегатов на поле / Е. В. Пухов, С. С. Мешкова, С. С.

Кочкин // Международный технико-экономический журнал. - 2022. - № 3. -С. 16-26. - DOI 10.34286/1995-4646-2022-84-3-16-26

70. Пухов Е.В. Результаты моделирования и оценка эффективности движения транспортно-технологических машин на поле / Е. В. Пухов, С. С. Мешкова // Вестник НГИЭИ. - 2022. - № 9(136). - С. 53-64. - DOI 10.24412/2227-9407-2022-9-53-64.

71. Пухов Е.В. Цифровые технологии в агроинженерии : Учебное пособие по направлениям подготовки 35.03.06 Агроинженерия и 35.04.06 Агроинженерия / Е. В. Пухов. - Воронеж : Общество с ограниченной ответственностью "ИСТОКИ", 2022. - 144 с. - (Учебное пособие). - ISBN 9785-4473-0339-6.

72. Пухов Е. В., Астанин В. К., Следченко В. А. [и др.] Моделирование процессов функционирования транспортных и технологических машин на примере уборки зерновых культур // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2019. - Т. 12, № 3(62). - С. 19-25. - DOI 10.17238/issn2071-2243.2019.3.19. - EDN SJQFJD.

73. Рапопорт Л.Б. Интегрированная система спутниковой и инерциальной навигации: экспериментальные результаты и применение к управлению мобильными роботами / Л. Б. Рапопорт [и др. ] // Гироскопия и навигация. - 2006. - №3(54). - С. 90-91.

74. Ревякин Е.Л., Краховецкий Н.Н. Машины для химической защиты растений в инновационных технологиях - [Текст]: науч. аналит. обзор - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. - 124 с.

75. Рудой Е. В., Петухова М. С., Рюмкин С. В. [и др.]. Научно-обоснованный прогноз развития точного земледелия в России /- Новосибирск : Золотой колос, 2021. - 138 с. - ISBN 978-5-94477-295-4. - EDN BLJFAQ.

76. Самойленко Ю. А. Повышение поперечной горизонтальной устойчивости движения автопоездов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю. А. Самойленко. - М.: МАДИ, 1983.

77. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023610894 Российская Федерация. Программа для определения оптимального способа движения агрегата по полю заданной конфигурации : № 2023610299 : заявл. 16.01.2023 : опубл. 16.01.2023 / Е. В. Пухов, С. С. Мешкова, В. В. Посметьев ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I". - EDN DMDDSO.

78. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОМОН-Пресс, 2005. — 415 с. — (Библиотека инженера).

79. Система параллельного вождения Глонаш пилот [Электронный ресурс! / http://www.labsolut.ru/products/sistema-parallelnogo-voideniva-glonash-pilot.html. (дата обращения 06.03.2021)

80. Скойбеда А.Т. К исследованиям влияния схемы привода на поворотливость трактора и МТА / А. Т. Скойбеда, А. А. Шавель, В. М. Яцковский // Тракторы и сельхозмашины. - 1983. - № 6. - С. 9-11.

81. Справочные материалы по ПИД-регулятору в среде Simulink. Mathworks Inc. 2015. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/pidcontroller.html (дата обращения: 14.05.2021).

82. Стребков Д. С. Принципы построения и варианты реализации систем электроснабжения, навигации и управления движением перспективных агроагрегатов / Д. С. Стребков [и др. ] // Ползуновский вестник. - 2011. - №22. - С. 280-284.

83. Стребков Д. С. Электромобильные роботы в растениеводстве / Д. С. Стребков, А. М. Башилов, В. А. Королев // Международный научный журнал. - 2010. - №4. - С. 100-103.

84. Сыраева С. С. Использование ИНС для точного земледелия / С. С. Сыраева, М. А. Кузнецов // Вклад молодых ученых в аграрную науку: мат.

Международной научно-практической конференции. - Кинель : РИЦ СГСХА, 2015. - С. 267-270

85. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля [Текст]: Учебник для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 478 с.

86. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Том II. — 12-е изд.. — М.: ДМК-Пресс, 2007. — 942 с

87. Труфляк Е. В. Мониторинг и прогнозирование в области цифрового сельского хозяйства по итогам 2018 г. / Е. В.Труфляк, Н. Ю. Курченко, А. С. Креймер. - Краснодар :КубГАУ, 2019. - 100 с.

88. Труфляк Е. В. Основные элементы системы точного земледелия / Е. В. Труфляк. - Краснодар : КубГАУ, 2016. - 39 с.

89. Труфляк Е. В., Курченко Н. Ю., Креймер А. С. Точное земледелие: состояние и перспективы - Краснодар: КубГАУ, 2018.

90. Труханович А.Л. Аппаратно-программный комплекс навигационного оборудования для точного земледелия [Текст] / А.Л. Труханович, П.В. Кучинский // Приборы и методы измерений. - Минск, 2012. - №2. - С.28-32.

91. Шадрин С. С. Разработка гибридной навигационной системы автономного колесного транспортного средства / С. С. Шадрин, А. М. Иванов, В. В. Юдин // Беспилотные транспортные средства: проблемы и перспективы: сборник материалов 94 международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров / НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Нижний Новгород, 2016. - С. 18-24.

92. Шампайн Л. Ф., Гладвел И., Томпсон С. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений с использованием MATLAB. Учебники для вузов. Специальная литература. Издание: Лань, 2009 - 304 c

93. Шапошников А.А. Принципы построения инерциальных навигационных систем / А. А. Шапошников // Неделя науки Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. -2018. - №1(1). - С. 81.

94. Шатров М.Г., Морозов К.А. Автомобильные двигатели: учебник для студентов высших учебных заведений [Текст] (под редакцией М.Г.Шатрова. -2-е изд., испр.) М.Г.Шатров, К.А.Морозов, И.В.Алексеев и др. М.: Издательский центр «Академия», 2011 г. - 464 с

95. Щеголихина Т. А. Современные технологии и оборудование для систем точного земледелия: науч.-аналит. Обзор [Текст] / Т. А. Щеголихина, В. Я. Гольтяпин. - М.: ФГБНУ «Росин-формагротех», 2014. - 80 с.

96. Шемякин А. В., Пухов Е. В., Успенский И. А. [и др.] Ресурсосбережение при эксплуатации, ремонте и техническом обслуживании машин: Учебное пособие по направлениям подготовки 35.03.06 Агроинженерия, 23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства /. -Рязань: Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева, 2022. - 150 с. - ISBN 978-5-98660-392-6. - EDN VJGCXV.

97. Шипилевский Г. Б. Тракторная автоматика. Конспект лекций по дисциплине «Автоматические системы колесных и гусеничных транспортнотяговых машин» / Г. Б. Шипилевский. - М. : МГТУ «МАМИ», 2005. - 66 с.

98. Ягубов В.Ф. Принципы построения бортовых информационноуправляющих систем колесных и гусеничных машин / В. Ф. Ягубов, А. Г. Стрелков, А. Н. Шапкин // Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». - Москва, 2010. - С. 525-534.

99. Ahmad L., Mahdi S.S. (2018) Introduction to Précision Agriculture. In: Satellite Farming. Springer, Cham

100. Allen R. W. Analytical Modeling of driver response in crash avoidance maneuvering - Volume 1 / R. W. Allen, T. J. Rosenthal, H. T. Szostak // Technical Background. NHTSA, DOT HS 807 270, April, 1988.

101. Amico A. D. 2016. On electrohydraulic pressure control for power steering applications, PhD dissertation, Linkoping University

102. Bevly D. M., J. C. Gerdes, and B. W. Parkinson (2002). A new yaw dynamic model for improved high speed control of a farm tractor. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control 124: 659-667.

103. Demirba§ N. Precision Agriculture in Terms of Food Security: Needs for The Future. Precis. Agric. 2018, 27.

104. Deur, J.: Design of linear servosystems using practical optima, Internal memorandum 04/19/2001 (translation of Chap. 3 of Ph. D. Thesis by J. Deur), University of Zagreb, Croatia, 2001.

105. Electrostatic treatment of agricultural crops with an unmanned electric device / A. V. Linenko, V. V. Lukyanov, A. I. Aznagulov [et al.] // Journal of Applied Engineering Science. - 2022. - Vol. 20, No. 3. - P. 841-851. - DOI 10.5937/jaes0-33133.

106. Ericson S.; Ástrand, B. Ego-motion estimation by an agricultural field robot using visual odometry. Submitted to Biosystems engineering 2016.

107. Farm tractor mechatronic steering module / A. V. Linenko, I. I. Gabitov, S. F. Siraev [et al.] // Journal of Applied Engineering Science. - 2019. - Vol. 17, No. 3. - P. 354-361. - DOI 10.5937/jaes17-22052. - EDN BDMMXS

108. Fischer E. et al. Performance of an electro-hydraulic active steering system //10th International Fluid Power Conference. Dresden. - 2016.

109. Gillian Yeomans. Autonomous vehicles, handing over control: Opportunities and risks for insurance. Technical report, Loyd's Exposure Management, 2014.

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

111. Harrer M., and P. Pfeffer. 2015. Steering handbook, Springer

112. Hess R. A., Modjtahedzadeh A. A control theoretic model of driver steering behavior / R. A. Hess, A. Modjtahedzadeh // IEEE Control Systems Magazine, Vol.10, issue 5, August 1990. - P. 3-8.

113. HIVE [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://hive.geosystems.aero/ (дата обращения 18.06.2018).

114. Jim T. A. N., Joughin, A. R., Eichner, J. M., Sapilewski, G., Sapilewski, A. F., &Kal, H. (2018). U.S. Patent Application No. 15/878,849.

115. Leica Geosystems: сайт компании [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://leica-geosystems.com (дата обращения 03.02.2020).

116. LeicamojoMini2. Руководство по эксплуатации [Электрон.] / http://mojomini2.com/wp-content/uploads/Leica mojoMINI2 UserManual ru.pdf.

117. Leonhard W.: Control of Electrical Drives, Springer Verlag, Berlin,

1985.

118. MacAdam C. C. An optimal preview control for linear systems / C. C. MacAdam // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Vol. 102, Sept. 1980. - P. 188 - 190.

119. MacAdam C. C. Application of an optimal preview control for simulation of closed-loop Automobile Driving / C. C. MacAdam // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 11, 1981. - P. 393 - 399

120. Naslin P.: Essentials of Optimal Control, Chap. 2, Iliffe Books Ltd, London, 1968.

121. Nelson F. W. (2008). U.S. Patent No. 7,349,779. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

122. Ornstein G. N. The Automatic Analog Determination of Human Transfer Function Coefficients / G. N. Ornstein // Med. Electron. Bio. Eng. 1(3), 1963.

123. Perepelkin E. A. Parametric Synthesis of Multivariable Systems Based on the Solution of the Lyapunov Differential Equation / E. A. Perepelkin, V. I. Poddubny, V. A. Kashirin // Automatic Control and Computer Sciences. - 2014, Vol.48. - No.4. - ISSN 0146_4116. - P. 191-195. © Allerton Press, Inc., 2014.

124. Razrabotka apparatno-programmnogo kompleksa avtomaticheskogo vozhdeniya dlya sistemy tochnogo zemledeliya [Электронный ресурс] / Режим

доступа: https: //apknet.ru/razrabotka-apparatno-pro grammno go-k/ (дата обращения 18.09.2020).

125. Raul D. Performance of chip-on-board and surface-mounted highpower LED luminaires at different relative humidities and temperatures / Raul, D., Ghosh, K. // Lighting Research & Technology, 2018

126. Sean Mitchell, Adoption of precision agriculture technologies in Ontario crop production. Canadian Journal of Plant Science, 2018, Vol. 98, No. 6 : pp. 1384-1388

127. TeeJet Technologies: сайт компании [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.teejet.com/ru (дата обращения 03.02.2020).

128. Trimble для сельского хозяйства. Каталог продукции 2017 [Электрон.] /http: //buelinginc. com/wp-content/uploads/files/TrimblePortfolio 2017 RUS.pdf.

129. Ungoren Ali. Y. An adaptive lateral preview driver model / Ali. Y. Ungoren, Huei Peng // Submitted to Vehicle System Dynamics, April 2005. - DOI: 10.1080/00423110412331290419. - №43(4). - P. 245-259

130. Valtra: сайт компании [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.valtra.ru (дата обращения 03.02.2020).

131. Winner H., S. Hakuli, F. Lotz and C. Singer. 2015. Handbook of driver assistance systems, Springer

132. Application of Electro-Hydraulic Proportional Valve for Steering Improvement of an Autonomous Tractor : - 2017.

Отчеты о НИР

Патенты РФ

Протокол испытаний

Рисунок 1. Колесный трактор Ве1аги8-320.4

2

Таблица 1. Технические характеристики колесного трактора Belarus-320.4

№ п/'п Наименование Значение

Двигатель

1. Тип дизель четырехтактный

2. Модель LOMBARD1N1 LDW1603 ВЗ

3. Мощность, .i.e. /кВт 36/26.5

4. 11оминальиая частота вращения, об/мин 3000

5. Число цилиндров, шт 3

7. Общий объем цилиндров, л 1,649

8. Максимальный крутящий момент. Ям 92.0

10. Емкость топливного бака, л 32

Размер и масса

12. Общая длинами.» 3050/3220

13. Ширина, ми 1550

14. Высота, мм 2150

15. База трактора, мм 1690

16. Колея:

- по передним колесам 1260;1410

- по задним колесам 1250;1400

17. Дорожный просвет, мм 320

18. Наименьший радиус поворота, .и 3,7

Установка курсоуказателя со всеми составляющими, а так же подруливающего устройства заняла 34 минуты времени.

На ось переднего моста был установлен датчик, который определял угол поворота колес.

Рисунок 2. Месторасположение датчика угла поворота колес для проведения испытаний

з

На рулевую колонку было установлено подруливающее устройство на основе редукторного привода с зубчатым типом передачи на рулевой вал.

Рисунок 3. Месторасположение подруливающего устройства для проведения

испытаний

Для достижения наибольшей точности, 1 частотная антена 1-1 ОРЗ/СЬСЖАЯЯ с магнитным основанием, была установлена на крыше трактора в горизонтальном положении.

Рисунок 4. Месторасположение 1 частотной антены 1_ 1 0Р5/01ХЖА85 с магнитным основанием для проведения испытаний

Для удобства механизатора, курсоуказатель установлен между рулевым колесом и лобовым стеклом, что позволяет ему свободно оперировать функционалом системы не ограничивая его в ручном управлении.

4

Рисунок 5. Месторасположение курсоуказателя для проведения испытаний

Для проведения испытаний на колесный трактор Ве1аги$-320.4 был прицеплен агрегат с рабочей шириной захвата 5,5 м.

Рисунок 6. Агрегат для проведения испытаний

Маршрут по полю колесного трактора Ве1аги5-320.4 отмечался сигнальной лентой.

Рисунок 7. Фиксирование маршрута по полю колесного трактора Ве1аги5-320.4

Акты внедрения

УТВЕРЖДАЮ: . УТВЕРЖДАЮ

АКТ

внедрения результатов научно-исследовательской работы

Мы, нижеподписавшиеся, представитель предприятия ГУ СП "Башсельхозтехника" главный инженер Дмитриев Д.Н. с одной стороны и представители ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ д.т.н.,

профессор Линенко A.B.. техник-лаборант Азнагулов А.И. с другой стороны составили

\

настоящий акт о принятии к внедрению результатов законченной научно-исследовательской работы «Автоматическая система управления машинно-тракторным агрегатом «Даль» с использованием GPS/ГЛОНАСС навигации».

Результатом законченной научно-исследовательской работы является разработка аппаратно-программного комплекса, проектной документации и изготовление автоматической системы управления машинно-тракторным агрегатом «Даль» с использованием GPS/ГЛОНАСС навигации.

Кем и когда разработка рекомендована к внедрению: устройство разработано на кафедре Кафедра электрических машин и электрооборудования Башкирского ГАУ и рекомендовано к внедрению в ГУ СП "Башсельхозтехника".

Элементы новизны: отечественная автоматическая система управления машинно-тракторным агрегатом «Даль» (Патент РФ на полезную модель № I832H7) позволяет за счет точности проходов уменьшить эксплуатационные затраты (на семена, удобрения, химикаты и топливо), снизить утомляемость оператора и увеличить производительность труда (возможность работы в дневное и ночное время, а так же в условиях плохой видимости). Технический уровень соответствует лучшим зарубежным разработкам.

Внедрение результатов научно-исследовательской работы

1. Демонстрация на выставках, публикация в печати и т.д. автоматическая система управления машинно-тракторным агрегатом «Даль» была награждена золотой медалью на Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва 2018).

Описание предлагаемого устройства опубликовано в следующих изданиях:

Азнагулов А.И. Модель электропривода шагового двигателя в программном комплексе

MatlabSimulink. В сборнике: С овременное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии АПК материалы Международной научно-практической конференции в рамках XXVII! Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2018». Башкирский государственный аграрный университет. - 20П. -С. 227-230.; Ал/агулов А.И. Исследование переходных процессов регулятора расхода воздуха двигателя внутреннего сгорания// Наука молодых- инновационному развитию АПК. Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции молодых учены.-2015. - С.247-250; Патент РФ на полезную модель № 1Н32Н~ Исполнительное устройство для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом/ Линенко A.B.. Азнагулов А.И.. Ямалетдинов М.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Башкирский ГАУ №2018114392: заявлен 18.04.2018; опубликован 17.09.2018. Бюл. №26

2. В результате внедрения результатов научно-исследовательской работы в ГУСП "Баи/сельхозтехника" планируется получить годовой экономический эффект в размере 228 567 руб. на одно устройство.

Экономический эффект от внедрения результатов научно-исследовательской работы: годовой экономический эффект достигнут за счет уменьшения эксплуатационных затрат (на семена, удобрения, химикаты и топливо).

3. Предложения о дальнейшем внедрении работы и другие замечания. Предлагаемая система управления машинно-тракторным агрегатом «Даль» с использованием GPS/ГЛОНАСС навигации может быть рекомендована к использованию на всех предприятиях, занимаю/цихся продукцией растениеводства.

Представители предприятия: Главный инженер Дмитриев Д.Н.

Представители Башкирского ГАУ: Декан энергетического факультета: Д.т.н., профессор Линенко А.В Техник-лаборант Азнагулов А

принятия к внедрению результатов научно-исследовательской работы

Мы, нижеподписавшиеся, глава крестьянского (фермерского) хозяйства Фаттахов Ф.У. с одной стороны и представители ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ: д-р техн. наук Линенко A.B. и инженер Азнагулов А.И. с другой стороны составили настоящий акт о принятии к внедрению результатов законченной научно-исследовательской работы.

Результатом научно-исследовательской работы является разработка проектной документации и изготовление мехатронной системы рулевого управления для параллельного вождения МТА. Внедряемая научно - исследовательская работа содержит сведения о патентах РФ RU 183287 U1 и RU 190223 U1.

Кем и когда разработка рекомендована к внедрению: мехатронная система рулевого управления для параллельного вождения МТА разработана на кафедре «Электрические машины и электрооборудование» ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ и рекомендована к внедрению в предприятие «КФХ Фаттахов Ф.У.»

Элементы новизны: разработанная мехатронная система рулевого управления позволяет повысить эффективность выполнения сельскохозяйственных операций при параллельном вождении МТА за счет снижения утомляемости оператора и увеличения производительности труда (возможность работы в ночное время, а также в условиях плохой видимости) и уменьшения эксплуатационных затрат.

Технический уровень соответствует зарубежным разработкам.

Внедрение результатов научно - исследовательской работы

1. Демонстрация на конкурсах, публикации в печати и т.п. Основные результаты доложены и одобрены: на национальной (Всероссийской) научной конференции Института агроинженерии (ЮУрГАУ г. Челябинск, 2021); итоговой конференции по результатам выполнения научных проектов - грантов Республики Башкортостан молодым ученым (ГБНУ АН РБ г. Уфа, 2020); Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ г. Москва, 2019); Всероссийском конкурсе «Цифровая экономика: мечты и реальность цифрового сельского хозяйства» в рамках специализированной выставки «Всероссийский день поля-2019» (г. Санкт-Петербург, 2019); Международной научно-практической конференции в рамках XXIX Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2019» (г. Уфа, 2019); акселерационной программе инновационных проектов «Путеводитель по инновациям 2.0» (г. Уфа, 2018); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 20-летию образования энергетического факультета Башкирского ГАУ, в рамках Российского энергетического форума и международной выставки «Энергетика Урала» 2018.

Описание предлагаемого устройства опубликовано в следующих изданиях:

1. Линенко A.B. Подруливающее устройство для управления машинно-тракторным агрегатом с редукторным электроприводом / Линенко A.B., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (50). С. 125-130.

2. Линенко A.B. Повышение эффективности автоматических систем вождения машинно-тракторным агрегатом / Линенко A.B., Галиуллин P.P., Азнагулов А.И., Лукьянов

B.B. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 6 (80). С. 151-153.

3. Линенко A.B. Мехатронная система для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом с бесколлекторным электродвигателем / Линенко A.B., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2019. Т. 15. № 1. С. 33-40.

4. Линенко A.B. Повышение эффективности опрыскивания сельскохозяйственных культур / А. В. Линенко, В. В. Лукьянов, А. И. Азнагулов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. -2022. -№ 3(95). - С. 151-155

5. Linenko A.V. Farm tractor mechatronic steering module / Linenko A.V., Gabitov 1.1., Siraev S.F., Aznagulov A.I., Lukyanov V.V., Kamalov T.I. // Journal of Applied Engineering Science. 2019. T. 17. № 3. C. 354-361.

6. Electrostatic treatment of agricultural crops with an unmanned electric device [Text] / Linenko A.V., Lukyanov V.V., Aznagulov A.I., Bainazarov V.G., Kamalov T.I.// Journal of Ap-plied Engineering Science. 2022. T. 20. №3. C. 841-851.

7. Исполнительное устройство для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом / Линенко A.B., Азнагулов А.И., Ямалетдинов М.М. // Патент на полезную модель RU 183287 U1, 17.09.2018. Заявка № 2018114392 от 18.04.2018.

8. Исполнительное устройство для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом / Линенко A.B., Лукьянов В.В., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И. // Патент на полезную модель RU 190223 U1, 24.06.2019. Заявка № 2019102720 от 31.01.2019.

2. В результате внедрения рассматриваемой научно-исследовательской работы, при пятикратной листовой подкормки ЖМУ, согласно технологической карте возделывания озимой пшеницы, экономический эффект составил 38 руб/га, а общий экономический эффект, при годовом условном объеме 1000 га единицы наработки равен 38,00 тыс. руб. Срок окупаемости составил 4,1 года, при этом снизились эксплуатационные расходы на 3,3%, производительность MTA (га/смена) возросла на 7,7% при выполнении сельскохозяйственной операции, а урожайность (т/га) повысилась на 8,5%.

Разработанная мехатронная система рулевого управления для параллельного вождения MTA позволяет повысить эффективность выполнения сельскохозяйственных операций при параллельном вождении MTA за счет повышения точности движения по заданной траектории, снижения утомляемости оператора и увеличения производительности труда (возможность работы в ночное время, а также в условиях плохой видимости) и уменьшения эксплуатационных затрат.

3. Предложения о дальнейшем внедрении работы и другие замечания. Расширить возможность применения мехатронной системы рулевого управления для параллельного вождения MTA с навесным оборудованием.

Дипломы, грамоты, благодарственные письма

Министерство сельского хозяйства Республики Башкортостан Башкирская выставочная компания

АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ФОРУМ

Агро Комплекс

® лйсм/п\/илпппила т.ттлт/'л

XXIX МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА

ДИПЛОМ

«Специальная номинация»

награждается

ФГБОУ ВО «Башкирским государственный аграрный университет»

За разработку мехатронной системы для управления машинно-тракторными

агрегатами с использованием иЛОЗвиьи'б навигации

и.о. заместителя Премьер-министра Пр

Республики Башкортостан

министра сельского хозяйства

Республики Башкортостан

И.И. Фазрахманов

Министерство сельскою хозяйства Российской Федерации Департамент образовании, научно-техно хогнчеемш по.ипшп и рыоохозяйстпенного комплекса Ульяновский государсгкшмй аграрный унняеремтеч имени Г1.Л. Столыпина

ДИПЛОМ

за занятое 1 место

во II этапе Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России в номинации «Электротехнологии, электрооборудование и энергосбережение А11К»

награждается

Азнагулов Айпур Иршатович

ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ

Азнагулову Айнуру

Выдай

за активное

участие в 10-й Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве»

Директор ФГБНУ ФНАЦ В ИМ,

академик РАН,

член Президиума РАН

А.Ю. Измайлов

Учёный секретарь ФГБНУ ФНАЦ ВИМ

И.Г. Смирнов

Москва, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ

СЕРТИФИКАТ*

настоящим сертификат подтверждает, что

Азнагулов Айнур

принял/а участие в мастер классе:

«Инструменты коммуникации ученого в современном мире»

С. Ф. Сайфуллина

Руководитель Центра развития компетенции руководителей научны*

научно технически* проектов и лаборатории

AHO »Управляющая компания научно образовательного центра Республики Башкортостан-

Регистрационный номер 2022-0135

Выдан 01.06.2022

1 «I

ill

II Всероссийского конкурса молодых изобретателей и

С.Н. Дворяткина

\ . / -О' \ ЗКхЧв

! 11П1П1ЖИ111И1»1П1111Н1ИИИ1Ш11ИН1И........

ЕЛЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. И.А. БУНИНА

БЛАГОДАРНОСТЬ

АЗНАГУЛОВУ

Айнуру Иршатовичу

ассистенту ФГБОУ ВО «Башкирский государственный

аграрный университет»

за высокий уровень подготовки победителя

ра ц но нал и заторов

7Ульянова Валерия Владимировича

2022 года

Проректор по нау

инновационной деятельности

Ы У им. И.А. Бун

11ИИИИ111Ш