авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 ||

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ ЕВРО-АЗИАТСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ...»

-- [ Страница 10 ] --

CONCLUSION Continuously increasing the calculation power and hardware resources of modern mi crocontrollers enables their widely application in distributed control systems based on CAN ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

bus. Due to the more decentralization of control systems the number of objects controlled by node is decreasing and advanced control and diagnostic algorithms, and even direct remote communication with distributed database. The controlling of objects in machine by node from other machines can be obtained by sharing of selected resource system as well. Application of distributed control systems is very important in future-oriented machines, based on modular constructions or in mobile robots. Adaptation of new functions in machine for specified works can be easy done by change of hardware configuration and choice of suitable software;

addi tionally functionality of machine and simplification of service are increasing.

REFERENCES 1. Auernhamer H.: The Role of Mechatronics in Crop Product Traceability. Agricul tural Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and Development.

Invited Overview Paper. Vol. IV, pp. 1–21. October, 2002.

2. De Baerdemaeker J., Munack A., Ramon H., Speckman H.: Mechatronic Systems, Communication, and Control in Precision Agriculture. IEEE Control Systems Magazine. Vol.

21, pp. 48–70. 2001.

3. Fellmeth P.: CAN-based tractor – agricultural implement communication ISO 11783. CAN Newsletter, September 2003, www.can-cia.org/newsletter/ 4. Jasinski B., Baryla M.: The functioning of microprocessor Systems with CAN-bus.

International Conference on Instrumentation (INCON 2004), pp. 129–132. Pune, India, 2004.

5. Jasinski B., Baryla M., Krzywosinski S.: Engineering of microprocessor systems with CAN-bus. V International Conference “Microprocessor Systems in Agriculture”. PW Plock, pp. 42–49, 2004.

6. Jasinski B., Zuk D.: On-board Microprocessor Diagnostic System for Combine Harvester. Proceedings of the XIV Memorial CIGR World Congress. Tsukuba, Japan, pp.

586–589 (on CD ROM), 2000.

7. Sigrimis N., Jasinski B., Arvanitis K.G.: Recent application of microprocessor sys tem in agriculture. V International Conference “Microprocessor Systems in Agriculture”. PW Plock, pp. 169–183, 2004.

Б. Ясиньски Институт машиностроения, Варшавский технологический университет, Польша М. Барыла PKN ORLEN S.A., Плоцк, Польша РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН, ОСНОВАННЫЕ НА ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ КОНТРОЛЛЕРОВ (CAN) По сравнению с обычными встроенными микропроцессорными системами, лю бая перспективная разработка должна включать высоко эффективную коммуникацион ную систему, которую можно реализовать с использованием топологической схемы се ти. Эта система должна гарантировать высокий уровень надежности передачи данных – даже на дальние расстояния и под воздействием электромагнитных возмуще ний. Локальная сеть контроллеров (The Controller Area Network – CAN) – это магист ральная система, которая отвечает данным требованиям во всех отношениях. В системе ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

CAN все модули имеют одинаковый приоритет и соединены друг с другом с использо ванием последовательной магистрали (шины передачи данных). Это обеспечивает пе редачу данных в течение миллисекунд (реальное время). Такое техническое решение позволяет модулям выполнять многие функции, используя общие входные и выходные ресурсы и минимизируя таким образом число датчиков и проводов на машине.

CAN позволяет использовать различные варианты компоновки оборудования, а также расширять электронную систему с минимальными затратами. Электронные мо дули соединены друг с другом при помощи двухпроводного скрученного медного про вода или оптических волокон. Модуль CAN поддерживается сетевым программным обеспечением, которое обеспечивает применение на мобильных автотранспортных средствах со связным интерфейсом общего назначения (стандартизированным). Если конструкция базируется на стандартном интерфейсе, программисты могут сконцентри ровать свои усилия на разработке функционального программного обеспечения для модулей. Сетевая концепция дает возможность создать распределенную систему.

В настоящее время коммуникационные системы для мобильной техники осно ваны на международном стандарте ISO 11783. Стандартизация (унификация) имеет очень большое значение для машин и оборудования (плугов, сеялок, опрыскивателей и т.д.), агрегатируемого с трактором. Стандартизация позволяет использовать машины и приспособления (устройства), выпускаемые различными производителями, по принци пу «включай и работай» в режиме автоматического конфигурирования, который обес печивает автоматическое распознавание устройств со стороны сети и соответствую щую адаптацию функционального программного обеспечения.

В данной работе представлены некоторые результаты исследований, проведен ных в Институте машиностроения Варшавского технологического университета и на правленных на разработку микропроцессорных систем для сельскохозяйственной тех ники по принципу распределенной системы на основе CAN. В работе предложены об щие замечания по проектированию встроенных распределенных систем и опыт создания информационной системы управления (Management Information System).

Благодаря сети CAN мобильные машины становятся основными составляющими в точном земледелии (precision farming) и в информационной системе управления (Management Information System) [7]. Разработка современных систем ведения сельско го хозяйства имеет тенденцию к применению автономных машин и роботов. Однако для этого требуется передача большого числа процессов, диагностической и экономи ческой информации. В этой ситуации может быть рассмотрена информационная систе ма, которая включает данные, поступающие от различных машин и управляющей (кон тролирующей) станции, и при необходимости, данные из глобальных информационных систем (Интернет), и все это будут данные для совместного пользования. Любое уст ройство, подключенное к сети, может обмениваться информацией с устройством на другой машине, с управляющей станцией или с глобальными системами. Такая инфор мационная система рассматривается как распределенная база данных, в которой любые точки подсоединения связаны так же как и устройства в системе CAN, но через радио коммуникационные узлы (межсетевые преобразователи, шлюзы – gateway).

Гибкость и открытость распределенной системы управления обеспечиваются благодаря использованию узла базы данных, который накапливает данные о конфигу рации системы, например, адреса и виды установленных устройств, а избранная ин формация может быть доступна для других машин или центральной станции. Любые изменения в конфигурации приборного обеспечения магистральной шины CAN не тре буют никаких изменений в программном обеспечении подключенных устройств;

необ ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

ходимы только изменения в данных в узле базы данных, так как после перезагрузки каждый узел обновляет свою собственную конфигурацию.

Получено 28.03.2005.

Я.Р. Каминьски Варшавский аграрный университет, Польша ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БОРТОВЫХ КОМПЬЮТЕРОВ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРАХ Рассмотрено современное состояние и перспективы применения бортовых ком пьютеров на сельскохозяйственных тракторах мощностью от 60 до 194 кВт, предлагае мых фирмами CASE, DEUTZ, FAHR, FENDT, NEW HOLLAND, JOHN DEERE, MASSEY FERGUSON на польском рынке. Обследовано: автоматический контроль мо ниторинга систем - перед пуском двигателя, после пуска двигателя, электронную авто матическую систему аварийного выключения двигателя, управление дозировкой топ лива (скоростью вращения двигателя), радарный датчик, кондиционирование воздуха, коробку передач - переключение передач, программирование передачи (скоростей), диагноз повреждений, кнопки управления вне кабины. К главными узлам тракторов оборудованных электронным управлением принадлежат: двигатель (автоматический контроль-тестирование монтированных систем, управление дозировкой топлива), ко робка передач (переключение, программирование, диагноз повреждений), подъёмник (управление диагноз повреждений), ведущие мосты (блокировка дифференциала, включение-выключение привода 4х4, электронно-управляемое подрессоривание перед ней оси), вал отбора мощности (включение/выключение, регулировка оборотов, диаг ноз повреждений), радар (измерение истинной скорости движения), кондиционер, пла нировка (планирование функций систем, рабочих параметров, консультация).

ВВЕДЕНИЕ Современные тракторы, оборудованные электронными системами управления и контроля, предлагаются западными фирмами на польском рынке еще с 1989 г. К таким системам управления относятся микропроцессоры, обслуживающие отдельные систе мы трактора, или бортовой компьютер (микропроцессор, микрокомпьютер), управ ляющий и исполняющий контрольные функции нескольких систем трактора. В на стоящее время тракторов с вышеуказанным оборудованием эксплуатируется мало, но по прогнозам ИБМЭР предусматривается увеличение продажи указанных моделей тракторов из-за возрастающих экономических и экологических требований, a также требований качества и безопасности труда, комфорта езды и обслуживания. Эти факто ры способствуют совершенствованию конструкций тракторов. С целью повышения эффективности использования тракторов внедряются более производительные системы управление и контроля. Передача сигналов между ними (их взаимная связь) обеспечи вает выполнение комплексных агротехнических приёмов, высокого качества которых невозможно достичь при традиционном (механическом) управлении системами вруч ную. При этом существенным является применение в тракторах цифровой техники, ко торая обеспечивает передачу большого количества информации при ограниченном ко ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

личестве кабелей (проводов). Простоту решений соединяющих электронные управ ляющие устройства обеспечивают соединения системы Can BUS.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ Были проведены исследования с целью оценить возможности применения и ис пользования бортовых компьютеров на сельскохозяйственных тракторах производства наиболее популярных фирм на польском рынке а именно: CASE, DEUTZ, FAHR, FENDT, NEW HOLLAND, JOHN DEERE, MASSEY FERGUSON и других.

АНАЛИЗ На тракторах с помощью проводов, передающих цифровые данные, можно со единять системы, управляющие двигателем, коробкой передач, гидравлическим подъ ёмником, ведущими осями колёс трактора и т.п. С бортовым компьютером могут одно временно работать управляющие и контрольные системы, находящиеся на машинах, агрегатированных с трактором. Применение электронной управляющей системы, кото рая охватывает взаимодействие тракториста, трактора, машины и почвы, предоставляет большие возможности повышения эффективности работы, в том числе повышения производительности труда, снижения расхода топлива и уплотнения почвы. Электрон ная регулировка машин требует совместимости компьютера, помещенного на трактор, процессора машины, а также соответствия проводов и соединений, необходимых для соединения компьютера с процессором машины. Эти узлы являются стандартными, что позволяет агрегатировать трактор с машинами, оборудованными электроникой разных производителей. Растут возможности электронного управления системой позициони рования трактора во время работы, а также системы взаимной телесвязи между тракто ром, машиной и бюро. В последнее время иностранные фирмы показывают на выстав ках тракторы с гидравлическим приводом и автоматическим управлением без кабин и трактористов. Тракторы с такими системами практически не предлагаются на польском рынке. Фирмы, действующие в Польше, оснащают тракторы компьютерными система ми измерения, регистрации, мониторинга и автоматического управления параметрами работы. В Польше уже находят применение системы датчиков, информирующих о не правильной работе трактора (его систем), подсказывающие, что надо в данном случае сделать, диагностические системы, применяемые в ремонтных мастерских, простые электронные управляющие устройства (например, электронный ограничитель количе ства оборотов, ограничитель верхнего положения TUZ), а также микропроцессорные системы, управляющие параметрами отдельных систем трактора (напр. подъёмника, коробки передач или двигателя). Кроме того, у бортовых компьютеров с модульным строением существует возможность расширения пределов управления путём добавле ния модулей и соединения их магистралями передачи сигналов между собой и с управ ляющими элементами (электрические вентили, датчики), размещенными в системах трактора.

Электронные системы трактора Электронные системы трактора охватывают:

приводы систем (узлов) трактора (двигатель, коробка передач, шасси, подъёмник);

информацию, регулировку, управление (контроль процессов, информация о включенных узлах, приводах трактора, установленных параметрах работы, переклю чение передачи, включение и выключение привода передней оси, дифференциала, ВОМ и т. п.);

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

диагностику, обеспечивающую самоконтроль системы, анализ и сигналы неисправности, и место их возникновения;

управление (накопление результатов работы, например, время работы, обработанную площадь, собранный урожай, отработанные средства, затраты, принятие решений об изменении режимов работы);

функционирование агрегата трактор-машина связано кроме того с переда чей данных из датчиков машины в бортовой компьютер трактора и управление режи мом работы агрегата;

спутниковые системы позиционирования машины на поле (спутниковая навигация);

системы связи между бортовым компьютером и компьютером в бюро.

В настоящее время наиболее распространённые системы охватывают четыре первые из семи вышеуказанных и касаются непосредственно трактора, а не наружных систем, связанных с электронным управлением сельхозмашин, спутниковой навигаци ей, совместно работающими компьютерами, находящимися в бюро. Электронное со единение узлов (систем) даёт возможность управлять работой агрегата эффективно при условии, что узлы будут изготовлены таким образом, что будет существовать возмож ность измерения их характеристик и параметров, а также они должны быть оборудова ны управляющими системами. Существенной проблемой электронных систем являются датчики и измерители величин и функциональных параметров, которые являются ис ходными данными для управляемых систем. От качества датчиков и измерителей в значительной степени зависит качество управления. Во многих случаях уже само рас положение датчиков на тракторе создаёт определённые технические проблемы, связан ные с выбором места, где они будут смонтированы. Эти проблемы связаны с ограни ченной конструкцией трактора, узлов трактора, габаритами приборов и их надёжно стью: техническим качеством и точностью измерения (например, расходомер топлива, датчики, помещенные на работающих в масле валиках, и т.п.).

Электронные системы двигателя Современные двигатели оборудованы электронной системой управления впры ском топлива, которая контролирует и управляет функционированием двигателя через соответствующую дозировку топлива, позволяющую снизить его расход, а также огра ничить эмиссию вредных химических веществ в атмосферу. Всё это осуществляется автоматически без участия человека. Осуществление указанных функций требует по мещения на двигателе около 20 датчиков, которые измеряют его эксплуатационные па раметры (давление масла в двигателе, коробке передач, температуру масла, охлаждаю щей жидкости и т.п.). Современные тракторы оборудованы системами электронного ускорения, которое управляется вручную. Оператор при помощи переключателей и кнопок через управляющую единицу регулирует скорость вращения и обороты двига теля.

Дополнительно тракторы оснащается электронными устройствами, которые ав томатически подбирают передачу в коробке передач с учётом скорости и скольжения колёс трактора. Включение передачи заключается в передаче сигнала (нажатием кноп ки) микропроцессору, который выполняет пересчёты и включает гидравлически управ ляемые соответствующие пары зубчатых колёс. Тракторы фирмы SAME оборудованы коробками передач MULTISPEED, в которых выходная мощность двигателя контроли руется электронной управляемой системой, которая передаёт данные в центральную единицу. Управляемая система в зависимости от мощности двигателя устанавливает соответствующий режим работы SOFT (экономный) или HARD (максимальные воз ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

можности). Если система обнаружит неисправности (повреждённая катушка электрон ного клапана управления, блокировка нажимной кнопки, отсутствие мощности двига теля), этот случай передается соответствующим кодом. Применение коробки передач MULTISPEED обеспечивает непрерывный поток мощности от двигателя к коробке пе редач и колёсам трактора, что позволяет повысить производительность, сократить время выполнения заданной операции и тем самым снизить расход топлива и затраты.

Выбор соответствующего режима работы передачи, диапазона, скорости, направления езды осуществляется с помощью кнопок без нажатия педали муфты сцепления (под на грузкой).

Так как в случае автоматических передач, применяемых в некоторых тракторах фирмы DEUTZ- FAHR, можно устанавливать не только определённый режим работы передачи ЕСО (экономный) или РОWЕR (максимальные возможности) но и програм мировать передачу (ход), который можно сразу привести в движение или ограничить его в верхним диапазоне скоростей, выше которого система не будет переключать пе редачи.

На польском рынке доля тракторов с приводом на 4 колеса увеличивается. Но обычно применяется стандартный привод на переднюю ось, а разница окружной скоро сти колёс по отношению к задней оси должна поддерживаться в пределах от 1% до 5%.

Вызывает это образование напряжений в приводной системе между передней и задней осями, что снижает передаваемую мощность. Для уменьшения потери мощности в при водной системе применяют соответствующие электронные датчики. Тракторист в стандартно оборудованных тракторах вынужден часто включать и выключать привод передачи и блокировки дифференциала вручную с помощью рычага. Применение при вода передней оси и блокировка дифференциала необходимы в условиях плохого сцеп ления колёс с почвой во время полевых работ, при большом повороте колёс, во время работы на возвышениях, а также во время езды по повреждённой поверхности грунта или дороги. Поэтому при необходимости трактор может быть оборудован передним приводом и блокировкой дифференциалов включаемых электрогидравлически при по мощи нажимных кнопок. Привод на четыре колеса включается во время полевых работ, но когда трактор достигнет скорости 15 км/ч, он автоматически выключается. Диффе ренциал обычно заблокирован, а блокировка освобождается, когда скорость превысит 15 км/ч, когда осуществляется поворот колёс на угол выше 200 при скорости меньше чем 15 км/ч, а также при угле поворота больше чем 50 и при скорости, не превышаю щей 10 км/ч. Если существует необходимость поворота выше угла 200, наступает от блокировка дифференциала и увеличивается маневренность трактора. В тракторах для включения и выключения привода передней оси и блокировки дифференциала исполь зуется система SBA. Когда система SBA выключена, непосредственный привод на че тыре колеса и блокировка дифференциала включаются вручную при помощи электро гидравлических рычагов.

В современных тракторах подъёмник регулируется (устанавливается) электрон ной системой со щита управления. Электронная система является стандартным обору дованием или входит в состав системы вместе с электронным управлением ускорения (оборотами двигателя) и коробкой передач. В таком случае трактор оборудован много функциональным управляющим рычагом. Переключатели подъёмника входят в состав системы, которая на основе информации из датчиков в зависимости от режима работы контролирует электрогидравлические клапаны системы и управляет ими. Система со стоит из управляющей единицы, управляющего щита, электрогидравлических клапа ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

нов, гидравлического насоса, датчика силы, позиции, радара или датчиков окружной скорости колёс, кнопок подъёма/опускания на крыле для управления вне трактора.

Управляющая единица управляет подъёмником в разных режимах работы: бло кировки, транспорта, остановки плавного ускорения, замедления, подъёма-опускания тревоги, тестирования (применяется только в мастерских). Каждая из трёх функций (сила, позиция, скольжение) может быть выбрана как главная, вспомогательная, или вообще не выбрана, и согласно с этим компьютер управляет параметрами работы. Сис тема диагностирует повреждения управляющей единицы (ошибка памяти, программи рования, электрическая), датчиков (повреждение, разъединение), проводов прерывание магистрали, соединения), катушек электрических клапанов (короткое замыкание, разъ единение). Некоторые неисправности легко определить и эвентуально отремонтиро вать, такие как: разъединён датчик, управляющий клапан, неправильное соединение проводов, отсутствие напряжения, или срыв кабеля, в других случаях необходимо об ратиться в сервисную мастерскую.

Кроме вышеуказанных узлов тракторы оборудованы электронными узлами, управляющими валом отбора мощности ВОМ (включение/выключение, автоматическое разъединение ВОМ при выключении двигателя, указание повреждения системы и дру гие.

Некоторые модели тракторов, например фирмы САSЕ, оборудованы цифровой системой, которая контролирует давление масла в двигателе, температуру и давление масла в коробке передач, а также температуру охлаждающей жидкости. Если какой-то из вышеуказанных параметров является неправильным, то контрольная цифровая сис тема выключает подачу тока к электромагнитному клапану на топливном насосе и за крывается подача топлива к двигателю. Кроме того, для измерения действительной скорости езды используются радарные датчики, точно определяющие процентное зна чение скольжения колёс, в любых условиях работы, представленное в виде графика.

Удержание заданного скольжения позволяет повысить эффективность работы, точность дозировки, например, удобрений, высева семян и тем самым снизить затраты и загряз нение окружающей среды.

К электронным системам, применяемым на современных тракторах, относятся также системы, управляющие жёсткостью подрессоривания передней оси, электронный регулятор кондиционера кабины и другие.

Электронные узлы автоматически проверяют параметры работы трактора и под сказывают трактористу выбор самых лучших вариантов управления. Такие системы не только измеряют и показывают параметры функционирования трактора, но также оце нивают значение полученных параметров, при которых, загружая трактор (двигатель и приводные системы), можно получить самые лучшие технико-экономические показате ли по заданному критерию. Затем указывают, какие действия необходимо выполнить, чтобы трактор перешёл от действующих параметров к оптимальным. С этой целью электронная система по программе подсчитывает критериальные значения параметров и определяет их оптимальные значения. После чего информирует тракториста о резуль татах расчёта параметров, возможных для непосредственного применения. Тракторист принимает решение. Такого рода системы предлагают фирмы Dаtatrоniс, Uni-Contrоl, Spartrоniс или Hessel.

Решения, находящиеся в стадии разработки В ближайшее время предусматривается введение в эксплуатацию систем кото рые принимают во внимание безопасность труда, в частности, сигнализатор угрозы равновесия трактора (агрегата), который может быть независимым модулем, добавляе ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

мым к трактору по специальному заказу потребителя, или входить в систему бортового компьютера и электронного оборудования, управляющего автоматизированной навес кой орудий. Соединение с трактором прицепных орудий и навесных машин выполняет ся очень часто, но это действие представляет определенную опасность. Его облегчают автоматические зацепки, но они требуют точного подъезда трактора к машине или ору дию. Иногда такой подъезд требует много времени и труден для выполнения, что эли минирует электронное устройство, которое измеряет расстояние между трактором и машиной, а бортовой компьютер на основании измерений подсчитывает угол поворота трактора, необходимый для правильного подъезда и автоматической сцепки.

В перспективе предусматривается трактор с бесступенчатой регулировкой при вода на все четыре колеса, в котором вместо механической системы применен гидро статический привод. Электронная регулировка управляет гидравлическим приводом, который используется для разделения приводного момента соответственно нагрузке на две оси трактора. Таким образом, обеспечивается бесступенчатая передача между при водом задней и передней осями.

Очередным шагом будет применение бесступенчатой регулировки скорости трактора с использованием гидростатического (гидравлического) привода, а затем уда ление кабины и оператора и получение полностью автоматизированного трактора с дистанционным управлением. Однако в настоящее время и в ближайшие годы в поль ском сельском хозяйстве будут применяться вышеперечисленные электронные систе мы.

ВЫВОДЫ Проведённый анализ показывает, что в настоящее время и в ближайшие годы в тракторах, находящихся на польском рынке, будут применяться в более широком мас штабе следующие узлы (системы) с электронным управлением:

двигатель (автоматический контроль - тестирование установленных систем, управление дозировкой топлива), коробка передач (переключение, программирование, диагностика поврежде ний), подъёмник (управление, диагностика повреждений), ведущие мосты (блокировка дифференциала, включение/выключение приво да 4х4, управляющая система блокировки + привод 4х4, электронное управление подрессориванием передней оси), вал отбора мощности (включение/выключение, регулировка оборотов, диаг ностика повреждений), радар (измерение действительной скорости езды), кондиционер, планирование (программирование функций систем, рабочих параметров, консультации).

ЛИТЕРАТУРА 1. Артман Р., Биллер Р.Х. Электроника в тракторах и сельскохозяйственных ма шинах. DLG Markblatt, 1987 № 249, С. 12.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

2. Ауэрнхаммер Х., Таэгер-Фармы В. Годность тракторов к электронному управ лению DLG Mitt, 1998 № 8, С. 74.

3. Mikucki K., Olszewski T. Automatyzacja w technice rolniczej z zastosowaniem urzdze elektronicznych i komputerw pokadowych. Technika Rolnicza 1993 R 42 nr 6, s.

16-18.

4. Новиков Г.В. Консультационные микропроцессорные системы автоматики управления тракторами. Тракторы и сельскохозяйственные машины. Хортмаш, 1994, № 6, С. 29-32.

5. Новиков Г.В., Хаби В.С., Сипилевски Г.В. Универсальная информационная система трактора. Тракторы и сельскохозяйственные машины. Хортмаш, 1994, № 11, С. 23-26.

Получено 25.02.2005.

Jan R. Kamiski Department of Agricultural and Forest Machinery, Warsaw Agricultural University TRENDS AND FORECASTS OF BOARD COMPUTER USAGE IN TRACTORS Summary The work objective was identification of present state and trends of board computer usage in tractors available on Polish market. Tractors with engine power in the range of 60 to 194 kW manufactured by CASE, DEUTZ, FAHR, FENDT, NEW HOLLAND, JOHN DEERE, MASSEY FERGUSON, LOMBORGHINI, VALMET, RENAULT were analyzed.

The testing covered automatic control of unit monitoring – before and after starting up engine, electronic system of automatic, damage engine switching off;

fuel dosage control (engine ro tary speed), radar sensor, ventilation;

gear box – gear change, gear programming, damage di agnosis;

lever – electronic steering system, damage diagnosis, steering keys outside cab. To basic tractor units equipped with electronic control belong engine (automatic control – in stalled equipment test, fuel dosage control), gear box (change, programming, damage diagno sis), lever (control, damage diagnosis), live axle (differential mechanism locking, in/off 4x4 drive, control system for locking + 4x4 drive, electronic control of front axle suspension), power take off (in/off, revolution adjustment, damage diagnosis), radar (measurement of real driving speed), air-conditioner, planning (programming of unit functions, working parame ters, advising).

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Ignas Sateikis, Stefa Lynikiene Institute of Agricultural Engineering Lithuanian Agricultural University, Lithuania INVESTIGATIONS OF THERMAL ENERGY STORAGE IN THE CHARGE WITH CAPSULES OF CALCIUM CHLORIDE HEXAHYDRATE Storage of thermal energy in the heating systems using solar energy is imperative.

Heat storage using the phase change seems attractive. This enables to store a larger amount of energy in a smaller charge volume. Furthermore, the temperature of charge material during the process of phase change remains almost constant. The advantages of heat storage using phase change were revealed when air was used as a heat transfer fluid. The objective of our study was to identify the amount of thermal energy, which can be stored in the charge with calcium chloride hexahydrate capsules, when the air is used as a heat transfer fluid. Experi mental tests were carried out. Experimental evidence suggests that, when the temperature of charge with calcium chloride hexahydrate capsules varies from 15 to 33oC and the index of close-set of capsules is 30 %, it accumulates 92,27 MJ of heat, calculated per one m3 of charge. Melting time of the heat storage charge with these capsules was established.

INTRODUCTION Energy storage is an essential component of any solar heating system. Heat storage us ing the phase change is attractive since it enables to store larger amount of heat in smaller charge volume. Solar air heating is important in many industrial and agricultural applications, including space heating, drying of agricultural products, regenerating of dehumidifying agents.

A wide range of phase change materials has been investigated for energy storage, in cluding salt hydrates. One of the salt hydrates often used for energy storage is calcium chlo ride hexahydrate [1, 2, 3]. Its heat conductivity is 1,09 W/( m· oC) in a solid state and 0, W/(m· oC) in a liquid state.

It fuses at 27,5 to 29,5oC. The melting heat of this material is 170 to 192 kJ/kg;

spe cific heat in a solid phase is 1,42 to1,46 kJ/(kg oC), in a liquid phase – 2,09 to 2,31 kJ/(kg oC).

Calcium chloride hexahydrate does not change its properties even after 5650 cycles of melting-solidification [3].

Phase change materials are placed in small-diameter capsules, which are washed by the heat transfer fluid – the air. The cylindrical form of capsules is very economic from the viewpoint of mass production. The amount of thermal energy stored per volume unit of charge with such capsules is lower than that stored in the volume of pure storage material.

The problem of heat transfer in the phase change materials falls into the category of moving boundary problem often referred to as Stefan problem. As is well known, the analyti cal solution of the Stefan problem is very limited due to its non-linearity [1, 3, 4].

Essential parameter for successful solar heat storage applications is a complete melting duration of the encapsulated phase change material. Reference [5] discusses the melting time of single calcium chloride hexahydrate capsules, when the heat transfer fluid is the air.

The objective of the present study was to identify the amount of thermal energy, which can be stored in the charge with calcium chloride hexahydrate capsules and the melting time, when the heat transfer fluid is the air.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

EXPERIMENTAL OBJECT AND METHOD Cylindrical corrugated polypropylene capsules with an interior diameter of 19 mm, ex terior diameter of 23 mm, and wall thickness of 0,15 mm were used for the experimental tests.

The capsules were filled with calcium chloride hexahydrate. Special additives were placed into the capsules to prevent the “supercooling” effect. Experimental tests were conducted with individual capsules and the capsule charge using a special stand. The dimensions of the charge chamber of the stand were as follows: length – 0,6 m, width – 0,4 m, height – 0,52 m.

The airflow rate was 0,025 to 0,162 m3/s. The ventilator of the stand had a device for the ad justment of airflow rate. Experiments with an individual capsule were done using an aerody namic tube of the stand. The air was heated by electrical heating elements. Thyristor power adjuster, using a programmed microprocessor-type temperature controller RE-15, controlled the temperature.

The temperature was measured by ChA(K) thermocouples of 0,2 mm diameter with Almemo 2290-8 instrument. The parameters of calcium chloride hexahydrate capsules charge were as follows: mass of heat storage – 28,2 kg, its volume – 15,1 dm3, index of close-set of capsules - 30 %.

Experiments were conducted with calcium chloride hexahydrate capsules and, for comparison, with 14 to 26 mm granite macadam.

In the experiments we measured the temperature of air flowing into the charge and outgoing from the charge, and the temperature in the centre of the capsule (in four points).

In our experiments during the charging processes the temperature of heat transfer fluid (air) T1 oC was raised gradually according to the sinusoid law:

t T1 = 16 + 30 sin, (1) 2 where t - is time from the beginning of the process, min.

In this way the variation of temperature of air solar collector was imitated, when the duration of sunshine is 12 h.

RESULTS AND DISCUSSION We established that melting duration of calcium chloride hexahydrate in a single cap sule in a horizontal position at the constant air temperature of 36 oC and 0,5 to 5,7 m/s air ve locity decreased approximately 1,79-2,33 times, compared to that in a vertical position.

Therefore the capsules were placed in the charge in a horizontal position.

The change of temperature of the heat storage charge with the calcium chloride hexsa hydrate capsules during the charging process at an airflow rate Q = 0,043 m3/s, when the temperature of the ingoing air varies according to the sinusoid law, is shown in Fig. 1.

During the melting of capsules the drop of air temperature in the charge is maximum, and reaches 18oC. At greater flow rates this difference declines.

When the air temperature is raised according to the sinusoid law from 16 to 46oC, the melting time of the capsules is dependent on the airflow rate (Fig. 2). With increasing air flow rate the melting duration shortens.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

o T, C Q =0.043 m /s 40 T Tk T Ta 0 1 2 3 4 5 6 t, h Fig. 1. The change of temperature T with regard to time t in the chamber with calcium chloride hexsahydrate capsules during the charging process, (T1, T2 – ingoing and outgoing air temperature, Tl – temperature in the centre of the capsule, Ta – ambient air temperature) t,h 6, 5, 4, 2,4q, m3 /s 2, 0,4 0,8 1,2 1,6 Fig. 2. Effect of the specific airflow rate q (for 1 m3 charge volume) on the melting time t of the charge with calcium chloride hexsahydrate capsules.

It should be noted that when the specific airflow rate per one m3 of the charge volume is increased above 1,5 to 1,7 m3/s the melting time of capsules varies insignificantly.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Fig. 3 demonstrates the change of temperature in the chamber with calcium chloride hexsahydrate capsules during the discharging process. After one h from the process start the effect of sub-cooling occurs. Later, in approximately 2,5 h, the capsules released heat at about constant temperature.

o Tk T, C Q =0.025 m /s T T 12 t, h 0 2 4 6 8 Fig. 3. The change of temperature in the chamber with calcium chloride hexsahydrate capsules during the discharging process with regard to time t (Tk – temperature in the centre of a capsule;

T1 – temperature of air fed into the charge;

T2 – temperature of air going out of the charge) The heat flow was calculated according to the airflow rate, specific heat and tempera ture drop. When the heat flow, produced during the discharging process, is known, the amount of energy W stored in the charge is calculated according to the formula:

W = Pi t i Pt t i, as 16oC T 33oC, (2) i i where Pi - is the heat flow produced by the charge (capsules and granite macadam) in the time interval ti;

Pt is the heat flow produced by the empty heat storage unit in the time interval ti.

The amount of heat accumulated by the analytical method was calculated according to the formula:

W = mc k (T f T1 ) + mr + mc s (T2 T f ), (3) where m is the mass of storage material, kg;

ck, cs is specific heat of storage material in solid and liquid state, J/(kg oC);

Tf is the temperature of phase change (melting) tempera ture, oC;

r is specific heat of phase change (melting), J/kg;

T1, T2 is initial and final tempera ture of the material, oC.

Calculation results are presented in Table 1.

The charge with calcium chloride hexsahydrate capsules stored 5,42 MJ of thermal energy, or, if recalculated into volume units of load, – 92,27 MJ/m3, i.e. about 4,65 times more than granite macadam.

In this case the amount of stored thermal energy per volume unit of calcium chloride capsules would increase to 138,4 MJ/m3.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Table Amount of heat energy stored in the charge Charge with calcium chlo- Charge with Parameters ride hexsahydrate capsules granite macadam Maximum temperature, oC 33 Minimum temperature, oC 15 Mass of storage material, kg 28.2 Amount of stored heat, MJ 5.42 0. Amount of stored heat per volume unit of the charge, MJ/m3 92.27 19. Amount of stored heat per mass unit of the charge, kJ/kg 192.24 15. Analytically calculated amount of stored heat per mass of charge, kJ/kg 212.4 16. CONCLUSIONS At 30% index of close-set calcium chloride hexahydrate capsules of 21 mm diameter, the stored heat amount for air heating per volume unit of the storage charge, at the capsules temperature variation from 15 to 33oC, amounts to 92,3 MJ/m3, or is 4,6 times higher than that in the granite macadam. If the close-set index of capsules were increased 1,5 times, the amount of stored heat would increase as much as the close-set index.

The melting duration of the heat storage charge with 21 mm diameter calcium chloride hexahydrate capsules (in a horizontal position), when the specific airflow rate per one m3 of the charge volume was from 0,54 to 2,8 m3/s and the blowing air temperature was raised ac cording to the sinusoid law from 16 to 46 oC, was established experimentally. The melting duration is dependent on the airflow rate, and is accordingly 6,5-4,3 h. When the specific air flow rate is over 1,5-1,7 m3/s, the melting duration is reducing marginally.

REFERENCES 1. Kenisarin M.M. Short-term storage of solar energy. Low temperature phase-change materials// Applied Solar energy.1993. Vol. 29. No. 2. P.48-65.

2. Abhat,A. Low temperature latent heat thermal energy storage: heat storage materi als. Solar Energy, 1983.Vol.30, No.4, pp. 313-331.

3. Zalba B, Marin J. M., Cabeze L.F., Mehling H. Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications//Applied Thermal Engi neering. 2003. No. 23. P.251-283.

4. Soudatchenko V., Popov A. Mathematical model to form a greenhouse temperature regime with the use of the solar energy storage means//Renewable Energy in Agriculture:

Proceed. of the Intern. Conf. 16-17 September 1999, Lith Inst Ag Eng, Raudondvaris, P. 163-170.

5. Zivkovic B. and Fujii I. An analysis of isothermal phase change of phase change material within rectangular and cylindrical containers. Solar Energy, 2001.Vol.70, No.1, pp. 51-61.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Игнас Шатейкис, Стефа Линикиене Институт сельскохозяйственной инженерии Литовский сельскохозяйственный университет, Литва ИССЛЕДОВАНИЕ АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В УСТРОЙСТВЕ С КАПСУЛАМИ КАЛЬЦИЯ ХЛОРИДА ГЕКСАГИДРАТА Низкотемпературное (низкопотенциальное) тепло можно получить в нескольких областях применения солнечной энергии (отопление помещений и теплиц, сушка сель скохозяйственной продукции), где накопление тепловой энергии является важным ус ловием для преодоления несоответствия между наличием (возможностью получения) и тепловой нагрузкой. Аккумулирование с использованием скрытой теплоты плавления дает возможность значительно снизить объем аккумулятора. Основные преимущества аккумуляторов с материалами с фазовым переходом заключаются в больших объемах накопления тепла и их изотермическом поведении в процессе зарядки/разрядки. Тепло вая энергия может накапливаться в материале при его плавлении, накопленная энергия может высвобождаться позже при охлаждении материала.

В данном случае невозможно разработать строгие теории, так как проблема про гнозирования поведения системы с фазовым переходом представляет определенную трудность из-за нелинейного характера системы, а две фазы имеют разные теплофизи ческие свойства.

Объектом исследования было аккумулирование тепловой энергии с использова нием материала с фазовым переходом (кальций хлорид гексагидрат) для нагрева возду ха. На специальном стенде были проведены опыты с отдельными капсулами диаметром 21 мм и устройством с капсулами. Для сравнения провели эксперименты с гранитной крошкой (макадам) размером 14-26 мм.

Основным параметром эффективного применения аккумулятора солнечной энергии является время полного плавления закапсулированного материала с фазовым переходом. В капсулы поместили специальные добавки, чтобы избежать эффекта пере охлаждения.

Вентилятор на стенде имел устройство для регулирования скорости воздушного потока. Во время опытов измеряли температуру воздуха на входе и на выходе из уст ройства, а также температуру в центре капсулы (в четырех точках).

В наших опытах во время процесса зарядки температура жидкого теплоносите ля (воздуха) поднималась постепенно по закону синусоиды. Таким образом, имитиро валось изменение температуры воздушного солнечного коллектора, когда продолжи тельность солнечного периода продолжается 12 часов.

Целью данного исследования было установить количество тепловой энергии, которое можно аккумулировать в устройстве с капсулами кальция хлорида гексагидра та и время плавления этого материала с использованием воздуха в качестве жидкого теплоносителя.

Было установлено, что время плавления кальция хлорида гексагидрата в одной капсуле в горизонтальном положении снижается по сравнению с вертикальным поло жением.

При 30% коэффициенте тесно расположенных капсул кальция хлорида гекса гидрата диаметром 21 мм, аккумулированное количество тепловой энергии для нагрева воздуха на единицу объема устройства, при изменении температуры капсул от 15 до 33 С, составляет 92,3 MДж/м3Б что в 4,6 раза больше, чем для гранитной крошки. Экс ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

периментальным путем было установлено время плавления устройства для аккумули рования тепловой энергии с капсулами кальция хлорида гексагидрата диаметром 21 мм (в горизонтальном положении), если удельная скорость воздуха на один м3 объема уст ройства составляла 0,54-2,8 м3/сек, а температура воздуха поднималась по закону сину соиды от 16 до 46 С. Время плавления зависит от скорости воздушного потока и со ставляет 6,5-4,3 часа, соответственно. Если удельная скорость воздушного потока пре вышает 1,5-1,7 м3/сек, время плавления снижается в наименьшей степени.

Получено 24.02.2005.

И.П. Добролюбов, д-р техн. наук, проф.;

Г.Л. Утенков, канд. техн. наук ГНУ Сибирский НИИ механизации и электрификации (СибИМЭ) СО РАСХН, Новосибирск ПОВЫШЕНИЕ АДАПТИВНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПОЧВООБРАБОТКИ И ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР Повышению эффективности производства зерновых культур способствует при менение экологически ориентированных (адаптированных) гибких автоматизирован ных технологических комплексов почвообработки и посева (АТКП) зерновых культур, которые обеспечивают индивидуальную потребность различного типа почв в комплек се воздействий, восстанавливающих их плодородие.


Повышению оперативности АТКП способствует использование системы автоматизированного контроля (САК) не только для контроля технического состояния ДВС и агрегата, но и для оперативного слежения за изменением тягового сопротивления, а также выработки решений по стратегии управления АТКП. Показано, что применив в САК алгоритм классификации – максимум отношения правдоподобия, можно повысить адаптивность АТКП при обработке пятни стых почв, обоснованы также требования к информационным параметрам САК.

ВВЕДЕНИЕ Концепция долгосрочного устойчивого развития сельского хозяйства предпола гает сохранение исторически сложившейся природной среды, в том числе земельно почвенных ресурсов. В этих условиях повышению эффективности высоко ресурсо- и энергозатратного производства зерновых культур способствует применение экологиче ски ориентированных (адаптированных) гибких автоматизированных технологических комплексов почвообработки и посева (АТКП) зерновых культур, которые обеспечива ют индивидуальную потребность различного типа почв в комплексе воздействий, восстанавливающих их плодородие. Система точного земледелия должна базироваться на полном наборе подобных комплексов, охватывающем всю технологическую цепочку производства продукции растениеводства. При основной обработке пятнистых почв комбинированным почвообрабатывающим агрегатом (КПА), когда нагрузка на двигатель имеет резкопеременный случайный характер со случайными ударными воздействиями, возникает потребность в создании оптимальных нагрузочных и скоростных режимов для ДВС. В большинстве систем автоматического управления режимами (САУР) устанавливается прямоугольная зона позицирования этих режимов по скоростной характеристике с нормировкой относительно номинальной ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

ной характеристике с нормировкой относительно номинальной (максимальной) мощ ности двигателя [1]. При этом нагрузочная диаграмма представляется в виде случайно го стационарного процесса, имеющего нормальный закон распределения вероятностей.

Границы зоны позицирования устанавливаются предварительно фиксированно (в про центах относительно номинального режима) или в зависимости от контрольного про хода КПА. Однако в действительности такие процессы описываются смесью непре рывного нестационарного случайного процесса с изменяемым во времени математиче ским ожиданием и дисперсией (в полтора – два раза и более) и дискретной (импульсной) случайной последовательности [2, 3]. Если границы зоны позицирования задаются фиксированными, то для обеспечения устойчивой надежной работы агрегата приходится расширять ее площадь, что приводит к снижению эффективности техноло гического процесса [3]. Для улучшения работы агрегатов в таких случаях целесообраз но изменять границы зоны позицирования [4-5] в соответствии с трендом математиче ского ожидания (или дисперсии). Однако из-за инерционности КПА и жёсткости алго ритмов САУР оперативность реагирования АТКП на изменение тягового сопротивления недостаточно высокая. Повышению оперативности АТКП способствует использование системы автоматизированного контроля (САК) не только для контроля технического состояния ДВС и КПА [6], но и для оперативного слежения за изменени ем тягового сопротивления, а также выработки решений по стратегии управления АТКП. Этому вопросу и посвящена данная работа.

МЕТОДЫ На рисунке приведена структурная схема системы контроля и управления КПА, на который действует некоторый вектор внешних и внутренних возмущений r = { 1, 2,..., k }, носящих случайный характер. Эти возмущения обусловливают слу r чайность вектора выходных координат КПА X = { x1,x2,..., xm }, который определяет пространственное и временное положение КПА, а также несёт информацию о его со r стоянии при воздействии на него вектора управляющих воздействий U = { u1,u2,...,un }, вырабатываемых устройством управления (УУ) системы автоматического управления работой (САУР) агрегата. На САУР по команде тракториста или программно подаётся r от системы автоматизированного контроля вектор тест-сигналов Z = { z1,z2,...,zl }.

r На основе измерений вектора X измерительно-преобразовательным элементом r (ИПЭ) и вектора S = { s1,s2,...,s p }, характеризующего состояние САУР, измеритель ным средством (ИС) идентификатор (И-р) САК определяет текущее состояние КПА и САУР. Решающее устройство (РУ) – интерпретатор с учётом целей, алгоритмов и огра r r ничений контроля и управления, анализируя значения векторов X и S, вырабатывает r вектор решений R = { r1,r2,...,rs } о состоянии КПА и САУР. Сигнальное информацион r ное табло (СИТ) отражает R в виде рекомендаций трактористу по управлению типа « скорость» и предупреждений типа «мощность ДВС занижена». Одновременно в УУ по r требованию соответствующих решений ri вектора R корректируется алгоритм управ ления. Например, при входе КПА на пятно, на котором резко возросло тяговое сопро тивление, вместо последовательного включения контуров управления подачей топлива, переключения передач и включения дополнительных почвообрабатывающих орудий, применяется алгоритм одновременного включения в работу всех трёх контуров управ ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

r ления. Тест-сигналы Z = { z1,z2,...,zl } используются при оперативном контроле мощ ностей ДВС (эффективной, индикаторной и потерь) и её распределения по цилиндрам, при определении тягового сопротивления КПА на конкретном поле при тестовом про ходе агрегата путём создания тестовых режимов разгон-выбег, а также для проверки работоспособности САУР [6]. Фактически САК в этой схеме выполняет роль дополни rrr r тельного УУ в адаптивной САУР. Векторы X, S, U и R, имеют случайный характер, обусловленный конечной точностью работы АТКП, действием внутренних и внешних случайных возмущений. Для упрощения рассмотрим одномерные решения, которые не составляет особого труда обобщить на многомерные. Предположим, что ИПЭ измеряет координату хi и передаёт результат измерения на РУ для выработки некоторого реше ния ri.

Из-за значительной инерционности КПА изменение алгоритма целесообразно проводить только при существенном изменении тягового сопротивления (например, при его изменении более, чем в полтора раза). Эту задачу можно рассматривать как классификацию объекта на два состояния (класса). Постановка задачи следующая.

r Имеется выборка X = {xi,..., xn } размера (объёма) n, отражающая изменение тяго вого сопротивления rКПА. Известно, что значения xi принадлежат одному из двух r распределений Wn ( X | S0 ) или Wn ( X | S1 ), связанных с взаимоисключающими состояниями КПА S0 и S1. Необходимо указать наилучший (в каком-нибудь смысле) алгоритм обработки наблюдаемых данных с целью решить какому из классов r r принадлежит полученная выборка. Принадлежность X распределению Wn ( X |301 S0 ) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

r r ная выборка. Принадлежность X распределению Wn ( X | S0 ) обозначим через H0, а рас r пределению Wn ( X | S1 ) - через H1;

решение, заключающееся в принятии гипотезы H0, обозначим через 0, а в принятии гипотезы H1 (т.е. отклонении H0) - через 1. Гипотеза H1 в этом случае является простой альтернативой H0, и поэтому может рассматриваться только одна гипотеза H0. Задача состоит в установлении до наблюдений правила, по которому можно было бы принять или опровергнуть гипотезу H0 на r основании данных r X. Это эквивалентно разделению n-мерного пространства выборок X на две непересе кающиеся области G0 и G1:

r если X G0,, то = 0 или H = H 0, r если X G1,, то = 1 или H = H1.

r Уравнение поверхности D ( X ) = const в n-мерном пространстве, разделяющей указанные области, является аналитическим выражением правила выбора решения.

При использовании любого заранее установленного правила выбора решений наряду с правильными решениями неизбежны (в силу случайной природы выборки) иr ошибоч ные. Возможны ошибки двух родов: ошибка первого рода возникает, если X попада ет в область G1, хотя на самом деле КПА находится в состоянии S0 (отвергается верная r гипотеза H0);

ошибка второго рода - если X попадает в область G0, хотя на самом де ле КПА находится в состоянии S1 (принимается ложная гипотеза). Аналогично имеются r и два вида правильных решений: принятие верной гипотезы D( X ) G0, если КПА -в r состоянии S0 и отклонение ложной гипотезы F ( X ) G1, если КПА -в состоянии S1. Так как нет никаких данных относительно априорных вероятностей состояния S0 и S1 (при этом два возможных состояния (класса) S0 и S1 равновероятны), то необходимо применять критерий максимума отношения правдоподобия (который минимизирует суммарную ошибку классификации +min):


r r Wn ( X | S1 ) L( X ) = 1, если r Wn ( X | S 0 ) принимается решение = 1 : H H 0 ;

то r r Wn ( X | S1 ) L( X ) = 1, если r Wn ( X | S 0 ) принимается решение = 0 : H = H 0.

то РЕЗУЛЬТАТЫ На отдельных участках поля нестационарный процесс изменения тягового со противления можно считать квазистационарным с нормальным распределением при r знака X [4-6]. Тогда необходимо проверить гипотезу H0 о том, что среднее значение r выборки X, состоящей из независимых отчётов x1,…,xn равно a0 при простой альтерна тиве H1, что среднее равно a1. Выражение для отношения правдоподобия в случае нор мального распределения при независимых отчётах имеет вид [7]:

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

(xi - a1 ) exp 2s r n n s 2p lnL(X)= lnL(xi )= ln = (x - a0 ) i=1 i= exp i 2s s 2p 2 n n a -a n(a1 - a0 ) = 2 (xi - a0 )2 - (xi - a1 )2 = 1 2 0 xi -, 2s i=1 2s s i= r где s 2 - оценка дисперсии выборки X.

Тогда правило выбора решения для выборки объёмом n имеет вид:

a +a s 2 ln C 1n x= xi 0 1 + = K, a1 a0, если n( a1 a0 ) n i =1 принимается решение = 1 (т.е. x = a1 ).

то (1) x K, a1 a0, если принимается решение = 0 (т.е. x = a0 ).

то Значение порога С зависит от выбранного критерия (для критерия – максимум отношения правдоподобия С=1).

В случае если a1 a0, то знак неравенства (1) изменяется на противоположный.

Поверхность, разделяющая области пространства выборок, представляет в дан ном случае гиперплоскость, перпендикулярную единичному вектору и расположенную от начала координат на расстоянии nK. Условные вероятности ошибок равны:

a a = = 1 F 1 0 n, (2) 2s где F(x) - интеграл вероятностей Лапласа.

Из формулы (2) можно определить требуемый объём выборки.

Аналогично можно провести классификацию состояний КПА по дисперсии век r тора X, а также определить класс технического состояния составных элементов АТКП.

Количественной оценкой качества извлечения информации при определении класса состояния КПА является уменьшение неопределённости:

r rr I = H( X ) H( X | X 0 ), где I – количество полученной информации о состоянии КПА за счет измерения r r r X ;

H( X ) – энтропия (мера неопределённости ) состояния КПА до измерения X ;

rr H( X / X 0) – энтропия (условная) принадлежности КПА к классу S0 после измерения r X.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

r Поскольку априори известно, что среднее значение вектора X может находить ся в пределах: а [а1, а0], то после подстановки выражений для нормально распреде лённых величин и соответствующих преобразований получим количество информации, r полученное в результате измерения X аналоговыми измерителями, и отнесении КПА к определённому классу состояния:

I = log2 ( a1 a0 ) log2 s 2 e = log2 ( a1 a0 ) /( s 2 e ) = log2 ma бит. (3) Например, взяв крайнее значение коэффициента вариации для нормально рас пределённой величины v=s/a0=0,3 и отношение а1/а0=1,5 (реального тягового сопро тивления КПА), получим та=5/3 2 e 7 и I2,8 кбит.

ВЫВОДЫ Таким образом, применив в САК алгоритм классификации (1), можно повысить адаптивность АТКП при обработке пятнистых почв, а используя (2) и (3), можно обосно вать требования к параметрам САК.

ЛИТЕРАТУРА 1. Добролюбов И.П. Оптимизация характеристик САУР пахотного агрегата.

// Тракторы и сельхозмашины. 2000. №4. С. 37-39.

2. Добролюбов И.П., Утенков Г.Л.. Моделирование тягового сопротивления ма шин при основной обработке комплексных почв. // Вестник Российской академии с.-х.

наук. 1999. №5. С. 22-25.

3. Добролюбов И.П. Точность, достоверность и быстродействие системы авто матического управления режимами работы МТА. // Тракторы и сельхозмашины. 2000.

№12. С. 30-32.

4. Добролюбов И.П., Утенков Г.Л. Взаимодействие почвообрабатывающего агре гата с пятнистыми почвами. // Тракторы и сельхозмашины. 2003. №10. С. 25-27.

5. Добролюбов И.П., Утенков Г.Л. Оценка нестационарности тягового сопротив ления почвообрабатывающих агрегатов, оснащенных системой автоматического управ ления работой. // Механизация почвообработки, внесения удобрений и посева. Труды ВИМ. Т. 147. - М.: ВИМ. –2003. С. 43-45.

6. Добролюбов И.П., Утенков Г.Л. Оперативная оценка энергетических и техни ко-экономических показателей МТА. // Техника в сельском хозяйстве. 1998. №3.

С. 22-25.

7. Добролюбов И.П., Савченко О.Ф., Альт В.В. Идентификация состояния сель скохозяйственных объектов измерительными экспертными системами. /РАСХН, Сиб.

отд-ние - СибФТИ.: Новосибирск. 2003. - 209с.

Получено 27.01.2005.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

I.P. Dobrolyubov, DSc. (Eng);

G.L. Utenkov, Cand. Sc. (Eng) Siberian Research Institute for Mechanization and Electrification in Agriculture (SibIME), Novosibirsk IMPROVEMENT OF ADAPTABILITY OF ENVIRONMENT-ORIENTED AUTOMATED TECHNOLOGICAL COMPLEXES FOR SOIL CULTIVATION AND CEREAL SOWING Summary Application of environment-oriented (adapted) flexible Automated Technological Complexes for Soil Cultivation and Sowing of grain crops (ATCS) contribute to higher grain production efficiency. These complexes meet individual demands of different soils for such actions, which would rehabilitate soil fertility. Higher efficacy of ATCS is achieved through Automated Control Systems (ACS), which are used for both the technical condition of inter nal combustion engine and machine, and effective monitoring of draft resistance variation as well as for making a decision on ATCS control strategy. A vector of external and internal im r pacts = { 1, 2,..., k }, having a random nature, influences ACS and the System of Auto matic Operation Control (SAOC) of a tilthmaker. These impacts specify a random nature of r an output coordinates vector of the tilthmaker X = { x1,x2,..., xm }, which determines space and-time position of the tilthmaker as well as carries information about its condition under the r effect of a controlling actions vector U = { u1,u2,...,un } generated by the control unit of SAOC. At the command of a tractor operator or according to the program, ACS transfers to r SAOC a vector of test-signals Z = { z1,z2,...,zl }, which are used when controlling the current r status of the tilthmaker and internal combustion engine. By measuring the X vector with a r measuring transducer, and by measuring S = { s1,s2,...,s p } vector, which describes the state of SAOC, with a measuring device, the identifying unit of ACS determines the current state of the tilthmaker and SAOC. The deciding device generates a decision vector r R = { r1,r2,...,rs } on the state of the tilthmaker and SAOC taking into account objectives, al r r gorithms and control restrictions, and analyzing the values of X and S vectors. A signal r information board displays R vector as recommendations for a tractor operator for action, for example “ speed”, and warnings, for example “combustion engine under-running”. Simulta neously, the control algorithm is adjusted in the control unit at requests of appropriate deci r sions ri of R vector. For example, when the tilthmaker enters a soil spot, where a draft resis tance has sharply increased, an algorithm of simultaneously putting all the three control loops into operation is applied instead of connecting the loops of fuel feed control, gear shift and additional tillage tools activating in succession.

It has been shown that when classifying the state of a tilthmaker it is expedient to use a criterion of verisimilitude relation maximum (which minimizes a total classification error).

The use of classification algorithm in ACS allows enhancing ATCS adaptability, espe cially when cultivating the soils of mixed character, and to substantiate the requirements for information parameters of ACS.

CONTENTS ENVIRONMENTAL ASPECTS OF LIVESTOCK PRODUCTION………………………… Morozov N.M. TO MEET ENVIRONMENTAL REQUIREMENTS IN LIVE-STOCK FARMING IS AN IMPORTANT DIRECTION OF TECHNICAL PROGRESS.................. Khazanov E.E. KYOTO PROTOCOL AND LIVESTOCK PRODUCTION....................... Romaniuk W. TECHNICAL AND ECOLOGICAL EFFECTS OF INTRODUCING TECHNOLOGICAL STANDARDS IN ANIMAL BREEDING SYSTEMS, ESPECIALLY IN CATTLE PRODUCTION............................................................................................... Toropova N.M. SOME ISSUES OF ANIMAL AND POULTRY MANURE HANDLING IN AGRICULTURAL ENTERPRISES IN LENINGRAD REGION.

........................................ Tsoi L.M. TECHNOLOGICAL, ECONOMIC AND ECOLOGICAL ASPECTS OF TECHNICAL RE-EQUIPMENT OF DAIRY FARMS........................................................ Dashkov V.N., Kitikov V.O. FUTURE TRENDS AND CHARACTERISTICS OF RECONSTRUCTION AND RE-EQUIPMENT OF COMMERCIAL DAIRY FARMS IN THE REPUBLIC OF BELARUS......................................................................................... Priekulis J.K., Valdis O. Z. NATURE PROTECTION WHEN OPERATING DAIRY FARMS IN LATVIA........................................................................................................... Haapala, Hannu CURRENT TOPICS OF FINNISH RESEARCH ON ENVIRONMENTALLY EFFICIENT AGRICULTURAL TECHNIQUES.......................... Puumala M. REDUCING THE ENVIRONMENTAL LOAD FROM ANIMAL PRODUCTION.................................................................................................................... Surovtsev V.N., Galsanova B.S., Burxieva T.Z. INTRODUCTION OF ECOLOGICAL MANAGEMENT SYSTEM IN DAIRY FARMING OF LENINGRAD REGION............... Syrovatka V.I., Teplitskiy M.G., Komarchuk A.S. ECOLOGICAL COMPATIBILITY AND COMPETITIVENESS OF ON-FARM MIXED FEEDS PRODUCTION............................. Myczko A. THE ACHIEVEMENTS OF NANOTECHNOLOGY IN AGRICULTURAL PRACTICE.......................................................................................................................... Kaliuga V.V. OPTIMIZATION OF PROCESS-ORIENTED LAYOUT OF SWINE BUILDINGS UNDER RECONSTRUCTION AND ENVIRONMENTAL CHALLENGES Naydenko V.K. SPECIFIC FEATURES OF PROCESS STUDY FOR ENVIRONMENTALLY SAFE PIG FARMS WITH THE AID OF AUTOMATED WORKSTATIONS.............................................................................................................. Denisov V.A. ECOLOGICAL REQUIREMENTS TO THE SYSTEMS OF MANURE PREPARATION FOR USE................................................................................................. Dashkov V.N., Gutman V.N. NEW EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTALLY FRIENDLY SWINE KEEPING.......................................................................................... Kitikov V.O., Bashko Yu.A. MODERN APPROACHES TO LITTER-FREE MANURE HANDLING ON COMMERCIAL DAIRY FARMS IN BELАRUS.................................. Solodun V.I., Gavaza P.A. MANURE REMOVAL, TRANSPORTATION AND PRE APPLICATION TREATMENT ON CATTLE FARMS..................................................... Kavgarenja A.N. NEW RECYCLING METHODS FOR CLARIFIED MANURE-BEARING WASTE WATER............................................................................................................... Petrova T.I., Markova A.E., Khazanov E.E., Gordeev V.V. ENVIRONMENTALLY SAFE UTILIZATION OF MANURE-BEARING WASTE WATER FROM MILKING PARLOR FOR GROWING FLOWERS............................................................................................. Krasnova V.L., Markova A.E., Khazanov E.E., THE WAYS TO UTILIZE EMISSIONS FROM LIVESTOCK HOUSES.......................................................................................... Boiko I.G., Gridasov V.I. NOVEL TECHNOLOGY OF FEED SUPPLEMENT PRODUCTION FROM POULTRY MANURE.................................................................. Ermokhin V.G., Schukin S.G. MACHINE-BASED TECHNIQUE FOR INTENSIVE SWINE FATTENING ON GRAIN FODDER WITH THE USE OF NATURAL COLD... ENVIRONMENTAL ASPECTS OF AGRICULTURAL APPLICATION OF ELECTRICAL TECHNOLOGIES…………………………………………………………. Karpov V.N. ENGINEERING SCIENCE IN TACKLING ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL PROBLEMS.................................................................................... Munack A., Krahl J. POTENTIAL CONTRIBUTIONS OF BIOFUELS TO SUSTAINABLE MOBILITY AT THE EXAMPLE OF GERMANY........................................................... Tikhomirov A.V. DEVELOPMENT OF POWER SUPPLY SOURCES AND IMPROVEMENT OF ENERGY-SUPPLY SYSTEMS FOR RURAL CONSUMERS....... Rusan V.I. MODERNIZATION AND PROSPECTS OF RENEWABLE ENERGY SOURCES APPLICATION IN AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX OF BELARUS.......... Khalin E.V. INTELLECTUAL COMMUNICATION TECHNOLOGIES FOR PROVIDING ELECTRICAL SAFETY IN AGRICULTURAL PRODUCTION...................................... Sudachenko V.N., Zuev N.V., Lykov S.E., Sharkova V.V. FEASIBILITY STUDY OF WIND-DIESEL COMPLEXES APPLICATION................................................................ Annuk A., Lepa J., Palge V., Peets T. ENERGY ESTIMATION PRODUCED BY WIND GENERATORS................................................................................................................. Papushin E.A. SOLAR COLLECTORS APPLICATION TO PRODUCE HIGH-QUALITY HAY.................................................................................................................................. Sniders A., Jekabsons A., Straume I. SMALL SCALE COGENERATION PLANTS AS A PERSPECTIVE SOURCE OF AUTONOMOUS ENERGY SUPPLY SUMMARY........... Rasstrigin V.N., Tikhomirov D.A. GROUNDS FOR CHOOSING HIGH-PERFORMANCE HEAT SUPPLY SYSTEMS FOR ANIMAL FARMS........................................................ Brovtsyn V.N., Volkov V.V., Zelenin G.P. ADAPTIVE CONTROL OF SEED GRAIN DRYING IN A TOWER DRIER........................................................................................ Brovtsyn V.N., Klein V.F., Maximov E.E., Stepanov A.N. EXTREMAL CONTROL SYSTEMS FOR A TILLING UNIT................................................................................... Al-janobi A.A., Al-hamed S., Almajhadi Y. MICROPROCESSOR UNIT FOR MONITORING ON-ROAD AND OFF-ROAD STABILTY FOR AGRICULTURAL TRACTORS BASED ON MS VISUAL C++..................................................................... Kazimir A.P. SCHEDULING PROCEDURE OF ANNUAL MAINTENANCE OF ELECTRIC INSTALLATIONS......................................................................................... Kostiaev A.S. ENERGY CONSUMPTION FORECASTING FOR VEGETABLE GROWING AND DAIRY FARMS................................................................................... Salova T.J., Korabelnikov S.K. SIMULATION AND DESIGN OF SUPPORT TOOLS FOR ENVIRONMENTALLY SAFE POWER UNIT OPERATION.......................................... Kostruba S.I. SOME ASPECTS OF CALCULATION OF GROUNDING GRIDS ON LARGE LIVESTOCK COMPLEXES............................................................................... Ivanova I.I., Kolianova T.V., Mishanov A.P. APPLICATION OF ELECTRICAL ACTIVATION OF WATER IN GREENHOUSE WATERING SYSTEMS....................... Kozlova N.P., Maximov N.V. SOME ISSUES CONCERNING DEVELOPMENT OF CLIMATE CONTROL SYSTEMS WITH DUE ACCOUNT FOR EMISSIONS ABATEMENT................................................................................................................... Kholodkevich S.V., Lyubimtsev V.A., Ivanov A.V., Kurakin A.S., Korneenko E.L., Khalatov A.N., Sudachenko V.N. AUTOMATIC STATION FOR ANALYTIC AND BIO-ANALYTIC ON-LINE CONTROL OF NATURAL AND WASTE WATERS.......... Prokopenko A.A., Yuferev L.Yu. ULTRA-VIOLET INSTALLATIONS PERFORMANCE ON THE OBJECTS OF VETERINARY INSPECTION.................................................... Pepich S. THE SCOPE OF AGRICULTURAL BIOMASS UTILIZATION FOR ENERGY PURPOSES....................................................................................................................... Szomolanyi A., Taraba V. N-SENSOR AND GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM): A NEW TECHNIQUE TO SERVE PRECISION AGRICULTURE....................................... Jasinski B., Baryla M. MICROPROCESSOR DISTRIBUTED SYSTEMS BASED ON CAN FOR AGRICULTURAL MACHINERY............................................................................ Kamiski J.R. TRENDS AND FORECASTS OF BOARD COMPUTER USAGE IN TRACTORS...................................................................................................................... Sateikis I., Lynikiene S. INVESTIGATIONS OF THERMAL ENERGY STORAGE IN THE CHARGE WITH CAPSULES OF CALCIUM CHLORIDE HEXAHYDRATE................ Dobrolyubov I.P., Utenkov G.L. IMPROVEMENT OF ADAPTABILITY OF ENVIRONMENT-ORIENTED AUTOMATED TECHNOLOGICAL COMPLEXES FOR SOIL CULTIVATION AND CEREAL SOWING............................................................. Научное издание ЭКОЛОГИЯ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ТЕХНИКА Материалы 4-й научно-практической конференции 25-26 мая 2005 года Санкт-Петербург В трех томах Том Экологические аспекты производства продукции животноводства и электротехнологий Компьютерная верстка С.В. Второго, А.В. Добринова, Л.А. Козловой Подписано в печать 14.05.2005. Формат 84/108 1/16.

Бумага книжно-журнальная. Гарнитура «Таймс». Усл. печ. л. 30,4.

Тираж 100 экз. Заказ 78.

Издательство СЗНИИМЭСХ 196625, г. Санкт-Петербург, Павловск, Фильтровское шоссе, д. 3.

Тел.: (812) 476-86- Отпечатано на ризографе СЗНИИМЭСХ.



Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.