Повышение качества технологических процессов мобильных сельскохозяйственных машин при автоматизации управления их работой : На примере операций возделывания сахарной свеклы

• Автор: Ахмеров, Хасан Хабибъянович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 500 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Исторические сведения, состояние проблемы сахара в России

1.2 Некоторые особенности выполнения основных технологических операций и процессов возделывания сахарной свеклы.

1.3 Применение методов моделирования в земледельческой

неханике.

1.4 Постановка проблемы и ее содержание.

Исследование на моделях рабочих процессов

ыашин для возделывания сахарной свеклы

I Моделирование рабочего процесса посева семян

1.1 Описание рабочего процесса пунктирного посева семян
ахарной свеклы.
1.2 Функциональная схема модели рабочего процесса
тунктирного посева
.3 Результаты анализа на моделях процесса посева семян
конструкция высевающего аппарата, защищенного
уг случайных помех
1 Моделирование рабочих процессов прореживания вссодов
сахарной свеклы.
1.1 Формализованная схема, содержание и структура моделей. Специфические особенности, основные этапы и определяющие факторы формирования густоты растений свеклы
1.2 Воспроизведение на электронных моделях последовательности случайных величин.
1.3 Моделирование технологической операции прореживания.
1.4 Измерение определение оценок законов распределения 1мплитуд и вероятности появления случайного числа к
шпульсов за заданные промежутки г времени.
1.5. Некоторые результаты исследований на моделях.
1.6 Рациональные схемы букетировки с учетом случайных
солебаний рабочих органов прореживателя.
1.7 Рациональные параметры интервальновыборочного трореживания.
4 Моделирование рабочих процессов, связанных
с вождением рабочих органов по зависимым траекториям
4.1 Моделирование рабочего процесса пропашного культиватора.
4.2 Моделирование рабочего процесса обрезки ботвы ботвосрезающими аппаратами уборочных машин
5 Моделирование процессов копирования рядка и извлечения корней из почвы автоматизированными рабочими органами корнеуборочных машин.
5.1 Обоснование проекта модели и принципиальная схема автоматизированного рабочего органа. Системы координат
5.2 Модели воздействий на конуса АВ при ее продольном движении
5.3 Силы и моменты, образующиеся на конусах АВ при ее поперечном перемещении и поворотах относительно вертикальной оси.
5.4 Силы и моменты, возникающие на конусах АВ при изменениях
углов р и у.
5.5 Моделирование формы поверхностей конусов АВ. Резюме анализа сил и моментов, действующих на рабочих органах.
5.6 Описание схемы моделирования действующих на конусы сил, моментов и схемы моделирования рабочих поверхностей конусов АВ
5.7. Анализ внутренней динамики автоматизированной активной
вилки с дифференциальным приводом.
5.8 Активная вилка в режиме датчика последовательностей корней
5.9 Структурная схема и схема моделирования. Некоторые
результаты исследований.
5. Анализ результатов формирования моделей и проведения опытов средствами электроники и вычислительной техники. Замечания
и выводы по моделированию технологических процессов
мобильных свекловичных машин
Системы автоматического управления
свекловичных машин.
6 Автоматическое управление рабочими органами пропашных
культиваторов и универсальных машин для междурядной
обработки всходов растений свеклы.
6.1 Анализ ситуации и обоснование автоматизации управления рабочими органами машин для междурядной обработки всходов растений
6.2 Обоснование рабочей модели и критериев оптимальности
6.3 Датчик обнаружения растений свеклы. Варианты его реализации для цифрового управляющего устройства универсальной междурядной машины и при аналоговой системе управления положениями
рабочих органов пропашного культиватора.
6.4 Рабочий орган междурядной машины
6.5 Система автоматического управления РО при обработке промежутков между сохраняемыми растениями САУ прореживателя.
6.6 Система автоматической корректировки положений
рабочих органов пропашных культиваторов и прореживателей.
6.7 Распределительнодозирующее устройство гидропривода машин
для поперечных перемещений рабочих органов.
6.8 Реализация принципа эффективного торможения при поперечном перемещении рабочих органов,.
6.9 Управление скоростями поперечных перемещений культиватора пропорционально отклонениям растений при заданной
величине Т р
6. Система программного регулирования положениями рабочих органов культиватора в зависимости от промежутков пройденного пути.
6. Обоснование конструктивных параметров машины и выбранной технологии управления. Управление с синхронным перемещением координат сохраняемых растений.
6. Формирование в САУ модели последовательности
координат растений в рядке.
6. Прогнозирование конечного состояния ВТ рабочих органов
и формирование управляющих воздействий.
6. Комбинированное прогнозирование конечного состояния
рабочих органов и формирование управляющих сигналов
6. Корректировка управлений положениями рабочих органов
с учетом текущей характеристики запаздывания.
6. Второй ряд щупов ДОР и определение продольнопоперечных отклонений междурядной машины по отпечаткам ситуаций.
6. Выходы составляющих вектора управления рабочими органами
на уровень машины
6. Облик многопараметрической адаптивной системы управления универсальной свекловичной машины
7 Автоматизированный привод рабочих органов мобильных сельскохозяйственных машин.
7.1 Обоснование и описание механической системы
7.2 Автоматизированный следящий привод с изодромным регулятором
7.3 Автоматизированный привод рабочих органов сельскохозяйственной машины с гидрообъемной передачей с аксиальным серводвигателем и насосом переменной производительности
7.4 Автоматизированный привод с ПИДрегулятором
и результаты исследования системы на аналоговых моделях
7.5 Автоматизированный привод с цифровым регулятором.
Краткие пояснения по результатам экспериментальных исследований предварительные рекомендации к использованию метода гатистических испытаний МонтеКарло для исследования рабочих роцессов мобильных сельскохозяйственных машин
аключение и общие выводы.
екоторые ключевые слова и выражения. Аббревиатура.
писок использованной литературы
риложения.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В этих условиях важную роль играют исследования, направленные на решение практических задач создания новых систем управления сельскохозяйственными машинами и их рабочими органами. При этом традиционные задачи управления применительно к автоматизированным сельскохозяйственным машинам представляются как обеспечение необходимого качества управления в соответствии с агротехническими требованиями при минимальных затратах энергии на само управление. Они могут быть решены лишь на основе глубокого изучения динамики машин и их рабочих органов. Развивая учение В. Г1. Горячкина, И. И. Артоболевский неоднократно подчеркивал ,7 важность развития теории технологических процессов работы машин и, на этой основе, вопросов автоматизации их работы, что развитие теории рабочих процессов должно вестись в направлении установления основных зависимостей между механикой машины и физическими свойствами обрабатываемых объектов и сред. Существующие теории тракторов, сельскохозяйственных машин и в целом земледельческая механика как научная база разработки и создания сельскохозяйственной техники использовали при изучении процессов работы агрегатов и машин главным образом детерминистические методы без учета тех случайных явлений, которые наблюдаются в условиях нормальной эксплуатации техники. При этом в зависимости от положения машины, ее рабочих органов наряду с исходными свойствами обрабатываемых материалов непрерывно меняются как внешние силы сопротивления, поворачивающие моменты, действующие на агрегат, так и внутренние режимы работы двигателя энергетической установки мобильной машины, давление масла в гидроприводах, параметры средств автоматизации и др. Таким образом, в настоящее время при традиционно механизированных технологиях задачи совершенствования рабочих, органов сельхозмашин с возможностями регулирования их параметров на ходу машины дополняются новыми задачами создания систем управления этими рабочими органами, отдельными силовыми агрегатами и всей сельхозмашиной в целом, согласованные с физикоматематическими свойствами обрабатываемых материалов. При этом возникает необходимость решения специфических проблем, как стабилизация хода машин относительно обрабатываемых растений и обеспечение скоростей их движения надлежащим образом согласованных состоянием обрабатываемого материала, желаемыми его характеристиками после обработки и динамикой хода рабочих органов, силовых агрегатов и машины в целом. На начальном этапе возникновения науки о сельскохозяйственных машинах положенная в ее основу классическая механика не располагала методами, способными учесть всю сложную картину реальных условий мобильной техники полеводства. Случайный характер изменения внешних факторов не укладывался в рамки детерминистических методов анализа, на что неоднократно указывал В. П. Горячкин. Он отмечал, что практические потребности производства позволяют первоначально ограничиться решением более простых вопросов с последующим их дополнением на основе соответствующих методов исследования. Для первого периода становления земледельческой механики до середины х годов характерно накопление сведений, раскрывающих сущность основных закономерностей физического содержания отдельных операций, выполняемых разнообразными рабочими органами сельскохозяйственных машин и орудий. При этом в основном применяются детерминистические методы анализа, принципы классической механики, графоаналитические приемы раскрытия взаимодействия рабочих органов с обрабатываемым материалом. Исследуется статика и кинематика механизмов, рассматриваются сосредоточенные силы и их усредненные значения. Широкое разнообразие операций, выполняемых рабочими органами мобильных сельскохозяйственных машин, обусловило различные подходы к каждой группе сходных по назначению типов машин. В каждом из направлений формируются специфические модели в виде т. В. Горячкиным. Таковы рациональная формула сопротивления плуга, основное уравнение молотильного барабана и др. На этом этапе Земледельческая механика трудами таких ученых как В. А. Желиговский, Н. Д. Лучинский, П. М. Василенко, М. X. Пигулевский, К. И. Васильев, И. Ф. Василенко, М. Н. Летошнев, Б. Г. Турбин, Г. Д. Терсков, Г.