Статья: Обоснование параметров точности позиционирования системы управления БВС в условиях закрытого грунта (2025)

Отметили, что задачи повышения точности управления роботизированными платформами весьма актуальны, особенно при наличии механических нелинейностей. Одну из наиболее распространенных проблем представляет люфт, который приводит к отклонению платформы от прямолинейной траектории во время движения. Это негативно сказывается на общей стабильности и точности системы управления. (Цель исследования) Разработка системы управления двухосевой платформой с двумя степенями подвижности, которая эффективно учитывает и компенсирует влияние механического люфта. Для достижения этого была создана система, способная поддерживать стабильность движения платформы при минимизации последствий люфта. (Материалы и методы) В ходе исследований разработана математическая модель системы управления, в которой люфт представлен в виде гистерезиса. Были исследованы различные методы компенсации люфта. В качестве управляющих алгоритмов применены линейные контроллеры, такие как ПИД-регулятор и регулятор фазы сдвига, а также алгоритмы управления на основе нечеткой логики (Fuzzy Logic Controller). Модель системы и алгоритмы управления исследовались с помощью программного пакета MATLAB и библиотеки Simulink. (Результаты и обсуждение) Проведенное моделирование продемонстрировало, что разработанные методы управления эффективно компенсируют механический люфт, обеспечивая более стабильное и точное движение платформы. Этот результат подтвержден как в идеальных, так и в реальных условиях эксплуатации системы. (Выводы) Разработанная система управления позволяет существенно улучшить точность и устойчивость платформы, что открывает новые возможности для ее применения в различных робототехнических системах.

Рассмотрены вопросы перемещения почвенного пласта при различных способах вспашки. Выявлен эффект продольного перемещения пласта в процессе его оборота. (Цель исследования) Изучение кинематики продольного перемещения почвенного пласта при различных способах оборота (в собственную борозду и в соседнюю борозду) и его количественная оценка. (Материалы и методы) Явление перемещения пласта в продольном направлении было обнаружено при изучении кинематики физических моделей пластов. Для проведения исследований была изготовлена пластичная модель почвенного пласта толщиной 1 сантиметр, шириной 2 и длиной 7,5 сантиметра. Закрутка пласта на 180° осуществлялась на расстоянии 5 сантиметров. Объяснением этого явления может быть тот факт, что при осуществлении оборота пласта его центр тяжести поднимается над дном борозды дважды в результате смены опорных ребер пласта. Вследствие этого средняя линия пласта приобретает изогнутый вид. (Результаты и обсуждение) Проекция изогнутой линии на плоскость дна борозды всегда короче, чем длина самой линии, поэтому, если специально не растягивать пласт, он неминуемо должен переместиться в продольном направлении в сторону защемленного конца на некоторую величину. Установлены зависимости, позволяющие определять величину продольного перемещения, а также скорость и ускорение поперечного сечения пласта при осуществлении оборота в зависимости от кинематических параметров почвенного пласта. (Выводы) Величина продольного перемещения пласта прямо пропорциональна его толщине и зависит от коэффициентов устойчивости и закрутки.

Отметили, что существующие паровые культиваторы не всегда соответствуют требованиям по качественным показателям технологического процесса поверхностной обработки почвы, в частности, при использовании стрельчатых лап. Совершенствование рабочих органов парового культиватора может осуществляться путем коренной модернизации конструкции, при полном отказе от стрельчатых лап. (Цель исследования) Выбор рационального размещения рабочих органов на раме парового культиватора. (Материалы и методы) Предлагаемая конструкция нового рабочего органа парового культиватора, без стрельчатых лап, состоит из стойки с долотом и последовательно установленных на ней лево- и правосторонних плоскорезов. (Результаты и обсуждение) Выявлены виды сред, влияющие на тяговое сопротивление рабочего органа парового культиватора: при отсутствии разрушенной почвы с боковых сторон среда сплошная; при наличии разрушенной почвы с одной стороны – полусплошная, с двух сторон – свободная. Определена наиболее рациональная схема размещения четного количества рабочих органов на раме парового культиватора, т. е. двухрядная с изменяемой шириной захвата. При этом половина рабочих органов функционирует в условиях сплошной среды, один – полусплошной, а остальные – свободной среды с наименьшим тяговым сопротивлением. (Выводы) В результате расчетов определены следующие параметры размещения на раме парового культиватора: схема двухрядная с четным количеством рабочих органов; количество рабочих органов 6; ширина захвата машины 3 метра; расстояние вдоль рабочего органа 52-54 сантиметра; поперечное расстояние между рабочими органами 48-50 сантиметров.

Отметили, что воздушная (аспирационная) сепарация частиц по плотности и размеру с помощью воздушного потока – наиболее эффективный и экономически оправданный метод очистки от лузги подсолнечного шрота. Снижение содержания лузги и увеличение концентрации белка позволяет повысить кормовую ценность и расширяет сферы применения шрота, особенно в высокопродуктивном животноводстве. (Цель исследования) Повышение эффективности выделения белковой фракции при очистке шрота подсолнечника в вертикальном пневмоканале с батарейными и колонковыми ускорителями воздушного потока и рассекателями обрабатываемого материала. (Материалы и методы) Исследования проводили в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ на макете пневмосепарирующего канала. Колонковые и батарейные ускорители воздушного потока обеспечивают равномерное распределение воздушного потока над слоем материала, что позволило повысить экспозицию процесса сепарации и четкость разделения материала. (Результаты и обсуждения) Разработанный макетный образец вертикального пневмоканала обеспечивает выход белка не менее 75 процентов и полноту выделения примеси не менее 70 процентов. (Выводы) Коэффициент живого сечения ускорителя в макетном образце пневмоканала должен составлять 50-60 процентов, а высота батарейного ускорителя – от 55 до 75 миллиметров. Высота установки батарейного ускорителя над вершинами рассекателей потока обрабатываемого материала должна быть от 160 до 220 миллиметров. Оптимальная удельная нагрузка обрабатываемого материала составляет до 2,0 килограммов на один сантиметр кубический в час. При пропускной способности машины до 2 тонн в час содержание выделяемого компонента (белка) в исходном материале от 35 до 40 процентов.

Отметили, что многообразие природных условий возделывания и уборки льна в разных зонах страны обусловливает актуальность вопроса повышения надежности как серийных, так и вновь разработанных машин для отрасли льноводства. (Цель исследования) Разработать методологию повышения долговечности льноуборочных машин за счет разработки новых и внедрения унифицированных узлов в 1,5 раза. (Материалы и методы) Показатели надежности на первой стадии создания машин определяли путем расчетов, показатели надежности серийных машин – на основе эксплуатационных испытаний и обследований в хозяйствах, а также при ускоренных стендовых испытаниях отдельных узлов и машин в целом. (Результаты и обсуждение) Установили, что приведенные расчеты достаточно полно иллюстрируют оценку работоспособности льноуборочных машин с использованием обобщенного нагрузочного графика. Показали, что нормирование режимов работы механизмов не требует длительных статических испытаний в полевых условиях и позволяет прогнозировать долговечность элементов привода. Выявлено, что регламентирование режимов создает предпосылки не только для повышения надежности расчетов элементов льноуборочных машин на заданный срок службы, но послужит основой программирования ускоренных стендовых испытаний и прогнозирования долговечности. (Выводы) Методика может быть рекомендована при решении вопросов в области обеспечения долговечности деталей и узлов льноуборочных машин. Подтверждена необходимость разработки методологии повышения износостойкости на основе формализации базы накопленных знаний современными методами и средствами. Приведены примеры, подтверждающие, что разработка новых узлов, в частности, очесывающего механизма, подбирающего барабана, и внедрение унифицированных узлов позволят увеличить долговечность машин в 1,5 раза.

Отметили, что сортировка представляет собой ключевой технологический этап производства картофеля. Минимизации повреждения клубней выступает основным критерием оценки эффективности сортировочных машин с эластичным покрытием рабочих поверхностей для снижения ударных нагрузок. (Цель исследования) Провести кинематический и динамический анализ механизма привода рабочего оборудования сортировочной машины Tolsma для оценки эксплуатационных характеристик в условиях картофелеводческого кластера AGROVER (Ташкентская область, Республика Узбекистан). (Материалы и методы) Методология направлена на оценку инерционных нагрузок, критичных с точки зрения минимизации повреждения клубней при сортировке, что согласуется с проблемой повышения качества работы машины. (Результаты и обсуждение) Проведен графический анализ вертикальной силы, действующей на клубни при колебаниях грохотов машины, показал. Как показал анализ, направление этой силы преимущественно совпадает с силой тяжести, что приводит к «забиванию» клубней в отверстия рабочей поверхности. Минимальная величина отталкивающих сил не обеспечивает эффективного перемещения продукции, усиливая риск повреждения из-за деформации эластичных покрытий и овальной формы клубней, которые действуют как клин. Установлено, что даже дополнительные механизмы не устраняют полностью проблему снижения производительности и травмирования клубней, связанную с инерционными нагрузками и геометрией грохотов. (Выводы) Результаты подтверждают выводы кинематического и динамического моделирования. Инерционные силы, возникающие при ускоренном движении грохотов, критически влияют на взаимодействие клубней с рабочими поверхностями, в связи с этим требуется оптимизация параметров сортировочной машины.

Гиперспектральный анализ представляет собой неинвазивный метод, способствующий снижению потерь и повышению качества плодов за счет эффективной идентификации дефектов при сортировке. Ключевым условием получения достоверных данных является стабильное и равномерное освещение, обеспечиваемое специализированными источниками с контролируемым спектром. Интеграция таких систем в автоматизированные линии снижает влияние человеческого фактора, повышает производительность и способствует устойчивому развитию аграрного сектора. (Цель исследования) Обосновать параметры гиперспектрометра и источника света в системе освещения. (Материалы и методы) Использовали модуль оптической идентификации, представляющий собой систему из шаговых двигателей, реечных и винтовых передач с подшипниками, стол с резиновыми валиками, скорость которых регулируется с помощью трехфазного двигателя, запитанного через частотный преобразователь. Подвеска стенда может перемещаться горизонтально и вертикально с заданной скоростью. Для сбора и обработки информации во время сканирования использовались программы SpecGrabber и CubeCreator, благодаря чему в дальнейшем полученные снимки возможно было анализировать в программе Gelion. (Результаты и обсуждение) Выбран гиперспектрометр в модуле идентификации. Определены основные источники света в системе освещения. (Выводы) Мощность светового потока, полученная в результате расчетов и равная 934 ватта на квадратный метр, соответствует чувствительности CMOS-детектора от 100-1500 ватт на квадратный метр, Это значит, что камера сможет фиксировать гиперспектральные данные при заданных экспозиции и освещенности. Для системы освещения в модуле необходимо установить четыре галогеновые лампы, что соответствует уровню освещенности 3010 люксов. При данном уровне освещенности были получены достоверные графики спектра здоровой и пораженной болезнью областей, а также низкий показатель экспозиции кадра спектрометра 2,1 миллисекунды, что повлияло на время сканирование, которое оказалось менее, чем 2 секунды.

Важным аспектом изучения развития химизации отечественного сельского хозяйства является ретроспективный анализ основных инфраструктурных составляющих ее научно-технического обеспечения, поскольку широкое внедрение химических средств и методов основано на скоординированной деятельности множества разнородных организаций. (Цель исследования) Провести историко-ретроспективный анализ становления инфраструктуры химизации сельского хозяйства России. (Материалы и методы) Изучили монографии, нормативно-правовые акты, оригинальные и обзорные научные публикации с использованием хронологического, генетического и описательного методов. (Результаты и обсуждение) Первоначально инфраструктура химизации сельского хозяйства России была представлена высшими учебными заведениями, где формировались научные основы агрохимии и защиты растений. Затем стали создаваться специализированные исследовательские учреждения. Важным передаточным звеном между наукой и практикой также стала агрохимическая служба, созданная в 1964 г. Появившись как сеть контрольно-консультативных лабораторий, в 1979г. она реформируется в мощную производственную структуру, вновь разобщенную в результате протекавших в стране дезинтеграционных процессов. Показана материнская роль системы «Союзсельхозтехники» по отношению к системе агрохимического обслуживания. Особая модель управления химизацией, сложившаяся в рамках советского государства, обеспечила активное формирование необходимой инфраструктуры. Органы отраслевого управления и научно-технической политики выступали исполнителями решений высшего партийного руководства и его консультантами. (Выводы) Взаимодействие различных инфраструктурных составляющих системы химизации обеспечило становление научных школ, формирование мощной теоретической платформы и производственного задела, позволивших агропромышленному комплексу нашей страны добиваться впечатляющих показателей в советский период истории и заложить запас прочности на последующие годы.