UNMANNED COMBINE HARVESTER CONTROL SYSTEM TEST STAND DEVELOPMENT
Keywords:
hydraulic test stand, control system, unmanned combine harvester, multiobjective optimization taskAbstract
Nowadays the robotics is in rapid evolution and encompasses more and more fields of humanactivities including agriculture. The priority growth area in production of agricultural mobile power
units (AMPU) is the robotic automation thereof and making them capable to perform their duties without human involvement, i. e., creation of unmanned AMPUs. An AMPU becomes unmanned when equipped with an automatic control system. Before mounting the control system on AMPUs, system control algorithms and responses to eventual event scenarios when working in field should be developed. The control system should also be tested and tuned up; operational errors should be found out and corrected. So it seems reasonable to create special permanent stands simulating actual conditions for operating unmanned combine harvesters. To make the developed stand constructional design optimal, a multi-objective task has been drawn up to optimize the design consisting of four input and seven output parameters representing the quality criteria of the stand operation. The concept of the unmanned combine harvester control system test stand, its hydraulic system and structure have been developed based on the constructional design optimization solution results. The article presents the stand 3D model made with “COMPAS-3D”, taken as the basis for development of the engineering documentation package required to make a stand prototype. To simulate the various soil action on the combine harvester drive and swivel wheels, numerically simulated models have been developed used to transmit the control signal to the magnetic powder brakes and electronic proportionally controlled flow rate regulators.
References
Колчин, Н.Н. Задачи и проблемы возрождения отечественного сельскохозяйственного
машиностроения / Н.Н. Колчин, В.Н. Зволинский // Тракторы и сельхозмашины. – 2020. –№ 1. – С. 77–81. DOI: 10.31992/0321-4443-2020-1-77-81.
Артеменко, М.Н. Тенденции развития беспилотных роботизированных комплексов. Опыт
отечественных и зарубежных производителей / М.Н. Артеменко, П.А. Корчагин, И.А. Тетерина //Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. – 2019. – № 4 (68). – С. 416–430.
Analysis of main tasks of precision farming solved with the use of robotic means / V. Nguyen, Q.Vu, O. Solenaya, A. Ronzhin // Zavalishin's reading: materials of the 12th international scientifictechnical conference on electromechanics and robotics. – 2017. – P. 02009. DOI: 10.1051/matecconf/201711302009.
Bechar, A. Agricultural robots for field operations / A. Bechar, C. Vigneault // Part 2: Operations and systems. Research Paper. – 2017. – Vol. 153. – P. 110–128. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2016.11.004.
Development of Robot Combine Harvester for Beans using CAN Bus Network / M. Saito, K. Tamaki, K. Nishiwaki et al. // Horticulture and Post Harvest Industry: Materials of the 4th IFAC
Conference on Modelling and Control in Agriculture, Espoo, Finland. – 2013. – P. 148–153.
Tsarev, Y. Automatization of settings of working organs of technological process of combine harvester / Y. Tsarev, E. Adamcikova, M. Najie // Icmtmte 2018: Materials of the 2018 international conference on modern trends in manufacturing technologies and equipment, Matec WEB of Conferences. Sevastopol, EDP Sciences. – 2018. – P. 5–19. DOI: 10.1051/matec-conf/201822405019.
Serebrenny, V. Approaches to the robotization of agricultural mobile machines / V. Serebrenny,
M. Shereuzhev, I. Metasov // Zavalishin's readings: Materials of the 13th international conference on
electromechanics and robotics, Matec WEB of Conferences, St. Petersburg, EDP Sciences – 2018. –
P. 3–14. DOI: 10.1051/matecconf/201816103014.
Калачин, С.В. Алгоритм управления режимами работы машинно-тракторного агрегата / С.В. Калачин // Тракторы и сельхозмашины. – 2019. – № 3. – C. 45–50. DOI: 10.31992/0321-4443-2019-3-45-50.
Скворцов, Е.А. Необходимость инновационного развития сельского хозяйства на основе применения робототехники / Е.А. Скворцов, Е.Г. Скворцова, А.А. Орешкин // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. – 2016. – № 1(21). – C. 85–90.
Design and implementation of unmanned agricultural machinery / R. Jang, F. Kasimov, D. Zhang, K. Kaliyeva // IOP conference series: materials science and engineering: Materials of the 2019 international conference on intelligent control, measurement and signal processing, ICMSP 2019, Xi'an, Institute of Physics Publishing. – 2020. – P. 012032. DOI: 10.1088/1757-899X/799/1/012032.
A Software system to solve the multi-criteria optimization problem with stochastic constraints/L.M. Bohdanova, L.V. Vasilyeva, D.E. Guzenko, V.M. Kolodyazhny // Cybernetics and Systems Analysis, Springer New York Consultants Bureau. – 2018. – Vol. 54, № 6. – P. 1013–1018. DOI: 10.1007/s10559-018-0104-2
Гарина, С.В. Оптимизация многокритериальных решений / С.В. Гарина, Б.М. Люпаев, М.Б. Никишин // Вестник Мордовского университета. – 2015. – Т. 25, № 4. – С. 12–17. DOI: 10.15507/0236-2910.025.201504.012.
Simulation of the dynamic processes of a low-capacity combine harvester movemen / Z. Godzhaev, S. Senkevich, V. Kuzminу et al. // 2019 topical problems of green architecture, civil and
environmental engineering, TPACEE 2019: Materials of the E3S WEB of conferences, Moscow, EDP Sciences. – 2020. – P. 06009. DOI: 10.1051/e3sconf/202016406009.
Ghosh, D. A new Pareto set generating method for multi-criteria optimization problems / D. Ghosh, D. Chakraborty // Operations Research Letters. – 2014. – Vol. 42, Iss. 8. – P. 514–521. DOI: 10.1016/j.orl.2014.08.011.
Бойков, В.П. Улучшение курсовой устойчивости тракторов «Беларус» / В.П. Бойков, А.И. Бобровник, С.А. Дорохович // Наука и техника. – 2016. – Т. 15, № 3. – С. 183–192.
Таричко, В.И. К вопросу о динамической нагруженности несущих конструкций специальных колесных шасси / В.И. Таричко, П.И. Шалупина // Вестник концерна ВКО «Алмаз-Антей». – 2019. – № 4 (31). – С. 73–83.
Лурье, А.Б. Статическая динамика сельскохозяйственных агрегатов / А.Б. Лурье – Л.:Колос, 1970. – 370 c.
Бровцин, В.И. Моделирование микропрофиля поверхности полей и дорог / В.И. Бровцин //
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. – 2015. – № 86. – С. 59–68.
Проектирование гидравлических систем машин: учебное пособие для студентов вузов по
специальностям «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика», «Автоматизация технологических процессов и производств» / Г.М. Иванов, С.А. Ермаков, Б.Л. Коробочкин, Р.М. Пасынков. – М.: Машиностроение, 1992. – 224 с.
Патент 2728860 РФ. Стенд для имитационного испытания системы управления беспилотным зерноуборочным комбайном / З.А. Годжаев, А.В. Дунаев, А.В. Лавров и др.; заявитель и
патентообладатель ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. – № 2020107178, заявл. 17.02.2020; опубл. 30.07.2020,
Бюл. № 22
