Математическая модель влияния класса почв и агрофона на реализацию тяговой мощности трактора

Изменение социально-экономической ситуации в нашей стране, когда наряду с крупными сельскохозяйственными предприятиями, занимающимися возделыванием земли, появилось много мелких фермерских хозяйств, привело к дефициту технико-экономической информации, необходимой для принятия решений. Если в крупных сельскохозяйственных предприятиях обязательным являлось наличие профессионально подготовленных специалистов: агрономы, инженеры, экономисты, бухгалтеры и т.д., которые на основании сложившейся ситуации принимали ответственные решения, то фермеры оказались предоставленными самим себе. Одним из выходов в данной ситуации, на наш взгляд, является разработка компьютерных программ, позволяющих количественно оценивать каждую сложившуюся ситуацию в реальных условиях для принятия оптимального решения.

Тяговые свойства тракторов (максимальная тяговая мощность NТmax) в зависи- мости от почвенных условий (агрофона и прочности несущей поверхности) изменяются в довольно широких пределах. Заранее рассчитать и принять как константу NТmax не представляется возможным, так как агрофон и почвенные условия, зависящие и от погодно-климатической ситуации, ежегодно изменяются.

Исследования ГОСНИТИ [1] рекомендуют ограничиться четырьмя укрупнёнными агрофонами, тремя классами почв по прочности несущей поверхности для колёсных и гусеничных тракторов. Даже эта упрощённая схема, т.к. и количество агрофонов, и количество типов почв намного больше, требует рассмотрения 24 ситуаций. Количество ситуаций N рассчитывается по формуле

N = i · j · k , где – i – количество агрофонов, j – количество классов почв, k – количество типов тракторов. В нашем случае i = 4, j = 3, k = 2. Тогда:

N = 4 · 3 · 2 = 24.

Нами предлагается автоматизировать процесс расчётов изменения тяговой мощности трактора в зависимости от изменения почвенных условий. Предполагается принять значение N Т max на стерне зерновых для средних почв за 100%. Тогда с изменением почвенных условий N Т max также будет изменяться (рис. 1).

Наиболее рациональной является такая потенциальная характеристика, максимум которой находится внутри имеющихся передач. В этом случае более низкие передачи, чем соответствующая N Т max , являются резервными и работать на них следует при временном повышении сопротивления или по агротехническим требованиям. Более высокие передачи используют на транспортных работах и в случае, если на основных передачах имеющимися машинами невозможно загрузить трактор. Как правило работать наиболее целесообразно на тех передачах, где N Т max имеет наибольшее значение или приближается к нему.

Описание алгоритмической модели

В блоке 1 задаются начальные условия: i=0, j=0, k=0. В блоке 2 задаются четыре агрофона: I – целина, многолетняя залежь, пласт многолетних трав, сильно уплотнённая стерня; II – стерня зерновых колосовых и однолетних трав, поле после уборки кукурузы и подсолнечника; III – пар, поле после уборки корнеклубнеплодов, поле при перепашке, междурядья пропашных культур; IV – поле, подготовленное под посев, свежевспаханное поле. Ветка «да» говорит о том, что все агрофоны рассмотрены и все вычисления закончены в блоке 43. По ветке «нет» вычисления переходят в блок 3, где последовательно рассматривается каждый из четырёх агрофонов. В блоке 4 задаются три типа почв по прочности несущей поверхности: 1 – прочные, 2 – средние, 3 – слабые. Ветка «да» означает, что все типы почв данного агрофона рассмотрены, и можно переходить к рассмотрению следующего агрофона. По ветке «нет» осуществляется переход в блок 5, в котором последовательно рассматриваются все типы почв. В блоке 6 выбираются колёсные тракторы и по ветке «да» в блоке 8 осуществляется расчёт изменения тяговой мощности колёсного трактора при условии I агрофона и прочной почвы. По ветке «нет» осуществляется переход к гусеничным тракторам. По ветке «да» вычисляются изменения тяговой мощности гусеничного трактора при условии I агрофона и прочной почвы. По ветке «нет» переходят к рассмотрению следующего, то есть среднего типа почв. Блок 10 показывает, что все вычисления для среднего типа почв надо осуществлять в блоках 11 и 12. Блок 13 служит для перехода вычислений для слабых почв в блоках 14, 15. Блок 16 осуществляет переход к следующему агрофону II, для которого повторяются вычисления всех типов почв в блоках 17–25. Аналогичные вычисления для агрофона III осуществляются в блоках 26–34. Вычисления для агрофона IV происходят в блоках 35–42. Поскольку все 24 заданные ситуации рассмотрены, то вычисления заканчиваются в блоке 43.

Изменение количества агрофонов и типов почв не нарушает модель, увеличивая количество блоков, но существенно увеличивает количество рассматриваемых ситуаций. Например, только добавление к агрофону и типу почвы ещё по одной составляющей приводит к увеличению ситуаций до 40 случаев. Модель существенно изменится, если ввести в рассмотрение марки тракторов.

Таким образом, разработанная алгоритмическая модель позволяет быстро и однозначно определять изменение тяговой мощности трактора в зависимости от типа почвы и агрофона обрабатываемого поля. Эта информация необходима фермерам, априори рассчитывающим технико-экономические издержки (характеристики) возделываемой культуры.

ЦЕЛИНА

k = 6

СТЕРНЯ

> k = 15

N Tmax =100

ПАР

ВСПАХАННАЯ ПОЧВА

Рис. 1. Алгоритмическая модель реализации тяговой мощности трактора N Т max