Цифровые методы обработки данных при оценке тягового усилия тракторов

Цифровые методы обработки данных при оценке тягового усилия тракторов

Автор: Федоренко Вячеслав Филиппович, Таркивский Виталий Евгеньевич, Мишуров Николай Петрович, Трубицын Николай Владимирович

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Процессы и машины агроинженерных систем

Статья в выпуске: 1, 2021 года.

Бесплатный доступ

Введение. При проведении энергетической оценки сельскохозяйственных машин и тяговых испытаний тракторов важнейшим показателем является величина тягового усилия. Существующие методы определения тягового усилия тракторов подразумевают использование специализированных средств измерений, таких как тензометрические датчики и устройства обработки и отображения информации. На точность определения тягового усилия оказывают значительное влияние физико-механические свойства почвы. Для обработки полезного сигнала во время измерения тягового усилия поток данных тензометрического датчика необходимо подвергать дополнительной цифровой фильтрации с учетом условий функционирования сельскохозяйственного агрегата. Материалы и методы. Проанализированы функции изменения тягового усилия, полученные на тракторе К-744Р2 на различных передачах. Разработан алгоритм цифровой обработки сигнала тензометрического силоизмерителя на основе медианного фильтра, позволяющий повысить точность измерений. Преимуществом предложенного метода является способность отсекать резкие кратковременные импульсные помехи и колебания амплитуды измеренной величины. Результаты исследования. Предложен метод определения величины тягового усилия с помощью медианной обработки сигнала. Разработано устройство для определения тягового усилия при испытаниях сельскохозяйственных тракторов и агрегатов. Обоснован выбор основных компонентов устройства определения величины тягового усилия. В результате исследований было сконструировано и изготовлено устройство для измерения и цифровой обработки сигнала силоизмерителя на базе микроконтроллера и специализированного программного обеспечения для обработки исходных данных в реальном времени. Обсуждение и заключение. Разработанный метод позволяет исключить негативный эффект импульсных помех, возникающих в процессе измерения тягового усилия трактора. Предложенное устройство для измерения тягового усилия тракторов совместимо на уровне протокола обмена с существующими устройствами, обладает высокой скоростью работы в реальном времени, имеет многоканальный режим.

Еще

Испытания, тяговое усилие, цифровой фильтр, импульсные помехи, тензометрический силоизмеритель, измерительная система

Короткий адрес: https://sciup.org/147221984

IDR: 147221984   |   DOI: 10.15507/2658-4123.031.202101.127-142

Список литературы Цифровые методы обработки данных при оценке тягового усилия тракторов

  • Трубицын, Н. В. Современные микропроцессорные системы для разработки средств испытаний / Н. В. Трубицын, В. Е. Таркивский // Техника и оборудование для села. - 2013. - № 12. -С. 31-32. - URL: https://rosinformagrotech.ru/data/tos/arkhiv-zhurnala-besplatnyj-dostup/download/60-arkhiv-zhurnala-za-2013/401-tekhnika-i-oborudovanie-dlya-sela-dekabr-12-198-2013-g (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Арженовский, А. Г. Метод получения тяговой характеристики трактора в эксплуатационных условиях / А. Г. Арженовский, Д. С. Козлов, Н. А. Петрищев. - DOI 10.22314/2073-7599-201812-5-25-30 // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2018. - № 5. - С. 25-30. - URL: https:// www.vimsmit.com/jour/article/view/287 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Джабборов, Н. И. Оценка тягово-динамических показателей почвообрабатывающих агрегатов / Н. И. Джабборов, Д. А. Максимов, Г. А. Семенова // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2017. -№ 93. - С. 53-64. - URL: https://e.lanbook.com/reader/journalArticle/401479/#1 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Уникальная система / В. Ф. Федоренко, Н. В. Трубицын, В. Е. Таркивский, М. В. Сазонов // Информационный бюллетень. - 2017. - № 8. - С. 45-47. - URL: https://rosinformagrotech.ru/data/ byulleten/arkhiv-vypuskov/download/35-arkhiv-vypuskov-za-2017-god/317-avgust (дата обращения: 08.02.2021).
  • Метод повышения точности измерения тягового сопротивления в навесном устройстве трактора / Р. А. Косульников, А. А. Карсаков, С. Д. Фомин, Е. А. Назаров // Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2018. - № 1 (49). - С. 326-333. - URL: http://www.volgau.com/Portals/0/izv_auk/izv_auk_full/ izvestiya_2018_49_1.pdf?ver=2018-03-26-143653-023 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Шилин, Д. В. Повышение точности взвешивания сыпучих материалов на поточном расходомере-дозаторе с двумя тензометрическими датчиками / Д. В. Шилин, Д. А. Шестов, П. Е. Га-нин. - DOI 10.24160/1993-6982-2019-3-116-123 // Вестник Московского энергетического института. - 2019. - № 3. - С. 116-123. - URL: http://vestnik.mpei.ru/index.php/vestnik/article/view/446 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Пахоменков, Ю. М. Преобразователь сигналов мостовых тензометрических датчиков / Ю. М. Пахоменков // Системы управления и обработки информации. - 2017. - № 1. - С. 80-93. - URL: https://www.avrorasystems.com/upload/iblock/ef2/ef288dc4bda27d1b9dd828ef1786c97e.pdf (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Зеленцов, Ю. А. Исследование влияния схем термокомпенсации дрейфа начального разбаланса мостовых схем на выходной сигнал тензометрического датчика / Ю. А. Зеленцов, В. Ю. Зеленцов // Метрология. - 2007. - №2 4. - С. 39-47. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=15245956 (дата обращения: 08.02.2021).
  • Костюченко, В. И. Удельное тяговое усилие колесного трактора, оптимальное по тяговому КПД / В. И. Костюченко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. - 2011. -№ 31. - С. 49-53. - URL: https://www.susu.ru/sites/default/files/v_31_248_2011.pdf (дата обращения: 08.02.2021).
  • Лашова, С. С. Вывод зависимости относительного удлинения, возникающего в тензоме-трическом датчике от его геометрических параметров / С. С. Лашова, В. И. Клевеко // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. - 2017. - Т. 2. - С. 115-120. - URL: https:// www.elibrary.ru/item.asp?id=35090189 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Мельник, В. И. Согласование тяговых возможностей трактора и рабочего сопротивления почвообрабатывающих машин / В. И. Мельник, С. А. Чигрина // 1нженерш природокористування. -2016. - № 2 (6). - С 113-118. - URL: http://enm.khntusg.com.ua/index.php/enm/article/view/178/144 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Арженовский, А. Г. Совершенствование методов и средств определения тягово-динамиче-ских и топливно-экономических показателей трактора в эксплуатационных условиях / А. Г. Арженовский // Тракторы и сельхозмашины. - 2017. - № 11. - С. 29-35. - URL: https://old.mospolytech.ru/ storage/f033ab37c30201f73f142449d037028d/files/Traktory_i_selhozmashiny_No11_2017_dlya_sajta. pdf (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Анализ функции преобразования датчика линейной плотности волокнистой ленты тензометрического типа / В. А. Авроров, В. В. Волков, В. С. Николаев, М. В. Горюнова // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. - 2009. - № 2. - С. 83-86. - URL: https://ttp.ivgpu.com/?page_id=2526 (дата обращения: 08.02.2021).
  • Куликова, М. В. Численные методы нелинейной фильтрации для обработки сигналов и измерений / М. В. Куликова, Г. Ю. Куликов // Вычислительные технологии. - 2016. - Т. 21, № 4. -С. 64-98. - URL: http://www.ict.nsc.ru/jct/getfile.php?id=1744 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Теоретические предпосылки создания математической модели тягового КПД трактора / К. А. Хафизов, Р. Н. Хафизов, А. А. Нурмиев, И. Г. Галиев. - DOI 10.12737/article_5db9748fc05 3c2.28431294 // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2019. - Т. 14, № 3 (54). - С. 116-121. - URL: https://naukaru.ru/en/nauka/article/33457/view (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Transducers for Measurement of Draft and Torque of Tractor-implement System / C. R. Chethan, V. K. Tewari, B. Nare, S. P. Kumar // Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. -2018. - Vol. 49, No. 4. - Pp. 81-87. - URL: https://clck.ru/TCgBc (дата обращения: 08.02.2021).
  • Rovira-Mas, F. Sensor Architecture and Task Classification for Agricultural Vehicles and Environments / F. Rovira-Mas. - DOI 10.3390/s101211226 // Sensors. - 2010. - Vol. 10, Issue 12. -Pp. 11226-11247. - URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/10/12/11226 (дата обращения: 08.02.2021).
  • Marcovich, L. A. Inferences from Optimal Filtering Equation / L. A. Marcovich. - DOI 10.1007/ s10986-015-9289-5 // Lithuanian Mathematical Journal. - 2015. - № 7. - URL: https://link.springer.com/ article/10.1007/s10986-015-9289-5 (дата обращения: 08.02.2021).
  • Kulikova, M. V. Constructing Numerically Stable Kalman Filter-Based Algorithms for Gradient-Based Adaptive Filtering / M. V. Kulikova, J. V. Tsyganova. - DOI 10.1002/acs.2552 // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. - 2015. - Vol. 29, Issue 11. - Pp. 1411-1426. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/acs.2552 (дата обращения: 08.02.2021).
  • Таркивский, В. Е. Цифровая обработка данных при тензометрировании сельскохозяйственной техники / В. Е. Таркивский, Н. В. Трубицын // Техника и оборудование для села. - 2016. -№ 1. - С. 28-30. - URL: https://clck.ru/TPwuP (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Федоренко, В. Ф. Метод цифровой фильтрации при определении тягового усилия сельскохозяйственных тракторов / В. Ф. Федоренко, В. Е. Таркивский // Техника и оборудование для села. - 2019. - № 1. - С. 8-10. - URL: https://rosinformagrotech.ru/data/tos/content/mera-259-2 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
  • Таркивский, В. Е. Программное обеспечение измерительных информационных систем для испытаний сельскохозяйственной техники / В. Е. Таркивский, Н. В. Трубицын, Е. С. Воронин. - DOI 10.33267/2072-9642-2019-9-12-15 // Техника и оборудование для села. - 2019. -№ 1. - С. 12-15. - URL: https://rosinformagrotech.ru/data/tos/content/mera-267-2 (дата обращения: 08.02.2021). - Рез. англ.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp