Криволінійний рух чотирьохколісної машини з використанням супутникової навігаційної системи

Abstract

Трактори при виконанні сільськогосподарських і транспортних робіт рухаються по прямолінійній або криволінійній траєкторії, кривизна якої безперервно змінюється. Складання рівнянь криволінійного руху є однією з основних задач моделювання повороту. Принципово різні припущення, покладені в основу опису силової взаємодії колісного і гусеничного рушія з ґрунтом, призвели до формування різних методологічних підходів у дослідженні криволінійного руху машин. Багатьма науковцями зроблені спроби отримати математичні рівняння криволінійної руху різними методами: аналітичними, графоаналітичними і графічними. Для чого були використані методи наближення, точних математичних моделей, але які дуже складні для застосування їх на практиці. Обґрунтовано в статті необхідність вивчення траєкторій неусталеного руху. Забезпечення отримання точної інформації про розташування агрегату відносно заданої траєкторії протягом всього робочого часу необхідно для повної автоматизації управлінням роботою машино-тракторних агрегатів та машин без допомоги водія. Метою дослідження є експериментальне підтвердження теоретичних універсальних рівнянь в параметричній формі для заданої траєкторії неусталеного руху чотирьохколісної машини з керованими передніми колесами для ділянок повороту в залежності від кута повороту рами машини враховуючи інтенсивність повороту. Отримано підтвердження аналітичних рівнянь для криволінійної траєкторії чотирьохколісної машини з керованими передніми колесами з використанням параметричних рівнянь в залежності від кута повороту рами машини φ. На основі аналітичних рівнянь для курсової траєкторії криволінійного руху в параметричній формі для чотирьохколісної машини отримано експериментальні траєкторії з урахуванням інтенсивності повороту передніх коліс або керма для входу в поворот і вихід з повороту обох напрямків (лівого і правого) автомобіля Renault Logan з використанням супутникової навігаційної системи. Результатами роботи статті можна скористатися в подальшому для планування розворотів МТА, які належить зробити найбільш раціональними і економічними, при виконанні сільськогосподарських робіт; для зменшення непродуктивних витрат потужності і уникнення на розворотних ділянках полів пошкодження землі, або для складання програмного забезпечення автоматичного управління МТА.

Tractors when performing agricultural and transport work move in a straight or curved trajectory, the curvature of which is constantly changing. Compilation of equations of curvilinear motion is one of the main tasks of modeling the turning. Fundamentally different assumptions underlying the description of the force interaction of the wheeled and tracked propulsion with the soil, led to the formation of different methodological approaches in the study of curvilinear motion of machines. Many of them have tried to obtain the equation of the trajectory by analytical, graphical and graph-analytical methods. This uses both approximate methods and accurate mathematical models that are too complex to use in practice. The necessity of studying the trajectories of unsteady motion is substantiated in the article. Full automation of control of work of machines and machine-tractor units without participation of the driver needs to provide receiving the exact information on position of the unit concerning the set trajectory during all time of work. The aim of the study is to experimentally confirm the theoretical universal equations in parametric form for a given trajectory of curvilinear motion of a four-wheeled machine with controlled front wheels for sections of entrance to turn and exit of turn depending on the swing angle of the frame car taking into account the intensity of turning. In this article, the analytical equations confirm the curved path of a four-wheeled vehicle with front steered wheels by using parametric equations depending on the swing angle of the frame car φ. Based on analytical equations for a given trajectory of curvilinear motion in parametric form for the car, experimental trajectories were obtained taking into account the intensity of turning the front wheels or car steering wheel to enter the turn and exit the turn of both directions (left and right) car Renault Logan using satellite navigation system. The results of the article can be used in the future to plan MTU reversals, which should be made the most rational and economical, when performing agricultural work, to limit unproductive power consumption and prevent damage to land on which reversals are performed, or to automatically for automatic control of units and machines.

Трактора при выполнении сельскохозяйственных и транспортных работ движутся по прямолинейной или криволинейной траектории, кривизна которой непрерывно меняется. Составление уравнений криволинейного движения является одной из основных задач моделирования поворота. Принципиально разные предположения, положенные в основу описания силового взаимодействия колесного и гусеничного движителя с почвой, привели к формированию различных методологических подходов в исследовании криволинейного движения машин. Многими учеными предприняты попытки получить математические уравнения криволинейного движения различными методами: аналитическими, графоаналитическими и графическими. Для чего были использованы методы приближения, точных математических моделей, которые очень сложны для применения их на практике. Обосновано в статье необходимость изучения траекторий неустановившегося движения. Обеспечение получения точной информации о расположении агрегата относительно заданной траектории в течении всего рабочего времени необходимо для полной автоматизации управлением работы машино-тракторных агрегатов и машин без помощи водителя. Целью исследования является экспериментальное подтверждение теоретических универсальных уравнений в параметрической форме для заданной траектории неустановившегося движения четырехколесной машины с управляемыми передними колесами для участков поворота в зависимости от угла поворота рамы машины учитывая интенсивность поворота. Получено подтверждение аналитических уравнений для криволинейной траектории четырехколесной машины с управляемыми передними колесами с использованием параметрических уравнений в зависимости от угла поворота рамы машины φ. На основе аналитических уравнений для курсовой траектории криволинейного движения в параметрической форме для четырехколесной машины получены экспериментальные траектории с учетом интенсивности поворота передних колес или руля для входа в поворот и выход из поворота обоих направлений (левого и правого) автомобиля Renault Logan с использованием спутниковой навигационной системы. Результатами работы статьи можно воспользоваться в дальнейшем для планирования разворотов МТА, которые предстоит сделать наиболее рациональными и экономичными, при выполнении сельскохозяйственных работ; для уменьшения непроизводительных затрат мощности и избежать на разворотных участках полей повреждения земли, или для составления программного обеспечения автоматического управления МТА.