Підвищення ефективності роботи машинно-тракторного агрегату мехатронною системою рульового управління

Abstract

У магістерській роботі представлено розробку та дослідження мехатронної системи рульового управління машинно-тракторного агрегату (МТА) для паралельного водіння, призначеної для підвищення точності виконання технологічних операцій у прецизійному землеробстві. Запропонована система ґрунтується на використанні супутникових радіонавігаційних технологій і включає апаратно-програмний комплекс із GPS-приймачем «OEMStar» (точність до 10 см), датчиком нахилу (гіроскопом), датчиком кута повороту коліс та електроприводом підрулюючого пристрою на базі 12-вольтового двигуна постійного струму. Програмна частина реалізована у середовищі Visual Studio 2018. Польові випробування на тракторах Belarus 320.4 та Belarus 82.1 показали значне підвищення точності руху та ефективності виконання технологічних операцій. В автоматичному режимі керування відхилення МТА від заданої траєкторії зменшувалося до 16 см порівняно з 40 см у ручному режимі. Застосування системи забезпечило зниження експлуатаційних витрат на 3,3%, збільшення продуктивності агрегату на 7,7% та приріст урожайності озимої пшениці на 8,5%. Отримані результати підтверджують, що автоматизація процесу паралельного водіння сприяє зменшенню стомлюваності оператора, підвищує стабільність руху в умовах обмеженої видимості та забезпечує оптимальне використання ресурсів.

The master's thesis presents the development and research of a mechatronic steering system for a machine-tractor unit (MTU) for parallel driving, designed to improve the accuracy of technological operations in precision farming. The proposed system is based on the use of satellite radio navigation technologies and includes a hardware and software complex with an OEMStar GPS receiver (accuracy up to 10 cm), a tilt sensor (gyroscope), a wheel angle sensor, and an electric steering assist device based on a 12-volt DC motor. The software part is implemented in the Visual Studio 2018 environment. Field tests on Belarus 320.4 and Belarus 82.1 tractors showed a significant increase in the accuracy of movement and the efficiency of technological operations. In automatic control mode, the deviation of the MTA from the set trajectory was reduced to 16 cm compared to 40 cm in manual mode. The use of the system resulted in a 3.3% reduction in operating costs, a 7.7% increase in unit productivity, and an 8.5% increase in winter wheat yield. The results confirm that the automation of the parallel driving process reduces operator fatigue, increases driving stability in conditions of limited visibility, and ensures optimal use of resources.