L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий

Моделирование рабочих процессов гибких автоматизированных технологических комплексов почвообработки


ГруппаНаучная литература
Название на русском языкеМоделирование рабочих процессов гибких автоматизированных технологических комплексов почвообработки
Авторы на русском языкеУтенков Г.Л., Добролюбов И.П.

Резюме

В монографии обобщены результаты исследований по моделированию рабочих процессов ги бких автоматизированных технологических комплексов почвообработки (ГАТКП), которые обеспечивают индивидуальную потребность различного типа почв, как плода неповторимого сочетания реакции на действие почвообразующих факторов, в комплексе воздействий, восстанавливающих их плодородие. Сделан анализ современных тенденции совершенствования технологических процессов зернового производства. Выявлена потребность учета вариабельности параметров плодородия почв на участке. Однако лимитирующим фактором разработанных агротехнологий является их техническое обеспечение. Установлено, что одним из основных методов управления посевами зерновых культур и роста эффективности зернового производства является моделирование, позволяющее учесть взаимосвязи различных научных направлений, чем обеспечивается внешнее информационное пространство земледельческой механики.

При создании машин важнейшей задачей также является рациональное распределение функций между человеком и машиной, зависящее от характера сред и возможностей машин. Такая проблема требует научного анализа структурных свойств, закономерностей организации, сложности связей и процессов в составе единой системы.

В соответствии с современной научной концепцией сложных систем при трудно прогнозируемой по периодам го да изменчивостью условий и номенклатурой многовариантных технологических операций сельскохозяйственного производства, разработка ги бких быстроперестраиваемых конструкций машин и ги бких технологических систем является основным направлением его устойчивости. Переход к созданию ги бких технологических решений позволяет в двое и более раз сократить номенклатуру мощных базовых энергомашин и значительно расширить типаж оптимальных в зонально-региональном разрезе рабочих органов машин и технологий и тем самым повысить эксплуатационно-технологическую и технико-экономическую эффективность сельскохозяйственного производства. Будущее развитие агропромышленного сектора экономики связывается с интеллектуальным сельским хозяйством. А гл авным исполнителем интеллектуального сельскохозяйственного производства служат интеллектуальные машины и комплексы машин. Это обусловлено тремя объективными обстоятельствами: традиционные, технологические и технические решения уже не могут обеспечить требуемый рост производительности труда и качества продукции; концепция пооперационной оптимизации исчерпала себя, и нужны более системные методологические решения создания техники; глобальная компьютеризация производства обязывает применять высокоавтоматизированные процессы.

Считается, что получение максимальных выгод от лимитированных инвестиций можно достигнуть за счет как высокой эффективности внедряемой техники и технологий, так и правильного определения приоритетов преобразований. С позиции го сударства инновационное обновление отстающих предприятий эффективнее, чем преуспевающих. Ориентация инновационного обновления предприятий на экономию живого труда исключит реализацию колоссального пласта резервов экономии сырья, материалов, энергии, которая помимо повышенной экономической весомости сбережения материальных ресурсов не имеет и ограничений в отличие от экономии и высвобождения трудовых ресурсов, лимитируемых безработицей. Однако любое несоответствие технологии почвенно-климатическим особенностям или ошибки в выборе сортов, элементов технологии приводит к экономическим и экологическим издержкам. Чем выше точность и соответственно наукоемкость агротехнологий, тем больше количество и выше качество продукции, меньше остатков удобрений и пестицидов попадает в окружающую среду. Складывающиеся условия товарно-денежной отношений рыночной экономики также требуют более углубленного и точного обоснования параметров машинных технологий и технического их обеспечения. Однако это не может быть выполнено с использованием современных методик и не столько в плане сравнения их различных вариантов, а в определении технико-экономических параметров областей существования машинных технологий в условиях меняющихся цен на товарную сельхозпродукцию, топливо, средства механизации, оплату труда. Важнейшей тенденцией современной науки о технологиях АПК должна стать ее переориентация с однодисциплинарных исследований, на исследования многодисциплинарные, проблемно-ориентированные. Именно синтез является методом решения существующих проблем. Без новых теоретических исследований, сопутствующих применению «готовых» научных знаний, даже минимальное продвижение в практической сфере оказывается невозможным. На сложные вопросы нельзя ответить, не прибегая к теоретическим исследованиям.

Бурное развитие электронной микропроцессорной и компьютерной техники, произошедшее за последнее десятилетие, привело к созданию высокоэффективных промышленных компьютеров, контроллеров и развитого программного обеспечения. Это создает условия для дальнейшего совершенствования ГА ТКП, содержащих САУР и САК. Поэтому применение компьютерного моделирования открывает широкие возможности для более гл убокого инженерного анализа и рассмотрения большего числа альтернативных технических решений, уменьшается количество ошибок благодаря более высокой точности моделирования.

Рассмотрены принципы математического моделирования рабочих процессов ГА ТКП, в том числе стохастической модели движения комбинированного почвообрабатывающего агрегата (КПА) и его механической системы. Уделено внимание математическому моделированию характеристик и параметров, используемых при экспертизе состояния ГА ТКП, в частности, при экспертизе состояния ДВС, существенных нелинейностей, статистических характеристик детерминированных, стационарных и нестационарных случайных рабочих процессов. Осуществлен анализ методов идентификации состояния и управления ГА ТКП с помощью его настраиваемой компьютерной модели с приведением оптимальных поисковых алгоритмов идентификации. Учитывая твердость почвы, как обобщенную характеристику ее физических свойств, значимость которых проявляется при реализации интенсивных технологий возделывания зерновых культур, предложена методика моделирования процессов управления КПА с применением ПИД-регулятора в системе автоматического управления режимами (САУР) КПА и с применением ее эталонной модели. Приведены примеры компьютерного моделирования процессов ГА ТКП, отражающие: термодинамические процессы ДВС, интегрирование дифференциальных уравнений ДВС и САУР, в том числе при наличии в системе существенных нелинейностей, применение спектрального и корреляционного анализа, адаптивных цифровых фильтров и ПИД-регулятора.

Отличительной особенностью теоретических подходов, изложенных в предлагаемой монографии, является применение динамических моделей, а также использование вероятностных (случайных) процессов, являющихся необходимым подспорьем для реализации «умного сельского хозяйства», реализация которого, согласно прогнозам ФНАЦ ВИМ, требует применения интеллектуальной техники. Поэтому предлагаемая монография и технические средства, новизна которых подтверждена патентами на изобретения, способствуют развитию регионального сельхозмашиностроения и более обоснованному комплектованию МТА для качественного выполнения агротехнических требований на технологические процессы.

Материалы монографии дают уровень необходимых знаний для применения информационных технологий при моделировании рабочих процессов ГА ТКП, анализ которых позволит усовершенствовать и оптимизировать параметры ГА ТКП, а также существенно повысить эффективность энергоёмких технологических процессов почвообработки.

Издание "Моделирование рабочих процессов гибких автоматизированных технологических комплексов почвообработки" (Утенков Г.Л., Добролюбов И.П.) отмечено наградой
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ