Farklı çalışma koşullarında traktör otomatik dümenleme performansının belirlenmesi
Determining tractor automatic steering performance under different operating conditions
Yazar: FIRAT KÖMEKÇİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERCAN GÜLSOYLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmanın amacı, gerçek zamanlı kinematik – sanal referans istasyonu düzeltme sinyali ile çalışan otomatik dümenleme sistemlerinin kullanıldığı bir traktörün, alt bağlantı kollarına gelen farklı büyüklükte ve asimetrik çeki kuvvetleriyle karşılaştığında otomatik dümenleme performansını belirlemektir. 
Bu amaçla, New Holland TM 175 model traktör ile 16 ton kapasiteli tandem dingilli tarım römorku, otomatik dümenleme sistem performansının değerlendirilmesinde kullanılan ISO 12188-2 standardının gerekliliklerini sağlamak için kilit taş zeminde kullanılmıştır. Alt bağlantı kollarına gelen çeki kuvvetlerini değiştirmek için tez kapsamında kuvvet ölçüm sisteminin bağlanabildiği bir çeki ölçüm düzeni kullanılmıştır. Direksiyon miline tahrik veren Trimble marka GFX 750 model otomatik dümenleme sistemi ile çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Traktörün referans noktasındaki konumu belirlenmesi amacıyla Trimble S6 model optik referans sistemi kullanılmıştır.
Çalışma sırasında, üç farklı ilerleme hızı (3,9 km/h, 5,7 km/h ve 8,2 km/h), üç farklı ön ek ağırlık (0 kg, 360 kg ve 630 kg), üç farklı çeki ekseni (traktör simetri ekseni üzerinde, eksenden 160 mm ve 320 mm sola kaçık) ve üç farklı tarım römorku ağırlığı (10167 kg, 14833 kg ve 19500 kg) ile üçer tekerrürlü 243 testin yanı sıra, traktörün yüksüz koşullardaki otomatik dümenleme performansını belirlemek amacıyla üç farklı ilerleme hızı ve üç farklı ön ek ağırlık ile 27 test olmak üzere toplam 270 test gerçekleştirilmiştir. 
Farklı çalışma koşullarında traktör otomatik dümenleme sisteminin performansını belirlemek amacıyla ISO 12188-2 standardındaki ölçütler olan sanal rotadan sapma, ardışık geçiş izi hatası, kısa süreli geçiş hatası ve uzun süreli rehberlik hatasının belirlenmesinin yanı sıra iki farklı değerlendirme ölçütü sunulmuştur. Tüm değerlendirme ölçütleri; tüm sapma verileri, geçiş başına maksimum sapmalar ve sapmaların tahmini hatalarının standart sapmaları olmak üzere üç farklı şekilde değerlendirilmiştir. 
Gerçekleştirilen bağımsız örneklem t-testi analizlerine göre, traktörün yüklü koşullarda çalıştırıldığı 81 denemenin neredeyse hepsinde yükün otomatik dümenleme performansına etki ettiği, ayrıca yükün tipi ve büyüklüğünün otomatik dümenleme performansını etkilediği belirlenmiştir. Tez kapsamında seçilen tüm bağımsız değişkenler sanal rotadan sapma üzerine etki etmiştir. Sanal rotadan en düşük sapma değerleri, en düşük ilerleme hızında (3,9 km/h), en yüksek ön ek ağırlıkta (630 kg), en yüksek tarım römorku ağırlığında (19500 kg) ve çeki noktasının traktör simetri ekseninde (0 mm) olduğu durumda elde edilmiştir. Yüksek çeki ihtiyacına sebep olan tarım römorkunun en yüksek ağırlığı (19500 kg) ve çeki noktasının farklılığı sanal rotadan sapma düzensizliğini önemli düzeyde etkilemiştir. Ardışık geçiş izi hatası ve kısa süreli geçiş izi hatası için en düşük sapma değerleri, en düşük ilerleme hızı (3,9 km/h), ek ağırlıksız, en yüksek tarım römorku ağırlığı (19500 kg) ve çeki noktasının traktör simetri ekseninden 160 mm kaçık olduğu durumda ortaya çıkmıştır. Uzun süreli rehberlik hatası için diğer bağıl geçiş izi hatalarına benzer sonuçlar ortaya çıkmasıyla birlikte, ön ek ağırlığın en yüksek olduğu (630 kg) koşullarda en düşük sapma değerleri elde edilmiştir. Varyans analiz sonuçlarına göre, bağımsız değişkenlerin değerlendirme ölçütlerinden elde edilen verilerin RMSE'leri, tüm veriler ve maksimum sapmalara kıyasla genel olarak daha yüksek açıklama katsayısına sahip oldukları belirlenmiştir. Sinyal kalitesinin önemli ölçütlerinden olan yatay hassasiyet kaybı, dikey hassasiyet kaybı ve tahmini yatay hata değerlerinin ise elde edilen bağımlı değişkenlerin üzerine etkisi dikkate alınmayacak kadar azdır. Gelecekte yapılacak araştırmalarda, konum ölçüm sistemi, kuvvet ölçüm sistemi ve sinyal kalitesini belirleyen tüm etmenlerin eş zamanlı olarak kaydedilmesi planlanmaktadır.

Abstract:
The aim of this study is to determine the automatic steering performance of a tractor with automatic guidance systems and real-time kinematics (RTK) - virtual reference station (VRS) as a correction signal working with 3 different forward speeds and 3 different front ballast in the case of different and asymmetric draft force needed on lower hitch points. 
For this purpose, New Holland TM 175 model tractor, tandem axle agricultural trailer with capacity of 16 tons was operated on the keystone which meets the requirements of ISO 12188-2 standard used for the evaluation of automatic steering performance. In order to change the draw force requirement to the lower hitch points, a drawbar designed within the scope of the thesis and to which the draw force measurement system can be connected was used. The automatic steering system is Trimble brand GFX 750 model, and it is a system that directly controls the tractor steering shaft. Trimble S6 model optical reference system was used to determine the position of the tractor's relative point.
During operation, three different forward speeds (3.9 km / h, 5.7 km / h and 8.2 km / h), three different front ballast (0 kg, 360 kg and 630 kg), three different draw point (on the tractor axis of symmetry, 160 mm and 320 mm offset to the left) and three different agricultural trailer weights (10167 kg, 14833 kg and 19500 kg) with three repetitions for 243 tests. In addition, 27 tests with three speed and three different front ballast were conducted to determine the automatic steering performance of the tractor in unloaded conditions. A total of 270 tests were carried out. 
In order to determine the performance of the tractor's automatic steering performance under different operating conditions three different evaluation criteria are presented, in addition to determining the criteria in the ISO 12188-2 standard, such as track error, relative cross-track error, pass-to-pass error and long-term guidance error. For the relevant evaluation criteria, the deviations were evaluated in three different ways: all deviations, maximum deviations and root mean square error of the deviations.
According to the independent sample t-test analyzes, it was determined that almost all of the 81 comparisons made as a result of the evaluation of all data were different from each other also, the type and magnitude of the load had an effect on the automatic steering performance during the operation of the tractor under loaded conditions. All independent variables selected within the scope of the thesis had an effect on deviation from the virtual route. The minimum distance between virtual route and real time route has been obtained in case of the lowest forward speed (3.9 km / h), the highest front additional weight (630 kg), the highest agricultural trailer weight (19500 kg) and the draw point on the tractor symmetry axis (0 mm). The highest weight of the agricultural trailer (19500 kg) which caused the high draft requirement and the difference in the lower hitch points significantly affected the virtual deviation irregularity. Minimum deviation for relative cross track error and pass to pass track error have been obtained in case of minimum forward speed (3.9 km / h), no front ballast, highest agricultural trailer weight (19500 kg) and 160 mm offset from the tractor symmetry axis of the towing point. For long-term guidance error, similar results were obtained for other relative cross track errors, but the lowest deviation was obtained in condition of the highest front ballast (630 kg). According to the Univariate analysis, it was determined that the RMSE's of the data obtained from the evaluation criteria of the independent variables have a higher proportion of the variance for a dependent variable in general compared to all data and maximum deviations. The effects of the horizontal and vertical dilution of precision and estimated horizontal error being important criteria of the signal quality on the dependent variables are negligible. In the future research, it is planned to develop the measurement system that record the position, the draft force and all factors that determine the signal quality, simultaneously.