Toprak işlemede patinajın bulanık mantık denetleyici ile otomatik kontrolü
Automatic control of wheel slip in field operations with fuzzy logic controller
Yazar: SERHAT SOYLU
Danışman: PROF. DR. KAZİM ÇARMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, toprak işleme sırasında tarım traktöründe meydana gelen patinaj miktarını belirleyen ve sürücünün patinaj değerini anlık olarak takip edebildiği bir enstrümantasyon sistemi geliştirilmiştir. Bununla birlikte, toprak işleme esnasında patinaj miktarının belirlenen değerin (%15) üzerine çıkması durumunda sürücüyü sesli ve görsel olarak uyaran bir uyarı sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca meydana gelen patinajı kontrol etmesi için iki ayrı otomatik kontrol sistemi geliştirilmiştir. Otomatik kontrol sistemlerinden birisi klasik on-off tabanlı diğeri ise bulanık mantık tabanlıdır. Geliştirilen otomatik kontrol sistemleri, sürekli olarak patinajı kontrol etmiş ve patinaj değerindeki artış miktarına göre toprak işleme derinliğini otomatik olarak değiştirmiştir.
Çalışmada patinaj değeri, gerçek ilerleme hızı ile tahrik tekerleklerinin dönüş hızı karşılaştırılarak hesaplanmıştır. Geliştirilen uyarı sistemi ve otomatik kontrol sistemleri bir tarım traktörüne monte edilmiş ve gerçek tarla koşullarında denemeler yapılmıştır. Otomatik kontrol sistemleri ile tasarlanan uyarı sistemi, herhangi bir otomatik kontrol veya uyarı sistemi olmadan sadece sürücünün kendi hisleriyle ve kararlarıyla gerçekleştirdiği kontrol ile ayrı ayrı karşılaştırılmıştır. 
Elde edilen veriler ortalama patinaj miktarının, otomatik kontrol sistemleriyle yapılan denemelerde %10-12 aralığında, uyarı sistemiyle ve sürücü kontrolünde yapılan denemelerde ise %15'in üzerinde olduğunu göstermiştir. Ortalama yakıt tüketimi otomatik kontrol sistemleriyle 7-9 L ha-1 aralığında iken, uyarı sistemiyle ve sürücü kontrolünde 10-12 L ha-1 aralığında bulunmuştur. Otomatik kontrol sistemleriyle yapılan denemelerde ortalama çeki kuvveti 16-21 kN aralığında ölçülmüştür. Bu değerler uyarı sisteminde ve sürücü kontrolünde 23 kN'dan daha yüksek bulunmuştur. 25 cm olarak ayarlanan toprak işleme derinliği ise bulanık mantık kontrol sisteminde ortalama 22.45 cm, diğer yöntemlerde ise 24 cm'nin üzerinde ölçülmüştür. Patinaj miktarı, yakıt tüketimi, çeki kuvveti ve alan iş başarısı açısından değerlendirildiğinde sistem başarısı sırasıyla; bulanık mantık kontrol sistemiyle, on-off kontrol sistemiyle, uyarı sistemiyle ve sürücü kontrolünde elde edilmiştir. Bununla birlikte ayarlanan toprak işleme derinliğine en yakın toprak işleme derinliği değeri sırasıyla sürücü kontrolünde, uyarı sistemiyle, on-off kontrol sistemiyle ve bulanık mantık kontrol sistemiyle elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, an instrumentation system has been developed that determines the amount of wheel slip occurring in the agricultural tractor during tillage and the driver can follow the wheel slip value instantly. However, an alert system has been designed to warn the driver audibly and visually if the amount of wheel slip goes out of the desired value (15%) during the activities. In addition, two separate automatic control systems have been developed to control the wheel slip.  One of the automatic control systems is based on classic on-off while the other is based on fuzzy logic. The developed automatic control systems continuously controlled the wheel slip and automatically changed the tillage depth according to the increase in the wheel slip value. 
In the study, the wheel slip value was calculated by comparing the actual speed with the rotation speed of the drive wheels. The developed warning system and automatic control systems were installed on an agricultural tractor and trials were carried out in real field conditions. The warning system and automatic control systems has been compared separately with the driver's own control. 
The obtained data showed that the average amount of skidding was in the range of 10-12% in trials with automatic control systems, and above 15% in trials with warning system and driver control. Average fuel consumption was in the range of 7-9 L ha-1 with automatic control systems, while it was in the range of 10-12 L ha-1 with warning system and driver control. In experiments with automatic control systems, the average draft force was measured in the range of 16-21 kN. These values were higher than 23 kN in the warning system and driver control.Soil tillage depth set to 25 cm was measured as 22.45 cm in the fuzzy logic control system, while it was measured over 24 cm in other methods.As a result of comparisons, the amount of wheel slip, fuel consumption, draft force, field capacity values were obtained most efficiently, respectively, with the fuzzy logic control system, on-off control system, warning system and driver control. In addition, the soil tillage depth value closest to the set tillage depth was obtained by the driver control, warning system, on-off control system and fuzzy logic control system respectively.