AGRIS - 

2023

Zavrazhnov, A.I. | Balashov, A.V. | Zavrazhnov, A.A. | Pustovarov, N.Yu.

The research was conducted to determine the qualitative and energy performance indicators of a precision seeder. The seeder is equipped with electric drives for working tools and, a seed distribution control system that allows remote control of the seeding unit. The seeders MC-8 with drive through a gearbox from a 180W DC motor FL57BLS04 and seeders ТС-М-4150А with a seed distribution apparatus produced by MaterMass company and driven through a gearbox and chain drives from a 220W brushless motor FL86BLS were used during the experiments. The pulse power supply SDR-960-48 was used to power the seed distribution apparatus motors. The quality of operation of the seed distribution apparatus when using seeds of various row crops was determined by the method of recording the time intervals between seed ejections from the distribution disk using a seed sensor installed in the furrow opener. When changing the rotation speed of the seeder's distribution disk from 20 to 60 rpm, the coefficient of variation of seed ejections varied from 0.15 to 0.35, and the power consumption ranged from 30 to 110W. The power consumption for the fan drive did not exceed 2.5 kW, and the total power consumption of the electric motors for driving all the seed distribution apparatuses and the fan was 4.0 kW. For the ТС-М-4150А seeder, the power consumption for driving the seed distribution apparatuses is slightly higher and amounts to at least 3.0 kW in operating modes. A control and management system for seeding with a domestic electrified seeder based on the Arduino Uno board was proposed. Its program includes two subprograms that take into account the movement speed of the seeding unit, based on which the rotation speed of the distribution disk and the number of skips and duplicates are determined. The use of electrified drives and seed distribution control systems in precision seeders allows for stepless adjustment of the seed sowing rate and to control the sowing process from the tractor cabin. | Исследования проводили с целью определения качественных и энергетических показателей работы пропашной сеялки с электрическими приводами рабочих органов, оснащенной системой контроля высева семян, позволяющей обеспечить дистанционное управление посевным агрегатом. В экспериментах использовали высевающие аппараты сеялки МС-8 с приводом через редуктор от электрического двигателя постоянного тока FL57BLS04 мощностью 180 Вт и сеялки ТС-М-4150А с высевающим аппаратом производства фирмы "MaterМасс" и приводом через редуктор и цепные передачи от бесколлекторного двигателя FL86BLS мощностью 220 Вт. Для энергообеспечения двигателей высевающих аппаратов применяли импульсный источник питания SDR-960-48. Качество работы высевающих аппаратов при использовании семян различных пропашных культур определяли методом фиксации временных интервалов между выбросами семян из диска высевающего аппарата с использованием датчика высева, установленного в сошнике. При изменении частоты вращения диска высевающего аппарата сеялки МС-8 от 20 до 60 об/мин коэффициент вариации выбросов семян варьировал от 0,15 до 0,35, а потребная мощность - от 30 до 110 Вт. Мощность на привод вентилятора не превышала 2,5 кВт, суммарная потребная мощность электрических двигателей на привод всех высевающих аппаратов и вентилятора - 4,0 кВт. У сеялки ТС-М-4150А потребная мощность на привод высевающих аппаратов несколько выше и на рабочих режимах составляет не менее 3,0 кВт. Предложена система контроля и управления высевом отечественной электрифицированной сеялкой на основе платы Arduino Uno. Ее программа включает две подпрограммы, учитывающих скорость движения посевного агрегата, на основании которой определяется частота вращения высевающего диска и количество пропусков и двойников. Использование в пропашных сеялках электрифицированного привода и системы контроля высева семян позволяет бесступенчато устанавливать норму высева семян и управлять процессом высева из кабины трактора.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Dovlatov, I.M. | Kirsanov, V.V. | Komkov, I.V. | Yurochka, S.S. | Ignatkin, I.Yu.

Creating comfortable conditions for farm animals ensures their longevity and high performance. Artificial ventilation including the systems of air supply, exhaust, and control, minimizes the influence of the human factor on maintaining the indoor air parameters. A system for providing indoor air parameters at loose cattle keeping is proposed. It was developed based on the analysis of ventilation systems for livestock premises and studies proving the effectiveness of dehumidification in winter using a recuperative heat exchanger. For creating the system, the computer-aided design program "Kompass" developed by Askon Company was used. The developed system comprises an electrofilter and a coarse filter, fans, a plate-type heat-exchanger, a turbodefector; temperature, humidity, and air flow velocity sensors, dust collectors, a pump, a tank with a disinfectant, and a damper valve for intake air and recirculated air. The use of the recuperative dehumidification system at low outdoor temperatures helps maintain the relative indoor humidity within the regulatory limits (75…40%) and reduce the concentration of carbon dioxide by 20…45%. To ensure these microclimate parameters without dehumidification, 200 kW of thermal power is needed to heat the intake air. The proposed combined energy-saving all-season climate control system provides monitoring of microclimate parameters and energy saving due to the use of a turbo deflector; it disinfects the ventilation air, dehumidifies the air in the cowshed in winter and cools in summer, and partially removes dust from the air with an electromagnetic filter. | Создание комфортных условий для животных обеспечивает их долголетие и высокую продуктивность. Искусственная вентиляция, включающая в себя приточную, вытяжную системы и систему управления, минимизирует влияние человеческого фактора на поддержание параметров микроклимата в помещении. Предложена система обеспечения параметров воздуха в помещении для беспривязного содержания КРС. Она разрабатывалась на основе анализа систем вентиляции животноводческих помещений и исследований, доказывающих эффективность осушения воздуха в зимний период с помощью рекуперативного теплообменника. При создании системы использовали программу автоматизированного проектирования "Компас" компании "Аскон". . Разработанная система содержит электрофильтр и фильтр грубой очистки; вентиляторы; пластинчатый теплообменник; турбодефлектор; датчики температуры, влажности, скорости воздушного потока; пылесборники; насос; бак с дезинфектантом; механизм заслонки приточного воздуха и рециркулируемого воздуха. Использование рекуперативной системы осушения при низких температурах наружного воздуха позволяет поддерживать в помещении относительную влажность воздуха в нормативных пределах (75…40%) и снижать концентрацию углекислого газа на 20…45%. Для обеспечения указанных параметров микроклимата без осушения воздуха необходимо 200 кВт тепловой мощности для подогрева приточного воздуха. Предлагаемая комбинированная энергосберегающая всесезонная климатическая установка обеспечивает мониторинг параметров микроклимата и энергосбережение за счёт применения турбодефлектора, обеззараживает вентиляционный воздух, осушает воздух в коровнике в зимний период и охлаждает летом, а также частично обеспыливает воздух электромагнитным фильтром.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Starostin, I.A. | Davydova, S.A. | Eshchin, A.V.

Digital technologies introduced into agriculture are aimed at improving the efficiency of agricultural production. Agricultural robots can carry out technological operations, and monitor status of fields, crops, or crop yields. The robots' performance, quality and safety of operation may be decreased due to the geographical distance from the cloud storage, low bandwidth and network unreliability, significant delays and failures in data transmission. To increase the performance of units with unmanned robotic engineering tools for agricultural purposes, to ensure the high quality of their technological operations, as well as their safe operation, an intelligent control system using edge computing technologies based on Edge Computing is proposed. During the research, there were used methods of complex structural-dynamic analysis and an expert-analytical method of information processing. As a result of the research, a structural and functional diagram of an intelligent control system for agricultural units comprising robotic engineering tools has been proposed allowing for centralized control of the technological process. Agricultural machines tune the actuating devices and adjust their operation process using built-in autonomous control systems that transmit data to the control system to generate commands. The implementation of the Edge Computing concept in digital agriculture will reduce the amount of transmitted information and the load on the data transmission network, without reducing the quality of the technological process in case of failures in the operation of farm machines and embedded systems. | Цифровые технологии, внедряемые в сельское хозяйство, направлены на повышение эффективности производства с.-х. продукции. Сельскохозяйственные роботы осуществляют технологические операции, мониторинг состояния поля, посевов или урожайности культур. При географической удаленности от облачного хранилища, низкой пропускной способности и ненадежности сети, значительных задержках и сбоях в передаче информации их производительность, качество выполнения работ и безопасность эксплуатации могут снижаться. С целью повышения производительности агрегатов в составе с беспилотными роботизированными техническими средствами с.-х. назначения, обеспечения высокого качества выполнения ими технологических операций, а также их безопасной эксплуатации предложена интеллектуальная система управления с применением технологий граничных вычислений на базе Edge Computing. При проведении исследований применялись методы комплексного структурно-динамического анализа и экспертно-аналитический способ обработки информации. В результате исследований предложена структурно-функциональная схема интеллектуальной системы управления с.-х. агрегатами, в состав которых входят роботизированные технические средства, позволяющая централизованно контролировать технологический процесс. Сельскохозяйственные машины осуществляют настройку рабочих органов и корректировку их работы с помощью встроенных автономных систем контроля, передающих данные в систему управления для выработки команд. Реализация концепции Edge Computing в цифровом сельском хозяйстве позволит снизить объем передаваемой информации и нагрузку на сеть передачи данных без снижения качества проведения технологического процесса при сбоях в работе с.-х. машины и встроенных систем.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Ryazantsev, A.I. | Zazulya, A.N. | Evseev, E.Yu. | Antipov, A.O.

Рассматриваются вопросы надежности движения многоопорных дождевальных машин (ДМ) "Кубань-ЛК1", работающих в движении по кругу, при орошении склоновых площадей. Отмечается сложность равномерного распределения слоя осадков, вызванного увеличенным расходом воды (Q=2.1-2.3 л/с), образуемым перепадом геодезических высот. Это приводит к снижению прочностных свойств почвы и ее опорно-сцепных свойств под ходовыми системами ДМ и, как следствие, приводит к нарушению технологического процесса орошения. Для исключения указанного недостатка обосновывается возможность использования усовершенствованного регулятора расхода (мембранного типа) марки Valtec VT.085. Это необходимо для стабильного поддержания показателей по расходу дождевальных аппаратов последних тележек и консольной части в пределах 1.8-2.0 л/с, что соответствует технологическому процессу полива данным типом машин. Результаты исследования показали, что расчетная точность регулирования, а именно отклонение от установившегося значения давления на выходе усовершенствованной модификации регулятора расхода марки Valtec VT.085, находится в диапазоне ±5%, что соответствует требованиям технологического процесса полива. Проведенные экспериментальные исследования по определению пропускной способности расчетного расхода воды в зависимости от давления, указанными регулирующими устройствами, с различными по диаметру выходными отверстиями, позволили установить, что наиболее удовлетворяющим требованиям по регулированию расхода дождевальных аппаратов последних тележек и консольной части ДМ "Кубань-ЛК1" является усовершенствованное регулирующее устройство мембранного типа. При этом исследуемый регулятор давления обеспечивает показатели по расходу (Q = 1.6–1.7 л/с) и напору на выходе (P = 0.30–0.50 МПа), с сохранением габаритных характеристик его серийной модификации. | The issues of reliability of the movement of center-pivot multi-bearing sprinkling machines (SM) "Kuban-LK1" when it is irrigating slope areas are considered. There is complexity of the uniform distribution of the sediment layer caused by the increased water flow (Q=2.1-2.3 L/s) formed by the difference in geodetic heights. This leads to a decrease in the strength properties of the soil and its support-coupling properties under the SM running systems and, as a result, leads to a violation of the irrigation process. To eliminate this drawback, a possibility of using an improved flow regulator (of membrane type) of the Valtec VT.085 brand is justified. It is necessary for stable maintenance of the flow rates of sprinklers, trolleys and cantilever parts within 1.8-2.0 L/s, which corresponds to the technological process of watering with this type of machines. The results of the study showed that the calculated control accuracy, namely the deviation from the outlet steady-state pressure value of the improved modification of the Valtec VT.085 flow regulator, is in the range of ± 5%, which meets the requirements to the irrigation process. It is noted that the experimental studies carried out to determine the throughput of the calculated water flow rate depending on the pressure indicated by the control devices, with outlet openings of different diameters, allowed establishing that an improved membrane-type control device was the most satisfying the requirements for regulating the flow of sprinklers of the latest trolleys and the console part of the SM "Kuban- LK1". At the same time, the pressure regulator under study provides good indicators in term of flow (Q = 1.6 – 1.7 L/s) and in term of outlet pressure (P = 0.3 – 0.5 MPa) L/s, while maintaining the dimension characteristics of standard sprinkler model.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Dorokhov, A.S. | Sibirev, A.V. | Aksenov, A.G. | Mosyakov, M.A.

Представлены аналитические исследования по разработке и обоснованию системы автоматического контроля глубины обработки почвы, разработаны структурная схема и алгоритм линейной системы позиционного управления, а также расчётная схема к формированию алгоритма управления. Определена математическая модель объекта управления регулирования глубины обработки почвы при условии идеального отслеживания траектории точки перемещения подвижных частей приводных механизмов звеньев задающего устройства и штоков исполнительных актуаторов автоматической системы глубины обработки почвы. Система позиционного управления глубины обработки почвы представляет собой механизм регулировки опорного колеса при действующем возмущении на объект управления посредством изменения расстояния между осью вращения колеса энергетического средства привода почвообрабатывающей машины и осью вращения опорных колес машины для обработки почвы. Для определения требуемой точности и режимов применения аппаратных средств в различных фазовых состояниях почвенного слоя выявлен и проанализирован базовый комплект аппаратных средств, отвечающих требованиям управления глубины обработки рабочего органа почвообрабатывающей машины. Комплект включает в себя датчик определения глубины погружения рабочего органа в почвенный слой, микроконтроллер, задающий и контролирующий регулируемое силовое воздействие на почву, то есть вертикальное перемещение штока электроцилиндра и электроцилиндры (линейные актуаторы). Для проверки разработанных алгоритмов функционирования системы автоматического контроля регулирования глубины хода рабочих органов машины для предпосевной обработки почвы необходимо проведение экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях. | Presented are analytical studies on the development and rationalization of a system for automatic controlling the depth of tillage, a block diagram and an algorithm for a linear positional control system, as well as a design scheme to form a control algorithm. A mathematical model describing the control object that regulates the tillage depth has been determined, provided that the motion trajectory of the moving parts of the driving links and the actuator rods of the automatic system controlling the tillage depth is perfectly traced. A structural diagram of a linear system of positional control of the soil tillage depth has been developed, which is a mechanism for adjusting the support wheel with an acting disturbance on the control object, changing the distance between the axis of the wheel rotation of the tillage machine power tool and the rotation axis of the support wheels of a soil cultivation machine. A design scheme to develop a control algorithm for changing the tillage depth has been obtained. To determine the required accuracy and modes of using hardware in various phase states of the soil layer, a basic set of hardware has been identified and analyzed to ensure that it meets the requirements for controlling the tillage depth of the working elements. The set includes a sensor for determining the penetration depth of the working element; microcontroller (setting and control of regulated force impact on the soil, i.e. vertical movement of the electric cylinder rod); electric cylinders (linear actuators). To test the developed algorithms for the functioning of the automatic control system for adjusting the travel depth of the working elements for presowing soil cultivation, it is necessary to conduct experimental studies in laboratory and production conditions.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Savchenko, L., National Univ. of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kiev

The article is devoted to solving the problems of increasing the stability of motion of a power unit with a rear mounted mower. An analytical review of methods and means of ensuring the stability of the header movement of the power unit is given. Variational principles of mechanics are applied in the study of the dynamics of motion of a power unit. The regularity of the oscillatory angular displacement of the unit relative to the power unit has been established. An automated system is proposed for ensuring the stability of the movement of a power unit with a rear mounted mower. This system can be developed on the basis of the synthesis of mechanical and hydraulic subsystems with the activation of the drive to the field wheel. Equation describing the transmission ratio provides efficient automatic torque control on the field wheel of the implement. A decrease in the coefficient reduces the response of the system to external disturbances from resistance forces and unit deflection, while an increase can lead to an undesirable oscillatory mode of operation. It was found that the trajectories of movement of both serial and experimental units are characterized by the presence of constant components of deviations. According to Student’s criteria, the introduction of an active drive to the field wheel reduces the trend value from 7.36 to 5.31. It has been substantiated that the active drive on the field wheel of the unit stabilizes the movement of the power unit. The root mean square deviation of the trajectory of movement decreases from 4.9 cm to 4.4 cm, and the angle of deviation of the trajectory from the straight-line decreases on average by 10°. According to the results of testing the experimental power unit using an active drive on the field wheel of the unit, it increases the productivity by 6% with a decrease in the fuel consumption of about 9%. .

Show more [+]

Less [-]

Fundamental Library of Latvia University of Life Sciences and Technologies - Latvia

2021

Yurchenko, I.F.

Разрабатывали теоретические и практические рекомендации сельхозтоваропроизводителям, которые готовят требования для разработки, внедряют и эксплуатируют системы автоматизации агропроизводства в мелиоративном секторе экономики. Объект исследований - системы управления мелиоративным режимом агроэкосистем, предмет – системы автоматизации технологических процессов (АСУ ТП) агропроизводства. Применялся информационно-аналитический подход, в т.ч. системный и сравнительный анализ, а также экспертная и эвристическая оценка полученных результатов. Выполненый анализ использования возможностей, преимуществ и достижений цифровизации и автоматизации производственных процессов агробизнеса, выявил серьезное отставание процедур и операций внедрения в производство уже разработанных цифровых технологий. Сформулированы и решены задачи эффективного становления цифровизации агропроизводства, ориентированные на приоритетное использование цифровых компетенций всех участников агробизнеса. Разработан в универсальном формате алгоритм действий при внедрении систем автоматизации мелиорируемых агроэкосистем, обеспечивающий успешность их функционирования. Сформированы мероприятия по внедрению автоматизированных технологий управления агроэкосистемами, способствующие эффективности цифровизации агропроизводства. Это выбор участка применения АСУ ТП, оценка потребности в ресурсах для успешного функционирования новаций, формирование и реализация мероприятий по проведению строительно-монтажных работ, пуско-наладочные работы и опытная эксплуатация средств автоматизации, создание инструктивно-методического обеспечения производственной эксплуатации автоматизированных технологий. В сложившихся реалиях формирование у товаропроизводителей новых знаний и навыков управления производственными процессами, образующих единую систему с производством продукции, позволяет минимизировать сроки внедрения значимых результатов исследований в практику эксплуатации земледельческих систем. | There were developed theoretical and practical recommendations for agricultural producers, who prepare requirements for development, implement and operate automation systems for agricultural production in the reclamation sector of the economy. The object of research was the management systems of the reclamation regime of agroecosystems, the subject - the automation control systems of technological processes (ACS TP) of agricultural production. An information-analytical approach was used, including a systematic and comparative analysis, as well as expert and heuristic assessments of the results obtained. The analysis of the use of the opportunities, advantages and achievements of digitalization and automation of production processes in agribusiness revealed a serious lag in the procedures and operations for introducing already developed digital technologies into production. The tasks of the effective formation of digitalization of agricultural production, focused on the priority use of digital competencies of all participants in the agribusiness have been formulated and solved. An algorithm of actions in the implementation of automation systems for reclaimed agroecosystems has been developed in a universal format, ensuring the success of their functioning. Measures have been developed for the introduction of automated technologies for managing agroecosystems, contributing to the efficiency of digitalization of agricultural production. These are the choice of the site for ACS TP application, the assessment of the need for resources for the successful functioning of innovations, the formation and implementation of measures for the construction and installation work, commissioning and trial operation of automation equipment, the creation of instructive and methodological support of production operation of automated technologies. In the current realities, the formation in producers of new knowledge and skills in managing production processes, forming a single system with the production of products, increases makes it possible to minimize the time for introducing significant research results into the practice of agricultural system operating.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Centro agronómico tropical de investigación y enseñanza - Costa Rica

2021

Janulevicius, A., Vytautas Magnus Univ., Kaunas

The main problems in the operation of agricultural tractors today are related to fuel consumption, work efficiency and environmental impact. The use of the engine power is one of the most important factors in evaluating the performance of a tractor in various tillage operations. Other characteristics of the tractor, such as the fuel consumption, work efficiency and also the impact on the environment, depend on this factor. The continuous tillage process can be divided into productive work operations and non-productive (non-working) operations. Nonworking operations include turns of the tractor at the headlands, also forced stops in order to eliminate machine malfunctions. When the tractor with the working unit turns in the headlands, the engine is running at the nearly idling mode. Idling mode is when the engine is completely unloaded and the tractor working unit is stationary. Idling is a common mode of operation of agricultural tractors, reducing the work efficiency and harming the environment and human health. In fact, agricultural tractors can idle from 10 to 45% of their entire working time. The aim of this work was to examine the methodology for estimating the duration of non-working operations in the tractor’s long-term operation for ploughing fields of different size, based on the tractor’s engine control units ECU data. This methodology should relate the duration of non-working operations of the tractor’s operation with parameters describing the size and shape of the field. The results of this study can be used to develop a technological solution for agricultural work that reduces the inactivity working time of agricultural tractors.

Show more [+]

Less [-]

Fundamental Library of Latvia University of Life Sciences and Technologies - Latvia

2021

Mitov, A., Technical Univ. of Sofia

The paper presents the results of the identification procedure for obtaining a model of an electrohydraulic load-sensing servo position system for power steering of mobile machinery. The studied system consists of an axial-piston variable displacement pump that supplies the load-sensing electro-hydraulic power steering system. The pump is equipped with a hydro-mechanical pressure controller type DR, which makes it possible to realize a meter-in flow control circuit with the load-sensing function. When the external resistance force acting on the cylinder piston increases, the pump controller limits the displacement volume, and hence the flow rate supplied to the system. The purpose of the identification is to reach a linear state-space model that accurately describes the dynamic behaviour of the system. The system is represented with one input and two outputs. The output signals are measurable variables: the spool position in the proportional valve and the piston position of the servo cylinder. To evaluate the parameters of the model, open-loop experiments were performed with the studied system, which was realized on a laboratory test rig. The input signal for identification experiment is a random binary signal (RBS) to achieve good excitation of the plant. Validation of the model obtained has been carried out based on independent data-set. The aim of the present work is to reach a model that is suitable for the design of embedded controllers for the electro-hydraulic load-sensing servo systems.

Show more [+]

Less [-]

Fundamental Library of Latvia University of Life Sciences and Technologies - Latvia