СПОСОБ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использована в системах управления самоходными сельскохозяйственными машинами, в частности загрузкой зерноуборочного комбайна.
Известно устройство регулирования подачи хлебной массы в зерноуборочный комбайн (RU 2229208, A01D 41/127, 27.05.2004), согласно которому вал битера снабжен датчиком частоты вращения и соединен с валом гидромотора, подключенного гидролинией с установленным в ней датчиком давления. Согласно известному устройству, для регулирования подачи хлебной массы в зерноуборочный комбайн, определяют мощность, подводимую к валу битера, расположенного на входе в наклонную камеру, и находят ее наименьшее значение, а скорость движения, соответствующую оптимальной подаче хлебной массы, задают с учетом этого наименьшего значения мощности.
Недостатком известного устройства является то, что при уборке культур урожайностью, меньшей граничной, и полной загрузке двигателя, регулирование по пропускной способности молотилки приведет к перегрузке двигателя, снижению частоты вращения и нарушению скоростного режима рабочих органов, что недопустимо.
Известно устройство управления загрузкой зерноуборочного комбайна (RU 2312485, A01D 41/127, 20.12.2007), согласно которому вал шнека жатки соединен с валом гидромотора, подключенного гидролинией с установленным в ней датчиком давления к насосу, вал молотильного барабана соединен с валом гидромотора, подключенного гидролинией с установленным в ней датчиком давления к насосу, оснащенному регулятором рабочего объема. Изменение подачи хлебной массы и регулирование частоты вращения молотильного барабана регистрируют и осуществляют по интенсивности изменения крутящего момента на валу шнека жатки или подборщика, а изменение качественных показателей хлебной массы и регулирование зазоров между молотильным барабаном и декой регистрируют и осуществляют по интенсивности изменения крутящего момента на валу молотильного барабана в соответствии с потерями зерна.
Недостатком известного устройства является то, что настройка оптимальных параметров регулирования - частоты вращения молотильного барабана и крутящего момента на валу шнека жатки, осуществляются непосредственно оператором перед началом выполнения технологического процесса. В случае интенсивных изменений урожайности и состояния хлебной массы необходима частая и трудоемкая перенастройка системы.
С целью устранения отмеченных недостатков предлагается устройство адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна, согласно которому при изменении условий уборки система самонастраивается на стабилизацию оптимальной подачи, скоростных режимов двигателя и рабочих органов молотильно-сепарирующего устройства. В устройстве для управления загрузкой зерноуборочного комбайна вал приемного битера наклонной камеры и ротора молотильно-сепарирующего устройства снабжены датчиками крутящего момента, коленчатый вал двигателя снабжен датчиком частоты вращения, молотильно-сепарирующее устройство и система очистки снабжены датчиками потерь зерна, причем все датчики подключены к блоку обработки информации бортового микроконтроллера, в состав которого входят блок адаптации по загрузке молотильно-сепарирующего устройства, анализатор соотношений по потерям зерна и анализатор сочетаний.
Согласно полезной модели, бортовой микроконтроллер постоянно отслеживает загрузку привода ходовой части и по изменению этой величины совместно с данными о загрузке молотильно-сепарирующего устройства и данными о суммарных потерях зерна, определяет оптимальное значение подачи хлебной массы. Скорость движения регулируется таким образом, чтобы исключить перегрузку двигателя.
Устройство адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна позволит стабилизировать загрузку молотильно-сепарирующего устройства при интенсивно изменяющихся условиях уборки и обеспечит снижение суммарных потерь зерна комбайном в среднем на 25%. Кроме того, устройство адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна значительно разгружает оператора, способствует концентрации его внимания на параметрах выполнения технологического процесса и увеличению фактической производительности агрегата в среднем на 15%, повышает качество выполнения уборочных работ в целом.
На фиг.1 представлена схема устройства адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна.
Устройство адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна 1 (фиг.1), включающего ходовую часть 2, гидростатическую трансмиссию 3, двигатель 4, приемный битер 5 наклонной камеры, систему очистки 6 и молотильно-сепарирующее устройство 7, содержит интерфейс связи с оператором 8, базу данных 9, комплекс датчиков 10-14 и бортовой микроконтроллер 15. В состав бортового микроконтроллера 15 входит блок обработки информации 16, блок адаптации по загрузке молотильно-сепарирующего устройства 17, анализатор соотношений по потерям зерна 19 и анализатор сочетаний 18. В блок обработки информации 16 поступают сигналы из базы данных 9, интерфейса связи с оператором 8, датчика частоты вращения 10 коленчатого вала двигателя, датчика крутящего момента 11 на валу приемного битера наклонной камеры, датчика потерь зерна 12 за системой очистки, датчика потерь зерна 13 за молотильно-сепарирующим устройством, датчика крутящего момента 14 на валу ротора молотильно-сепарирующего устройства. Оптимальные значения управления скоростью движения осуществляются исполнительным устройством 20 гидростатической трансмиссии 3, а управления загрузкой двигателя 4 - регулятором 21. Исполнительное устройство 20 гидростатической трансмиссии 3 и регулятор 21 загрузки двигателя 4 соединены соответственно с первым и вторым выходами бортового микроконтроллера.
б
p
м
с
м
П
д
x
Устройство работает следующим образом. Согласно агротехническим требованиям и рекомендациям изготовителя, с помощью интерфейса связи с оператором 8 в базу данных 9 вносят информацию о предельно допустимых потерях за молотильно-сепарирующим устройством и системой очистки. В процессе выполнения технологического процесса зерноуборочным комбайном 1 датчик 10 измеряет частоту оборотов коленчатого вала двигателя 4, а датчики 11 и 14 измеряют крутящий момент на валу приемного битера наклонной камеры 5 и ротора молотильно-сепарирующего устройства 7 соответственно. Потери зерна за системой очистки 6 и молотильно-сепарирующим устройством 7 и измеряют датчиками 12 и 13 соответственно. Блок обработки информации 16 бортового микроконтроллера 15 преобразует сигналы, полученные от комплекса датчиков 10-14, интерфейса связи с оператором 8 и базы данных 9 для вычислений параметров управления. Блок адаптации 17 по загрузке молотильно-сепарирующего устройства использует информацию о крутящем моменте на валу приемного битера 5 наклонной камеры m и ротора m молотильно-сепарирующего устройства 7. Такой выбор параметра регулирования обоснован тем, что крутящий момент сильно коррелирован с подачей (≈0,8) и физико-механическими свойствами растительной массы (0,75-0,82), кроме того для приемного битера 5 наклонной камеры имеет место малое транспортное запаздывание (τ≈0,5 с). Анализатор соотношений по потерям зерна 19 использует информацию, полученную с помощью датчика 13 потерь за молотильно-сепарирующим устройством 7 - П и датчика потерь 12 за системой очистки 6 - П. Блок адаптации 17 по загрузке молотильно-сепарирующего устройства и анализатор соотношений 19 по потерям зерна бортового микроконтроллера 15 определяют градиенты поиска оптимальных настроек по степени загрузки γ, молотильно-сепарирующего устройства и интенсивности γ потерь зерна. Анализатор сочетаний 18 определяет оптимальные настройки n загрузки двигателя 4 и n скорости движения комбайна 1 по адаптивному алгоритму управления.
x
Для обеспечения оптимального режима работы требуется, чтобы в агрегатах 5, 6, 7 выдерживалось постоянное число оборотов. Поэтому необходимым условием является постоянное число оборотов двигателя 4 и одновременно оптимальное использование имеющейся в распоряжении приводной мощности двигателя. Согласно этому условию в процессе уборки устанавливают постоянное число оборотов двигателя 4, а изменение скорости движения осуществляется регулированием привода ходовой части 2 с помощью исполнительного устройства 20 гидростатической трансмиссии 3. В зависимости от управляющего воздействия n, объемная подача к гидростатической трансмиссии 3 регулируется исполнительным устройством 20 таким образом, что достигается оптимальная скорость движения комбайна 1.
д
м
П
Учет нагрузки двигателя 4, потребляемой на движение машины и выполнение технологического процесса, осуществляется с помощью датчика частоты оборотов 10 коленчатого вала. Бортовой микроконтроллер 15 постоянно отслеживает загрузку γ привода ходовой части 2 и по изменению этой величины совместно с данными γ о загрузке молотильно-сепарирующего устройства и данными γ о суммарных потерях зерна, определяет мгновенное сопротивление движению по поверхности и движение по уклону вверх или вниз. Скорость движения регулируется таким образом, чтобы исключить перегрузку двигателя 4. Если мощность привода ходовой части 2 достигает максимальной величины, то повышение скорости движения в зависимости от параметра убранной массы задерживается до тех пор, пока для этого повышения не окажется в распоряжении необходимая мощность на привод ходовой части. Слишком высокое число оборотов или слишком сильная перегрузка двигателя могут быть преодолены путем соответствующего регулирования Ид исполнительным устройством 21.
Предлагаемое в полезной модели устройство адаптивного управления загрузкой зерноуборочного комбайна устанавливает соотношение между степенью загрузки двигателя, скоростью движения зерноуборочного комбайна и подачей хлебной массы в конкретных условиях уборки: влажность хлебной массы, урожайность убираемой культуры, рельеф поля и техническое состояние комбайна. Устройство адаптивного управления может быть использовано на различных зерноуборочных комбайнах с аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством и наклонной камерой битерного типа или при использовании приемного битера в проставке жатки.