УПРАВЛЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ МОБИЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС/GPS

Agricultural machine and tractor units operate in the conditions of the variable action caused by the numerous disturbance having casual character. In this regard optimization of unit operating modes at disturbance stochastic nature is necessary. The problems of control of the agricultural unit (AU) solved by means of electronics subtending existence of universal system of receiving and use of information display. It was showed that at processes control automation proceeding at AU operation the following problems are solved: regulation of position of working tools of mounted and trailing machines, norms and uniformity of agricultural materials application into the soil on width of capture and depth depending on movement speed; automation of power transmission of AU; regulation of engine load; control of technological, power and operational parameters, including automation of MTA driving. The modern AU control system was synthesized. Several program levels were allocated in structure of AU control and management. It was showed that at the first level direct control of the unit in really measured parameters is exercised. The second level connects operations of control of the operated systems. Optimization procedures belong to the third level. Driving is one of the important parameters connected with unit operation. Established that at the mobile unit movement it is influenced by the casual disturbance of the fundamental (with the period of 100-200 m, with an amplitude of 5 m) and phase (the period of 17-30 m and amplitude - 0,1 m) oscillations resulting from variation of specific soil drag, width of capture and cultivation depth. It was proved that at creation of automatic control systems of it is necessary to consider casual character and ergonomics of disturbance.Сельскохозяйственные машинно-тракторные агрегаты работают в условиях переменных нагрузок, обусловленных многочисленными возмущающими воздействиями, имеющими случайный характер. В связи с этим необходима оптимизация режимов работы агрегата при стохастическом характере возмущений. Решаемые с помощью электроники задачи управления сельскохозяйственным агрегатом (СА) подразумевают наличие универсальной системы получения и использования отображения информации. Показали, что при автоматизации управления процессами, протекающими при работе СА, решаются следующие задачи: регулирование положения рабочих органов навесных и прицепных машин, норм и равномерности внесения сельскохозяйственных материалов в почву по ширине захвата и глубине в зависимости от скорости движения; автоматизация силовой трансмиссии СА; регулирование загрузки двигателя; контроль технологических, энергетических и эксплуатационных параметров, в том числе автоматизации вождения МТА. Синтезировали современную систему контроля управления СА. В структуре контроля и управления СА выделили несколько программных уровней. Показали, что на первом уровне осуществляется непосредственное управление агрегатом по реально измеряемым параметрам. Второй уровень объединяет операции контроля управляемых систем. К третьему уровню относятся процедуры оптимизации. Отметили, что одним из важных параметров, связанных с работой агрегата, является вождение. Установили, что при движении мобильного агрегата на него влияют случайные возмущающие воздействия основных (с периодом 100-200 м, амплитудой 5 м) и фазовых колебаний (периодом 17-30 м и амплитудой - 0,1 м), возникающих в результате изменения удельного сопротивления почвы, ширины захвата и глубины отработки. Доказали, что при создании систем автоматического управления необходимо учитывать случайный характер и эргономичность воздействий

Самонастраивающаяся система автоматического управления посевным агрегатом

The selfadjusting automatic control of sowing unit and differentiated introduction of mineral fertilizers doses according to agrochemical indicators of the soil (precision agriculture) are used wider nowadays. It was defined that the main requirement to the differentiated seeding and fertilizing is an accuracy and duration of transition from one norm to another. Established that at a speed of unit of 10 km/h object moves for 0.5 s about on 1.5 m and more. Thus in this device the radio channel originated differentiated correction is updated in 10 s, and in the RTK mode - 0.5-2 s that breaks the accuracy of introduction of seeds and fertilizers. The block schematic diagram of system of automatic control of technological process of seeding and mineral fertilizing with use of navigation means of machine-tractor aggregates orientation in the field and technical means for realization of technology of precision agriculture at sowing and fertilizers application due to electronic maps of soil fertility and navigation satellite systems was worked out. It was noted that for regulation of a fertilizing dose it is necessary to complete the unit with the electric drive, and for error reduction use navigation GLONASS, GPS, Galileo receivers. To tracking of four leading navigation systems GPS/GLONASS/Galileo/Compass receiver with 32 canals developed by domestic-owned firm «KB NAVIS» was suggested. It was established that the automated device created by All-Russia Research Institute of Mechanization for Agriculture information based on NAVSTAR and GLONASS/GPS system successfully operates seeding and make possible the differentiate fertilizing.В настоящее время большое развитие получает применение автоматизации управления посевным агрегатом и дифференцированным внесением доз минеральных удобрений в соответствии с агрохимическими показателями почвы (точное земледелие). Определили, что главное требование к дифференцированным высеву семян и внесению минеральных удобрений - это точность и продолжительность перехода с одной нормы на другую. Установили, что при скорости агрегата 10 км/ч объект перемещается за 0,5 с на 1,5 м и более. При этом в выпускаемом устройстве дифференцированная поправка, поступающая по радиоканалу, обновляется через 10 с, а в режиме RTK - через 0,5-2 с, что нарушает точность внесения семян и удобрений. Разработали структурную схему системы автоматического регулирования технологического процесса высева семян и внесения минеральных удобрений с использованием навигационных средств ориентации МТА на поле и технические средства для реализации технологии точного земледелия при посеве и внесении удобрений с помощью электронных карт плодородия земель и спутниковых навигационных систем. Отметили, что для регулирования дозы внесения удобрений необходимо укомплектовать агрегат электроприводом, а для уменьшения погрешности - использовать навигационные приемники ГЛОНАСС, GPS, Galileo. Предложили для слежения четырех ведущих навигационных систем применять разработанный отечественной фирмой «КБ НАВИС» приемник GPS/ГЛОНАСС/Galileo/Compass на 32 канала. Установили, что созданное ВИМ информационное автоматизированное устройство на базе NAVSTAR и системы ГЛОНАСС/GPS успешно управляет посевом и позволяет вносить удобрения дифференцированн

Средства автоматизации для управления сельскохозяйственной техникой

The possibility of use of the automation equipment for agricultural machinery control is investigated. The authors proposed solutions on creation of the centralized unified automated information system for mobile aggregates management. In accordance with the modern requirements this system should be open, integrated into the general schema of agricultural enterprise control. Standard hardware, software and communicative features should be realized in tasks of monitoring and control. Therefore the schema should be get with use the unified modules and Russian standards. The complex multivariate unified automated control system for different objects of agricultural purpose based on block and modular creation should correspond to the following principles: high reliability, simplicity of service, low expenses in case of operation, the short payback period connected to increase in productivity, the reduced losses when harvesting, postharvest processing and storage, the improved energetic indices. Technological processes control in agricultural production is exercised generally with feedback. The example without feedback is program control by temperature in storage in case of the cooling mode. Feedback at technological processes control in agricultural production allows to optimally solve a problem of rational distribution of functions in man-distributed systems and forming the intelligent ergonomic interfaces, consistent with professional perceptions of decision-makers. The negative feedback created by the control unit allows to support automatically a quality index of technological process at the set level. The quantitative analysis of a production situation base itself upon deeply formalized basis of computer facilities that promotes making of the optimal solution. Information automated control system introduction increases labor productivity by 40 percent, reduces energetic costs by 25 percent. Improvement of quality of the executed technological operations will increase crop productivity by 1.2-1.3 times.Исследована возможность применения средств автоматизации для управления сельхозтехникой. Предложены решения по созданию централизованной унифицированной автоматизированной информационной системы управления мобильными агрегатами. Отмечено, что исходя из современных требований эта система должна быть открытой, интегрированной в общую схему управления сельскохозяйственным предприятием. Она должна реализовать идею применения стандартных аппаратных, программных и коммуникационных средств в задачах контроля и управления. Поэтому схема должна строиться на унифицированных модулях и тех стандартах, что освоены в России. Показано, что, базируясь на блочно-модульном построении, комплексная многомерная унифицированная автоматизированная система управления различными объектами сельскохозяйственного назначения должна соответствовать следующим принципам: высокая надежность, простота обслуживания, низкие издержки при эксплуатации, быстрая окупаемость, связанная с увеличением урожайности, сниженные потери при уборке, послеуборочной обработке и хранении, улучшенные энергетические показатели. Установлено, что управление технологическими процессами в сельхозпроизводстве осуществляется в основном с обратной связью. Пример без обратной связи - это программное управление температурой в хранилище при режиме «охлаждение». Обратная связь в управлении технологическими процессами сельхозпроизводства позволяет оптимально решить проблему рационального распределения функций в человеко-распределенных системах и сформировать интеллектуальные эргономические интерфейсы, согласованные с профессиональными представлениями лиц, принимающих решения. Отрицательная обратная связь, создаваемая устройством управления, позволяет автоматически поддерживать показатель качества технологического процесса на заданном уровне. Количественный анализ производственной ситуации опирается на глубоко формализованную базу вычислительной техники, что способствует выработке оптимального решения. Показано, что применение информационной автоматизированной системы управления увеличивает производительность труда на 40 процентов, уменьшает энергетические затраты на 25 процентов. Повышение качества выполняемых технологических операций позволит увеличить урожайность в 1,2-1,3 раза

Оптмизация управления технологическими процессами в растениеводстве

At the current development stage of agricultural production, agricultural enterprises are faced with precedent pressure from the market. (Research of purpose) Optimize the control parameters of agricultural production by introducing the latest technologies, reducing costs and ensuring more efficient production management. (Materials and methods) The elaboration of a centralized unified automated information management system for mobile units and stationary processes incorporates the following components: Automation of the technological process with the possibility of locating every mobile machine, tractor, combiner harvester, any other vehicle, or fixed object in the field; Transferring integrated process parameters to the dispatch center server, transforming these parameters into a convenient form for technologists, agronomists, and managerial staff; Transferring control commands to adjust the process by its performers (operators). (Results and discussion) The authors have developed agricultural production systems of a new generation to ensure the productivity level of agrocenoses with high efficiency of invested funds and the use of landscape capacity. The basic prerequisite here is that the productivity of plants depends, first of all, on the soil content of mineral nutrients with their optimum ratio in each elementary field section, as well as a set of crop protection measures. (Conclusions) Increased production and cost reduction cannot be achieved without the introduction of the latest information­based automated control systems for production processes based on network technologies for gathering, collecting, analyzing relevant data and developing optimal management decisions. Especially important in agricultural production is the intensity rate of machinery utilization, as well as the line balance and consistency of manufacturing processes.На современном этапе развития производства сельскохозяйственные предприятия сталкиваются с постоянным давлением со стороны рынка. (Цель исследований) Оптимизация управления сельскохозяйственным производством путем внедрения новейших технологий, снижения расходов и более эффективного управления. (Материалы и методы) Создание централизованной унифицированной автоматизированной информационной системы управления мобильными агрегатами и стационарными процессами сводится к следующим аспектам: автоматизация технологического процесса с увязкой определения местоположения любого мобильного агрегата на поле (машинно­-тракторного агрегата, комбайна, транспортного средства или стационарного объекта) передача интегрированных технологических параметров на сервер диспетчерского центра, преобразование этих параметров в форму удобную для предоставления технологу, агроному, руководящему звену предприятия; передача управляющих команд по корректировке технологического процесса исполнителям. (Результаты и обсуждение) Разрабатываемые системы земледелия нового поколения направлены на обеспечение уровня продуктивности агроценозов с высоким коэффициентом полезного действия вложенных средств и использования ландшафтного потенциала. Продуктивность растений зависит прежде всего от обеспеченности почв элементами минерального питания с оптимальным их соотношением на каждом элементарном участке обрабатываемого поля, а также от мероприятий по защите растений. (Выводы) Повышение производства и снижение себестоимости сельхозпродукции не могут быть осуществлены без внедрения новейших информационных автоматизированных систем управления производственными процессами на базе сетевых технологий сбора, накопления, анализа и выработки оптимальных управленческих решений. Большое значение в сельскохозяйственном производстве придается степени машиноиспользования, а также ритмичности и согласованности производственных процессов

МОНИТОРИНГ УПРАВЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ МОБИЛЬНЫМИ И СТАЦИОНАРНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

High production costs of agricultural enterprises became one of the main problems of an agrarian industry. Special researches are necessary for minimization of costs due to implementation of information automated control system for the main objects of agricultural enterprise. Results of enterprises operation with new technologies were analysed. In new economic conditions work performance improvement, reducing downtime of technical means, increase in productivity and quality of the grown-up products directly depend on operating control in productive activity and management decisions on the basis of the complex analysis of situations, with use of the exact on-line information. A content of a program and technological complex was worked out for control system in sphere of operation of mobile and stationary objects at agricultural enterprise. The main functions of the integration software were specified. The authors offered an algorithm of creation of the centralized automated information control system in agricultural technology processes. The navigation satellite systems GLONASS/GPS can be used in all technological operations of agricultural production. Practical use of synthesizable system as much as possible minimizes influence of a human factor on agricultural enterprise management, promotes increase in production, improves quality of engineering procedures accomplishment.Высокие производственные издержки, с которыми сталкиваются сельскохозяйственные предприятия, стали одной из основных проблем аграрной отрасли. Отметили необходимость проведения исследований с целью минимизации затрат при внедрении информационной автоматизированной системы управления основными объектами сельскохозяйственного предприятия. Проанализировали результаты работы предприятий, которые внедряют новейшие технологии. Установили, что в новых экономических условиях увеличение производительности труда, сокращение времени простоя технических средств, повышение урожайности и качества выращиваемой продукции напрямую зависят от оперативного контроля производственной деятельности и принятия управленческих решений на основе комплексного анализа ситуаций, с использованием достоверной информации, поступающей в реальном времени. Определили содержание программно-технологического комплекса системы мониторинга работы мобильных и стационарных объектов сельскохозяйственного предприятия. Показали основные функции программного обеспечения интеграционной платформы системы. Предложен алгоритм создания централизованной автоматизированной информационной системы мониторинга технологических процессов сельхозпроизводства. Доказана возможность использования спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS для работы во всех технологических операциях сельскохозяйственного производства. Выяснили, что практическое использование синтезируемой системы минимизирует влияние человеческого фактора на управление сельхозпредприятием, способствует росту производства, повышает качество выполнения технологических процессов

CONTROL OF AGRICULTURAL MOBILE UNITS WITH USE OF THE GLONASS/GPS NAVIGATION SYSTEM

Agricultural machine and tractor units operate in the conditions of the variable action caused by the numerous disturbance having casual character. In this regard optimization of unit operating modes at disturbance stochastic nature is necessary. The problems of control of the agricultural unit (AU) solved by means of electronics subtending existence of universal system of receiving and use of information display. It was showed that at processes control automation proceeding at AU operation the following problems are solved: regulation of position of working tools of mounted and trailing machines, norms and uniformity of agricultural materials application into the soil on width of capture and depth depending on movement speed; automation of power transmission of AU; regulation of engine load; control of technological, power and operational parameters, including automation of MTA driving. The modern AU control system was synthesized. Several program levels were allocated in structure of AU control and management. It was showed that at the first level direct control of the unit in really measured parameters is exercised. The second level connects operations of control of the operated systems. Optimization procedures belong to the third level. Driving is one of the important parameters connected with unit operation. Established that at the mobile unit movement it is influenced by the casual disturbance of the fundamental (with the period of 100-200 m, with an amplitude of 5 m) and phase (the period of 17-30 m and amplitude - 0,1 m) oscillations resulting from variation of specific soil drag, width of capture and cultivation depth. It was proved that at creation of automatic control systems of it is necessary to consider casual character and ergonomics of disturbance

SELFADJUSTING AUTOMATIC CONTROL OF SOWING UNIT

The selfadjusting automatic control of sowing unit and differentiated introduction of mineral fertilizers doses according to agrochemical indicators of the soil (precision agriculture) are used wider nowadays. It was defined that the main requirement to the differentiated seeding and fertilizing is an accuracy and duration of transition from one norm to another. Established that at a speed of unit of 10 km/h object moves for 0.5 s about on 1.5 m and more. Thus in this device the radio channel originated differentiated correction is updated in 10 s, and in the RTK mode - 0.5-2 s that breaks the accuracy of introduction of seeds and fertilizers. The block schematic diagram of system of automatic control of technological process of seeding and mineral fertilizing with use of navigation means of machine-tractor aggregates orientation in the field and technical means for realization of technology of precision agriculture at sowing and fertilizers application due to electronic maps of soil fertility and navigation satellite systems was worked out. It was noted that for regulation of a fertilizing dose it is necessary to complete the unit with the electric drive, and for error reduction use navigation GLONASS, GPS, Galileo receivers. To tracking of four leading navigation systems GPS/GLONASS/Galileo/Compass receiver with 32 canals developed by domestic-owned firm «KB NAVIS» was suggested. It was established that the automated device created by All-Russia Research Institute of Mechanization for Agriculture information based on NAVSTAR and GLONASS/GPS system successfully operates seeding and make possible the differentiate fertilizing

Automation facilities for agricultural machinery control

The possibility of use of the automation equipment for agricultural machinery control is investigated. The authors proposed solutions on creation of the centralized unified automated information system for mobile aggregates management. In accordance with the modern requirements this system should be open, integrated into the general schema of agricultural enterprise control. Standard hardware, software and communicative features should be realized in tasks of monitoring and control. Therefore the schema should be get with use the unified modules and Russian standards. The complex multivariate unified automated control system for different objects of agricultural purpose based on block and modular creation should correspond to the following principles: high reliability, simplicity of service, low expenses in case of operation, the short payback period connected to increase in productivity, the reduced losses when harvesting, postharvest processing and storage, the improved energetic indices. Technological processes control in agricultural production is exercised generally with feedback. The example without feedback is program control by temperature in storage in case of the cooling mode. Feedback at technological processes control in agricultural production allows to optimally solve a problem of rational distribution of functions in man-distributed systems and forming the intelligent ergonomic interfaces, consistent with professional perceptions of decision-makers. The negative feedback created by the control unit allows to support automatically a quality index of technological process at the set level. The quantitative analysis of a production situation base itself upon deeply formalized basis of computer facilities that promotes making of the optimal solution. Information automated control system introduction increases labor productivity by 40 percent, reduces energetic costs by 25 percent. Improvement of quality of the executed technological operations will increase crop productivity by 1.2-1.3 times

MONITORING CONTROL OF AGRICULTURAL

High production costs of agricultural enterprises became one of the main problems of an agrarian industry. Special researches are necessary for minimization of costs due to implementation of information automated control system for the main objects of agricultural enterprise. Results of enterprises operation with new technologies were analysed. In new economic conditions work performance improvement, reducing downtime of technical means, increase in productivity and quality of the grown-up products directly depend on operating control in productive activity and management decisions on the basis of the complex analysis of situations, with use of the exact on-line information. A content of a program and technological complex was worked out for control system in sphere of operation of mobile and stationary objects at agricultural enterprise. The main functions of the integration software were specified. The authors offered an algorithm of creation of the centralized automated information control system in agricultural technology processes. The navigation satellite systems GLONASS/GPS can be used in all technological operations of agricultural production. Practical use of synthesizable system as much as possible minimizes influence of a human factor on agricultural enterprise management, promotes increase in production, improves quality of engineering procedures accomplishment

Optimization of Technological Process Management in Plant Growing

At the current development stage of agricultural production, agricultural enterprises are faced with precedent pressure from the market. (Research of purpose) Optimize the control parameters of agricultural production by introducing the latest technologies, reducing costs and ensuring more efficient production management. (Materials and methods) The elaboration of a centralized unified automated information management system for mobile units and stationary processes incorporates the following components: Automation of the technological process with the possibility of locating every mobile machine, tractor, combiner harvester, any other vehicle, or fixed object in the field; Transferring integrated process parameters to the dispatch center server, transforming these parameters into a convenient form for technologists, agronomists, and managerial staff; Transferring control commands to adjust the process by its performers (operators). (Results and discussion) The authors have developed agricultural production systems of a new generation to ensure the productivity level of agrocenoses with high efficiency of invested funds and the use of landscape capacity. The basic prerequisite here is that the productivity of plants depends, first of all, on the soil content of mineral nutrients with their optimum ratio in each elementary field section, as well as a set of crop protection measures. (Conclusions) Increased production and cost reduction cannot be achieved without the introduction of the latest information­based automated control systems for production processes based on network technologies for gathering, collecting, analyzing relevant data and developing optimal management decisions. Especially important in agricultural production is the intensity rate of machinery utilization, as well as the line balance and consistency of manufacturing processes