Система оптимизации эксплуатационных параметров тракторов. Структура системы оптимизации эксплуатационных параметров

обоснования операционных технологий основных групп тракторных работ; М_1.2 – выбора ресурсосберегающих принципов воздействия на обрабатываемый материал при выполнении отдельных операций. Управляющие решения  принимаются по выбранных критериям на основе анализа информации и принятия решения .

При решении задач первого и последующего уровней все типы МТА, с учетом классификационных признаков и видов работ, объединяющих родственные по назначению и близкие по технологическим требованиям к их параметрам технологические операции, целесообразно разделить на следующие группы; комбинированные и для основной обработки почвы; для предпосевной и междурядной обработки почвы и посева; транспортно-технологические и уборочные.

После выбора энергосберегающих технологий по критерию ресурсосбережения на последующих уровнях решаются задачи экономии ресурсов на каждой отдельной группе операций путем оптимизации массоэнергетических параметров тракторов, состава и режимов работы соответствующих агрегатов.

На втором уровне устанавливаются оптимальные массоэнергетические параметры выбранных энергомашин для обобщенных в вероятностно-статистическом смысле условий выполнения соответствующих технологических операций разных групп работ. Уровень энергонасыщенности трактора для этих условий обосновывается как дополнительный или основной по отношению к установленному изготовителем.

На этом уровне решаются модели второй группы, характеризующие функционирование трактора в заданных (для группы работ) производственных условиях:  – устойчивого движения трактора для обобщенной характеристики опорной поверхности;  – оценки энергетических показателей трактора при вероятностном характере обобщенных производственных воздействий;  – оптимизации удельных параметров трактора;  – оптимизации эксплуатационных параметров трактора и внешней характеристики двигателя. Управляющие воздействия  на конструкционно-технологические (, m_э) параметры и топливные () показатели принимаются на основе оценки и принятия решения  по критериям устойчивого, без снижения рабочей скорости, движения.

В виду достаточной сложности решения задачи обоснования ресурсосберегающего типоразмерного ряда мощностей энергомашин на этапе их разработки практические расчеты сводятся к обоснованию оптимальных массоэнергетических параметров и рабочей скорости трактора для отдельных групп операций с учетом обеспечения заданных агротехнических и технико-экономических показателей.

Третий уровень ресурсосбережения связан с конкретизацией состава и режимов работы каждого агрегата на базе выбранных массоэнергетических параметров () энергомашины по соответствующим частным критериям оптимальности. Он включает математические модели, описывающие целостную систему (МТА) с учетом взаимосвязей её подсистем между собой и окружающей средой на режиме рабочего хода:  – оптимизации расчетных режимов работы трактора по каналам МОМ и тяги;  – оценки показателей технологических свойств трактора;  – комплектования ресурсосберегающих мобильных агрегатов. Управление режимом рабочего хода  принимается на основе оценки и анализа () скоростных режимов работы двигателя и агрегата.

Предложенная многоуровневая система (рис. 3.3) адаптации эксплуатационных параметров трактора к условиям функционирования, основана на использовании детерминированных, стохастических, а также детерминированно-стохастических составляющих. Процедуры вычислений и оценок оператора на каждом уровне устанавливаются соответствующими алгоритмами, программами и доверительными интервалами.

Обоснование указанных подсистем (уровней) оптимизации со взаимосвязанными критериями обеспечивает наименьший расход всех основных ресурсов, используемых при выполнении механизированных работ.

Рисунок 3.3 – Структурная схема многоуровневой системы оптимизации параметров трактора

Задача ресурсосбережения формулируется на каждом уровне при условии, что выходные результаты (параметры) оптимизации высших уровней являются исходными данными для последующих.

Схема передачи информации и сложение эффектов ресурсосбережения предшествующих и последующих уровней показаны стрелками между ними. При этом возможна передача информации в обход любого уровня как сверху вниз, так и снизу вверх. Это обусловлено решением задач ресурсосбережения только на отдельных уровнях и возможностью корректировки оптимизационных результатов предшествующих уровней на любом последующем уровне с учётом установленных ограничений. Каждый уровень предполагает поэтапное решение задач ресурсосбережения с использованием означенных выше моделей, а также сопряженных вспомогательных задач, уточняющих и усиливающих эффект ресурсосбережения.

Первый уровень обеспечивает выбор ресурсосберегающих операционных технологий основных видов различных работ в обобщенных природно-производственных условиях региона эксплуатации и технических средств их обеспечения. Критерием ресурсосбережения является минимум суммы энергетических затрат в расчете на единицу выполненной работы

                     (3.2)

Математические модели второго уровня характеризуют функционирование трактора с установленным типажом и тяговым классом эксплуатационными параметрами в обобщённых для группы технологических операций природно-производственных условиях. Критерием оптимальности является минимум удельных энергозатрат ().

Основные критерии ресурсосбережения третьего уровня представляют минимум удельных топливных и энергетических затрат (). Выходными параметрами являются оптимальные значения рабочей скорости и ширины захвата МТА или массы перевозимого груза для транспортных агрегатов.

3.2. Критерии оптимизации эксплуатационных параметров трактора

Технологии и техническое обеспечение механизированных работ в каждом регионе обусловлены сложившимися в последние годы особенностями функционирования сельскохозяйственного производства и системой машин. В основу моделей М_1.1 и М_1.2 положены виды и объёмы основных работ, качественный состав и приспособленность тракторов и машин-орудий к использованию в характерных для зоны условиях.

Учитывая направления и перспективы развития зарубежных и отечественных сельскохозяйственных тракторов, оснащение ими сельских товаропроизводителей регионов, решение проблемы адаптации к условиям функционирования на последующих уровнях следует рассматривать применительно к перспективным гусеничным и колёсным тракторам тягово-энергетической концепции.

Основная задача первого этапа системы оптимизации эксплуатационных параметров трактора предполагает обоснование рациональных режимов работы по тягово-сцепным свойствам (рис. 3.4). Критерий оптимальности представляет максимальное значение тягового