Алматы
Almaty
Рассмотрена архитектура системного представления концепции повышения продуктивности (урожайности) растениеводства путем улучшения плодородия почвы за счет внесения удобрений. Проанализирована структурная эволюция подсистемы управления технологическим процессом в условиях оперативного времени, сформулированы требования к исполнительным механизмам дозатора, исходя из агротехнологических требований выполнения операции внесения удобрений. Обоснованы принципы функционирования автоматизированной системы дифференцированного дозирования сыпучих материалов. Разработан и апробирован алгоритм расчета управляющей (командной) информации на входе исполнительного механизма дозатора, который служит теоретической основой программного обеспечения точности и оперативности дифференцированного внесения удобрений в рамках концепции точного земледелия. Полученное аналитическое выражение представляет собой математическую модель зависимости управляющей (командной) информации от конструктивно-технических параметров применяемого средства механизации, технологических режимов выполнения работы, физико-механических характеристик сыпучих материалов, что создает предпосылки для реализации методически корректного математического обеспечения и позволяет вести имитационные вычислительные эксперименты на этапе проектирования автоматизированной системы. Результаты компьютерных исследований в табличной среде Excel показали надежность модели, адекватность поведения выходных переменных в зависимости входных факторов: так, увеличение нормы внесения удобрений и скорости прямолинейного движения агрегата сопровождается пропорциональным ростом величины управляющего параметра, т. е. числа оборотов на входе вала высевающего аппарата. Изменение удельного веса применяемого удобрения вносит изменения управляющей информации в обратной пропорциональности. Представлено инженерное решение по замене привода вала высевающего аппарата серийно выпускаемой посевной машины для автоматизации работы дозатора на основе GLONASS/GPS и GIS-технологий. Эксплуатационно-технологическое тестирование работоспособности экспериментального образца, проведенное на опытном поле при внесении минеральных удобрений, показало функциональную работоспособность автоматизированной системы в целом, а также подтвердило корректность принятых методологических предпосылок.
The architecture of the systematic presentation of the concept of increasing productivity (yield) of crop production is presented by improving soil fertility through fertilization. The structural evolution of the process control subsystem under operating time conditions is analyzed, the requirements for the dispenser actuators are formulated based on the agrotechnological requirements for the fertilizer application operation. Principles of functioning of the automated system of differentiated batching of loose materials are substantiated. An algorithm for calculating control (command) information at the input of the dispenser actuator has been developed and tested, which serves as the theoretical basis for the software for accuracy and efficiency of differentiated fertilization within the framework of the concept of precision farming. The obtained analytical expression is a mathematical model of dependence of control (command) information on structural and technical parameters of the used mechanization means, technological modes of operation, physical and mechanical characteristics of bulk materials, which creates prerequisites for the implementation of methodically correct mathematical support and makes it possible to conduct simulation computational experiments at the design stage of the automated system. The results of computer studies in the Excel tabular environment showed the reliability of the model, the adequacy of the behavior of the output variables depending on the input factors: for example, an increase in the rate of fertilization and the speed of rectilinear movement of the unit is accompanied by a proportional increase in the value of the control parameter, i.e. the number of revolutions at the input of the sowing apparatus shaft. Changing the specific gravity of the fertilizer used changes the control information in inverse proportion. An engineering solution for replacing the shaft drive of a sowing apparatus of a mass-produced sowing machine for automating the operation of a dispenser based on GLONASS/GPS and GIS-technologies is presented. Operational and technological testing of the performance of the experimental sample, carried out on the experimental field when adding mineral fertilizers, showed the functional performance of the automated system as a whole, and also confirmed the correctness of the adopted methodological prerequisites.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.