Математическое моделирование движения машинно-тракторного агрегата в горизонтальной плоскости

Abstract

С каждым годом системы точного земледелия все чаще внедряются в хозяйствах Российской Федерации, неоднократно подтверждая свою экономическую эффективность и целесообразность. Одной из ключевых составляющих таких систем являются устройства подруливания и автопилотирования, позволяющие осуществлять движение сельскохозяйственной техники параллельно от ряда к ряду с минимальным участием водителя в процессе управления. Однако в основном представлены дорогостоящие системы зарубежного производства. В АлтГТУ им. И.И. Ползунова проводятся исследования, целью которых является разработка отечественной системы управления движением колесных сельскохозяйственных машин, использующей спутниковые радионавигационные системы GPS/ГЛОНАСС, сопоставимой по техническим характеристикам с импортными образцами. Проверка работоспособности алгоритмов управления разрабатываемой системы осуществляется экспериментально. Полевые испытания связаны со значительными финансовыми и временными затратами, поэтому целесообразным представляется проверка работоспособности электромеханической системы управления и разработанных алгоритмов в лаборатории с использованием математического моделирования в режиме реального времени. При таком подходе большая часть механической системы, за исключением исследуемого узла, описывается механико-математической моделью в виде дифференциальных уравнений. В данной работе представлены этапы получения математической модели движения машинно-тракторного агрегата (МТА), на основе уравнений Лагранжа 2-го рода. Было проведено математическое моделирование стандартных маневров в пакете Matlab для МТА, состоящего из трактора МТЗ-1221.2 и культиватора КПЭ-3,8. Анализ полученных результатов подтвердил адекватность разработанной модели МТА, что позволяет в дальнейшем использовать ее для симуляции движения в режиме реального времени на экспериментальном стенде при отладке разрабатываемого электромеханического подруливающего устройства.