АНАЛІЗ КІНЕМАТИКИ РУХУ ПОЛЬОВИХ АГРЕГАТІВ ЗІ ВСІМА КЕРОВАНИМИ КОЛЕСАМИ
Анотація
Рух агрегатів по кривих – найскладніший елемент руху в польових умовах. Основна частина часу робіт польових агрегатів присвячена криволінійному руху, коли траєкторія змінюється за бажанням водія або в наслідок зовнішніх збурень, або в наслідок зміни деяких параметрів під час руху. Траєкторія колісної машини – це траєкторія її кінематичного центру. Не має принципової відмінності між трактором і автомобілем, так як функціональні якості під час криволінійного руху однакові. В даний час теоретичні та експериментальні методи дослідження криволінійного руху не в достатній мірі розроблені для колісних та тракторних поїздів при виконанні робіт. Метою наукового дослідження є аналіз кінематики криволінійного руху енергетичних засобів зі всіма керованими колесами в складі польових агрегатів на розворотних смугах. В аналізі літературних джерел використовувались методи теоретичного аналізу математичних моделей кінематики неусталеного руху польових агрегатів, систематизація параметрів, послідовний аналіз характеристик. У багатьох статтях світових науковців зроблено спроби отримати рівняння траєкторії криволінійного руху польових агрегатів з отриманням математичних моделей криволінійного руху, але вони надто складні для використання їх на практиці. Колісна машина з керованими передніми і задніми осями, при однакових кутах повороту відповідних коліс, може забезпечити в два рази менший радіус, ніж колісна машина з однією керованою віссю. Це призводить до скорочення необхідної ширини поворотної смуги, збільшенню довжини гонів, підвищенню продуктивності роботи агрегату, значному зменшенню кількості пошкоджених рослин на засіяних поворотних смугах, зменшенню механіко-технологічних властивостей ґрунту. У висновках наукового дослідження наведена необхідність створення математичних рівнянь, які описують криволінійний рух польових агрегатів зі всіма керованим колесами, які більш прості і придані для використання на практиці та для моделювання будь-яких видів розворотів при виконанні робіт сільськогосподарського призначення.
Посилання
2. Backman, J, Oksanen, T, Visala, A, (2012). Navigation system for agricultural machines: Nonlinear model predictive path tracking. Computers and Electronics in Agriculture 82: 32–43.
3. Beljaev, A. N. & Trishina, T. V. (2016). Issledovanie kinematiki povorota kolesnogo traktora. [Investigation of the kinematics of turning a wheeled tractor] Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 1(48), 115–120. (in Russia). doi: https://doi.org/10.17238/issn2071-2243.2016.1.115
4. Beljaev, A. N., Orobinskij, V. I., Shackij, V. P., Trishina, T. V., Sheredekin, V. V. & Vysockaja, I. A. (2020) Opredelenie teoreticheskoj traektorii dvizhenija traktora pri povorote «krabom». [Determination of the theoretical trajectory of the tractor when turning "crab"]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 1(64), 42–49 (in Russia). doi: https://doi.org/10.17238/issn2071-2243.2020.1.42
5. Bulgakov, V., Pascuzzi, S. & Beloev, H. (2019). Theoretical Investigations of the Headland Turning Agility of a Trailed Asymmetric Implement-and-Tractor Aggregate. Agriculture, MDPI, Open Access Journal, 9(10), 1-11. doi: https://doi.org/10.3390/agriculture9100224
6. Binh, N.T., Tung, N.A., Nam, D.P. et al. (2019). An Adaptive Backstepping Trajectory Tracking Control of a Tractor Trailer Wheeled Mobile Robot. Int. J. Control Autom. Syst. 17, 465–473 https://doi.org/10.1007/s12555-017-0711-0
7. Bouzar, A, Essaidi, O, Lakhal, V, Coelen, A, Belarouci, M, Haddad, R, Merzouki (2020). Trajectory Planning For Autonomous Wheeled Mobile Robots With Trailer, IFAC-PapersOnLine, 53(2):9766-9771. doi: 10.1016/j.ifacol.2020.12.2657
8. Bulgakov, V., Pascuzzi, S., Beloev, H. & Ivanovs, S. (2019). Theoretical Investigations of the Headland Turning Agility of a Trailed Asymmetric Implement-and-Tractor Aggregate. Agriculture, MDPI, Open Access Journal, 9(10): 1-11. doi: 10.3390/agriculture9100224
9. Fashutdinov, M., Khafizov, M., Galiev, I., Gabdrafikov, F. & Khaliullin, F. (2020). Research of dynamics of turning of machine-tractor aggregate with tractor on wheeled-crawler mover. [BIO Web Conf. International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2019) (2019, November 13-14)], 17, Kazan. (in Russia). doi: https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700056
10. Fomin, C.D. (2017) Matematicheskaja model' dlja issledovanija neustanovivshegosja krivolinejnogo dvizhenija pogruzochno-transportnogo agregata [Mathematical model for investigation of uninstalled curvilinear movement of a load-transport unit (LTU)] Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. Napravlenie. Tehnicheskie nauki, 1(45). – Р. 226–234 (in Russia).
11. Jing, Y., Liu, G., Luo, C. (2021). Path tracking control with slip compensation of a global navigation satellite system based tractor-scraper land levelling system, Biosystems Engineering, Volume 212, Pages 360-377, ISSN 1537-5110, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.11.010
12. Kambarov, B. (2016, July 28-29). Jeksperimental'noe opredelenie parametrov traektorii dvizhenija kul'tivatornogo mashinno-traktornogo agregata na povorotnoj polose hlopkovogo polja [Experimental determination of the parameters of the movement trajectory tiller machine and tractor units on the headland cotton field] European Research: Innovation in Science, Education and Technology: Sb. st. po mat.: ХVIII mezhd. nauch.-prakt. konf., №7(18), (pp.21-24). London (in United Kingdom).
13. Kassaeiyan, P., Alipour, K., Tarvirdizadeh, B. (2020). A full-state trajectory tracking controller for tractor-trailer wheeled mobile robots, Mechanism and Machine Theory, Volume 150, 103872, ISSN 0094-114X, https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2020.103872
14. Latif, A., Chalhoub, N. & Pilipchuk, V. (2020). Control of the nonlinear dynamics of a truck and trailer combination. Nonlinear Dyn 99, 2505–2526. https://doi.org/10.1007/s11071-019-05452-1
15. Melnik, V., Dovzhyk, M., Tatyanchenko, B., Solarov, O., Sirenko, Yu. (2017). Analytical method of examining the curvilinear motion of a four-wheeled vehicle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies 3/7(87): 59-65. doi: 10.15587/1729-4061.2017.101335
16. Moussa, H., Wisama, K., Lehtihet, H.E. (2010). Trajectory Planning of Unicycle Mobile Robots With a Trapezoidal-Velocity Constraint. Robotics, IEEE Transactions on. 26: 954 - 962. doi: 10.1109/TRO.2010.2062090
17. Murillo, M. & Sanchez, Guido & Deniz, Nahuel & Genzelis, Lucas & Giovanini, Leonardo. (2022). Improving pathtracking performance of an articulated tractor-trailer system using a non-linear kinematic model. Computers and Electronics in Agriculture. 196. 106826. 10.1016/j.compag.2022.106826
18. Penjushkin, A.S., Poddubnyj, V.I. (2011). Traffic control of a wheeled tractor using satellite radio navigation systems. Polzunovskij al'manah. 4/2: 292-295. (in Russia). http://elib.altstu.ru/journals/Files/pa2011_4_2/pdf/292penushkin.pdf
19. Shipilevskij, G. B. (2005). Traktornaja avtomatika. Konspekt lekcij po discipline “Avtomaticheskie sistemy koljosnyh i gusenichnyh traktorno-tjagovyh mashin”. [Automatic systems of wheeled and tracked tractor-traction machines] Moskva: MGTU “MAMI” (in Russia).
20. Song, M.Z., Kang, S.W., Chung, S.O., Kim, K.D., Chae, Y.S., Lee, D.H., Kim, Y.J., Yu, S.H. & Lee, K.H. (2013). Development of Path Planning Algorithm for an Autonomous Mower Tractor. 4th IFAC Conference on Modelling and Control in Agriculture, Espoo, August 2013. Horticulture and Post Harvest Industry. Finland, p 154. doi: 10.7744/cnujas.2015.42.1.063
21. Yue, M., Hou, X., Gao, R. et al. (2018). Trajectory tracking control for tractor-trailer vehicles: a coordinated control approach. Nonlinear Dyn 91, 1061–1074. https://doi.org/10.1007/s11071-017-3928-9
22. Yue, M., Hou, X., Zhao, X. and Wu, X. (2020). "Robust Tube-Based Model Predictive Control for Lane Change Maneuver of Tractor-Trailer Vehicles Based on a Polynomial Trajectory," in IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 50, no. 12, pp. 5180-5188, Dec. 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TSMC.2018.2867807
23. Zavrazhnov, A. I., Miheev, N. V. & Beljaev A. N. (2019). Povyshaem ustojchivost' dvizhenija kolesnogo traktora [We increase the driving stability of a wheeled tractor] Vserossijskij fermer. Internet-zhurnal. (in Russia).
24. Zhou, Y., Wang, Z. & Chung, Kw. (2019). Turning Motion Control Design of a Two-Wheeled Inverted Pendulum Using Curvature Tracking and Optimal Control Theory. J Optim Theory Appl 181, 634–652 https://doi.org/10.1007/s10957-019-01472-4
25. Zhou, S. et al., (2020). "Robust Path Following of the Tractor-Trailers System in GPS-Denied Environments," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 5, no. 2, pp. 500-507, April 2020, doi: 10.1109/LRA.2019.2956380
26. Zhou, Y., Wen., X., Wang, Z. (2020). Оn the nonholonomic constraints and motion control of wheeled mobile structures1) [J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 52(4): 1143-1156. doi: 10.6052/0459-1879-19-257
27. Zhou, Y. & Wen, X. & Xu, Qi. (2021). Precise motion control of tractor-trailer wheeled mobile structures via a newly observed key motion law. Nonlinear Dynamics. 103. https://doi.org/10.1007/s11071-020-06162-9
ISSN 
ISSN 
