Способ оптимизации регулируемых параметров зерноуборочного комбайна

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА(71) Заявитель Республиканское конструкторское унитарное предприятие ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике(72) Авторы Дюжев Андрей Анисимович Жмайлик Валерий Алексеевич Козлов Владимир Иванович Вырский Алексей Николаевич Чупрынин Юрий Вячеславович Пигенко Владислав Анатольевич Поздняков Юрий Михайлович(73) Патентообладатель Республиканское конструкторское унитарное предприятие ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике(57) 1. Способ оптимизации регулируемых параметров зерноуборочного комбайна, заключающийся в том, что оптимизируют параметры путем их настройки посредством регулирующих устройств на основании проведенного анализа внутренних и внешних данных в 10963 1 2008.08.30 соответствии с выбранным алгоритмом оптимизации, причем к регулируемым параметрам относят параметры, для которых возможно предусмотреть в конструкции комбайна регулирующие устройства, состояние которых оказывает влияние на, по меньшей мере, один параметр технологического процесса работы комбайна, а именно скорость движения по полю, обороты двигателя, обороты, по меньшей мере, одного молотильного барабана, зазоры в сепарирующих устройствах, частоту вращения вентилятора очистительного устройства,воздушный поток от вентилятора, зазоры, по меньшей мере, в одном очистительном устройстве, движение элементов соломотряса, частоту вращения элементов убирающего адаптера и/или их положение, скорость движения транспортера, установленного между убирающим адаптером и молотильным барабаном, к внутренним данным относят данные,характеризующие конструкцию узлов и агрегатов комбайна и их взаимосвязь, состояние всех регулируемых и нерегулируемых выходных параметров, к последним относят потери зерна за очисткой, потери зерна за соломотрясом, поврежденность зерна, засоренность зерна и производительность зерна, а также основные тенденции влияния регулируемых параметров на нерегулируемые выходные параметры комбайна с учетом конкретного состояния внешних данных, к последним относят данные, характеризующие, например, тип убираемой культуры и ее агротехнические особенности, влажность зерна и/или соломы,соотношение между количеством соломы и зерна, урожайность, засоренность поля инородными растениями и/или предметами, тип и/или влажность почвы, климатические и/или погодные условия каждый из регулируемых параметров контролируют посредством двух датчиков, один из которых устанавливают на соответствующее регулирующее устройство для осуществления обратной связи по положению его исполнительного элемента, а другим контролируют состояние регулируемого параметра непосредственно, одновременно осуществляют самодиагностику технического состояния комбайна по соотношению показаний датчиков путем сравнения полученных значений со значениями, заложенными ранее,посредством соответствующих датчиков опрашивают нерегулируемые выходные параметры, по состоянию которых формируют интегрированный показатель качества, по которому получают комплексную целевую функцию из набора ограничивающих факторов,определяемых для каждой конкретной зерновой культуры, допустимые значения которых регламентируют, и текущей производительности комбайна, которую регулируют изменением скорости его движения, причем к ограничивающим факторам относят, например,удельные потери зерна, поврежденность зерна, засоренность конечного продукта и другие параметры, которые возможно измерить датчиками и/или оценить оперативно иным способом, а критерием оптимальности значения комплексной целевой функции выбирают обеспечение максимальной производительности комбайна при допустимом уровне ограничивающих факторов, при этом осуществляют выбор оптимального сочетания регулируемых параметров для оптимизации, в том числе и в режиме реального времени, с учетом состояния, направления и интенсивности изменения параметра, принятого за интегрированный показатель качества, а также с учетом результатов самодиагностики, при необходимости корректируют заложенные в алгоритм оптимизации зависимости, характеризующие настройку регулируемых параметров для обеспечения учета технического состояния комбайна в каждый текущий момент времени его работы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заложенные в алгоритм оптимизации зависимости характеризуют, например, время отклика, скорость и диапазон регулирования. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что алгоритм оптимизации выбирают из совокупности заложенных ранее алгоритмов на основании анализа наиболее успешного, ранее осуществленного выбора сочетания регулируемых параметров. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что по информации о ранее проведенном выборе оптимального сочетания регулируемых параметров формируют новые, более эффективные алгоритмы оптимизации. 2 10963 1 2008.08.30 5. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что оценивают оптимальность выбранного алгоритма по дополнительной целевой функции, оценивающей эффективность ранее проведенных выборов, при необходимости осуществляют формирование нового алгоритма путем корректировки одного из заложенных ранее алгоритмов оптимизации. Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в системах управления самоходных сельскохозяйственных машин, в частности при регулировании параметров зерноуборочного комбайна. Известен способ оптимизации регулируемых параметров зерноуборочного комбайна,включающий обработку внутренних и внешних данных и регулировку параметров посредством регулирующих устройств в соответствии с алгоритмом ( 2004104124 А, 2005). При осуществлении данного способа определяют оптимальные параметры на основании обработки внутренних и внешних данных с учетом заложенных зависимостей и всевозможных алгоритмов поиска решения, которые на момент принятия решения являются неизменными. В этом случае принимаемое решение о регулировке настраиваемых параметров сильно зависит от достоверности введенной ранее информации и от заложенных в систему алгоритмов анализа ситуационной модели, несмотря на то, что при принятии решения осуществляется выбор наиболее оптимального алгоритма поиска. Заложенные специалистами зависимости и алгоритмы являются знаниями о конструкции комбайна и едины для всех комбайнов данной конструкции. Однако эти данные не учитывают технологических особенностей изготовления и изменения характеристик объекта в процессе эксплуатации в силу физического изменения параметров и свойств элементов и агрегатов, что увеличивает потери зерна за комбайном. Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, - снижение потерь зерна за комбайном. Поставленная задача достигается тем, что способ оптимизации регулируемых параметров зерноуборочного комбайна заключается в том, что оптимизируют параметры путем их настройки посредством регулирующих устройств на основании проведенного анализа внутренних и внешних данных в соответствии с выбранным алгоритмом оптимизации, причем к регулируемым параметрам относят параметры, для которых возможно предусмотреть в конструкции комбайна регулирующие устройства, состояние которых оказывает влияние на, по меньшей мере, один параметр технологического процесса работы комбайна, а именно скорость движения комбайна по полю, обороты двигателя, обороты,по меньшей мере, одного молотильного барабана, зазоры в сепарирующих устройствах,частоту вращения вентилятора очистительного устройства, воздушный поток от вентилятора, зазоры, по меньшей мере, в одном очистительном устройстве, движение элементов соломотряса, частоту вращения элементов убирающего адаптера и/или их положение,скорость движения транспортера, установленного между убирающим адаптером и молотильным барабаном, к внутренним данным относят данные, характеризующие конструкцию узлов и агрегатов комбайна и их взаимосвязь, состояние всех регулируемых и нерегулируемых выходных параметров, к последним относят потери зерна за очисткой,потери зерна за соломотрясом, поврежденность зерна, засоренность зерна и производительность зерна, а также основные тенденции влияния регулируемых параметров на нерегулируемые выходные параметры комбайна с учетом конкретного состояния внешних данных, к последним относят данные, характеризующие, например, тип убираемой культуры и ее агротехнические особенности, влажность зерна и/или соломы, соотношение между количеством соломы и зерна, урожайность, засоренность поля инородными растениями и/или предметами, тип и/или влажность почвы, климатические и/или погодные условия каждый из регулируемых параметров контролируют посредством двух датчиков, один из 3 10963 1 2008.08.30 которых устанавливают на соответствующее регулирующее устройство для осуществления обратной связи по положению его исполнительного элемента, а другим контролируют состояние регулируемого параметра непосредственно, одновременно осуществляют самодиагностику технического состояния комбайна по соотношению показаний датчиков путем сравнения полученных значений со значениями, заложенными ранее, посредством соответствующих датчиков опрашивают нерегулируемые выходные параметры, по состоянию которых формируют интегрированный показатель качества, по которому получают комплексную целевую функцию из набора ограничивающих факторов, определяемых для каждой конкретной зерновой культуры, допустимые значения которых регламентируют, и текущей производительности комбайна, которую регулируют изменением скорости его движения, причем к ограничивающим факторам относят, например, удельные потери зерна, поврежденность зерна, засоренность конечного продукта и другие параметры, которые возможно измерить датчиками и/или оценить оперативно другим способом, а критерием оптимальности значения комплексной целевой функции выбирают обеспечение максимальной производительности комбайна при допустимом уровне ограничивающих факторов, при этом осуществляют выбор оптимального сочетания регулируемых параметров для оптимизации, в том числе и в режиме реального времени, с учетом состояния, направления и интенсивности изменения параметра, принятого за интегрированный показатель качества, а также с учетом результатов самодиагностики, при необходимости корректируют заложенные в алгоритм оптимизации зависимости, характеризующие настройку регулируемых параметров для обеспечения учета технического состояния комбайна в каждый текущий момент времени его работы, кроме этого, заложенные в алгоритм оптимизации зависимости характеризуют, например, время отклика, скорость и диапазон регулирования, алгоритм оптимизации выбирают из совокупности заложенных ранее алгоритмов на основании анализа наиболее успешного, ранее осуществленного выбора сочетания регулируемых параметров, по информации о ранее проведенном выборе оптимального сочетания регулируемых параметров формируют новые, более эффективные алгоритмы оптимизации, оценивают оптимальность выбранного алгоритма по дополнительной целевой функции, оценивающей эффективность ранее проведенных выборов, при необходимости осуществляют формирование нового алгоритма путем корректировки одного из заложенных ранее алгоритмов оптимизации. Изложенная сущность заявляемого изобретения поясняется графическими изображениями, на которых представлены фиг. 1 - общий вид зерноуборочного комбайна фиг. 2 - блок-схема способа оптимизации. Оптимизация регулируемых параметров зерноуборочного комбайна производится следующим образом. Перед началом технологического процесса уборки зерна или непосредственно после начала проводится обработка внутренних и внешних данных. Внешними данными являются все данные, не зависящие от устройства комбайна, известные заранее или определяемые для конкретного поля, а именно тип убираемой культуры, ее агротехнические особенности, влажность зерна и/или соломы, соотношение между количеством соломы и зерна, урожайность, засоренность поля инородными растениями и/или предметами, тип и/или влажность почвы, климатические и/или погодные условия и другие показатели, которые можно определить или назначить. Тип убираемой культуры и агротехнические особенности вводятся механизатором,влажность зерна и/или влажность соломы оценивается датчиками 1 и 2. Соотношение между количеством соломы и зерна (соломистость) до начала технологического процесса указывается механизатором, а при выполнении технологического процесса подтверждается или уточняется по разнице подачи хлебной массы и производительности зерна, которые 4 10963 1 2008.08.30 оцениваются соответствующими датчиками 3 и 4. Урожайность предварительно указывается механизатором, а при выполнении технологического процесса подтверждается или уточняется с помощью датчиков 3 и 4 по подаче хлебной массы и производительности зерна с учетом скорости движения. Засоренность поля инородными растениями и/или предметами, тип и/или влажность почвы, климатические и/или погодные условия и другие показатели, которые можно определить или назначить, вводятся механизатором, а также подтверждаются и/или уточняются доступными способами. Внутренними данными являются все данные, зависящие от конструкции и состояния комбайна, как заложенные заводом-изготовителем, так и контролируемые по всем установленным на комбайне датчикам, а именно информация о конструкции узлов и агрегатов комбайна и их взаимосвязи, состояние всех регулируемых и нерегулируемых параметров,состояние выходных параметров, а также информация об основных тенденциях влияния регулируемых параметров на нерегулируемые и выходные параметры с учетом конкретного состояния внешних данных. После проведения обработки и анализа всех этих данных проводится предварительный выбор состояния регулируемых параметров, а именно скорости движения комбайна,оборотов двигателя 5, частоты вращения молотильного барабана 6, зазора в подбарабанье 7,частоты вращения вентилятора 8 очистки 9, параметры воздушного потока в очистке 9,зазоры в решетах очистки 9, параметры движения элементов убирающего адаптера 10,скорость движения наклонного транспортера 11 и другие параметры, на которые для данной конструкции комбайна установлены регулирующие устройства с регулирующими элементами, состояние которых контролируется датчиками. Осуществляется предварительный выбор алгоритма оптимизации из имеющихся алгоритмов. Проводится регулировка параметров до выбранного состояния посредством регулирующих элементов. В процессе осуществления регулировки опрашивается состояние всех регулирующих элементов, посредством которых осуществляется настройка соответствующих параметров, и состояние непосредственно каждого регулируемого параметра. Опрос состояния регулирующих элементов осуществляется посредством датчиков, установленных на регулирующих элементах, а состояние параметров - посредством датчиков, опрашивающих непосредственно каждый параметр. Например, с помощью датчика 12, установленного на гидроцилиндре регулировки зазора в подбарабанье 7, опрашивается положение штока данного гидроцилиндра, а с помощью датчика 13, установленного в зоне подбарабанья 7,опрашивается непосредственно сам зазор. После получения данных от датчиков проводится самодиагностика по соотношению показаний датчиков путем сравнения полученных значений с заложенными ранее в виде части внутренних данных, а именно данных о конструктивных особенностях комбайна и о взаимосвязи устройств. Сравнение проводится по величине показаний датчиков, диапазону изменения показаний, скорости изменения показаний и времени отклика. Если соотношение проверяемых показаний не совпадает с заложенными ранее соотношениями и характеристиками, корректируются используемые зависимости для учета при проведении подбора параметров и по величине несоответствия с первоначальными зависимостями,которые, в свою очередь, не корректируются и сохраняются в течение всего срока эксплуатации, делается вывод об уровне физических изменений в элементах комбайна (износа или другого изменения в диагностируемой зоне), проводится сравнение с допустимыми отклонениями этих параметров. По результатам самодиагностики могут выдаваться рекомендации по техническому обслуживанию, текущему ремонту или замене отдельных элементов или узлов. После установки выбранных величин опрашивается также состояние нерегулируемых(выходных) параметров, которое измеряется соответствующими датчиками, а именно датчиком 14 потери зерна за очисткой 9, датчиком 15 потери зерна за соломотрясом 16,5 10963 1 2008.08.30 датчиком 17 поврежденности зерна, датчиком 18 засоренности зерна и датчиком 4 производительности зерна. По состоянию нерегулируемых параметров с учетом скорости движения формируется интегрированный показатель качества технологического процесса, который представляет собой совокупность всех видов потерь зерна, а именно потери за очисткой 9 и соломотрясом 16, засоренность и повреждение зерна. Каждый из этих параметров входит в математическое выражение с соответствующими коэффициентами влияния. Интегрированный показатель качества формируется также и с учетом текущей производительности комбайна. Из этого показателя формируется первая целевая функция таким образом, что по величине полученного численного значения функции можно сделать вывод об уровне оптимальности выполнения технологического процесса. По полученному значению первой целевой функции проводится оценка оптимальности технологического процесса. При проведении оценки учитывается паспортная производительность комбайна, которая является частью внутренних данных, регламентированный допустимый уровень потерь зерна для данной культуры, который является частью внешних данных, а также учитываются наилучшие значения первой целевой функции, полученные при предыдущих работах комбайна на аналогичном фоне, которые хранятся в течение всего срока эксплуатации. После проведения оценки оптимальности полученного значения первой целевой функции при необходимости проводится оптимизация регулируемых параметров по предварительно выбранному алгоритму. В процессе проведения оптимизации изменяются регулируемые параметры, в режиме реального времени при проведении оптимизации проводится постоянная проверка оптимальности первой целевой функции и подбор оптимального состояния всех регулируемых параметров. В процессе проведения оптимизации регулируемых параметров по состоянию первой целевой функции формируется вторая целевая функция, которая позволяет оценить оптимальность проводимого поиска. При ее формировании учитывается направление и интенсивность изменения первой целевой функции, а также уровень оптимальности найденного решения. При оценке оптимальности второй целевой функции используется та часть внешних и внутренних данных, которая позволяет оценить оптимальность проводимого поиска. При оценке также используется информация о ранее проведенных поисках, которая хранится в течение всего срока эксплуатации комбайна. По результатам проведенной оценки делается вывод об оптимальности выбранного алгоритма, вырабатывается решение о необходимости выбора другого алгоритма, необходимости его корректировки или о необходимости формирования измененного алгоритма на основании одного из имеющихся. При необходимости параллельно с проведением оптимизации регулируемых параметров по состоянию первой целевой функции, по состоянию второй целевой функции в соответствии с заложенным алгоритмом поиска и оценки проводится выбор, изменение или формирование нового алгоритма оптимизации регулируемых параметров по первой целевой функции. Информация о всех проведенных оценках, выборах, изменениях или формированиях алгоритмов по второй целевой функции хранится в течение всего срока эксплуатации комбайна. Таким образом, с учетом всего вышеизложенного, данный способ оптимизации с учетом всех заложенных возможностей реализует функцию самодиагностики, саморегулирования и самонастройки и может быть охарактеризован как интеллектуальный способ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7