Скачать статью в pdf.

УДК 631.3:004

DOI: 10.15507/0236-2910.028.201801.008-023

Применение инерциальной навигации для определения буксования сельскохозяйственных тракторов

Федоренко Вячеслав Филиппович
директор ФГБНУ «Росинформагротех» (141261, Россия, пос. Правдинский, ул. Лесная, д. 60), академик РАН, доктор технических наук, профессор, ResearcherID: A-9022-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-6398-4463, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Мишуров Николай Петрович
заместитель директора по научной работе, ФГБНУ «Росинформ-агротех» (141261, Россия, пос. Правдинский, ул. Лесная, д. 60), кандидат технических наук, ResearcherID: A-8970-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1058-6952, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Трубицын Николай Владимирович
заместитель директора по науке, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (352243, Россия, г. Новокубанск, ул. Красная, д. 15), кандидат технических наук, ResearcherID: W-4426-2017, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7451-9831, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Таркивский Виталий Евгеньевич
заведующий лабораторией стандартизации и метрологии, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (352243, Россия, г. Новокубанск, ул. Красная, д. 15), кандидат технических наук, ResearcherID: W-4417-2017, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8488-0011, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение: В статье обоснована необходимость определения буксования колес сельскохозяйственного трактора при проведении его испытаний. Рассмотрены принцип работы и конструкция применяемых датчиков определения буксования ведущих колес (движителей) при испытаниях тракторов и сельскохозяйственных машин, отмечены конструктивные особенности и характеристики распространенных датчиков буксования на основе вращающегося диска с прорезями через фиксированный угол. Проанализированы достоинства и выделены ключевые недостатки существующих датчиков: сложность монтажа, необходимость изготовления деталей крепления датчика под конкретную модель трактора. Целью исследования является разработка универсального датчика буксования, который легко монтируется и может использоваться при проведении испытаний колесных и гусеничных тракторов.
Материалы и методы: Предложено решение, определяющее положение ведущего колеса в трехмерном пространстве на основе инерциальной навигационной системы. Описаны принципы работы компонентов данной системы: акселерометра, гироскопа и магнетометра. Проанализированы основные применяемые математические цифровые фильтры ориентации для обработки «сырых» данных.
Результаты исследования: Разработана конструкция устройства определения буксования трактора, основным элементом которого является инерциальный датчик положения колеса. Обоснован выбор основных компонентов датчика: марка и модель инерциальной навигационной системы, цифровой фильтр ориентации и микроконтроллер для функционирования датчика. В результате исследований был сконструирован и изготовлен датчик положения ведущего колеса на базе инерциальной навигационной системы MPU-9250 и микроконтроллера STM32F405. Разработано программное обеспечение датчика на языке C. Для обработки данных в реальном времени реализован цифровой фильтр на основе алгоритма Мэджвика.
Обсуждение и заключения: Датчик буксования колес трактора на основе инерциальной навигационной системы лишен основных недостатков широко распространенных датчиков ведущих колес. К преимуществам датчика относятся простота монтажа, беспроводной способ передачи данных.

Ключевые слова: буксование, испытания, инерциальная навигация, инерциальная навигационная система, фильтр Мэджвика, кватернион

Для цитирования: Применение инерциальной навигации для определения буксования сельскохозяйственных тракторов / В. Ф. Федоренко [и др.] // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 1. С. 8–23. DOI: 10.15507/0236-2910.028.201801.008-023

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.