IMPROVING THE OPERATION ACCURACY OFA POWER SHOVEL BY ADJUSTING ITS CONTROL SYSTEM

The authors propose a method of adjusting the working mechanism control system for the previously developed mathematical model of the working mechanism of a Chetra EGP-230 power shovel, supplemented by dynamic characteristics in operation, which allows to evaluate the accuracy of the work performed taking into account cutting forces. As a method of making adjustments, adaptive control methods have been chosen, since only they can allow to actively influence the process of digging, taking account of continuously changing working conditions. The control process is considered for a flat model of the working mechanism without any considerations of a turntable, since adaptive control is introduced only when digging, in order to prevent excessive burial of the working mechanism bucket. Among all the adaptive control methods, the authors have chosen control methods for the moving average, since they include information on the last few measured parameters, which provides for the most efficient corrections. Several formulas have been considered by which corrections in the working mechanism control system can be calculated, and an accuracy control factor has been proposed for evaluating the effectiveness of the control operations. For these formulas, the proposed method of making adjustments has been tested in a number of cases: with different laws of distribution of the measured value; with different permissible deviations of the measured value; with the introduction of a systematic error of the measured value; and with changed amounts of measurements. The authors have also evaluated the control effectiveness according to the quality management method described in the GOST R50779 series. Basing on the experiments, the authors have shown that the proposed method of making adjustments in the working mechanism control system of a power shovel does not decrease the digging accuracy and a non-negative result can be obtained for any digging process. The introduction of control is most effective with a relatively small number of digging iterations (no more than 30); in this case, the selected control method, on the average, improves the adjusted position of the cutting edge by 15.25% as compared with the value obtained without introducing the control operations.

одноковшовый экскаватор, математическая модель, система управления, скользящее среднее, точное земледелие, shovel excavator, mathematical model, automatic control system, moving average, precision farming

1. Подчасов О.В., Подчасов Е.О., Терентьева А.Д. Оценка влияния динамических характеристик на точность работы одноковшового экскаватора при разработке участков точного земледелия // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2018. № 4. С. 26-32. DOI: 10.26897/1728-7936-2018-4-26-32.

2. Личман Г.И., Беленков А.И. История развития и освоения точного (координатного) земледелия // Нивы Зауралья. 2014. № 9 (120). С. 69-71.

3. Чайка Е.А. Разработка опытного участка для низконапорного орошения стоками КРС / Инновационные технологии мелиорации земель сельскохозяйственного назначения: Межвузовский сборник трудов молодых ученых и специалистов. Новочеркасск, 2014. С. 19-22.

4. СП 100.13330.2011. Мелиоративные системы и сооружения. М.: Росстандарт, 2015. 146 с.

5. Баловнев В.И., Зеленин А.Н., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. 422 с.

6. Павлов В.П. Методология автоматизированного проектирования рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов. Дис.. докт. техн. наук. Красноярск, 2011. 349 с.

7. Шеховцова Д.А. Методика определения погрешности информационно-измерительных устройств для системы управления глубиной копания одноковшовым экскаватором // Вестник СибАДИ. 2014. № 3 (37). С. 34-39.

8. Щербаков В.С., Сухарев Р.Ю. Совершенствование системы управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора. Омск: СибАДИ, 2011. 152 с.

9. Мещеряков В.А. Адаптивное управление рабочими процессами землеройно-транспортных машин: Дис. докт. техн. наук. Омск: СибАДИ, 2007. 304 с.

10. Лиморенко М.Е., Подчасов Е.О., Терентье-ва А.Д. Повышение точности автоматизированного контроля ответственных изделий // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. № 6 (66). DOI: 10.18698/2308-6033-2017-6-1626.

11. Терентьева А.Д. Анализ точности перемещения рабочего органа одноковшового экскаватора // Теория механизмов и машин. 2016. Т. 14. № 4 (32). С. 217-228. DOI: 10.5862/TMM.32.6.

12. Лиморенко А.Д., Шачнев Ю.А. Исследование возможности повышения точности обработки деталей за счёт применения алгоритма управления // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. № 11. DOI: 10.7463/1112.0483097.

13. Невельсон М.С. Автоматическое управление точностью обработки на металлорежущих станках. Л.: Машиностроение, 1982. 184 с.

14. Расчет корректировок по скользящей средней: авторское свидетельство на ПрЭВМ № 2016663619 от 13.12.2016 / А.Д. Терентьева; заявл. № 2016661227/69, 24.10.2016; опубл. 20.01.2017. Бюл. № 1.

15. ГОСТ Р 50779.21-2004 Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. Часть 1. Нормальное распределение. Введ. 2004-06-01. М.: Госстандарт России, 2004. 47 с.

16. ГОСТ Р 50779.27-2007 (МЭК 61649:1997) Статистические методы. Критерий согласия и доверительные интервалы для распределения Вейбулла. Введ. 2007-11-14. М.: Стандартинформ, 2008. 16 с.

17. ГОСТ Р ИСО 21747-2010 Статистические методы. Статистики пригодности и воспроизводимости процесса для количественных характеристик качества. Введ. 2010-11-12. М.: Стандартинформ, 2012. 28 с.