Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Concerning the Optimal Control of the Relative Positions of the Sections of a Center-Pivot Irrigation Machine for Processing of the Fields of Non-Circular Shapes

https://doi.org/10.17587/mau.18.103-107

Abstract

A center-pivot irrigation system is widely used all over the world. Its main drawback is its applicability only to the round fields. In order to avoid this limitation a possibility of changing the mutual arrangement of the sections of the center-pivot irrigation machine was proposed. So, the sections of the machine must be able to rotate one around the other. In order to achieve such a feature, the traditional wheeled vehicles must be replaced with the walking machines. The walking machines based on the rotary-orthogonal movers (for example, Orthonog walking robot developed in Volgograd State Technical University) have almost perfect maneuverability. This allows a machine to take the form of an arbitrary curved line. The optimality criterion was introduced, which was a minimal work of the drive motors during movement of the machine. The system of rigid sprinkling sections was replaced with a continuous curve, wherein each subsequent point was not closer to the center than the previous one. The optimal configuration of a sprinkler in a field plane was found by using the methods of calculus of variations. The resulting equation was solved by the numerical method. An analysis of the results was done in order to find the maximal range of the length change. The results are valid for the steady driving mode in the sector of constant radius. The proposed model can be improved by introduction of another optimality criterion and taking into account the errors arising from the replacement of a discrete system with a continuous curve. Thus, a possibility of the use of a center-pivot sprinkler for the fields of non-circular shape is substantiated.

About the Authors

K. Yu. Lepetukhin
Volgograd State Technical University
Russian Federation


A. V. Maloletov
Volgograd State Technical University
Russian Federation


E. S. Briskin
Volgograd State Technical University
Russian Federation


References

1. Effect of the start-stop cycle of center-pivot towers on irrigation performance: Experiments and simulations [Electronic re-sourse]. Ouazaaa, B. Latorrea, J. Burguetea, A. Serretab, E. Playana, R. Salvadora,P. Paniaguaa, N. Zapata. 2015. Доступ по подписке на Science Direct.

2. Autonomous precision agriculture through integration of wireless underground sensor networks with center pivot irrigation systems [Electronic resourse]. Xin Dong, Mehmet C. Vuran, Suat Irmak. 2013. Доступ по подписке на Science Direct.

3. DEPIVOT: A model for center-pivot design and evaluation [Electronic resourse] / M. I. Valin, M. R. Cameira, P. R. Teodoro, L. S. Pereira. 2012. Доступ по подписке на Science Direct.

4. Малолетов А. В., Лепетухин К. Ю. Управление движением опор дождевальной машины кругового действия при движении по полям сложной формы // Известия ВолгГТУ. Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Волгоград, 2015. № 14 (178). С. 143-147.

5. Пат. 2108708 РФ, МПК 6 А 01 G 25/09, В 62 D 57/02 Самоходная тележка многоопорной дождевальной машины / Брискин Е. С., Русаковский А. Е., Чернышев В. В., Жога В. В., Попов А. Н., Вавилин Г. Д., Аксенов Н. И., Шерстобитов С. В., Черкасов В. В., Умнов Н. В.; ВолгГТУ. 1998.

6. Пат. 2496304 РФ, МПК A01G25/09, B62D57/02. Самоходная шагающая тележка многоопорной дождевальной машины / Чернышев В. В., Брискин Е. С., Малолетов А. В., Вершинина И. П.; ВолгГТУ. 2013.

7. Пат. 2496305 РФ, МПК A01G25/09, B62D57/02. Самоходная шагающая тележка многоопорной многосекционной дождевальной машины / Чернышев В. В., Брискин Е. С., Шаронов Н. Г., Вершинина И. П.; ВолгГТУ. 2013.

8. Six Link Mechanisms for the Legs of Walking Machines Bessonov A. P., Umnov N. V., Korenovsky V. V. and others // Thirteenth CISM - IFToMM Symposium on the Theory and Practice of Robots and Manipulators - Ro. Man. Sy. 2000: Book of Abstracts, July 3-6, 2000. Zakopane, Poland, 2000. P. 347-354.

9. Брискин Е. С., Чернышев В. В., Малолетов А. В., Шерстобитов С. В. On Dynamics of Movement of Walking Machines with Gears on the Basis of Cycle Mechanisms // Theory and Practice of Robots and Manipulators. ROMANSY 13: Proc. of the 13-th CISM-IFToMM Symposium. International Centre for Mechanical Sciences. Wien; New York, 2000. C. 313-322.

10. Брискин Е. С., Чернышев В. В., Жога В. В., Малолетов А. В. Опыт разработки и испытаний шагающих опор дождевальной машины // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 9. С. 27-31.

11. Брискин Е. С., Калинин Я. В., Малолетов А. В., Чернышев В. В. Об энергетической эффективности цикловых механизмов // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2014. № 1. С. 18-25.

12. Брискин Е. С., Чернышев В. В., Жога В. В., Малолетов А. В., Шаронов Н. Г., Фролова Н. Е. Концепция проектирования, динамика и управление движением шагающих машин. Ч. 3. Алгоритмы управления движением шагающих машин серии "Восьминог" и экспериментальные исследования // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 7. С. 13-18.

13. Брискин Е. С., Вершинина И. П., Малолетов А. В., Шаронов Н. Г. Об управлении движением шагающей машины со сдвоенными ортогонально-поворотными движителями // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2014. № 3. С. 168-176.

14. Малолетов А. В., Лепетухин К. Ю., Шаронов Н. Г., Брискин Е. С. Управление группой кинематически связанных шагающих машин // Экстремальная робототехника. Тр. междунар. науч.-техн. конф. (г. Санкт-Петербург, 8-9 окт. 2015 г.), ЦНИИ робототехники и технической кибернетики. Санкт-Петербург, 2015. C. 315-320.

15. Эльсгольц Л. Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука, 1969. 424 с.


Review

For citations:


Lepetukhin K.Yu., Maloletov A.V., Briskin E.S. Concerning the Optimal Control of the Relative Positions of the Sections of a Center-Pivot Irrigation Machine for Processing of the Fields of Non-Circular Shapes. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(2):103-107. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.103-107

Views: 473


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)