Математичний апарат обробки даних вимірювальною системою динаміки та енергетики мобільних машин

Abstract

озглядається математичний апарат обробки даних вимірювальною системою динаміки та енергетики мобільних машин. Мобільні машини працюють в умовах вібрацій і шумів, що створюються навколишнім середовищем та технологічними знаряддями. Дослідження динаміки функціонування мобільних машин потребують нових методів та засобів дослідження для цього використана вимірювальна система динаміки та енергетики мобільних машин. Сигнали датчиків вимірювальної системи складаються з чотирьох компонентів: дійсного прискорення, куту нахилу машини відносно горизонту, вібрації, що створює навколишнє середовище при русі та власний шум датчика. Пропонується алгоритм, що відокремлює перераховані компоненти сигналу. Проаналізовані алгоритми обробки даних сигналів прискорень машин, методів Фур’є. Першим етапом відбувається коригування значень сигналів акселерометрів та гіроскопів. Обробка фільтром Баттерворту. Визначення кутів нахилу машини відносно горизонту. Компенсація відцентрової сили та сили тяжіння Землі. Швидкість машини по трьом осям визначається інтегруванням. Для синтезу фільтру Баттерворту з частотою зрізу 3 Гц використаний GNU Octave. Отримані дані швидкості руху, прискорень, кутів нахилу та кутових швидкостей спільно з сигналами навігаційного приймача GPS обробляються фільтром Калмана. Він працює за двома етапами: перший – це передбачення та другий – корекція. Приведене графічне зображення алгоритму обробки даних вимірювальною системою. Перевірка якості роботи математичного апарату обробки даних вимірювальною системою проведена на результатах експериментальних досліджень трактору John Deere 8345R у складі посівного агрегату та трактору ХТЗ-17224 при русі по колу.

Рассматривается математический аппарат обработки данных измерительной системой динамики и энергетики мобильных машин. Мобильные машины работают в условиях вибраций и шумов, создаваемых окружающей средой и технологическими орудиями. Исследование динамики функционирования мобильных машин требует новых методов и средств исследования и для этого использована измерительная система динамики и энергетики мобильных машин. Сигналы датчиков измерительной системы состоят из четырех компонентов: действительного ускорения, угла наклона машины относительно горизонта, вибрации, созданной окружающей средой при движении и собственный шум датчика. Предлагаемый алгоритм, отделяет перечисленные компоненты сигнала. Проанализированы алгоритмы обработки данных сигналов ускорений машин, методами Фурье. Первым этапом происходит корректировка значений сигналов акселерометров и гироскопов. Обработка фильтром Баттерворта. Определение углов наклона машины относительно горизонта. Компенсация центробежной силы и силы притяжения Земли. Скорость машины по трем осям определяется интегрированием. Для синтеза фильтра Баттерворта с частотой среза 3 Гц использован GNU Octave. Полученные данные скорости движения, ускорений, углов наклона и угловых скоростей совместно с сигналами навигационного приемника GPS обрабатываются фильтром Калмана. Он работает по двум этапам: первый – это предвидение и второй – коррекция. Приведенное графическое изображение алгоритма обработки данных измерительной системой. Проверка качества работы математического аппарата обработки данных измерительной системой проведена на результатах экспериментальных исследований трактора John Deere 8345R в составе посевного агрегата и трактора ХТЗ-17224 при движении по кругу.

Considered mathematical data processing unit of the measuring system dynamics and power of mobile machines. Investigation of the dynamics of mobile machine operation requires new methods and means of research and used for this measuring system dynamics and power of mobile machines. The signals of the measuring system of sensors consist of four components: the actual acceleration, the angle of the car relative to the horizon, the vibrations created by the environment with motion sensor and its own noise. The algorithm separates the listed components of the signal. Analyzed signal processing algorithms accelerations machines, Fourier methods. The first stage is a correction signal values of accelerometers and gyroscopes. Processing Butterworth filter. Determination of angles of inclination of the machine relative to the horizon. Compensation of centrifugal force and the Earth's gravity. Machine speed in three axes is determined by integration. For the synthesis of a Butterworth filter with a cutoff frequency of 3 Hz used GNU Octave. The received data speed, acceleration, inclination angle and angular velocity in conjunction with the GPS navigation signals are processed by a Kalman filter the receiver. It works in two stages: the first - and second this prediction - correction. A reduced graphic image data processing algorithm of the measuring system. Checking the quality of the measurement system of mathematical data processing apparatus held on the results of experimental studies of the tractor John Deere 8345R in the composition of the seed unit and tractor ХТЗ-17224 on the circle.