УДК: 631.171

DOI: https://doi.org/10.36887/2415-8453-2023-4-18

Антощенков Роман Вікторович,
доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри мехатроніки, безпеки життєдіяльності та управління якістю Державного біотехнологічного університету
https://orcid.org/0000-0003-0769-7464
Антощенков Віктор Вікторович,
кандидат технічних наук, професор, доцент кафедри тракторів і автомобілів Державного біотехнологічного університету
https://orcid.org/0000-0002-1136-5430
Фабричнікова Ірина Анатоліївна,
кандидат технічних наук, доцент кафедри мехатроніки, безпеки життєдіяльності та управління якістю Державного біотехнологічного університету
https://orcid.org/0000-0002-7937-1810
Сміцков Дмитро Сергійович,
аспірант кафедри мехатроніки, безпеки життєдіяльності та управління якістю Державного біотехнологічного університету
https://orcid.org/0000-0001-9125-9736
Кісь Олександр Вікторович,
аспірант кафедри мехатроніки, безпеки життєдіяльності та управління якістю Державного біотехнологічного університету
https://orcid.org/0000-0002-0033-4495

Для визначення динаміки колеса мобільної машини розроблено датчик, який складається з трьохосьових акселерометра, гіроскопа та магнітометра. Датчик підключений до мікроконтролера, який передає отримані дані каналом 2,4 ГГц. Він кріпиться співвісно до центра колеса. На першому етапі оброблення даних, що надходять від акселерометра, гіроскопа і магнітометра проводиться коригування їхніх значень. Коригований сигнал прискорень і кутових швидкостей обробляється за допомогою фільтра Butterworth. За допомогою фільтра Madgwick визначають кути орієнтації датчика у просторі. Далі від прискорень забираємо відцентровий компонент. Потім віднімається з прискорень гравітаційна складова та отримуємо дійсне його значення. Швидкість руху колеса отримуємо інтегруванням прискорень. Кутові швидкості колеса, прискорення та швидкості обробляються фільтром Kalman. Матрицю коваріації шуму вимірювання та матрицю процесу оцінювання розраховано за похибками датчиків. Проведено експериментальні дослідження запропонованого методу та датчика для визначення динаміки колеса мобільних машин на тракторах з колісною формулою 4х4. Датчики встановлювалися на всі колеса трактора.

Ключові слова: датчик, динаміка, колесо, мобільна машина, фільтр.

Література

1. Антощенков Р.В. Динаміка та енергетика руху багатоелементних машинно-тракторних агрегатів: монографія. Харків: ХНТУСГ, «Міськдрук», 2017. 244 с.
2. Más F.R., Zhang Q., Hansen A.C. Mechatronics and Intelligent Systems for Off-road Vehicles. Springer-Verlag London: London, 2011. 277 p.
3. Song X., Seneviratne L., Althoefer K. A Vision Based Wheel Slip Estimation Technique for Mining Vehicles. IFACMMM. Chile. Р. 179-184.
4. Artiomov N., Antoshchenkov R., Antoshchenkov V., Ayubov A. Innovative approach to agricultural machinery testing. Engineering for Rural Development. 2021. № Р. 692-698.
5. Antoshchenkov R., Antoshchenkova V., Kis V., Smitskov D. Increasing accuracy of measuring functioning parameters of agricultural units. Engineering for Rural Development. 2023. № P. 210-215.
6. Dorobantu R., Zebhauser B. Field evaluation of a low-coststrapdown IMU by means GPS. Ortung und Navigation. DGON: Bonn. Р. 51-65.
7. Madgwick O. An effcient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays, 2010. 56 р.
8. Debain C.A, Chateau T., Berducat M., Martinet P., Bonton P. Guidance-assistance system for agricultural vehicles. Computers and Electronics in Agriculture. № 25. Р. 29-51.
9. Maklouf O., Ghila A., Abdulla A., Yousef A. Low Cost IMU\GPS Integration Using Kalman Filtering for Land Vehicle Navigation Application. International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. № 7 (2). Р. 184-190.
10. Serrano J.M., Peça J.O., Shahidian S., Nunes M.C., Ribeiro L., Santos F. Development of a Data Acquisition System to optimizing the Agricultural Tractor Performance. Journal of Agricultural Science and Technology. Р. 756-766.

Статтю було отримано 11.09.2023