Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса
В работе рассматривается задача моделирования уборочно-транспортного процесса, разбитого на четыре зоны. Определены структура и тип моделей, характеризующих технологический процесс. Представлена подмодель нижнего уровня иерархии. У роботі розглянута задача моделювання збирально-транспортного проце...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6552 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса / С.М. Селякова // Штучний інтелект. — 2008. — № 1. — С. 117-121. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859646333595418624 |
|---|---|
| author | Селякова, С.М. |
| author_facet | Селякова, С.М. |
| citation_txt | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса / С.М. Селякова // Штучний інтелект. — 2008. — № 1. — С. 117-121. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | В работе рассматривается задача моделирования уборочно-транспортного процесса, разбитого на
четыре зоны. Определены структура и тип моделей, характеризующих технологический процесс.
Представлена подмодель нижнего уровня иерархии.
У роботі розглянута задача моделювання збирально-транспортного процесу, розбитого на чотире зони.
Визначени структура й тип моделей, які характеризують технологічний процес. Представлена подмодель
нижнього рівня ієрархії.
Considered modeling of gathering-transporting process which is divided into four zones. The structure and
the type of models describing the manufacturing process are identified. The lower-level hierarchy submodel
is represented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:28:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
«Штучний інтелект» 1’2008 117
2С
УДК 004.896:631.554
С.М. Селякова
Государственный университет информатики и искусственного интеллекта,
г. Донецк, Украина
Разработка подмодели нижнего уровня
трёхуровневой модели уборочно-
транспортного процесса
В работе рассматривается задача моделирования уборочно-транспортного процесса, разбитого на
четыре зоны. Определены структура и тип моделей, характеризующих технологический процесс.
Представлена подмодель нижнего уровня иерархии.
Введение
В настоящее время всё большую актуальность приобретает проблема автома-
тизации процессов управления сложными технологическими системами с целью
повышения их эффективности. Сбор и транспортировка урожая зерновых культур
является сложной технологической системой, управление которой возможно
реализовать с помощью автоматизированного принятия решений.
Постановка задачи. Разработка методов повышения эффективности уборочно-
транспортных работ.
Анализ литературных источников. Оптимизации транспортных процессов
при помощи детерминированных экономико-математических показателей посвящена
работа [1]. В источнике [2] применяется имитационное моделирование при проекти-
ровании уборочно-транспортных систем. В статье [3] предлагается использовать
методы логистики для организации уборочно-транспортных работ. Применение
прогрессивных методов искусственного интеллекта к процессу сбора урожая
представлено в статье [4]. Данные работы соответствуют целям временного периода
и посвящены узким проблемам организации уборочной кампании. Поэтому
разработка методов повышения эффективности уборочно-транспортного процесса на
всех его этапах с учётом разнообразных технологических и климатических условий
остаётся до сих пор актуальной.
Цель работы – разработать математические модели технологического процесса
сбора и транспортировки урожая зерновых, которые позволяли бы описывать
функциональные свойства технических средств и рассчитывать показатели их работы.
Анализ уборочно-транспортного процесса
На основании анализа технологического процесса сбора и транспортировки
зерна требуется определить структуру и тип моделей, описывающих этот процесс,
выделить его псевдооднородные признаки, сформулировать гипотезу о механизме
процесса, разработать соответствующие модели.
Селякова С.М.
«Искусственный интеллект» 1’2008 118
2С
Анализ уборочно-транспортной системы показал, что её показатели явно
зависят от времени, а также влияют друг на друга нелинейным образом. Например,
при продлении сроков сбора зерна после наступления полной его спелости
увеличиваются потери зерна. В свою очередь потери нелинейно зависят от влаж-
ности зерна. Таким образом, уборочно-транспортный процесс носит нестационарный
и нелинейный характер. В соответствии с этим для описания объекта управления
выбираем нелинейную динамическую детерминированную модель. В связи с тем,
что на результаты работы технических средств могут повлиять случайные факторы, то в
детерминированную модель необходимо включить вероятностную составляющую.
Процесс сбора и транспортировки урожая зерновых культур можно охаракте-
ризовать множеством псевдооднородных признаков составляющих процесса, таких,
как: геодезическая привязка технологического процесса уборки; зависимость этого
процесса от функционирования подвижной уборочной техники; связь его с совокуп-
ностью маршрутных путей и движущимися по ним транспортными средствами;
обеспечение обработки зерна техническими средствами очистки и сушки, а также
погрузочно-разгрузочными механизмами.
На основании перечисленных псевдооднородных признаков разобьём убороч-
но-транспортный процесс на четыре зоны. Первая зона – поле, характеризуемое
признаком геодезической привязки технологического процесса. Вторая зона –
совокупность уборочных средств, определяемая псевдооднородным признаком
организации технологического процесса на базе подвижной уборочной техники,
производящей обмолот и накопление зерна. Третья зона характеризуется признаком
связи технологического процесса с совокупностью маршрутных путей и движущимися
по ним транспортными средствами. Четвёртая зона с псевдооднородным признаком
обеспечения обработки зерна техническими средствами очистки и сушки представляет
собой пункт послеуборочной обработки зерна.
Формирование гипотезы о составе модели
На основании выделенных технологических зон сформулируем гипотезу о
механизме процесса. В результате работы уборочной техники производится сбор
зерна в первой зоне в количестве, зависящем от урожайности поля и производи-
тельности уборочной техники, осуществляется передача зерна из первой зоны во
вторую. Во второй зоне непрерывно накапливается зерно в зерновых бункерах
комбайнов. При заполнении бункера зерно дискретно передаётся уборочными
средствами в третью зону – в кузова транспортных средств. Третья зона принимает
зерно от второй и четвёртой зоны в количестве, не превышающем грузоподъёмности
транспортных средств, осуществляющих перевозку зерна. С помощью разгрузочных
механизмов зерно поступает в четвёртую зону для последующей обработки различ-
ными средствами очистки и сушки.
Гипотеза сформулирована на базе следующих допущений: урожайность по
полю распределяется равномерно; процесс сбора зерна непрерывен; вместимость
зернового бункера уборочного средства не превышает вместимости кузова транспортного
средства; процесс транспортировки зерна непрерывен; обработка зерна непрерывна в
рамках одного производственного цикла.
В связи с особенностями функционирования и взаимодействия технических
средств между собой, моделирование уборочно-транспортной системы производится
на трёх уровнях: нижнем, среднем и верхнем, каждый из которых характеризуется
Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели…
«Штучний інтелект» 1’2008 119
2С
соответствующей подмоделью. Подмодель нижнего уровня описывает функциони-
рование и результаты работы каждого технического средства в каждой зоне с
периодом квантования – минута. Подмодель среднего уровня предназначена для
прогноза работы совокупности технических средств в каждой зоне с периодом
квантования – смена. Подмодель верхнего уровня характеризует работу предприятия
в целом во время уборочной кампании и предназначена для прогноза взаимодействия
всех технологических зон между собой с периодом квантования – час.
Разработка подмодели нижнего уровня
Рассмотрим подмодель нижнего уровня, представленную в статье только для
первых трёх технологических зон уборочно-транспортного процесса.
1 зона. Изменение убранной площади k -го поля в результате работы i -го комбайна
характеризуется уравнением:
,0 iki
ki bla
dt
dS
= (1)
где 0a – параметр, 1/мин.; kil – длина пройденного пути; ib – ширина захвата жатки, м.
Изменение количества зерна на k -м поле во время работы i -го комбайна
определяется выражением:
)(011 tUSa
dt
dQ
kk
п
k Φ−−= β , (2)
где 1a – коэффициент интенсивности сбора зерна, 1/мин.; 1β – доля убранной
площади от общей площади поля kS , м2; kU – урожайность поля, кг/м2; )(0 tΦ –
функция потерь зерна, кг/мин.
Доля убранной площади поля вычисляется по формуле:
∫
−
+−=
t
t
ki
k
d
dt
dS
S
tt
1
11
1)1()( τββ . (3)
2 зона. Динамика изменения пройденного пути комбайном характеризуется уравнением:
),(1 tdwdtVCdl iki += (4)
где 1c – параметр, iV – техническая скорость комбайна, м/мин.; w(t) – винеровский процесс.
Динамика изменения количества зерна в бункере комбайна характеризуется
уравнением:
kikk
i saUSa
dt
dq
ρλβλ 22111 −= , (5)
где is – площадь сечения разгрузочного устройства, м2; kρ – плотность зерна, кг/м3;
логические операторы
<
=
случаяхостальныхв
Vqпри kii
,0
,1
1
ρ
λ ;
≥
=
случаяхостальныхв
Vqпри kii
,0
,1
2
ρ
λ .
Количество зерна, собранного комбайном, представим в виде уравнения:
h
i
i Qta
dt
dQ )(13 ζα= , (6)
Селякова С.М.
«Искусственный интеллект» 1’2008 120
2С
где )(1 ζα t – доля убранного зерна от общего количества зерна h
iQ , которое не-
обходимо собрать комбайну за час; kt ,1, =ζζ – моменты времени, при которых
функция iq достигает максимального значения.
Доля убранного зерна от общего количества зерна находится по формуле:
∫
−
+= −
ζ
ζ
ταα ζζ
t
t
i
h
i
d
dt
dQ
Q
tt
1
1)()( 111 . (7)
3 зона. Расстояние, пройденное транспортным средством в гружёном состоянии от
k -го поля до места разгрузки зерна, характеризуется уравнением:
ΠΠ+= jj
H
j
H
j
kj lHblHb
dt
dL
222111
1
γπγπ , (8)
где 21,bb – параметры; Π
j
H
j HH , – количество рейсов, которые необходимо сделать j -му
транспортному средству на заготовительное предприятие и на пункт после-
уборочной обработки соответственно; Π
j
H
j ll , – картографическое расстояние от поля
до пункта разгрузки зерна, м; 21 ,γγ – доли пройденного расстояния в гружёном
состоянии; 21 ,ππ – логические операторы выбора направления пути транс-
портировки зерна, представленные в виде
=
=
иначе
znormzK k
,0
)()(,1
1π ;
≠
=
иначе
znormzK k
,0
)()(,1
2π ,
где )( kzK – функция качества зерна, зависящая от показателей влажности и засо-
ренности зерна.
Доли пройденного расстояния можно вычислить следующим образом:
τγγ d
dt
dL
lH
tt
k
k
t
t
kj
H
j
H
j
kk ∫
−
+= −
1
11)()( 111 , (9)
τγγ d
dt
dL
lH
tt
k
k
t
t
kj
jj
kk ∫
−
ΠΠ− +=
1
11)()( 122 . (10)
Расстояние, пройденное транспортным средством в порожнем состоянии,
вычисляется по формуле:
ΠΠ+= jj
H
j
H
j
kj lHblHb
dt
dL
442331
2
γπγπ , (11)
где 43 ,bb – параметры; 43 ,γγ – доли пройденного пути транспортным средством в
порожнем состоянии.
Доли пройденного пути транспортным средством в порожнем состоянии
вычисляются по формулам:
∫
−
+= −
k
k
t
t
kj
H
j
H
j
kk d
dt
dL
lH
tt
1
21)()( 133 τγγ , (12)
∫
−
ΠΠ− +=
k
k
t
t
kj
jj
kk d
dt
dL
lH
tt
1
21)()( 144 τγγ . (13)
Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели…
«Штучний інтелект» 1’2008 121
2С
Количество транспортных средств определённого типа, закрепленных за i -м
комбайном, определяется из соотношения:
σ≤−
n
T
T jb
i , (14)
где n – количество транспортных средств; b
iT – время заполнения бункера комбайна,
мин.; jT – время движения транспортного средства от поля до пункта разгрузки и в
обратном направлении, мин.; σ – допустимое время ожидания, мин.
Выводы
Показано, что уборочно-транспортный процесс имеет нестационарный, нелиней-
ный характер и подвержен действию случайных факторов. Как следствие, трёхуров-
невая модель, описывающая этот процесс, относится к типу нелинейной динами-
ческой детерминировано-стохастической модели. Предложенная в статье подмодель
нижнего уровня способна с необходимой полнотой воспроизводить основные качества
объекта, которые существенны для целей данного исследования.
Литература
1. Каверін В.А. Зменшення втрат сільськогосподарської продукції при перевезеннях. – Київ: Урожай, 1992. –
199 с.
2. Блынский Ю.Н., Ладыгин Ю.Ф. Имитационное моделирование уборочно-транспортных процессов: Прил.
к журн. «Механизация и электрификация сел. хоз-ва». – М.: Агропромиздат, 1988. – 118 с.
3. Измайлов А.Ю. Моделирование погрузочно-транспортных процессов при уборке зерновых культур //
Техника в сельском хозяйстве. – 2007. – № 3.
4. Searcy S. Precision farming: a new approach to crop management // Texas Agricultural Extension Service. – Texas,
2001.
С.М. Селякова
Розробка подмоделі нижнього рівня трирівневої моделі збирально-транспортного процесу
У роботі розглянута задача моделювання збирально-транспортного процесу, розбитого на чотире зони.
Визначени структура й тип моделей, які характеризують технологічний процес. Представлена подмодель
нижнього рівня ієрархії.
S.M. Selyakova
The Low-level Submodel Development in a Three-leveled Gathering-transporting Process Model
Considered modeling of gathering-transporting process which is divided into four zones. The structure and
the type of models describing the manufacturing process are identified. The lower-level hierarchy submodel
is represented.
Статья поступила в редакцию 19.12.2007.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6552 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-5359 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:28:27Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Селякова, С.М. 2010-03-09T12:02:14Z 2010-03-09T12:02:14Z 2008 Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса / С.М. Селякова // Штучний інтелект. — 2008. — № 1. — С. 117-121. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6552 004.896:631.554 В работе рассматривается задача моделирования уборочно-транспортного процесса, разбитого на четыре зоны. Определены структура и тип моделей, характеризующих технологический процесс. Представлена подмодель нижнего уровня иерархии. У роботі розглянута задача моделювання збирально-транспортного процесу, розбитого на чотире зони. Визначени структура й тип моделей, які характеризують технологічний процес. Представлена подмодель нижнього рівня ієрархії. Considered modeling of gathering-transporting process which is divided into four zones. The structure and the type of models describing the manufacturing process are identified. The lower-level hierarchy submodel is represented. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Моделирование объектов и процессов Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса Розробка подмоделі нижнього рівня трирівневої моделі збирально-транспортного процесу The Low-level Submodel Development in a Three-leveled Gathering-transporting Process Model Article published earlier |
| spellingShingle | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса Селякова, С.М. Моделирование объектов и процессов |
| title | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса |
| title_alt | Розробка подмоделі нижнього рівня трирівневої моделі збирально-транспортного процесу The Low-level Submodel Development in a Three-leveled Gathering-transporting Process Model |
| title_full | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса |
| title_fullStr | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса |
| title_full_unstemmed | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса |
| title_short | Разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса |
| title_sort | разработка подмодели нижнего уровня трёхуровневой модели уборочно-транспортного процесса |
| topic | Моделирование объектов и процессов |
| topic_facet | Моделирование объектов и процессов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6552 |
| work_keys_str_mv | AT selâkovasm razrabotkapodmodelinižnegourovnâtrehurovnevoimodeliuboročnotransportnogoprocessa AT selâkovasm rozrobkapodmodelínižnʹogorívnâtrirívnevoímodelízbiralʹnotransportnogoprocesu AT selâkovasm thelowlevelsubmodeldevelopmentinathreeleveledgatheringtransportingprocessmodel |