donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.12737/11611donstu-21Research ArticlePROCESSES AND MACHINES OF AGRO - ENGINEERING SYSTEMSПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМApproach to the problem of choice of the adjustable harvester parameter values based on fuzzy modelingПодход к решению задачи по выбору значений регулируемых параметров комбайна на основе нечеткого моделированияБорисоваЛюдмила ВикторовнаBorisovaLyudmila Victorovnaborisovalv09@mail.ruНурутдиноваИнна НиколаевнаNurutdinovaInna Nikolayevnanurut.inna@yandex.ruДимитровВалерий ПетровичDimitrovValery Petrovichkaf-qm@donstu.ruДонской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Российская ФедерацияРоссияDon State Technical University, Rostov-on-Don, Russian FederationRussian Federation201530062015152100107Copyright © Borisova L.V., Nurutdinova I.N., Dimitrov V.P., 20152015Борисова Л.В., Нурутдинова И.Н., Димитров В.П.Borisova L.V., Nurutdinova I.N., Dimitrov V.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/21

A problem of selecting the controlled parameter values of the combine harvester work tools is considered. Models describing the harvesting quality factor dependencies of the external agents are analyzed. The need of a new approach to modeling the technological adjustment process of the harvester in the field which takes into account the fuzzy information on the environmental factors, its approximate character, as well as an expert method of generating information, is justified. To describe the environmental factors and the performance indices, linguistic variables are introduced, their membership functions are developed, and production rules are formulated. The fuzzy inference process is illustrated by an example of selecting the beater rate speed. A knowledgebase and an inference engine that form the expert system basis are created. The use of such a system in the field allows reducing the process downtime and crop waste. A practical implementation of the developed model is the creation of the software for the automated problem solution of the technological adjustment of the harvester in the field.

Рассматривается задача выбора значений регулируемых параметров рабочих органов зерноуборочного комбайна. Проанализированы модели, описывающие зависимости показателей качества уборки от внешних факторов, и обоснована необходимость нового подхода к моделированию процесса технологической регулировки комбайна в полевых условиях, учитывающего нечёткость информации о факторах внешней среды, её приближённый характер, а также экспертный способ формирования информации. Для описания факторов внешней среды и показателей качества работы введены лингвистические переменные, построены их функции принадлежности, сформулированы продукционные правила. Процесс нечёткого логического вывода проиллюстрирован на примере выбора значения частоты вращения молотильного барабана. Создана база знаний и механизм вывода решений, составляющие основу экспертной системы. Использование такой системы в полевых условиях позволяет снизить время на технологические простои и сократить потери урожая. Практической реализаций разработанной модели является создание программных средств для автоматизированного решения задачи технологической регулировки комбайна в полевых условиях.

combine harvestertechnological adjustmentfuzzy knowledgelinguistic variableexpert systemзерноуборочный комбайнтехнологическая регулировканечеткие знаниялингвистическая переменнаяэкспертная системаReferencesРыбалко А. Г. Особенности уборки высокоурожайных зерновых культур / А. Г. Рыбалко. - Москва : Агропромиздат, 1988. - 120 с.Rybalko, A.G. Osobennosti uborki vysokourozhaynykh zernovykh kul'tur. [Some features of harvesting highyielding grains.] Moscow: Agropromizdat, 1988, p.120 (in Russian).Ветров Е. Ф. Оптимизация технологического процесса по статистическим данным /Е. Ф. Ветров, М. Д. Генкин, Л. М. Литвин и др. // Машиноведение. - 1986. - №5. - С. 48-55.Vetrov, E.F., Genkin, M.D., Litvin, L.M., et al. Optimizatsiya tekhnologicheskogo protsessa po statisticheskim dannym. [Optimization of technological process according to statistic data.] Mashinovedenie, 1986, no. 5, pp. 48–55 (in Russian).Ветров Е. В. Оптимальное регулирование зерноуборочного комбайна (Электронный «Советчик комбайнера») / Е. В. Ветров, В. П. Чернявская, Г. Ф. Бобринева и др. // Труды, 4/89. - Москва : НПО ВИСХОМ, 1989. - С. 80-85.Vetrov, E.V., Tchernyavskaya, V.P., Bobrineva, G.F. Optimal'noe regulirovanie zernouborochnogo kombayna. (Elektronnyy «Sovetchik kombaynera»). [Optimal adjustment of combine harvester (Electronic journal «Sovetchik kombainera»)] Proceedings, 4/89. Moscow: NPO VISKhOM, 1989, pp. 80–85 (in Russian).Литвин Л. М. Обобщенная оценка зональных показателей работы зерноуборочных комбайнов / Л. М. Литвин, Э. В. Жалкин, Е. Ф. Ветров // Техника в сельском хозяйстве. - 1989. - №5. - С.41-45.Litvin, L.M., Zhalkin, E.V., Vetrov, E.F. Obobshchennaya otsenka zonal'nykh pokazateley raboty zernouborochnykh kombaynov. [Generalized estimation of zone operational performance of combine harvesters.] Tekhnika v sel'skom khozyaystve, 1989, no. 5, pp. 41–45 (in Russian).Ерохин С. Н. Влияние технологических регулировок на потери зерна за молотилкой комбайна Дон-1500/ С. Н. Ерохин, А. С. Решетов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №6. - С.18-19.Yerokhin, S.N., Reshetov, A.S. Vliyanie tekhnologicheskikh regulirovok na poteri zerna za molotilkoy kombayna Don-1500. [Technological adjustment effect on grain loss after Don-1500 combine separator.] Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva, 2003, no. 6, pp.18–19 (in Russian).Царёв Ю. А. Перспективы использования электронной системы управления в комбайнах «Дон» и «Нива» / Ю. А. Царёв, А. В. Харьковский // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - №1. - С.37-38.Tsarev, Y.A., Kharkovsky, A.V. Perspektivy ispol'zovaniya elektronnoy sistemy upravleniya v kombaynakh «Don» i «Niva». [Prospects of using electronic control system in combine harvesters “Don” and “Niva”.] Traktory i sel'skokhozyaystvennye mashiny, 2005, no. 1, pp. 37–38 (in Russian).Аверкин А. Н. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / А. Н. Аверкин [ и др]; под ред. Д. А. Поспелова. - Москва : Наука, 1986. - 312 с.Averkin, A.N., et al., Pospelov, D.A., ed. Nechetkie mnozhestva v modelyakh upravleniya i iskusstvennogo intellekta. [Fuzzy sets in control and artificial intelligence models.] Moscow: Nauka, 1986, 312 p. (in Russian).Асаи К. Прикладные нечеткие системы : Пер с япон./К. Асаи, Д. Ватада, С. Сугэно. - Москва : Мир, 1993. - 368 с.Asai, K., Vatada, D., Sugeno, S. Prikladnye nechetkie sistemy: Per. s yapon. [Applied fuzzy systems: Transl. from Japanese.] Moscow: Mir, 1993, 368 p. (in Russian).Тугенгольд А. К. К вопросу формирования системы знаний при интеллектуальном электронном документировании мехатронных объектов /А. К. Тугенгольд, А. С. Тишин, А. Ф. Лысенко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та.- 2012, № 3. - с. 30-36.Tugengold, A.K., Tishin, A.S., Lysenko, A.F. K voprosu formirovaniya sistemy znaniy pri intellektual'nom elektronnom dokumentirovanii mekhatronnykh ob''ektov. [On knowledge system formation in intelligent electronic documentation of mechatronic objects.] Vestnik of DSTU, 2012, no. 3, pp. 30–36 (in Russian).Zadeh L. Fuzzy sets / L. Zadeh // Information and Control. - 1965. - vol. 8. - P. 338-353.Zadeh, L.A. Fuzzy sets. Information and Control, 1965, vol. 8, pp. 338–353.Zadeh L. Knowledge representation in fuzzy logic / in An Introduction to Fuzzy Logic Applications in Intelligent Systems, The Springer International Series in Engineering and Computer Science, vol. 165, R.R. Yager, L.A. Zadeh Eds. - New York : Springer, 1992. - P. 1-27.Zadeh, L.A. Knowledge representation in fuzzy logic. An Introduction to Fuzzy Logic Applications in Intelligent Systems, The Springer International Series in Engineering and Computer Science, vol. 165, R.R. Yager, L.A. Zadeh, Eds. New York: Springer, 1992, pp. 1–27.Димитров В. П. Теоретические и прикладные аспекты разработки экспертных систем для технического обслуживания машин / В. П. Димитров, Л. В. Борисова Ростов-на-Дону : Издательский центр ДГТУ, 2007. - 202 с.Dimitrov, V. P., Borisova, L.V. Teoreticheskie i prikladnye aspekty razrabotki ekspertnykh sistem dlya tekhnicheskogo obsluzhivaniya mashin. [Theoretical and applied aspects of developing expert systems for machines maintenance.] Rostov-on-Don: DSTU Publishing Centre, 2007, 202 p. (in Russian).Борисова Л. В. Методика моделирования предметной области «технологическая настройка» в нечеткой постановке /Л. В. Борисова // Доклады РАСХН, 2005. - №6. - С. 62-65.Borisova, L.V. Metodika modelirovaniya predmetnoy oblasti «tekhnologicheskaya nastroyka» v nechetkoy postanovke. [Modeling technique of the subject domain “technological adjustment” in a fuzzy formulation.] Proceedings RASKhN, 2005, no. 6, pp. 62–65 (in Russian).Кофман, Л. Введение в теорию нечетких множеств / Л. Кофман. - Москва: Радио и связь, 1982. - 432 с.Koffman, L. Vvedenie v teoriyu nechetkikh mnozhestv. [Introduction into the theory of fuzzy sets.] Moscow: Radio and communication, 1982, 432 p. (in Russian).Малышев Н. Г., Нечеткие модели для экспертных систем в САПР// Л. С. Берштейн, А. В Боженюк. - Москва : Энергоатомиздат, 1991. - 136 с.Malyshev, N.G., Berstein, L.S., Bozhenyuk, A.V. Nechetkie modeli dlya ekspertnykh sistem v SAPR. [Fuzzy models for expert systems in CAD.] Moscow: Energoatomizdat, 1991, 136 p. (in Russian).Макаров И. М. Искусственный интеллект и интеллектуальные системы управления / И. М. Макаров, В. М. Лохин, С. В. Манько, М. П. Романов. Москва : Наука, 2006. - 333 с.Makarov, I.M., Lokhin, V.M., Manko, S.V., Romanov, M.P. Iskusstvennyy intellekt i intellektual'nye sistemy upravleniya. [Artificial intelligence and intelligence control systems.] Moscow: Nauka, 2006, 333 p. (in Russian).Димитров В. П. О методике дефаззификации нечёткой экспертной информации / В. П. Димитров, Л. В. Борисова, И. Н. Нурутдинова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 10. № 6 (49). - С. 868-878.Dimitrov, V. P. O metodike defazzifikatsii nechetkoy ekspertnoy informatsii. [On defuzzification method in fuzzy expert information processing.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 6 (49), pp. 868–878 (in Russian).Штовба С. Д. Проектирование нечётких систем средствами MATHLAB / С. Д. Штовба // Москва : Горячая линия - Телеком, 2007. - 288 с.Shtovba, S.D. Proektirovanie nechetkikh sistem sredstvami MATHLAB. [Designing fuzzy systems with MATHLAB facilities.] Moscow: Goryachaya liniya – Telekom, 2007, 288 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.