Email this article A control system for the technological process of vertical tillage with a turbo disk cultivator based on a data flow diagram
- Authors: Priporov I.1, Kurasov V.1, Bacunov V.1
-
Affiliations:
- FSBEI HE “Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin
- Section: Theory, designing, testing
- Submitted: 29.08.2024
- Accepted: 08.11.2025
- Published: 22.11.2025
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/635496
- DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-635496
- ID: 635496
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription or Fee Access
Abstract
BACKGROUND: Their well-known designs are produced by foreign manufacturers. Therefore, when they are unreasonably chosen, problems arise: incomplete pruning, grinding, twisting of crop residues; clogging of disc working organs (DWO). Therefore, in order to develop new machines with wavy-type DWO and an aggregate, it is necessary to conduct a structural analysis of the system, the tool of which is data flow diagrams (DFD), in relation to the management of the technological process of vertical tillage (VT).
AIM: structural analysis of the process control system of a turbodisc cultivator using a DFD-diagram
METHODS: It is a structural analysis to describe the data sources and repositories for the designed system. The design of a turbodisc cultivator has been developed to control the technological process of the VТ.
RESULTS: The DFD diagrams on the control of the technological process of a turbo disk cultivator are given. The article presents a solution to the control process of a turbodisc cultivator, which represents the logic of the operation of its control system on a developed turbodisc cultivator. The system scans the embedded stubble into the upper layer of high-stemmed crops such as sunflower, corn and processes the image in the program and determines the quality of its embedding.
CONCLUSION: The design of the system structure based on the data flow diagram was performed for the developed turbodisc cultivator, which has equipment for quality control of vertical tillage. This equipment includes a multimedia device, auxiliary equipment and a personal computer. The data flow diagram controls the process using a multimedia device, and also expands the capabilities of the developed turbodisc cultivator, which allows you to determine the quality of stubble sealing of high-stemmed crops in real time, reduces the energy intensity of the process and increases labor productivity.
Full Text
ВВЕДЕНИЕ
Проведенный анализ существующих конструкций дисковых рабочих органов (ДРО) позволил установить тип, который приемлем для использования в агрегате [2].
Они включают волнистые диски, волны у которых искривлены [1].
Основными требованиями являются рыхление и измельчение растительных остатков (РО) перед ДРО [1].
Известные конструкции производят зарубежные производители, которые не обеспечивают полное измельчение РО и достаточное крошение почвы. Поэтому для разработки новых машин с ДРО волнистого типа и агрегата необходимо [2] провести структурный анализ системы, инструментом которого являются диаграммы потоков данных (DFD) [3], применительно к управлению технологическим процессом вертикальной обработки почвы (ВОП).
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ
Целью исследований является структурный анализ системы управления технологическим процессом ВОП турбодисковым культиватором (ТДК) с помощью DFD-диаграммы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Они позволяют проводить структурный анализ для описания проектируемой системы, [4] и моделировать в виде набора действий, соединенных стрелками [5], а также содержат объекты для сбора и хранения информации, моделирования взаимодействия системы за ее границами [5].
Для управления технологическим процессом ВОП разработана конструкция турбодискового культиватора (рисунок 1).
Рисунок 1 – Турбодисковый культиватор для ВОП, виды:
а) общий; б) сбоку
Разработанный ТДК в отличии от батареи, который приведен в Патенте РФ №173238 [6], содержит диски 1 в батарее 2, соединённые шарнирами 3 на С-образных стойках 4. Каждая пара имеет рифленые 5 и игольчатые 6 диски с иглах 7 по окружности 8 лопатками 9. Они имеют «4» вершины 10 и «3» впадины 11. Угол раствора вершины составляет 30°. Лопатки имеют форму скребка 12 с режущей кромкой, которая направлена по ходу движения дисковой батареи. При этом поверхность ее ребер имеют коэффициент трения, который превышает его о стерню сельхозкультуры. Причем ее основание представляет собой вогнутую полусферу для крепления 13 к поверхности составной иглы, соединенных между собой для изменения ее длины. На лопатки приклеена абразивная крупнозернистая бумага на тканевой основе. На подпружиненных стойках по центру над дисками расположена установка для контроля технологического процесса заделки пожнивных остатков. Установка состоит из рамы 14 с перемещающейся вдоль нее и вращающейся на 360° камерой 15 с помощью каретки 17 с поворотным механизмом 20, который сообщен с камерой через Г-образные телескопические стойки 18.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ
На рисунке 2 приведены DFD-диаграммы по управлению технологическим процессом ВОП турбодисковым культиватором.
Декомпозиция контекстной диаграммы системы на рисунке 2 а, в результате которой получены блоки функциональные: управления процессом заделки пожнивных остатков высокостебельных культур, измельчения и заделки в верхний слой почвы и энергетическое устройство.
Составленная диаграмма процесса мониторинга ВОП турбодисковым культиватором (рисунок 2 б) позволяет трактористу определить качество заделки пожнивных остатков.
Для составления таблицы необходимы входные потоки процесса управления [7] процессом ВОП турбодисковым культиватором: Рп – рыхление почвы волнистым диском, Ис – измельчение стерни игольчатым диском, З – заделка стерни длиностебельных культур, Сэ.с – стоп энергетическое средство, Из – изображение заделанной стерни длинностебельной культуры, Ои – обработка полученного изображения.
Таблица – Решение процесса управления ВОП турбодисковым культиватором
Условия | DFD-диаграммы | |||||||
контекстная ECS | 3-его уровня | |||||||
Рп | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Ис | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
З | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
Из | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Ои | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Действия |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сэ.с | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Данные таблицы представляют собой логику работы системы управления процессом вертикальной обработки почвы на разработанном турбодисковом культиваторе. Согласно таблице, система сканирует заделанную стерню в верхний слой высокостебельных культур, таких как подсолнечника, кукурузы и обрабатывает изображение в программе и определяет качество ее заделки (рисунок 2 б).
Вариантом решений является дерево его при малом числе действий для выбора схемы. При условии, что не все комбинации возможны с большим числом действий [7].
Рисунок 2 – DFD-диаграммы: а) контекстная ECS; б) 3-его уровня (получение материала)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проектирование структуры системы на основе диаграммы потоков данных произведено для разработанного турбодискового культиватора, который имеет оборудование для контроля качества выполнения вертикальной обработки почвы. Данное оборудование включает мультимедийное устройство, вспомогательное оборудование и персональный компьютер. Диаграмма потока данных осуществляет управление процессом при помощи мультимедийного устройства, а также расширяет возможности разработанного турбодискового культиватора, который позволяет определить качество заделки стерни высокостебельных культур в реальном времени, снижает энергоемкость процесса и повышает производительность труда.
About the authors
Igor Priporov
FSBEI HE “Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin
Author for correspondence.
Email: i.priporov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8201-2819
Associate Professor of the Higher Attestation Commission, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department "Tractors, Automobiles and Technical Mechanics"
Russian FederationVladimir Kurasov
Email: i.priporov@yandex.ru
д.т.н., доцент, заведующий кафедры "Тракторы, автомобили и техническая механика"
Russian FederationVladimir Bacunov
Email: vovasvovas70@bk.ru
аспирант кафедры "Тракторы, автомобили и техническая механика"
Russian FederationReferences
- Requirements for the working bodies of the unit for the main processing of sloping lands and the choice of their type / N. D. Lepeshkin et al. // Modern technologies of agricultural production: collection of scientific articles based on the materials of the XXV International Scientific and Practical Conference. – Grodno: GGAU, 2022: 89-91.
- Theoretical substantiation of the parameters of a disk working organ for a tillage unit for moisture accumulation and moisture retention on sloping lands / N.D. Lepeshkin et al. // Mechanization and electrification of agriculture. 2023; 1(56): 101-106.
- Development of an approach to the analysis and optimization of data flow diagrams / Kopp A.M. et al. // Scientific Journal "ScienceRise". 2017; 7(36): 33-42. doi: 10.15587/2313-8416.2017.107048
- Perukhin M.Yu. et al. Designing the system structure for partial automation of the feed production process at the enterprise // Scientific and Technical Bulletin of the Volga region. 2023; 6: 256-259. EDN: VAPZZE
- Neroda E.V. Supplier selection operation using structural analysis of data flows // Future of Science -2021. Collection of scientific articles of the 9th International Youth Scientific Conference. Kursk, 2021: 244-247. EDN: AQQQBM
- Patent RF №173238. Tillage disk battery / Babitsky L.F., Sobolevsky I.V. publ. 17.08.2017. Byul. 23. EDN: EHVTOI
- Theory of systems and system analysis: a textbook / S.I. Matorin, O.A. Zimovets. Belgorod: Publishing House of the National Research University "BelSU", 2012: 288.
Supplementary files
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).