Выбираем систему автоуправления для трактора: гидравлика и электроруль

Содержание

1. В чем разница между гидравлическим и электрическим подруливающим устройством для трактора?
2. Электрические подруливающие устройства
3. Гидравлические подруливающие устройства
4. Навигация для сельскохозяйственных автопилотов
5. RTK-станции и высокоточные поправки
6. Для чего нужен Интернет?
7. Почему эффективность систем параллельного вождения разных производителей неодинакова?

Сегодня наш эксперт — Роман Власов, управляющий товарной группой «Электронные системы» компании Ростсельмаш. Напомним, что ранее мы уже рассказывали, как развивались технологии автоуправления сельхозтехникой; чем отличаются друг от друга курсоуказатель, подруливающее устройство, система параллельного вождения и автопилот, а также описали принципы навигации. Некоторые моменты мы повторим, другие — раскроем подробнее. Мы постараемся ответить на все вопросы, связанные с выбором и применением систем автоуправления.

Краткая напоминалка по системам навигации и автовождения.

• Курсоуказатель — всего лишь показывает, куда и на сколько отклонилась агромашина от маршрута. Всю работу по рулению выполняет механизатор.
• Подруливающее устройство — это одна из составляющих систем параллельного и автоматического вождения. Его задача — физически выполнять сам процесс руления.
• Система параллельного вождения — курсоуказатель и подруливающее устройство «в одном флаконе». Строит маршрут и рулит в загонке.
• Система автовождения — рассчитывает и прокладывает маршрут, строит схему движения на разворотной полосе. Самостоятельно ведет агромашину и в загонке, и на поворотной полосе.
• Автопилот — система из (недалекого) будущего. Умеет все, что и предыдущий вариант, плюс различает препятствия и реагирует на них. В обиходе также под автопилотом понимают и параллельное вождение/автовождение.
• Агронавигатор или навигатор для трактора — эти термины в обиходе могут означать любое из перечисленного выше оборудования.

В чем разница между гидравлическим и электрическим подруливающим устройством для трактора?

По типу реализации процесса руления подруливающие устройства подразделяют на гидравлические и электрические. В настоящее время разница между ними заключается в:

• цене,
• сложности и возможности установки,
• схеме взаимодействия с агромашиной,
• комфорте использования.

Разбираемся.

Электрические подруливающие устройства

Процесс руления в электрических системах параллельного вождения осуществляет электромотор. Он управляет трактором или другой сельскохозяйственной техникой почти так же, как человек, — воздействует непосредственно на рулевой вал (механизатор — на рулевое колесо). А уже вращение вала инициирует работу рулевого механизма, гидроцилиндров и т. д.

Безусловные преимущества электрических систем параллельного вождения:

• намного более низкая цена покупки в сравнении с гидравликой;
• возможность установки на любую агромашину;
• быстрый ввод в эксплуатацию.

Современные электрические системы автовождения для сельхозтехники по точности ведения машины по курсу не уступают гидравлическим.

Теперь обсудим некоторые нюансы работы электрической системы автоуправления.

При попадании управляемого колеса в яму, на кочку и т. д. возникают разнонаправленные усилия, которые стремятся «сложить» трактор. Возникающее усилие формирует обратную связь, а электромотор, соответственно, не дает «сложиться» трактору. Поскольку поле очень неровное, и подруливающее устройство «подрабатывает» постоянно, непрерывно вращается и рулевое колесо.

Мы рекомендуем не держать постоянно руки на руле при использовании системы параллельного вождения с электроприводом.

Электромотор накладывает свои особенности на функцию отключения автопилота. Традиционно эта команда отдается поворотом рулевого колеса. Но дело в том, что электромотору совершенно все равно, кто или что пытается повернуть руль, — то есть и обратную связь от движителей, и усилие человека он воспринимает одинаково.

Если настроить функцию передачи управления человеку «чувствительно», система будет постоянно «вылетать». Если слишком «жестко», требуемое усилие может оказаться механизатору не по силам. А поле, как мы уже сказали, состоит из сплошных неровностей, и золотую середину по величине усилия найти, увы, невозможно.

Поэтому отключать систему параллельного вождения с электрическим приводом мы рекомендуем не поворотом руля, а кликом по соответствующей «кнопке» на мониторе.

! Особо отметим: все сказанное относится к системам с электрическим подруливающим устройством любой марки. Просто учитывайте указанные моменты при выборе.

Еще раз: современные электрические системы параллельного вождения, в том числе РСМ Агротроник Пилот 1.0 электроруль, обеспечивают необходимую в сельском хозяйстве точность.

Гидравлические подруливающие устройства

Гидравлические подруливающие устройства «вмешиваются» сразу в гидравлику рулевого управления, минуя колонку. Вся отработка неровностей проходит незаметно для механизатора — рулевое колесо не вращается. Этим обусловлено и более четкое выполнение команды отключения функции автовождения: при повороте руля система сразу «понимает», что поле ни при чем, что это механизатор требует передать ему управление.

Но есть у подобных систем и недостатки:

• высокая стоимость;
• устанавливается не на любой трактор или комбайн;
• сложность и дороговизна монтажа на не подготовленную специально машину.

Если за удержание машины на курсе отвечает механический процесс, то за построение маршрута, отдачу команд «подрульке», а значит, и возможности сведения перекрытия к минимуму отвечают средства навигации — устройства связи и вычислений.

Навигация для сельскохозяйственных автопилотов

Понятия «автопилот», «навигация» и GPS/ГЛОНАСС прочно связаны в нашем сознании. На этой связи «стоят» устройства помощи водителю в рулении всех поколений — курсоуказатель, система параллельного и автоматического вождения. Сигналами с навигационных спутников покрыта практически вся поверхность нашей планеты, и любой человек, имеющий приемник, может их использовать для определения своего местонахождения. При чем тогда здесь Интернет, зона устойчивого покрытия сотового оператора и RTK-станции? Попробуем разобраться.

RTK-станции и высокоточные поправки

Да, технологии спутниковой навигации доступны любому человеку. Но точность позиционирования, вернее даже погрешность определения местоположения, может составлять десятки сантиметров. Чтобы ее устранить, нужно применить так называемые RTK-поправки. Есть два способа их получить:

• с сети стационарных базовых станций типа RTKNet, CORS и т. п.;
• с мобильной базовой станции RTK.

Оба варианта обеспечивают точную навигацию, а следовательно, и возможность сократить величину перекрытий при проходе сельхозорудий до 2,5 см.

Главный недостаток первого способа — цена. Даже у работающих в России компаний — владельцев сети референсных базовых станций цена услуг немалая: годовая «подписка» для одной (!) машины стоит порядка 40 тыс. руб.* Если в хозяйстве, к примеру, пять тракторов, придется выложить 200 тыс. руб. Можно сэкономить примерно 25 тыс. руб., подписавшись на 9 мес., а не на полный год. Еще нужно оформить подписку примерно на 3 мес. для пяти комбайнов — это еще порядка 60 тыс. руб. Т. е. только получение поправочного сигнала обойдется в 260 тыс. руб. за один сезон. А в следующем году придется платить заново.

Кроме того, для связи с сетью стационарных базовых станций нужен Интернет. А значит, нужна и мобильная связь.

Чтобы получать поправки к базовому навигационному сигналу GPS, можно приобрести собственную мобильную станцию RTK. Перечислим некоторые выгоды этого способа получения высокоточных поправок для эффективного использования систем автовождения:

• передача сигналов на радиочастоте;
• возможность подключения нескольких машин;
• бесплатный сигнал.

Но тут важно учесть несколько моментов:

• станции RTK «вещают» либо в радиодиапазоне, либо по стандарту цифровой мобильной связи GSM;
• разные производители используют разные протоколы связи;
• сигнал может быть как бесплатным, так и платным.

Например, вы приобретаете RTK-станцию Ростсельмаш для систем РСМ Агротроник Пилот 1.0 электроруль, на которую можно «повесить» 5–10 и более машин (с одной базовой станцией могут работать сколько угодно машин в радиусе действия). Поправки Ростсельмаш раздает бесплатно. Принято, что срок эксплуатации подобного оборудования составляет 5–7 лет. При таких условиях в сравнении с итоговой стоимостью платного сигнала для пяти машин за 5–7 лет RTK-станция Ростсельмаш обойдется в 3–4 раза дешевле.

Для чего нужен Интернет?

А зачем тогда SIM-карты, если можно обойтись без сети Интернет и сотового оператора? Объясняем на примере электронных систем Ростсельмаш.

В работе систем автовождения Интернет не участвует, все поправки они получают с мобильных RTK-станций. Сначала сама же машина «очерчивает» контур поля и сохраняет его в памяти, затем задается прямая (или кривая), и система «разлиновывает» поле, рассчитывает и формирует траектории движения на разворотных полосах. РСМ Агротроник Пилот 1.0 и РСМ Агротроник Пилот 1.0 электроруль делают это на основе запрограммированных параметров машин Ростсельмаш.

Интернет, мобильная связь и, соответственно, SIM-карта оператора нужны для РСМ Агротроник и приема карт-заданий, например, от системы РСМ Роутер.

Почему эффективность систем параллельного вождения разных производителей неодинакова?

На рынке присутствуют системы автоматического вождения для сельхозтехники, грубо говоря, двух видов.

1. Системы автовождения от производителей сельскохозяйственных машин для своей техники. Такие устройства конструируются и программируются для своих конкретных машин — для их геометрии, особенностей отклика узлов и агрегатов и т. д., и т. п.
2. Продукты от компаний, специализирующихся на производстве электронных систем «для всех». Это продукт «с усредненными» характеристиками.

Рассказываем, в чем принципиальная разница.

Возьмем для примера модель поворота машины на разворотной полосе (напомним, что и гидравлическая, и электрическая система вождения Ростсельмаш РСМ Агротроник Пилот 1.0 и Пилот 1.0 электроруль могут самостоятельно выполнять разворот). Она рассчитывается, исходя из следующих параметров:

• колесная база,
• размер и количество колес,
• угол поворота,
• параметры опрокидывания,
• геометрия орудий,
• скорость входа в поворот и загонку и т. д., и т. п.

Только мы, производитель Ростсельмаш, знаем, на какой конкретно угол повернутся управляемые колеса или сложатся полурамы, каковы особенности обратной реакции поворотного кулака. То есть если, например, гидравлический автопилот РСМ Агротроник Пилот 1.0 оптимизирован под тракторы Ростсельмаш серии 2000, то с ними он и будет работать максимально эффективно. Работой подруливающего устройства мы точно не перегрузим узлы машины так, что вылетят сальники или другие детали. И не получим на развороте по колесам дисками бороны конкретной модели. И не потеряем курс при работе в допустимом интервале скоростей.

Компании, которые специализируются на производстве только систем автовождения, действуют, по сути, «методом подбора». Как уже было сказано выше, все параметры работы подобных устройств усредненные. Конечно, за базу принимается определенная модель машины, а потом делаются допущения для того, чтобы устройство могло взаимодействовать с достаточно широкой линейкой моделей. Конечно, эти системы работоспособны. Но на какой-то машине они покажут 98% эффективности, а на другой — 70%. Потому что критичные параметры у тех же тракторов разные.

Когда мы выпустим новую платформу сельскохозяйственных машин с измененными параметрами гидравлики, только мы будем знать ее точные значения. Есть параметры, которые остаются тайной и не публикуются в инструкциях. Соответственно, наши системы автоуправления мы тестируем и обкатываем на наших машинах во всех допустимых режимах.

И если поставить на новую машину оборудование стороннего производителя, есть вероятность, что оно в лучшем случае будет «недоворачивать», а в худшем — окончательно выведет из строя какую-нибудь систему трактора.

Итак, мы выяснили, что электрические и гидравлические подруливающие устройства водят агромашины одинаково точно. Но электромотор так и остается внешним оборудованием, а гидравлика интегрируется «в тело и душу» трактора. Для эффективной эксплуатации систем параллельного вождения не всегда нужны Интернет и мобильная связь, с которыми в селе пока что проблемы.

Наконец, по возможности, стоит приобретать систему автоматического или параллельного вождения от производителя трактора или комбайна, на который она будет установлена, — она максимально раскроет и свой, и машинный потенциал.