نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دوره دکتری
2 دانشیار دانشگاه تهران
3 کارشناس ارشد هوش مصنوعی دانشگاه صنعتی شریف
چکیده
بهدلیل نبود مدل ریاضی و اینکه عوامل تأثیرگذار بر افت انتهای کمباین ماهیت غیر خطی دارند، در این تحقیق با بهره‌گیری از دانش شخص خبره، سیستمی هوشمند مبتنی بر کنترلکننده منطق فازی برای تنظیمات خودکار کمباین طراحی، پیاده‌سازی، و ارزیابی شد. این سیستم هوشمند قادر بود بر اساس اطلاعات دریافتی از مقدار تلفات در الک‌ها و کاه‌پران‌ها به اجرای تنظیمات خودکار سرعت دورانی کوبنده، فاصلة کوبنده و ضدکوبنده، سرعت دورانی دمنده، و سرعت پیشروی دست زند. بهمنظور اجرای طرح، در ابتدا مکانیزم‌های تغییر وضعیت این واحدها در کمباین جاندیر مدل 955 از حالت مکانیکی به هیدرولیکی تغییر داده شدند. برای این کار، چهار حسگر برای اندازه‌گیری پارامترهای کاری کمباین شامل: سرعت دورانی کوبنده، فاصلة کوبنده و ضدکوبنده، سرعت دورانی دمنده، و سرعت پیشروی و سه حسگر برای اندازه‌گیری تلفات انتهای کمباین شامل دو حسگر برای اندازه‌گیری تلفات کاه‌پران‌ها و یک حسگر برای اندازه‌گیری تلفات الک‌ها نصب شدند. ورودی‌های سیستم شامل تلفات الک‌ها و کاه‌پران‌ها و خروجی‌های سیستم شامل سرعت دورانی کوبنده، فاصلة کوبنده و ضدکوبنده، سرعت دورانی دمنده، و سرعت پیشروی هستند. برای هر یک از ورودی‌های سیستم سه تابع تعلق ذوزنقه‌ای و برای هر یک از خروجی‌ها، فازیساز منفرد در نظر گرفته شد. برای منطق فازی در مجموع شش قاعده با اپراتور منطقی AND و موتور استنتاج مینیمم ممدانی طراحی شد. الگوریتم طراحی شده، درون یک کنترلکنندة منطقی برنامه‌پذیر برنامه‌ریزی و در داخل کابین کمباین تعبیه شد. بهمنظور ارزیابی سیستم، آزمون‌های میدانی متعددی در تابستان 1385 در شهرستان اراک به اجرا درآمد. نتایج تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها نشان میدهد که میانگین تلفات برداشت با کمباین مجهز به منطق فازی و کمباین فاقد کنترلکننده تفاوت معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد دارد.
عنوان مقاله [English]
Implementation and Evaluation of a Fuzzy Logic Controller for the Automatic Settings of a Combine Harvester
چکیده [English]
Many factors affect yield loss in wheat harvesting with a grain combine harvester and there is no mathematical model to describe the behavior of this complex system. Thus in this study, a fuzzy logic controller (FLC) was designed, implemented and tested for the automatic settings of cylinder speed, concave clearance, fan speed and forward speed of a model 955 John Deere combine. First, the mechanical systems of these units were converted into hydraulic systems to implement the FLC. Then, seven sensors were installed to measure combine parameters (four sensors) and yield losses (three sensors). The yield loss sensors were very accurate and reliable. A fuzzy logic algorithm was proposed to control these units, with two inputs (straw walker and sieve loss) and four outputs (cylinder speed, concave clearance, fan speed and forward speed). Trapezoidal membership functions were selected as fuzzy linguistic input variables and fuzzy singletons were selected as output variables. Six rules having logical AND operators and Mamdani implications were employed. The fuzzy algorithm was implemented using a CJ1M model PLC. Laboratory and field experiments were carried out in the summer of 2006 to evaluate the performance of the proposed fuzzy inference system. Statistical analysis (t-tests) of the present investigation indicated a significant difference (p<1%) between loss mean in the combine with FLC installed and the combine without a controller.
کلیدواژه‌ها [English]
- Combine Loss
- Fuzzy Logic Controller
- PLC
- Sensor
- Wheat
)