Utveckling av simuleringsmodell och automatiserad nedställningsfunktion för en frontlastare

Sammanfattning: En växande global befolkning och stor efterfrågan på grödor driver den teknologiska utvecklingen framåt inom det moderna lantbruket. I sin utveckling av nya styr- och reglerfunktioner för frontlastare behövde Ålö AB en pålitlig och effektiv plantmodell av deras frontlastare Quicke Q5M. Plantmodellen skulle inkludera det tillhörande mekaniska och hydrauliska systemet och kunna rendera simulering och 3D-animering i realtid. En automatisk nedställningsfunktion för material skulle också utvecklas för att automatisera den vanligt förekommande sysslan att ställa ned material från en upphöjd position. En plantmodell för Quicke Q5M med ett lastkännande hydraulsystem utvecklades i MATLAB Simulink med Simscape Multibody och Simscape Fluids. Prestandan av den simulerade plantmodellen utvärderades. Plantmodellen visade grundläggande överensstämmelse när den jämfördes med sensordata från en frontlastare i verkligheten. En reglerfunktion för automatisk nedställning av material utvecklades i Simulink. En algoritm för att detektera kollision med mark konstruerades genom att analysera sensordata från en frontlastare i verkligheten som ställt ned material på marken. För att detektera materialets kontakt med mark utfördes hastighets- och accelerationsestimeringar på sensordata från vinkelgivare och trycksensorer. Vid kontakt med mark avslutades nedställningsrörelsen automatiskt. Prestandan och noggrannheten av reglersystemet under olika scenarion analyserades och diskuterades. Trots att simuleringar av plantmodellen och den föreslagna nedställningsfunktionen såg realistiska ut var det svårt att kvantifiera överensstämmelsen mellan plantmodell och frontlastare då inga utförligare fysiska tester hanns med. Framtida utveckling av plantmodell och nedställningsfunktion rekommenderas därför att börja med ett implementeringstest av reglerfunktionen i en traktor i verkligheten. Det skulle ge ett mått på hur pass bra plantmodellen representerar frontlastaren samt möjliggöra utvärdering och vidare justering av reglerfunktionens parametrar i en verklig fysisk miljö.