Talaj-szerszám kölcsönhatás diszkrételemes modelljének kalibrációja Genetikus Algoritmussal szántóföldi mérések alapján
Intenzíven kutatott terület a talaj és a szerszám kölcsönhatása. A kutatók törekednek arra, hogy a talajt minél kisebb energiával műveljék meg úgy, hogy a kultúrnövények optimális fejlődését biztosítsák. A kutatók a talaj-szerszám kölcsönhatás vizsgálata során általában a szerszámra ható erőt és a talaj bolygatását vizsgálják.
Jelen kutatás azzal foglalkozik, hogy szántóföldi mérések alapján, diszkrét elemes módszer (DEM) segítségével modellezi a talaj és kultivátor szerszám kölcsönhatását. A talajmodell kalibrálásához a szántóföldön mért szerszám után hagyott barázda keresztmetszeti profilja és a szerszámon mért erő lett alapul véve. A kalibrálási folyamat Genetikus Algoritmus (GA) használatával lett automatizálva. A modellezett talaj anyagának paraméterezése során négy paramétert változtattam. A kutatás újdonságtartalma, hogy automatikusan kalibráltam szántóföldön vizsgált talaj-szerszám kölcsönhatás alapján diszkrételemes talajmodellt GA segítségével. Újdonság az is, hogy a GA működését optimalizáltam, DEM modell kalibrálásához úgy, hogy párhuzamosan több magon futattam több szimulációt, ezzel jelentősen gyorsítottam az automatikus kalibrálási folyamatot.
A kutatás során 6 szántóföldi mérés alapján történt automatikus talajkalibráció, amely alapján az egyes mérésekhez több alkalmas talajmodellt kaptam. A felszínprofil legkisebb átlagos eltérése a fizikai és a szimulált talaj között 15.91mm, míg a szerszámra ható átlagerő relatív hibája a fizikai mérés és a szimuláció között 0.3%.
Több szimuláció azonos paraméterekkel történő futtatása során a szimulációkban mért átlagos erő relatív hibájának korrigált tapasztalati szórása 13.64%, a szimulációkban mért felszínprofil átlagos eltérésének korrigált tapasztalati szórása 11.41mm.
Az eredmények alapján arra a következtetésre jutottam, hogy a talaj Genetikus Algoritmussal DEM-et alkalmazva a barázda keresztmetszete és a szerszámra ható átlagos erő alapján automatikusan kalibrálható. Emellett több lehetséges megoldást is kaphatunk, melyek megfelelően modellezik a valóságot.
Az eredmények alkalmazhatók szerszám geometriájának és művelési paraméterek virtuális tervezéséhez. A további fizikai méréseket is lehet modellezni a felépített szimulációval, például ha másféle talajművelő szerszámmal, más nedvességtartalom mellett és eltérő vontatási sebességgel végzünk méréseket.
szerző
-
Szabó Taddeus
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Tamás Kornél
egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Hudoba Zoltán
tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék
