S YMULACJA ODTWARZAJĄCA

Po przeprowadzeniu procesu identyfikacji i wprowadzeniu modyfikacji parametrów analizowanych modeli, przystąpiono do obliczeń sprawdzających ich poprawność. Ocenę jakości modelu symulacyjnego uzyskano na podstawie porównania wyników symulacji i badań eksperymentalnych przeprowadzonych wg znormalizowanych testów opisanych w rozdz. 6.3.2. Do prowadzenia obliczeń symulacyjnych, w oparciu o wyprowadzone w rozdz. 5 równania ruchu agregatu rolniczego, wykorzystano środowisko obliczeń numerycznych Matlab.

Weryfikację przeprowadzono porównując reakcję modeli symulacyjnych na wymuszenie znanym sygnałem, uzyskanym z badań eksperymentalnych, z reakcją obiektu rzeczywistego na ten sam sygnał wymuszenia. Przyjęto dwa sygnały wejściowe do modeli symulacyjnych. Pierwszym sygnałem sterującym był kąt skrętu przednich kół ciągnika. Przyjęto, że jest to główne wymuszenie działające na agregat. Drugim parametrem wejściowym była prędkość wzdłużna. W przypadku prędkości jazdy ciągnika założono, że w trakcie wykonywania manewrów zmienia się ona w niewielkim stopniu w stosunku do swojej wartości średniej. Wprowadzono ją jednak jako sygnał wejściowy po to, aby w trakcie porównań z wynikami badań eksperymentalnych uwzględnić jej niewielkie wahania, które wpływają na zmiany wartości parametrów ruchu. Jako wielkości wyjściowe, porównywane z wynikami pomiarów, wybrano:

- dla modeli strukturalnych o dwóch (5.18) i czterech (5.29) stopniach swobody – prędkość kątową odchylania  oraz kąt bocznego znoszenia ciągnika ₁  , - dla modelu przestrzennego (5.38) – kąt ₁czyli kąt przechyłu wzdłużnego

ciągnika.

Wartości uzyskane z pomiarów i z obliczeń modeli o dwóch i czterech stopniach swobody dla poszczególnych zmiennych przedstawiono na wspólnych wykresach umieszczonych w tab. 8.1 i 8.2. Porównanie wyników uzyskanych podczas przejazdu po torze w kształcie ósemki przedstawiono w tab. 8.1, a tych otrzymanych podczas

W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA RUCHU

101 wykonywania manewru podwójnej zmiany pasa ruchu w tab. 8.2. W tab. 8.3 przedstawiono porównanie wartości kąta ₁uzyskane z pomiarów i z obliczeń symulacyjnych modelu przestrzennego. Na każdym rysunku, w legendzie, podano procentowe dopasowanie wartości z uzyskanych symulacji do wyników pomiarów.

Tabela 8.1. Porównanie analizowanych parametrów uzyskanych z obliczeń symulacyjnych oraz z pomiarów dla agregatu rolniczego poruszającego się po torze ósemki (opracowanie własne)

Model o czterech stopniach swobody Model o dwóch stopniach swobody Przejazd agregatu po torze ósemki – zbiornik opryskiwacza pełny

Przejazd agregatu po torze ósemki – zbiornik opryskiwacza pusty

102 cd. tab. 8.1.

Przejazd agregatu po torze ósemki – zbiornik opryskiwacza wypełniony do połowy

Wartości dopasowania sygnałów prędkości kątowej odchylania ciągnika , ₁ zarówno dla modelu o czterech jak i dla modelu o dwóch stopniach swobody przekraczały wartość 75 %, wykazując dużą zgodność zarówno co do zmienności w czasie jak i uzyskiwanych wartości.

Wartości dopasowania dla przebiegów kąta bocznego znoszenia ciągnika  przekraczały, z jednym wyjątkiem, wartość 50 %. Wspomnianym wyjątkiem jest porównanie wyniku uzyskanego dla modelu o dwóch stopniach swobody z pomiarem dla

W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA RUCHU

103 przejazdu ciągnika z pustym zbiornikiem opryskiwacza, dla którego dopasowanie wyniosło 28,44 %. Wpływ opryskiwacza w modelu o dwóch stopniach swobody uwzględniony został poprzez siły przyłożone na czop zaczepu ciągnika. Znacznie lepsze wyniki uzyskujemy dla modelu o czterech stopniach swobody, gdzie uwzględnione jest pełne oddziaływanie opryskiwacza na dynamikę ruchu ciągnika rolniczego.

Porównując zestawienie wyników obliczeń symulacyjnych i badań eksperymentalnych dla ciągnika z pełnym zbiornikiem opryskiwacza oraz ze zbiornikiem pustym stwierdzono, że wpływ opryskiwacza z pustym zbiornikiem na dynamikę ciągnika jest znaczny. Występują nieregularności, których nie obserwujemy w czasie ruchu agregatu z pełnym zbiornikiem.

Tabela 8.2. Porównanie analizowanych parametrów uzyskanych z obliczeń symulacyjnych oraz z pomiarów dla agregatu rolniczego wykonującego manewr podwójnej zmiany pasa ruchu (opracowanie własne)

Model o czterech stopniach swobody Model o dwóch stopniach swobody Manewr podwójnej zmiany pasa ruchu – zbiornik opryskiwacza pełny

104 cd. tab. 8.1.

Manewr podwójnej zmiany pasa ruchu – zbiornik opryskiwacza pusty

Porównanie wyników uzyskanych dla wykonywania manewru podwójnej zmiany pasa ruchu przyniosło gorsze rezultaty. Wartości współczynnika dopasowania sygnałów prędkości kątowej odchylania ciągnika są mniejsze i zawierają się w przedziale między ₁ 48 a 65 %. Lepsze wyniki, jak to miało również miejsce dla przejazdów po torze ósemki, uzyskano dla modelu o czterech stopniach swobody, który lepiej odzwierciedla wpływ opryskiwacza na dynamikę ciągnika.

W przypadku kąta bocznego znoszenia ciągnika badanego agregatu rolniczego uzyskano gorsze wartości współczynnika dopasowania, który wynosi 16,83 %.

Niezgodność uzyskanych sygnałów wynika nie tylko z uproszczeń modeli, ale także z nieuniknionych błędów pozyskiwania danych wynikających z charakterystyki czujników pomiarowych.

W ASPEKCIE BEZPIECZEŃSTWA RUCHU

105 Tabela 8.3. Porównanie kąta przechyłu wzdłużnego uzyskanego z obliczeń symulacyjnych oraz z pomiarów dla agregatu rolniczego wykonującego manewr podwójnej zmiany pasa ruchu (opracowanie własne)

Manewr podwójnej zmiany pasa ruchu – zbiornik opryskiwacza pełny

Manewr podwójnej zmiany pasa ruchu – zbiornik opryskiwacza pusty

106 cd. tab. 8.3.

Wartości dopasowania sygnałów kąta przechyłu wzdłużnego ciągnika ₁nie przekraczały wartości 18 %. Niezgodność przedstawionych przebiegów wynika z przyjętych uproszczeń modelu oraz z błędów pozyskiwania danych pomiarowych.

Można zauważyć, że uzyskane przebiegi kąta przechyłu, zarówno z badań symulacyjnych jak i pomiarów, przyjmują małe wartości rzędu ± 0,006 rad. Otrzymane wyniki potwierdzają dużą sztywność zawieszenia ciągnika.

Należy zauważyć, że pomimo mniejszych niekiedy wartości współczynników dopasowania prezentowane w tym rozdziale krzywe, będące wynikiem obliczeń symulacyjnych, zachowują dobrą zgodność z wynikami pomiarów w zakresie kształtu oraz maksymalnych i minimalnych wartości zmiennych. Głównym źródłem zmniejszania się tych wartości wydaje się być pewne przesunięcie fazowe wykresów otrzymanych z obliczeń symulacyjnych w stosunku do wyników pomiarów.

Porównanie wyników badań eksperymentalnych i symulacji daje podstawę do sformułowania wniosku o dobrej zgodności ilościowej przebiegów czasowych otrzymanych z symulacji i badań eksperymentalnych co uzasadnia stwierdzenie, że modele symulacyjne dobrze odzwierciedlają własności obiektu rzeczywistego.