Системаи идоракунии энергия дар асоси назорати номуайяни бо PSO оптимизатсияшуда равиши назоратест, ки ҷараёни энергияро байни батарея, васеъкунандаи масофаи муҳаррики дизелӣ-генераторӣ, чор муҳаррики чарх, насоси дорупошӣ ва бори тағйирёбандаи мошини кишоварзии дорупошии васеъкунандаи масофа тавре идора мекунад, ки масрафи умумии энергия ва сӯзишворӣ коҳиш ёбад. He Li ва ҳамкоронаш барои омӯзиши рафтори энергетикии мошини бесарнишини дорупошии 3WPZ-300 платформаи симулятсияи муштаракеро сохтаанд, ки AVL-CRUISE R2019.2 ва MATLAB/Simulink R2022a-ро муттаҳид мекунад; онҳо функсияҳои узвияти назорати стандартии номуайянро бо Particle Swarm Optimization (PSO) оптимизатсия кардаанд.

Яке аз хусусиятҳои муҳими моделсозии таҳқиқот ин аст, ки коҳиши моеъи дохили зарф ҳангоми дорупоширо бо фарзияи массаи собити мошин нодида намегирад. Миқдори моеъи боқимонда аз рӯи сарфи насос ва вақти кор ҳисоб шуда, таъсири массаи тағйирёбандаи зарф ба муқовимати ғелиши чархҳо ба модели AVL-CRUISE илова шудааст. Ҳамин тавр, талаботи қувваи мошин на танҳо ба профили суръат, балки ба бори дар ҷараёни дорупошӣ камшаванда низ вобаста карда шудааст.

Стратегияҳои пайгирии бисёрнуқтаи қувва, назорати стандартии номуайян ва назорати номуайяни бо PSO оптимизатсияшуда дар шароити якхелаи давр муқоиса шудаанд. Дар симулятсия масрафи эквивалентии сӯзишворӣ мутаносибан 4.01 kg, 3.87 kg ва 3.68 kg ба даст омадааст. Масрафи эквивалентии стратегияи PSO-Fuzzy нисбат ба назорати стандартии fuzzy тақрибан %4.90 ва нисбат ба стратегияи пайгирии бисёрнуқтаи қувва тақрибан %8.23 камтар аст.

Натиҷаҳои платформаи санҷиши физикӣ бо симулятсия мувофиқати наздик нишон додаанд. Дар охири давр фарқи SOC 0.38 банди фоизӣ ва фарқи масрафи умумии сӯзишворӣ %1.6 гузориш шудааст. Масрафи эквивалентии стратегияи PSO-Fuzzy дар симулятсия 3.68 kg ва дар санҷиши платформа 3.65 kg буда, хатои нисбии байни ду натиҷа %0.8 ҳисоб шудааст. Ин бозёфтҳо тасдиқ мекунанд, ки идоракунии пешниҳодшудаи энергия ва модели симулятсияи муштарак дар шароити мошин ва озмоиши истифодашуда системаи физикиро муаррифӣ карда метавонанд.

Мошини Кишоварзии Дорупошии Васеъкунандаи Масофа Чӣ Гуна Кор Мекунад?

Мошини дорупошии васеъкунандаи масофа меъмории пайдарпайи гибридии қувва аст, ки ба ҷойи ба ҳаракат даровардани бевоситаи механикии чархҳо бо муҳаррики дизелӣ онҳоро бо муҳаррикҳои барқӣ ҳаракат медиҳад ва ҳангоми паст шудани сатҳи энергияи батарея гурӯҳи муҳаррик-генераторро барои истеҳсоли барқ фаъол мекунад. Дар мошини 3WPZ-300-и таҳқиқот васеъкунандаи масофа аз муҳаррики дизелӣ ва генератор иборат аст, чархҳо бо чор муҳаррики барқӣ ба ҳаракат оварда мешаванд ва ҷараёни энергияро воҳиди марказии идоракунӣ танзим мекунад.

Сохтори системаи қувваи 3WPZ-300

Мошини дар таҳқиқот истифодашуда вазни холии 750 kg, массаи пурра боршудаи 1050 kg, паҳнои дорупошии 7.5 m ва 20 соплои дорупошӣ дорад. Қувваи номиналии насоси дорупошӣ 2.5 kW ва фишори дорупошӣ 0.3 MPa мебошад.

Се реҷаи кор

Система мувофиқи ҳолати кори муҳаррик ба се реҷаи асосӣ ҷудо мешавад.

• Реҷаи пурраи барқӣ: Муҳаррикҳои чарх ва насоси дорупошӣ аз батарея неру мегиранд; муҳаррики дизелӣ-генератор кор намекунад.
• Реҷаи васеъкунандаи масофа: Вақте қимати SOC-и батарея то сатҳи муқарраршуда паст мешавад, муҳаррики дизелӣ-генератор фаъол шуда барқ истеҳсол мекунад ва мувофиқи талаботи қувваи система ва ҳолати батарея кор мекунад.
• Реҷаи пуркунии собит: Мошинро аз шабакаи берунаи барқ пур кардан мумкин аст.

Натиҷаи муҳими меъмории пайдарпайи гибридӣ набудани пайванди бевоситаи механикӣ байни муҳаррики дизелӣ ва чархҳо мебошад. Аз ин рӯ суръати гардиши муҳаррикро бидуни вобастагии мустақим ба суръати чархҳо дар минтақаи самараноки кор нигоҳ доштан мумкин аст.

Чаро Симулятсияи Муштараки AVL-CRUISE ва MATLAB/Simulink Истифода Шудааст?

AVL-CRUISE модели физикии мошин, муҳаррик, генератор, батарея, муҳаррики кашиш ва ҷараёни механикии қувваро месозад, MATLAB/Simulink бошад идоракунии энергия, назорати васеъкунандаи масофа ва мантиқи боздории регенеративиро иҷро мекунад. Истифодаи якҷояи ду муҳит имкон медиҳад, ки динамикаи мошин ва алгоритми идоракунии энергия дар як давр мубодилаи мутақобилаи маълумот дошта бошанд ва стратегияҳои назорат дар як модели физикӣ муқоиса шаванд.

Меъмории симулятсияи муштарак

Дар тарафи AVL-CRUISE ҷузъҳои физикӣ, аз ҷумла муҳаррик, генератор, муҳаррикҳои кашиш, шинаҳо, редуктор ва ҷараёни қувва муайян шудаанд. Дар тарафи MATLAB/Simulink вақти кори васеъкунандаи масофа, миқдори қувваи истеҳсолшаванда ва тарзи идоракунии боздории регенеративӣ муайян мешавад.

Қиматҳое чун MAP-и масрафи сӯзишвории муҳаррик, харитаҳои самаранокии муҳаррики барқӣ, таносуби редуксия, муқовимати ғелиш ва самаранокии трансмиссия бо параметрҳои санҷишӣ ва тарҳии системаи 3WPZ-300 ба модел ворид шудаанд.

Тавозуни қувваи мошин

Қувваи барқии зарурии муҳаррики кашиш дар манбаъ бо робитаи асосии зерин ифода мешавад:

\[ P_{\mathrm{dem}}(t)=P_m(t)+P_{\mathrm{loss,m}}(t) \]

\(P_{\mathrm{dem}}\) қувваи умумии барқии талабкардаи муҳаррик; \(P_m\) қувваи механикии кашиш; \(P_{\mathrm{loss,m}}\) талафоти табдили энергияи барқӣ ба энергияи механикиро ифода мекунад.

Ҳангоми арзёбии якҷояи чор муҳаррики чарх, батарея, насоси дорупошӣ ва васеъкунандаи масофа тавозуни қувва:

\[ 4P_m(t)+4P_{\mathrm{loss,m}}(t) =P_e(t)\eta_1-\frac{P_b(t)}{\eta_2}-\frac{P_p(t)}{\eta_2} \]

муқаррар шудааст. Дар ин ҷо \(P_e\) қувваи механикии баромади муҳаррик, \(P_b\) қувваи батарея, \(P_p\) қувваи насоси дорупошӣ, \(\eta_1\) самаранокии трансмиссия ва \(\eta_2\) самаранокии табдили қувва мебошад.

Муқовимати ҳаракати тӯлонӣ

Ҳангоми ҳаракати мошин ба талаботи қувва на танҳо системаи муҳаррик, балки муқовиматҳои ҳаракат низ таъсир мерасонанд:

\[ 4P_{\mathrm{dem}}(t)=F_{\mathrm{dem}}(t)v(t) \]

ва талаботи умумии қувва:

\[ 4F_{\mathrm{dem}}(t) =m\frac{dv(t)}{dt} +F_a(t)+F_f(t)+F_g(t) \]

муайян мешавад.

Дар ин ҷо инерсия, муқовимати аэродинамикӣ, муқовимати ғелиш ва муқовимати нишебӣ якҷоя арзёбӣ мешаванд.

Дар манбаъ ин ҷузъҳои муқовимат:

\[ F_f(t)=mgc_r\cos(\alpha(t)) \]

\[ F_a(t)=\frac{1}{2}\rho_a C_D A v^2 \]

\[ F_g(t)=mg\sin(\alpha(t)) \]

оварда шудаанд.

Модели самаранокии муҳаррик

Самаранокии умумии муҳаррики дизелӣ таносуби қувваи механикии баромад ба қувваи химиявии сӯзишворӣ аст:

\[ \eta_{\mathrm{ice}} =\frac{P_e}{P_{\mathrm{fuel}}} =\frac{T_e\omega_e}{Q_{\mathrm{lhv}}\dot{m}_f}\times100\% \]

\(T_e\) моменти муҳаррик, \(\omega_e\) суръати кунҷии муҳаррик, \(Q_{\mathrm{lhv}}\) арзиши поёнии гармии сӯзишвории дизелӣ ва \(\dot{m}_f\) сарфи массавии сӯзишворӣ мебошад.

Азбаски васеъкунандаи масофа аз чархҳо механикӣ ҷудо аст, нуқтаи кори муҳаррик ҳатман ба суръати лаҳзавии чархҳои мошин вобаста нест. Ин хусусият барои идоракунии энергия нигоҳ доштани муҳаррикро дар хати оптималии кор ба муддати дарозтар муҳим месозад.

Муҳаррикҳои барқӣ ва генератор

Барои маҳдуд кардани сарбории ҳисоббарорӣ рафтори тези гузариши электромеханикии муҳаррикҳо ба ҷойи модели муфассали динамикӣ бо MAP-ҳои статикии самаранокӣ муаррифӣ шудааст. Самаранокии баландтарини генератор тақрибан %93 ва муҳаррики кашиш тақрибан %89 гузориш шудааст.

Чаро Камшавии Моеъ дар Зарфи Дорупошӣ Модели Энергияро Тағйир Медиҳад?

Бо идома ёфтани дорупошӣ моеъи зарф кам ва массаи умумии мошин паст мешавад; ин махсусан муқовимати ғелиш ва дар натиҷа қувваи зарурии кашишро тағйир медиҳад. Яке аз навовариҳои муҳими модели энергия ин аст, ки ба ҷойи собит ҳисобидани ин бори тағйирёбанда массаи боқимондаи зарфро аз рӯи сарфи насос ва вақти кор ҳисоб карда, онро дар вақти воқеӣ ба моменти муқовимат дар нӯги чархҳо мепайвандад.

Камбудии модели стандартии AVL-CRUISE

Муҳаққиқон мегӯянд, ки дар байни ҷузъҳои стандартии AVL-CRUISE модули мувофиқе нест, ки тағйирёбии пайвастаи массаи умумии мошинро ҳангоми кор бевосита нишон диҳад.

Аз ин рӯ модел дар чор қадам васеъ шудааст:

1. Насоси об бо ҷузъи Motor моделсозӣ шудааст.
2. Байни қувваи насос ва сарфи дорупошӣ робитаи MAP сохта шудааст.
3. Моеъи бо мурури вақт пошидашуда аз массаи ибтидоии зарф тарҳ ва массаи боқимонда ҳисоб шудааст.
4. Массаи боқимондаи зарф ба моменти муқовимати дар нӯги чархҳо татбиқшаванда пайваст шудааст.

Тағйирёбии массаи зарф вобаста ба вақт:

\[ M(t)=M_0-Q_s t \]

ифода мешавад. Дар ин ҷо \(M_0\) массаи ибтидоии зарф ва \(Q_s\) сарфи дорупошӣ мебошад.

Бо ин равиш дар модел нишон дода шудааст, ки ҳатто ҳангоми ҳаракат бо суръати якхела ҳолатҳои зарфи пур ва холӣ талаботи яксони энергия надоранд.

Тақсимоти энергияи даври кор

Муҳаққиқон даври кори мошини дорупоширо ба панҷ ҳолати асосии амалиётӣ ҷудо кардаанд.

Ҳиссаи бузургтарини энергия бо тақрибан %42 дар қисми дорупошӣ бо суръати собит гузориш шудааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки оптимизатсияи энергия бояд на танҳо ба сарбориҳои қуллаи кӯтоҳмуддат, ба монанди суръатгирӣ ё гардиш, балки ба марҳилаи асосии кори дарозмуддат низ равона шавад.

Идоракунии Энергияи Номуайяни бо PSO Оптимизатсияшуда Чӣ Гуна Кор Мекунад?

PSO-Fuzzy EMS SOC-и батарея ва талаботи умумии қувваи мошинро ҳамчун вурудҳои назоратгари fuzzy истифода мекунад; қувваи ҳадафии муҳаррикро ҳамчун баромад тавлид менамояд ва параметрҳои муҳими функсияҳои узвияти fuzzy-ро бо Particle Swarm Optimization тавре танзим мекунад, ки масрафи эквивалентии сӯзишворӣ камтарин шавад. Ҳамин тавр, ҳудудҳои функсияҳои узвият, ки дар назорати стандартии fuzzy ба интихоби мутахассис вобастаанд, аз рӯи натиҷаи энергетикии модели симулятсияи муштарак итеративӣ оптимизатсия мешаванд.

Назорати стандартии номуайян

Fuzzy EMS ду вуруди асосӣ дорад:

• талаботи умумии қувваи мошин,
• State of Charge (SOC)-и батарея.

Баромад талаботи ҳадафии қувваи муҳаррик аст.

Хулосабарории fuzzy-и навъи Mamdani истифода шуда, мантиқи назорат бо қоидаҳои IF–THEN муайян шудааст. Масалан, вақте талаботи умумии қувва баланд ва SOC-и батарея паст аст, васеъкунандаи масофа метавонад қувваи бештар истеҳсол кунад.

Диапазони кори батарея дар таҳқиқот умуман:

\[ 0.30\leq SOC\leq0.80 \]

маҳдуд шудааст.

Вақте SOC дар оғоз аз ҳадди фаъолшавии васеъкунандаи масофа баланд аст, мошин дар реҷаи пурраи барқӣ кор мекунад. Ҳангоми наздик шудани SOC ба ҳадди поёнӣ васеъкунандаи масофа фаъол мешавад; вақте батарея дубора ба ҳадди болоӣ мерасад, муҳаррик хомӯш мешавад.

Чаро PSO лозим аст?

Бартарии назорати номуайян дар он аст, ки системаи ғайрихаттӣ ва бо вақт тағйирёбандаро бо қоидаҳои фаҳмо идора карда метавонад. Аммо мавқеъ ва паҳнои функсияҳои узвият аксар вақт ба интихоби мутахассис вобастаанд.

PSO ин параметрҳоро масъалаи оптимизатсия мешуморад. Ҳар як қатори параметрҳои номзад ҳамчун мавқеи зарра муаррифӣ мешавад; зарраҳо бо истифода аз беҳтарин ҳалли гузаштаи худ ва беҳтарин ҳалли тамоми тӯда дар фазои ҷустуҷӯ ҳаракат мекунанд.

Дар манбаъ навсозии суръати зарра:

\[ v_i(t+1)= \omega v_i(t) +c_1r_1[p_i-x_i(t)] +c_2r_2[p_g-x_i(t)] \]

ва навсозии мавқеъ:

\[ x_i(t+1)=x_i(t)+v_i(t+1) \]

оварда шудааст.

\(\omega\) вазни инерсия, \(c_1\) ва \(c_2\) коэффисиентҳои омӯзиш, \(r_1\) ва \(r_2\) коэффисиентҳои тасодуфӣ дар фосилаи 0–1, \(p_i\) беҳтарин мавқеи худи зарра ва \(p_g\) беҳтарин мавқеи глобалии тӯда мебошад.

Ҳадафи оптимизатсия: масрафи эквивалентии сӯзишворӣ

Дар оптимизатсияи PSO танҳо кам кардани миқдори сӯзишвории дизелӣ кофӣ нест. Агар стратегия дизелро камтар сарф карда, аз батарея энергияи хеле бештар гирад, бартарии воқеии энергетикии он аз ҳақиқат калонтар менамояд.

Аз ин рӯ таҳқиқот равиши ECMS-ро истифода мекунад, ки масрафи энергияи батареяро низ ба эквиваленти сӯзишворӣ табдил медиҳад:

\[ m_{\mathrm{equ}}=m_f+m_b \]

Дар ин ҷо \(m_f\) масрафи воқеии сӯзишвории муҳаррик ва \(m_b\) эквиваленти сӯзишвории энергияи аз батарея истифодашударо ифода мекунад.

Дар манбаъ ҳангоми оптимизатсия ҳудудҳои физикии зерин нигоҳ дошта мешаванд:

\[ 0.3\leq SOC\leq0.8 \]

\[ P_{\mathrm{bat,min}}\leq P_{\mathrm{bat}}\leq P_{\mathrm{bat,max}} \]

\[ P_{e,\min}\leq P_e\leq P_{e,\max} \]

\[ P_{g,\min}\leq P_g\leq P_{g,\max} \]

\[ T_{e,\min}\leq T_e\leq T_{e,\max} \]

Ин маҳдудиятҳо барои пешгирӣ кардани интихоби функсияи узвияти аз ҷиҳати физикӣ татбиқнашаванда аз ҷониби оптимизатсия пешбинӣ шудаанд.

Тағйироте, ки PSO дар назоратгари fuzzy анҷом медиҳад

Дар таҳқиқот ҳамагӣ 10 параметри функсияҳои узвияти вуруд ва баромад \(X_1\)–\(X_{10}\) бо PSO танзим шудаанд. Ҳар зарра параметрҳои нави функсияи узвиятро ифода мекунад; MATLAB бо ин параметрҳо рафтори нави назорати fuzzy-ро месозад ва симулятсияи муштараки AVL-CRUISE-ро иҷро мекунад. Маҷмӯи параметрҳое, ки масрафи эквивалентии сӯзишвории камтарин доранд, беҳтарин ҳал интихоб мешаванд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Се EMS-и муқоисашуда

Натиҷаи пайгирии бисёрнуқтаи қувва

Қимати ибтидоии SOC %80 таъин шуда, мошин аввал дар реҷаи пурраи барқӣ кор кардааст. Пас аз тақрибан 3205 s SOC то тақрибан %30 паст шуда, васеъкунандаи масофа фаъол шудааст.

Қувваи муҳаррик тақрибан дар фосилаи 4–8 kW ва қувваи пуркунӣ асосан дар фосилаи 1–3 kW буда, баъзан қуллаи наздики 4 kW мушоҳида шудааст. Муҳаққиқон мегӯянд, ки чунин тағйироти баланди қувваи пуркунӣ барои умри даврии батарея номатлуб буда метавонанд.

Натиҷаи EMS-и стандартии fuzzy

Дар назорати fuzzy қувваи муҳаррик тақрибан дар фосилаи 5–8 kW ва моменти муҳаррик тақрибан дар фосилаи 45–60 N·m даврӣ танзим шудааст. Пас аз фаъол шудани васеъкунандаи масофа бо боло рафтани SOC қувваи пуркунӣ аз тақрибан 3 kW то 1 kW кам шудааст.

Ҳамин тавр, система ба ҷойи пайгирии танҳо бори ҷорӣ ҳолати энергияи батареяро низ ба механизми қарор дохил кардааст.

Натиҷаи PSO-Fuzzy EMS

Пас аз оптимизатсияи PSO қувваи муҳаррик бештар дар минтақаи тақрибан 6.5–8 kW ва момент дар фосилаи тақрибан 42–54 N·m боқӣ мондааст. Муҳаққиқон мегӯянд, ки ин тамаркуз муҳаррикро дар нуқтаҳои кори аз назари масрафи сӯзишворӣ мувофиқтар нигоҳ медорад.

Пас аз паст шудани SOC аз қимати ибтидоии %80 то ҳадди фаъолшавии %30 васеъкунандаи масофа фаъол шуда, батарея дубора ба минтақаи болоии SOC расонда шудааст.

Идоракунии Энергияи PSO-Fuzzy Масрафи Сӯзишвориро Чӣ Қадар Кам Кард?

Тибқи маълумоти Table 4-и манбаъ, идоракунии энергияи PSO-Fuzzy бо 3.68 kg масрафи эквивалентии сӯзишворӣ дар байни се стратегияи муқоисашуда қимати камтаринро додааст; ҳамин нишондиҳанда дар назорати стандартии fuzzy 3.87 kg ва дар стратегияи пайгирии бисёрнуқтаи қувва 4.01 kg аст. Аз ин рӯ масрафи эквивалентии PSO-Fuzzy нисбат ба fuzzy-и стандартӣ тақрибан %4.90 ва нисбат ба стратегияи бисёрнуқта тақрибан %8.23 камтар аст.

Ин ҷадвал нуктаи муҳимеро низ нишон медиҳад: PSO-Fuzzy сӯзишвории муҳаррикро хеле кам карда, энергияи батареяро бештар истифода мебарад. Аз ин рӯ арзёбии кори умумии энергетикии стратегия танҳо аз рӯи 2.70 kg масрафи дизелӣ дуруст нест. Меъёри оптимизатсияи таҳқиқот қимати умумии эквивалентии 3.68 kg мебошад, ки истифодаи батареяро ба эквиваленти сӯзишворӣ табдил медиҳад.

Номувофиқии фоизӣ дар манбаъ

Бахшҳои Abstract ва Conclusions-и манбаъ мегӯянд, ки PSO-Fuzzy нисбат ба назорати стандартии fuzzy %4.90 ва нисбат ба пайгирии бисёрнуқтаи қувва %8.23 беҳбудии сарфаи сӯзишворӣ додааст. Нисбатҳои аз қиматҳои 3.68, 3.87 ва 4.01 kg-и Table 4 ҳисобшуда низ ин изҳоротро дастгирӣ мекунанд.

Аммо дар як ҷумлаи бахши Results 3.1.4 гуфта мешавад, ки назорати стандартии fuzzy нисбат ба стратегияи бисёрнуқта %4.90 ва PSO-Fuzzy нисбат ба fuzzy-и стандартӣ %3.5 беҳтар шудааст. Тибқи Table 4, фарқи fuzzy-и стандартӣ ва бисёрнуқта тақрибан %3.49, фарқи PSO-Fuzzy ва fuzzy-и стандартӣ тақрибан %4.91 аст. Аз ин рӯ дар баёни Verianla қиматҳои ҳамдигарро дастгирӣкунандаи Table 4, Abstract ва Conclusions нигоҳ дошта шудаанд.

Сохтори платформаи санҷиши физикӣ

Платформаи санҷиши идоракунии энергия аз панҷ зерсистемаи асосӣ сохта шудааст:

• системаи симулятсияи бор,
• системаи идоракунии муҳаррик,
• системаи манбаи қувва,
• системаи андозагирӣ ва идоракунӣ,
• системаи интиқоли қувваи васеъкунандаи масофа.

Идоракунии энергияи дар Simulink сохташуда ба коди C табдил ва ба PLC интиқол дода шудааст. PLC аз SOC ва талаботи қувваи мошин қувва ва суръати ҳадафии муҳаррикро ҳисоб карда, масрафи сӯзишворӣ бо сарфсанҷи вақти воқеӣ чен шудааст.

Симулятсия Системаи Воқеии Санҷишро То Чӣ Андоза Дақиқ Муаррифӣ Кард?

Дар таҳқиқот аз рӯи суръати давр, SOC-и батарея ва масрафи сӯзишворӣ байни симулятсия ва платформаи физикӣ мувофиқати наздик гузориш шудааст. Инҳирофи миёнаи суръат 0.079 km/h ва хатои миёнаи суръат %3.1; фарқи SOC дар охири давр 0.38 банди фоизӣ; фарқи масрафи умумии сӯзишворӣ %1.6 буд. Масрафи эквивалентии PSO-Fuzzy дар симулятсия 3.68 kg ва дар платформа 3.65 kg буда, хатои нисбӣ %0.8 аст.

Санҷиши суръат

Профилҳои суръат дар симулятсия ва платформаи санҷишӣ умуман шакли якхелаи даврро пайгирӣ кардаанд. Фарқи калонтарини суръат ҳангоми суръатгирӣ ё сустшавӣ тақрибан 1.11 km/h буд. Дар тамоми давр фарқи миёнаи суръат 0.079 km/h ва хатои миёна %3.1 гузориш шудааст.

Санҷиши SOC

Бори аввал расидани батарея ба ҳадди фаъолшавии васеъкунандаи масофа дар симулятсия 3250 s ва дар платформаи физикӣ 3267 s давом карда, фарқи вақт тақрибан %0.52 буд.

Вақти вокуниши васеъкунандаи масофа дар симулятсия 4.1 s, дар платформаи физикӣ бо назардошти вақти ба кор даровардани муҳаррик 7.1 s чен шудааст. Дар натиҷа SOC-и ҳадди ақал дар санҷиши физикӣ %29.85 ва дар симулятсия %29.90 буд.

Дар охири давр:

• SOC-и платформа: %38.09,
• SOC-и симулятсия: %37.71.

Фарқи онҳо 0.38 банди фоизӣ аст.

Санҷиши масрафи сӯзишворӣ

Масрафи умумии сӯзишворӣ дар охири давр:

• платформаи физикӣ: 3.13 L,
• симулятсия: 3.18 L.

Манбаъ ин фарқро тақрибан %1.6 гузориш мекунад.

Санҷиши платформаи се стратегия

Наздик будани қиматҳои симулятсия ва платформаи таҷрибавӣ дар ҳар се стратегия тасдиқ мекунад, ки модели таҳияшудаи симулятсияи муштарак дар тарҳи озмоишии истифодашуда рафтори энергетикиро бо дақиқии қобили қабул муаррифӣ мекунад.

Санҷиши саҳроии мошини воқеӣ

Дар марҳилаи охир муҳаққиқон модели идоракунии энергияро бо кори саҳроии мошини воқеии дорупошӣ низ муқоиса кардаанд. Ба мошин модулҳои ченкунии ҷараён-шиддат ва сенсорҳои суръат насб шуда, минтақаи кор тавассути интерфейси мавқеъёбии моҳвораӣ муайян ва масир, суръати кор ва қувваи насос аз интерфейси идоракунӣ танзим шудааст.

Аз сабаби тағйирёбии шароити воқеии хок моменти муҳаррик дар таҷрибаи саҳроӣ нисбат ба симулятсия бештар тағйир ёфтааст. Каҷҳои шиддат бо симулятсия мувофиқати баланд нишон додаанд, аммо дар каҷҳои ҷараён аз сабаби ҷузъҳои физикӣ ва замини тағйирёбанда фарқҳои равшантар дида шудаанд.

Камшавии SOC-и батарея дар даври аввал:

• санҷиши саҳроӣ: %16.60,
• симулятсия: %16.95

гузориш шудааст. Муҳаққиқон ин мувофиқатро далели иловагии татбиқпазирии PSO-Fuzzy EMS ва модели системаи қувва дар сатҳи мошин арзёбӣ кардаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Массаи тағйирёбандаи моеъи дорупоширо дар симулятсияи системаи қувва динамикӣ моделсозӣ кардан мумкин аст.
• Бо истифодаи якҷояи AVL-CRUISE ва MATLAB/Simulink модели физикии мошин ва EMS-ро дар як давр ҳал кардан мумкин аст.
• PSO параметрҳои функсияи узвияти назоратгари стандартии fuzzy-ро барои кам кардани масрафи эквивалентии сӯзишворӣ оптимизатсия кардааст.
• Стратегияи PSO-Fuzzy дар даври санҷидашуда байни се EMS масрафи эквивалентии камтаринро додааст.
• Натиҷаҳои SOC ва масрафи сӯзишвории симулятсия ва платформаи физикӣ ба ҳам наздик буданд.
• Таҷрибаҳои мошини воқеӣ тасдиқ карданд, ки модели системаи қувва рафтори асосии энергия ва ҳаракати кори саҳроиро ба андозаи қобили қабул муаррифӣ мекунад.

Умумисозиҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки PSO-Fuzzy дар ҳамаи мошинҳои гибридӣ ё кишоварзии васеъкунандаи масофа ҳамон фоизи сарфаи сӯзишвориро медиҳад.
• Қимати 3.68 kg стандарти умумии масрафи мошин нест; он ба даври дар таҳқиқот муайяншуда хос аст.
• Исбот нашудааст, ки функсияҳои узвияти бо PSO бадастомада барои ҳамаи даврҳои вазифа аз ҷиҳати математикӣ оптимуми универсалӣ мебошанд.
• Хатои ками байни симулятсия ва санҷиш исбот намекунад, ки модел дар ҳамаи шароити замин, нишебӣ, иқлим ва бор ҳамон дақиқиро дорад.
• Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки системаи пурраи барқӣ дар ҳамаи шароит аз меъмории васеъкунандаи масофа бадтар аст.
• Афзоиши сарфаи сӯзишворӣ худ аз худ маънои онро надорад, ки умри батарея ё тамоми системаи интиқоли қувва бо ҳамон таносуб беҳтар шудааст.

Аҳамияти илмӣ ва муҳандисӣ

Ҷанбаи муҳими таҳқиқот танҳо натиҷаи «PSO масрафи сӯзишвориро кам кард» нест. Пеш аз оптимизатсияи идоракунии энергия муҳаққиқон модели энергияеро сохтаанд, ки ба сохтори воқеии вазифаи мошини дорупошӣ хос аст. Зарфи мошини кишоварзӣ ҳангоми кор сабуктар мешавад, насос энергия масраф мекунад, мошин дар охири майдонҳо мегардад ва дар як давр аз марҳилаҳои талабкунандаи ҳам қувваи паст ва ҳам баланд мегузарад.

Аз ин рӯ масъалаи идоракунии энергия аз масъалаи мошини гибридии бо бори собит коркунанда фарқ мекунад. Саҳми методологии таҳқиқот ворид кардани ин ҷузъҳои вазифаи кишоварзӣ ба модели co-simulation ва арзёбии алгоритми назорат дар ҳамин муҳит аст.

Маҳдудиятҳо

Дар модел баъзе зерсистемаҳо барои кам кардани арзиши ҳисоббарорӣ ба таври нимастатикӣ ё бар асоси MAP муаррифӣ шудаанд. Масалан, динамикаи тези гузариши электромеханикии муҳаррикҳои барқӣ муфассал моделсозӣ нашудааст. Модели батарея ба занҷири эквивалентии Rint асос ёфта, динамикаи гармӣ ва баъзе таъсирҳои тези гузариширо нодида мегирад.

Аз ин рӯ барои рӯйдодҳои хеле кӯтоҳи гузариши барқӣ, маҳдудиятҳои гармӣ ё фарсудашавии дарозмуддати батарея ҳамин модел бояд алоҳида тасдиқ шавад.

Ҳамин тавр, таҷрибаи саҳроӣ бо мошини 3WPZ-300 ва сенарияҳои муайяни кори кишоварзии таҳқиқот маҳдуд аст. Барои ғунҷоишҳои гуногуни зарф, нишебиҳои замин, муқовиматҳои хок, суръатҳои дорупошӣ, кимиёи батарея ва андозаҳои васеъкунандаи масофа калибркунии дубора лозим шуда метавонад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Improved Model and Strategy Optimization for Energy Management of the Power System in Range-Extended Sprayers Based on AVL-CRUISE and MATLAB/Simulink

Муаллифон: He Li, Yudong Guo, Shangshang Cheng, Tan Yao ва Gongpei Cui

Муаллифи масъул: Gongpei Cui

Муассисаҳо: College of Mechanical and Electrical Engineering, Henan Agricultural University, Zhengzhou, Чин; College of Mechanical and Electronic Engineering, Northwest A&F University, Yangling, Чин.

Маҷалла: Agriculture

Ношир: MDPI

Ҷилд / шумора / мақола: 16(5), 580

Санаи нашр: 3 Март 2026

DOI: 10.3390/agriculture16050580

Навъи манбаъ: Мақолаи аслии таҳқиқотии аз баррасии ҳамтоён гузашта.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Платформаи таҳқиқот: Мошини бесарнишини дорупошии 3WPZ-300 бо васеъкунандаи масофа.

Нармафзори симулятсия: AVL-CRUISE R2019.2 ва MATLAB/Simulink R2022a.

Муқоисаи идоракунии энергия: EMS-и пайгирии бисёрнуқтаи қувва, EMS-и стандартии fuzzy ва EMS-и fuzzy-и бо Particle Swarm Optimization оптимизатсияшуда.

Ҳадафи оптимизатсия: Кам кардани масрафи эквивалентии сӯзишворӣ бо назардошти эквиваленти сӯзишвории энергияи батарея.

Санҷиши таҷрибавӣ: Платформаи санҷиши идоракунии энергия ва санҷиши саҳроии мошини воқеӣ.

Маблағгузорӣ: Agricultural Scientific Research System Project of the Ministry of Finance, CARS-04; Science and Technology Research Project of Henan Province, 242102111175.

Дастрасии маълумот: Муаллифон мегӯянд, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола ҳастанд ва саволҳои иловагиро метавон ба муаллифи масъул ирсол кард.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш накардаанд.

Ёддошт дар бораи номувофиқии дохилии манбаъ: Ҷумлаи муқоисаи фоизӣ дар бахши Results 3.1.4 бо Table 4, Abstract ва Conclusions пурра мувофиқ нест. Қиматҳои Table 4 4.01 kg, 3.87 kg ва 3.68 kg мебошанд; онҳо тасдиқ мекунанд, ки PSO-Fuzzy нисбат ба fuzzy-и стандартӣ тақрибан %4.90 ва нисбат ба пайгирии бисёрнуқтаи қувва тақрибан %8.23 масрафи эквивалентии камтар медиҳад. Verianla ин номувофиқиро хомӯшона ислоҳ накарда, қиматҳои ҷадвалро ҳамчун манбаъ-of-truth нигоҳ доштааст.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ: Дар муҳаррикҳои барқӣ равиши самаранокии статикии MAP истифода шуда, барои батарея модели занҷири эквивалентии Rint интихоб ва баъзе таъсирҳои гармӣ/гузаришӣ нодида гирифта шудаанд. Санҷиши саҳроӣ бо як мошин, системаи қувва ва даври кор маҳдуд аст.

Усули баёни Verianla: Ин муҳтаво тарҷумаи сатр ба сатр ё бознависии наздики сохтори бандҳои мақолаи аслии академӣ нест. Робитаҳои системаи қувва, муодилаҳо, меъмории назорат, шароити озмоиш, натиҷаҳои ададӣ ва маҳдудиятҳои манбаъ дар сатҳи маълумоти илмӣ ҷудо ва дар сохтори мустақили омӯзишӣ ба забони тоҷикӣ аз нав ташкил шудаанд.