Traktè agrikòl modèn gen anpil teknoloji dènye kri, yo rivalize menm dènye veso espasyèl la. Men, final la se toujou fin vye granmoun-lekòl, konte lajman sou konbistib fosil. Se konsa, nenpòt optimize nan efikasite traktè se yon gwo genyen pou anviwònman an.
Avèk sa nan tèt ou, chèchè Inivèsite Purdue te antreprann yon pwojè Depatman Enèji $3.2 milyon pou optimize sistèm idwolik ki konekte traktè ak enplemantè yo.
"Likid pouvwa se toupatou," te di Andrea Vacca, Prezidan Maha Fluid Power Faculty Purdue a, pwofesè nan jeni mekanik ak jeni agrikòl ak byolojik, ak direktè a Maha Fluid Power Research Center, pi gwo laboratwa idwolik akademik nan peyi a. “Li itilize nan avyon, nan machin, ak nan tout kalite ekipman lou. Yon traktè se yon egzanp yon veyikil ki sèvi ak pouvwa likid pou ajite tout bagay, soti nan volan an ak pwopilsyon, pou alimante enplemantè li rale dèyè li.
Men, alimante enplemantasyon yo te pwouve yo dwe yon pwoblèm. Sistèm kontwòl idwolik nan traktè a te montre sèlman 20% efikasite lè yo konekte ak sistèm idwolik yo nan sèten enplemantè tankou plantè, seeders ak bailers.
"Genyen yon konfli nan kontwòl yo, kote de sistèm yo prèske goumen youn ak lòt," Patrick Stump, yon Ph.D. etidyan nan jeni mekanik. "Kòm yon rezilta, lè li konekte ak yon plantè, traktè a toujou gen pou kouri nan gwo pouvwa, ki gaspiye gaz ak ogmante emisyon."
Nan etid sa a, finanse atravè Depatman Enèji Ameriken an Biwo Efikasite Enèji ak Enèji Renouvlab, Ekip Vacca a konsantre atansyon li sou yon konbo espesifik nan traktè ak plante, tou de bay pa Ka New Holland Endistriyèl, ak sistèm idwolik yo bay pa Bosch Rexroth. Al gade nan videyo.
Plantè a gen 40 pye lajè, ak 16 ranje plante.
"Chak ranje gen plizyè machin k ap travay ansanm pou plante grenn nan," te di Xiaofan Guo, yon Ph.D. etidyan nan jeni mekanik. “Genyen yon wou netwayaj devan pou retire vejetasyon ki egziste deja. Yon disk koupe koupe yon ti twou nan tè a, yon motè aktyèlman kondui grenn yo nan tè a, yon vaporisateur manje dlo ak angrè nan twou a ak Lè sa a, yon disk final kouvri twou a. Gen 16 nan ranje plante sa yo, ki bezwen kantite presyon espesifik pou plante grenn yo avèk siksè. Ak tout nan yo mache ak yon sèl sistèm idwolik.
Pou atake pwoblèm nan optimize konbo traktè-plantè a, ekip Vacca a te chwazi yon apwòch twa-faz. Premyèman, chèchè yo te bezwen karakterize sistèm idwolik la ak bati yon modèl simulation nan òdinatè a.
"Traktè sa yo se machin chè ak konplèks," te di Xin Tian, yon Ph.D. elèv ki devlope modèl yo sou yon peryòd kat ane. "Se konsa, nou te kòmanse nan modèl eleman endividyèl yo ak tès yo nan yon kondisyon estasyonè isit la nan laboratwa a. Lè sa yo egzat, nou konbine modèl eleman yo nan yon sistèm - epi teste sistèm nan - pou nou ka verifye ke tout modèl la valab. Modèl la tèlman gwo ak konplèks, ekip mwen an rele li 'Mons la!'"
Yon fwa yo te valide modèl yo, chèchè yo te deplase nan faz de: devlope solisyon yo te kapab teste.
"Diferan kondisyon plante mande pou diferan kantite presyon ak pousantaj koule," Tian te di. "Si modèl la montre amelyorasyon pwomèt nan pouvwa ak efikasite, Lè sa a, nou ka kòmanse aplike chanjman sa yo nan kondisyon mond reyèl la."
Pou twazyèm faz la - tès nan mond reyèl la - ekip la ekipe konbo traktè-plantè a ak yon myriad de detèktè.
Jake Lengacher, yon Ph.D. etidyan. "Tout fil elektrik sa yo mennen nan yon nouvo bwat akizisyon done nou enstale nan taksi a, kidonk nou gen yon foto konplè sou sa k ap pase pandan yon sik plante."
Erezman pou ekip la, Purdue gen anpil kote pou traktè jeyan yo Roaming. La Kolèj Agrikilti atribye ekip Vacca a yon teren ka de mil nan peyi a Sant rechèch ak edikasyon syans bèt nan West Lafayette.
"Nou gen anpil chans nan Purdue," Vacca te di. “Nou gen anpil espas laboratwa nan Maha kote nou ka teste gwo machin sa yo nan kondisyon kontwole; ak Agrikilti tou gen anpil teren agrikòl kote nou ka fè rechèch sou teren.”
Epi kòm pa gen youn nan manm ekip yo ki te janm opere yon gwo traktè nan jaden an, Case New Holland te bay fòmasyon pou anseye yo kijan pou yo kondwi.
Stump te di: “Pwisans yon traktè 25,000-liv ak 435 cheval, remorquage yon plantè 10,000-liv – li etonan. “Men, gen anpil bagay tou k ap pase nan taksi a, espesyalman pou opere plante a. Se definitivman yon travay de moun, kidonk anjeneral Jake nan taksi tou ap kontwole done yo sou yon laptop.
Ekip la te fè plizyè kouri nan sezon prentan 2021, kote yo te plante grenn mayi nan diferan vitès motè pre-detèmine ak pousantaj plante. Peye nan done yo, yo te jwenn ke nouvo sistèm kontwòl idwolik yo tradui nan yon ogmantasyon efikasite jeneral 25%.
"Bay kantite gaz ke yon traktè tipik konsome, sa a se yon amelyorasyon masiv," Vacca te di. "Epi sa a se sèlman kòmansman an. Objektif pwojè nou an se double efikasite sistèm kontwòl idwolik la an jeneral. Nan lavni, nou planifye pou etabli yon apwòch kontwòl presyon pou lojik kontwòl la, ki pa janm te eseye nan machin agrikòl yo."
"Lè mwen te wè done yo ki te pwouve solisyon nou an te travay, mwen te tèlman kontan," Guo te di. “Mwen te grandi nan yon vil, kidonk mwen te soti nan yon fèm tankou sa a se yon eksperyans trè enteresan pou mwen. Espesyalite mwen se sistèm kontwòl, kidonk li te tèlman enteresan yo wè teyori nou yo nan laboratwa a ke yo te teste nan mond reyèl la. Fluid power se yon domèn ki byen etabli, men toujou gen anpil potansyèl pou pwopoze nouvo sistèm ak nouvo achitekti pou fè bagay yo pi byen toujou.”
Stump te di, “Mwen pa janm imajine mwen ta pral kondwi yon traktè nan yon jaden pou Ph.D. Mwen te gen plan pou ale nan espas aeryen. Men, idwolik yo sou traktè sa yo se tou konplèks tankou yon avyon oswa yon fize. Plonje byen fon nan pouvwa likid te lajman aplikab a lavni mwen nan jeni."
Tian te di, “Se sètènman pwen enpòtan nan tan mwen isit la nan Purdue. Mwen te pase anpil tan nan modèl sa yo, epi wè amelyorasyon nan rezilta yo te vrèman yon moman kontan pou mwen."
Vacca te di, “Wè travay di elèv nou yo – ak temwen yon lide soti nan laboratwa a sou teren an – se reyèlman pati ki pi bon nan travay nou an.”
- Jared Pike, Inivèsite Purdue