Definizione, sviluppo e messa a punto di strategie di controllo per il cambio marcia di trattrici agricole di alta gamma con trasmissione powershift

The present work of Thesis was developed during a period of eight months of Stage in Same Deutz-Fahr S.p.a. in its main location of Treviglio (BG), in particular in the division of Prototypes and Test. The aim of the work was the study of an innovative control logic to au- tomatically change gears on an agricultural tractor of high level, which is called Automatic Powershift logic (APS). The work was mainly divided in- to three main section, in which the first one was the study of the tractors themselves to better understand how they’re made, especially the Same Au- dax 220 DCR Tier4i subject of the Thesis work, and how the transmission T8650, full-powershift homemade, runs; then it was important to research and reading about the fuzzy logic and its multidisciplinariety. After this the second part of the job was about the numerical simulation on Matlab and Simulink, finally the job headed to the experimental section, in which the lo- gic was uploaded on the tractor and it was run so that the calibration would be possible onboard. The main difficulty about the Thesis was the subject of work, in fact the tractors are half used in transport and for the other time in heavy duty work, so it is simple, for the driver, to use a tractor governed by the angular velocity of the engine, which complicate the work on it. The mainly reason for using the fuzzy logic to control the vehicle was the overcome of the strict limit of the Boolean logic implemented on computers, which is possible thanks to the grade of acceptance, the numerical value used in the middle of the logic itself. What was obtained, is a fuzzy logic divided into three states: the Engine that analyzed the state of the tractors, the Intention which is the link between the driver and the logic and the last one, the Shift, used to mix the previous two. The final output of the system is a numerical value: -1, 0, 1 to establish a decrease, a maintenance or an incrementation of gear. The end of the work was the upload on customers’ tractors that gave a good feedback for the work done.

Il presente lavoro di Tesi è stato sviluppato durante un periodo di Stage di otto mesi presso lo stabilimento di Treviglio (BG) dell’azienda di macchine agricole Same Deutz-Fahr Group S.p.a. (SDF Group), nell’ente Sperimentale e Test. Lo scopo del lavoro è stato lo studio di una nuova logica innovativa di controllo, basato sulla logica fuzzy, per far cambiare marcia in automatico ad una trattrice di alta gamma. Questa logica di controllo è chiamata APS (Automatic Powershift). Il lavoro è stato diviso principalmente in tre momenti principali: il primo in cui si è ricoperta la fase di studio, partendo dalla struttura delle trattrici, si è andati via via ad approfondire il Same Audax 220 DCR Tier4i, soggetto del lavoro. Di esso, particolare attenzione si è posta nel capire il meccanismo di cambio marcia e nell’apprendere come funziona il cambio full-powershift T8650, completamente sviluppato e costruito in SDF Group. In contemporanea si è appreso il metodo di controllo, eseguendo un’analisi approfondita sulla logica fuzzy. Si è dunque passati alla seconda fase, in cui si è simulato il comportamento della trattrice su Matlab e Simulink, cercando si eseguire una prima taratura statica. Infine si è finalmente saliti su macchina, eseguendo il fulcro della Tesi sperimentale consistente nella taratura e calibrazione del cambio marcia automatico. Il più grande ostacolo allo sviluppo della Tesi consiste nel soggetto stesso, poichè essendo la trattrice dedita sia al trasporto che al lavoro di heavy duty, per il driver è più semplice governarla in giri motore, il che ha complicato il lavoro. La principale motivazione di utilizzo della logica fuzzy risiede nel fatto che è un buon metodo per sorpassare i confini molto rigidi della logica Booleana implementata di solito sui computer, cosa realizzabile grazie al grado di accettazione, valore numerico usato proprio nel cuore della logica. Ciò che si è ottenuto è una complessa logica fuzzy divisa in tre Stati: l’Engine che intrinsecamente analizza la situazione in cui il mezzo agricolo ricade, l’Intention che comunica l’intenzione del driver, ed infine il Shift che unisce i precedenti. Il risultato finale del sistema è un numero tra -1, 0, 1 che determina se decrementare, mantenere o incrementare la marcia. Alla fine del lavoro la logica è stata caricata sulle trattrici di alcuni clienti che hanno riportato un feedback positivo sul lavoro svolto.