Field simulator to validate automatic cutting height control for combine harvesters

This thesis presents the development and validation of a cutting height control simulator for combine harvesters, conducted as part of an internship at AGCO S.p.A., in the Breganze facility, Italy. The simulator is designed to replicate real-world őeld conditions, allowing for the testing and reőnement of control algorithms in a controlled environment. The project aims to overcome the logistical challenges of traditional őeld testing, which is often constrained by the harvest season and variable terrain conditions. The simulator development involved an in-depth pre-study of the combine harvester’s sensors and signals, ensuring that the simulated inputs closely matched actual őeld data. The hardware and software components were developed in parallel, to integrate laser sensors and inclinometer. The simulator was integrated with a real combine harvester to log ground proőles and assess the control system’s performance in both controlled and dynamic conditions. Additionally, the simulator provided the capability to manually generate ideal signals, allowing for precise evaluation of the system’s reaction times. The performance of the simulator was validated using statistical analysis methods, including cross-correlation and Pearson correlation, which demonstrated a high degree of alignment between simulated and real-world signals. It allows for the use of both real test data and manually created ideal signals, offering ŕexibility in evaluating the system’s performance under actual őeld conditions as well as controlled, predeőned scenarios. While some limitations were identiőed, particularly with sensor noise and offset variability, the simulator proved to be an effective tool for optimizing cutting height control systems.

Questa tesi presenta lo sviluppo e la convalida di un simulatore di controllo dell’altezza di taglio per mietitrebbie, condotto nell’ambito di uno stage presso AGCO S.p.A., nello stabilimento di Breganze, in Italia. Il simulatore è stato progettato per replicare le condizioni reali del campo, consentendo di testare e perfezionare gli algoritmi di controllo in un ambiente controllato. Il progetto mira a superare le sőde logistiche dei tradizionali test sul campo, spesso limitati dalla stagione del raccolto e dalle condizioni variabili del terreno. Lo sviluppo del simulatore ha comportato un approfondito studio preliminare dei sensori e dei segnali della mietitrebbia, assicurando che gli input simulati corrispondessero strettamente ai dati reali del campo. I componenti hardware e software sono stati sviluppati in parallelo, per integrare sensori laser ed inclinometro. Il simulatore è stato integrato con una mietitrebbia reale per registrare i proőli del terreno e valutare le prestazioni del sistema di controllo in condizioni controllate e dinamiche. Inoltre, il simulatore ha permesso di generare manualmente segnali ideali, consentendo una valutazione precisa dei tempi di reazione del sistema. Le prestazioni del simulatore sono state convalidate utilizzando metodi di analisi statistica, tra cui la correlazione incrociata e la correlazione di Pearson, che hanno dimostrato un elevato grado di allineamento tra i segnali simulati e quelli reali. Il simulatore consente di utilizzare sia dati di prova reali sia segnali ideali creati manualmente, offrendo ŕessibilità nella valutazione delle prestazioni del sistema in condizioni di campo reale.