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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-29062016-091351
Document
Author
Full name
Andre Luiz Johann
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Hirakawa, Andre Riyuiti (President)
Cugnasca, Carlos Eduardo
Digiampietri, Luciano Antonio
Kobayashi, Guiou
Rodrigues, Luiz Henrique Antunes
Title in Portuguese
Modelo preditivo fuzzy da mobilização do solo no sistema de plantio direto.
Keywords in Portuguese
Lógica fuzzy
Mecânica dos solos
Modelos matemáticos
Solo agrícola
Abstract in Portuguese
As culturas do milho e da soja respondem pela maior parte da produção nacional de grãos, predominando o sistema de plantio direto. Para uma semeadura direta de qualidade, o bom aterramento do sulco é indispensável, pois garante um ambiente adequado às sementes. Neste sentido, é importante estimar a mobilização de solo promovida por uma haste sulcadora estreita durante esta operação. O modelo analítico existente visa representar a mobilização do solo no sistema de plantio convencional. Como consequência, há situações em que este não pode se aplicado, como no caso de hastes sulcadoras estreitas utilizadas em semeadoras de plantio direto. Nestas situações, o mecanismo de falha do solo pode se alterar, assumindo um comportamento não modelado na literatura. Essa pesquisa propõe um modelo fuzzy capaz de representar estas situações, aproveitando conhecimento da teoria de mecânica dos solos e da análise de resultados experimentais. No modelo proposto, parte das regras descrevem situações não abrangidas pelo modelo analítico, as quais foram formuladas a partir da estimativa das prováveis áreas de solo mobilizado. O modelo fuzzy foi testado com dados de experimentos conduzidos durante a pesquisa, em duas condições de granulometria de solo (arenoso e argiloso). O modelo proposto reproduziu as tendências observadas nos dados experimentais, mas superestimou os valores de área observados, sendo esse efeito bem mais intenso para os dados do experimento em solo arenoso. A superestimativa ocorreu devido à soma de diversos fatores. Um deles é a diferença entre as leituras experimentais, as quais consideram apenas o solo realmente movimentado, e a premissa do modelo analítico, que considera toda a área de solo incluindo aquela cisalhada, porém não mobilizada. Outro fator foi devido ao efeito do disco de corte da palha, que pré-cisalha o solo à frente da ferramenta. No ensaio em solo arenoso os valores observados de área de solo mobilizado foram menores que os esperados, intensificando o efeito de superestimativa do modelo fuzzy, sendo que este efeito não representa uma deficiência deste modelo.
Title in English
Fuzzy predictive model of soil mobilization in no-till system.
Keywords in English
Agricultural soil
Fuzzy logic
Mathematical models
Soil mechanics
Abstract in English
Soybean and corn crops account for the majority of Brazilian crop production, predominantly under no-till system. A high quality no-till seeding requires adequate furrow finishing to ensure a suitable environment for seed germination and emergence. Therefore, it is important to estimate furrow soil mobilization promoted by a chisel opener during seeding operation. Existing analytical models aim to represent soil mobilization in conventional tillage. As result, there are situations which the model cannot be applied, such as the case of chisel opener of no-till seeders. Under these situations, soil failure mechanism may change assuming a behavior not modeled by other studies yet. This research proposes a fuzzy model to represent these situations, taking advantage of knowledge obtained from soil mechanics theory and analysis of experimental data. In the proposed model, part of the rules describes situations not covered by the analytical model, which were formulated based on the estimation of possible mobilized soil areas. The fuzzy model was tested using data from experiments for two conditions of soil particle size (sandy and clay). The model simulated trends observed in the experimental data but overestimated observed values of area, which effect was much more intense on sandy soil experiment. The overestimation was due a sum of factors. One is the difference between experimental and modeled data, the first only consider the really mobilized soil, while the last consider the whole soil area, including the sheared but not mobilized area. Another factor was the effect of the straw cutting disc, which pre-shear the soil in front of the tool. In sandy soil experiment, observed values of soil disturbed area were lower than expected, overestimating the effect of fuzzy model, which was not a deficiency of the model.
 
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Publishing Date
2016-06-29
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • JOHANN, A. L., et al. ESTIMATIVA DA UMIDADE DO SOLO A PARTIR DA ANÁLISE DO COMPORTAMENTO PERIÓDICO E ESTOCÁSTICO DOS ESFORÇOS ATUANTES EM HASTES SULCADORAS UTILIZADAS EM SISTEMA DE PLANTIO DIRETO. In XLII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2013, Fortaleza, 2013. Anais do XLII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2013.Fortaleza : SBEA, 2013.
  • Paraninfo - Escola Politécnica
  • Menção Honrosa - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais da EPUSP
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