авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Имитирующие элементы и управляющие устройства для обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГВЕТАДЗЕ СВЕТЛАНА ВАРДЕНОВНА

ИМИТИРУЮЩИЕ элементы и УПРАВЛЯЮЩИЕ Устройства

ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫх температурных

режимов инкубАции

Специальность: 05.13.05 – Элементы и устройства вычислительной

техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новочеркасск – 2010

Работа выполнена на кафедре “Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами” Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования (ГОУ ВПО) “Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)”

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Фандеев Евгений Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Никитенко Николай Фёдорович

кандидат технических наук, доцент Семёнов Владимир Владимирович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону)

Защита состоится 24 декабря 2010 года в 12 час. 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.304.02 при ГОУ ВПО ‹‹Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)›› в 107 ауд. главного корпуса по адресу: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С текстом автореферата можно ознакомиться

на сайте ЮРГТУ (НПИ) www.npi-tu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО ‹‹Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)››

Автореферат разослан “ ” ноября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного

cовета, к. т. н., профессор А.Н. Иванченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Птицеводство-отрасль агропромышленного комплекса, обеспечивающего устойчивое снабжение населения продуктами питания, а одним из наиболее распространенных технологических процессов этой отрасли является промышленная инкубация. Eё результативность зависит от ряда внешних факторов, главным из которых считается температура. Она оказывает решающее влияние на выводимость яиц и жизнеспособность молодняка сельскохозяйственной птицы.

В настоящее время основой режим инкубации - термостабильный, когда температура в инкубационных шкафах поддерживается на заданном уровне с точностью не хуже ±0,2 С. Но многие ученые-птицеводы обратили внимание на положительное влияние на эффективность рассматриваемого процесса такого фактора, как нестационарность температуры. Именно такую нестационарность обеспечивает в своем гнезде птица-наседка, переворачивая и перекатывая яйца, а также периодически на разное время, покидая гнездо и добиваясь при этом высоких показателей вывода молодняка. Выдвинута гипотеза, что именно нестационарность температурного режима служит одной из причин повышения выводимости яиц и жизнеспособности молодняка при насиживании, и что между параметрами теплового воздействия на указанные биологические объекты и результативностью этого процесса существует определенная корреляционная связь. Проведенные опыты по реализации нестационарного режима инкубации показали перспективность выбранного направления и необходимость дальнейшего более углубленного изучения термоконтрастного режима.





Следует отметить, что в настоящее время инкубаторный парк страны не позволяет воспроизводить нестационарный температурный режим, т.е. для обеспечения в инкубаторах температурного режима, приближенного к условиям насиживания, требуются модернизация систем управления и создание дополнительных специальных элементов и устройств автоматики.

В связи с тем, что вопросы повышения эффективности птицеводства являются весьма актуальными, Всероссийским научно-исследовательским и технологическим институтом птицеводства (ВНИТИП) разработана Республиканская (Федеральная) научно-целевая программа “Повышение эффективности птицеводства” (раздел 03.04), одобренная коллегией Минсельхоза России и Президиумом Россельхозакадемии (Постановление №10/9 от 8.10.1992 г. и письмо № 522 от 16.05.2000 г.). В соответствии с указанной НЦП Министерством сельского хозяйства Ростовской области сформирована научно-техническая программа “Повышение результативности в птицеводческих хозяйствах” (Постановление № 283 от 13.08.1997 г.).

Для реализации указанных программ был создан творческий коллектив из сотрудников Донского государственного аграрного и Южно-Российского государственного технического университетов, деятельность которого проводилась в контакте со специалистами агропромышленного комплекса Ростовской области по теме “Совершенствование инкубационных процессов путем разработки и внедрения средств и систем автоматического управления термоконтрастным режимом инкубации яиц сельскохозяйственных птиц”. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы поддерживались грантами областного министерства. Консультации по отдельным вопросам названной темы проводились высококвалифицированными специалистами ВНИТИП и Мичуринской государственной сельскохозяйственной академии.

Результаты исследований по теме были представлены в трех кандидатских диссертациях и переданы в виде отчетов ВНИТИП и Министерству сельского хозяйства Ростовской области. Настоящая диссертация, кроме указанных программ, выполнялась также в соответствии с тематическим планом госбюджетной НИР ЮРГТУ (НПИ) на период 2003-2006 г.г. по теме “Разработка элементов и устройств для систем управления термоконтрастным режимом инкубации” (шифр темы П3-825 от 24.10.2003) и в рамках двух научных направлений университета “Теоретические основы и принципы построения автоматизированных технологий и оборудования для химических и пищевых производств” и “Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления”, утвержденных ученым советом университета 25.01.2003 и 01.03.2006.

Цель работы. Повышение эффективности инкубационных процессов путем разработки и внедрения имитирующих элементов и управляющих устройств для систем обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации.

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:

  • обобщить известные результаты исследований температурного режима в гнезде птицы-наседки и дополнить их новыми данными; выделить в экспериментально полученных стохастических температурных зависимостях их периодические составляющие, реализация которых должна выполняться разрабатываемыми устройствами управления системой обеспечения нестационарных температурных режимов инкубационных процессов (СОНТРИ);
  • разработать усовершенствованные математические модели инкубационного шкафа и объектов инкубации, подверженных нестационарным температурным воздействиям, с последующими исследованиями последних и установлением аналитических связей между этими воздействиями и внутренней температурой яйца, а далее, используя эти соотношения, предложить методику определения теплового состояния в заданной точке контролируемого объекта по поверхностной температуре;
  • принять решение об использовании для контроля теплового состояния объектов инкубации при внедрении СОНТРИ “яиц-свидетелей” или имитирующих элементов; при выборе второго пути разработать программно-математический инструментарий расчета параметров физических моделей яиц (имитирующих элементов) с последующей метрологической оценкой, применяемых в них, термопреобразователей;
  • предложить принципы построения управляющих устройств, работающих в комплекте со штатной аппаратурой автоматики инкубаторов, и провести опытно–промышленные испытания разработанных элементов и устройств, сформулировать рекомендации по использованию и внедрению средств контроля и управления для СОНТРИ.

Методы исследований. В работе применен комплексный подход, основанный на теоретическом анализе и эксперименте. При исследованиях использовались методы: теории дифференциального и интегрального исчисления, математического анализа, статистических решений и случайных процессов; теории измерений, автоматического управления и математического моделирования с применением лицензионного пакета прикладных программ MathCad.

Научная новизна работы:

  • предложенные тепловые динамические модели объектов инкубации, отличается от известных более полным учетом основных геометрических и теплофизических параметров рассматриваемых биологических объектов;
  • уточненная тепловая динамическая модель инкубационной машины как объекта СОНТРИ учитывает показатель загруженности инкубатора биологическими объектами;
  • установлены новые аналитические соотношения между внутренней и поверхностной температурами, а новизна методики косвенного измерения теплового состояния биологического объекта по результатам прямых измерений температур на его поверхности подтверждена свидетельством о регистрации разработки в отраслевом фонде алгоритмов и программ (св. № 8932 от 30.08.2007);
  • алгоритм расчета основных параметров имитирующих элементов для реализации нестационарных температур предложен впервые (св. № 8933 от 30.08.2007);
  • новизна разработанных управляющих устройств для СОНТРИ, а также предложенных алгоритмов и программ функционирования разработанного микропроцессорного управляющего устройства систем СОНТРИ подтверждена патентами РФ №№ 2253968, 2270453, 2324968, 139715/12 и свидетельством (св. № 10975 от 01.07.2008).

Достоверность научных результатов и выводов диссертационных исследований подтверждается обоснованным использованием апробированных аналитических и экспериментальных методов исследований и аттестованной измерительной аппаратуры; корректностью допущений, принимаемых при решении задач математического моделирования теплофизических объектов; хорошей сходимостью результатов теоретического и экспериментального исследований разрабатываемых средств контроля и управления (их расхождение не превышает 5-8 %), критическим обсуждением полученных результатов на ряде научных конференций и внедрением разработанных элементов и устройств в промышленных системах управления инкубацией, а основные положения работы не противоречат опубликованным материалам других авторов.

Практическая ценность результатов работы заключается в следующем:

применение разработанных элементов и устройств, совместимых со штатной аппаратурой инкубаторов, позволяет с минимальными трудовыми затратами оснастить последние новыми дополнительными средствами автоматизации и тем самым повысить результативность инкубационных процессов;

- положительные результаты испытаний, а также надежная работа элементов и устройств за период их испытаний показали перспективность выбранного направления реализации режима нестационарных температур (в условиях испытаний выводимость яиц повысилась на 6,5 % и отмечена также повышенная жизнеспособность молодняка птицы в постинкубационный период).

Реализация результатов работы. Результаты диссертации внедрены на Шахтинской инкубаторной станции и приняты фирмой “Пластик Энтерпрайз” (г. Новочеркасск) для организации мелкосерийного выпуска экспериментального образца устройства УОРНТ-1, а также переданы в виде отчетов и рекомендаций Министерству сельского хозяйства Ростовской области. Отдельные материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) при подготовке инженеров по специальностям 220501.65 “Управление качеством” и 220301.65 “Автоматизация технологических процессов и производств”, а также магистров по направлению 220200.68 “Автоматизация и управление”.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новые виды математических моделей объектов инкубации в виде “шар в шаре”, “однородный эллипсоид” и “шар в эллипсоиде”.

2. Новые аналитические соотношения между поверхностной и внутренней температурами и методика косвенного измерения теплового состояния объектов инкубации.

3. Программно-математический инструментарий расчета параметров имитирующих элементов СОНТРИ.

4. Принципы построения и алгоритм расчета управляющих устройств для обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации.

Апробация работы. Результаты диссертационных исследований были апробированы на 21 конференции различного уровня, в том числе:

ХII-XIX, XXI и XXII Международных научных конференциях “Математические методы в технике и технологиях” (Великий Новгород, 1999; Санкт - Петербург, 2000; Смоленск, 2001; Тамбов, 2002; Ростов-на-Дону, 2003; Кострома, 2004; Казань, 2005; Воронеж, 2006; Саратов, 2008 и Псков, 2009);

III Международной научной конференции “Новые технологии управления движением технических объектов” (Новочеркасск, 2000);

II Межрегиональной студенческой научной конференции “Студенческая наука-экономике России” (Ставрополь, 2001);

I Всеукраинской международной научно-технической конференции аспирантов и студентов “Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых” (Украина, Донецк, 2001);

II-IV Международных научно-технических конференциях аспирантов и студентов “Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых” (Украина, Донецк, 2002-2004);

III Межрегиональной научной конференции “Управление в технических, социально-экономических и медико-биологических системах” (Новочеркасск, 2000);

Всероссийской конференции молодых ученых и аспирантов по птицеводству (Сергиев Посад: ВНИТИП, 1999);

I, II Молодежных научных конференциях “Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве” (Донск. гос. аграрн. ун-т.-п. Персиановский, 1999, 2000);

I научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сельскохоз. вузов "Аграрная научная Россия в новом тысячелетии" (Краснодар: Кубанский ГАУ, 2003).

Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 40 основных печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 4 патента РФ, а также 27 статей и материалов международных научных конференций, 3 свидетельства об регистрации разработки в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 136 наименований и трех приложений. Работа изложена на 127 страницах и содержит 47 рисунков, 12 таблиц.

Содержание диссертации
ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. АНАЛИЗ температурныХ режимОВ инкубационных процессов И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ. Постановка ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Сравнительная оценка температурных режимов, элементов и устройств для их реализации
1.2. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ИНКУБАЦИИ И ЕГО ОБЪЕКТОВ
2.1. Анализ тепловых динамических моделей объектов инкубации и разработка усовершенствованной модели
2.2. Экспериментальные исследования нестационарного температурного режима насиживания. Методика косвенного расчета центральной температуры объектов инкубации по поверхностной
2.3. Выделение задающих воздействий систем обеспечения нестационарных температурных режимов инкубационных процессов
2.4. Экспериментальное исследование динамических свойств инкубатора и определение его основных характеристик
2.5. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИМИТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
3.1. Сравнительная оценка известных методик разработки физических моделей биологических объектов и программа расчета параметров имитирующих элементов
3.2. Экспериментальное подтверждение адекватности динамических свойств имитирующих элементов и биологических объектов
3.3. Управляющие устройства нестационарных температурных инкубационных процессов
3.4. Микропроцессорное управляющее устройство
3.5. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОПЫТНО–ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ИМИТИРУЮ-ЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
4.1. Метрологическое обеспечение разработанных элементов и устройств
4.2. Опытно-промышленные испытания экспериментальных образцов имитирующих элементов и управляющих устройств
4.3. Выводы по главе 4
Заключение
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.