Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Лихтер Анатолий Михайлович. Управление биофизическими процессами в системах лова рыбы : диссертация ... доктора технических наук : 05.13.06 / Лихтер Анатолий Михайлович; [Место защиты: ФГОУВПО "Астраханский государственный технический университет"]. - Астрахань, 2008. - 325 с. : 8 ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. ОБЩИЙ АНАЛИЗ БИОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В

СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ЛОВОМ РЫБЫ 16

  1. Характеристика систем управления ловом рыбы 16

  2. Характеристика элементов систем управления ловом рыбы 20

  3. Характеристика промысловых физических полей элементов систем управления ловом рыбы 24

  4. Особенности рецепции рыб и действия промысловых физических полей на объект управления 26

  5. Особенности ориентации и поведения рыбы как объекта управления в зоне действия промысловых физических полей 37

  6. Определение параметров промысловых физических полей элементов систем управления ловом рыбы 38

  7. Особенности управления биофизическими процессами в системах лова рыбы с применением промысловых физических полей 41

Основные выводы по главе 1 47

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОСНОВАНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ БИОФИЗИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ В СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ 49

  1. Общие принципы биофизического обоснования эффективности орудий и способов промышленного рыболовства 49

  2. Общая характеристика влияния биофизических процессов на уловистость и производительность лова 62

  3. Влияние биофизических процессов на селективность лова 68

2.4. Постановка задачи исследования 72

Основные выводы по главе 2 74

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СВЕТОВЫХ ПОЛЕЙ ЕСТЕСТВЕННОГО

ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА УПРАВЛЕНИЕ
БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В СИСТЕМАХ ЛОВА
РЫБЫ 76

  1. Значение и виды светового режима 76

  2. Количественная оценка световых полей естественного происхождения 79

  3. Применение результатов гидрооптических исследований для оценки светового режима и эффективности управления 82

  4. Влияние уровня естественной освещенности в водоемах на распределение промысловых рыб по глубине 94

  5. Влияние уровня естественной освещенности в водоемах на структуру и размеры скоплений промысловых рыб 97

  6. Влияние уровня естественной освещенности в водоемах на

показатели вертикальных миграций рыбы 101

3.7. Влияние уровня естественной освещенности в водоемах на выбор

видай показатели орудий и способов лова 104

3.8. Влияние уровня естественной освещенности в водоемах на
показатели эффективности систем управления ловом рыбы 110

Основные выводы по главе 3 112

ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В

СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВЕТОВЫХ
ПОЛЕЙ КОНТРАСТОВ 114

  1. Характеристика световых полей контрастов с учетом управления биофизическими процессами 114

  2. Влияние световых полей контрастов на выбор вида, области применения и параметров орудий лова 120

  3. Влияние световых полей контрастов на уловистость и производительность орудий лова 127

  4. Влияние световых полей контрастов на селективность орудий лова 138

Основные выводы по главе 4 140

ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В

СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СВЕТОВЫХ
ПОЛЕЙ 142

  1. Общая характеристика применения световых полей в системах лова рыбы 142

  2. Характеристика световых полей подводных источников в системах лова рыбы 145

  3. Характеристика световых полей надводных источников в системах лова рыбы 156

  4. Влияние световых полей искусственного происхождения на выбор вида, области применения, параметров орудий и способов лова.... 159

  5. Влияние световых полей искусственного происхождения на уловистость и производительность орудий лова 172

  6. Влияние световых полей искусственного происхождения на селективность лова 180

Основные выводы по главе 5 183

ГЛАВА 6. УПРАВЛЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В
СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 185

  1. Значение и общая характеристика применения электрических полей в системах лова рыбы 185

  2. Характеристика электрических полей, применяемых при управлении биофизическими процессами в системах лова рыбы 188

  3. Влияние электрических полей на выбор вида, области применения, параметров орудий и способов лова 191

  1. Влияние электрических полей на уловистость и производительность лова 195

  2. Селективные свойства электрических полей 198

6.6. Влияние электрических полей на селективность лова 202

Основные результаты и выводы по главе 6 204

ГЛАВА 7. УПРАВЛЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В

СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 206

  1. Значение и общая характеристика применения гидродинамических полей 206

  2. Характеристика гидродинамических полей естественного происхождения 210

  3. Характеристика гидродинамических полей сетных орудий лова....211

7.4. Характеристика гидродинамических полей всасывающих насосов215
7.4. Характеристика гидродинамических полей нагнетающих насосов 218

  1. Влияние гидродинамических полей на выбор вида, области применения, эффективных параметров орудий и способов лова ....222

  2. Влияние гидродинамических полей на уловистость и производительность орудий лова 227

7.8. Влияние гидродинамических полей на селективность лова 232

Основные результаты и выводы по главе 7 240

ГЛАВА 8. УПРАВЛЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В

СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ
АКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 243

  1. Значение и общая характеристика применения акустических полей 243

  2. Влияние акустического фона 251

  3. Характеристика акустических полей сетных орудий лова 252

  4. Характеристика акустических полей средств интенсификации лова 254

  5. Влияние акустических полей на выбор вида, области применения, эффективных параметров орудий и способов лова 263

  6. Влияние акустических полей на уловистость и производительность лова 267

8.7. Влияние акустических полей на селективность лова 271

Основные результаты и выводы по главе 8 273

ГЛАВА 9. УПРАВЛЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В

СИСТЕМАХ ЛОВА РЫБЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛЕЙ
РАСТВОРЕННЫХ И ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ, ТЕПЛОВЫХ
ПОЛЕЙ 275

  1. Значение и общая характеристика применения полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей 275

  2. Характеристика полей растворенных и взвешенных веществ,

тепловых полей 280

  1. Характеристика воздушно-пузырьковых завес 284

  2. Математическое моделирование и экспериментальное определение параметров полей растворенных и взвешенных веществ 287

  3. Математическое моделирование и экспериментальное определение параметров тепловых полей 292

  4. Влияние воздействия полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей на выбор вида, области применения, эффективных параметров орудий и способов лова 294

  5. Влияние полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей на уловистость и производительность лова 298

  6. Влияние полей растворенных и взвешенных веществ, тепловых полей на селективность лова и промысла 300

Основные результаты и выводы по главе 9 302

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 304

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 306

ПРИЛОЖЕНИЕ 332

Введение к работе:

Актуальность темы

Одной из актуальных проблем в теории управления процессами с высокой степенью неопределённости поведения объекта управления является разработка теоретических основ анализа и методов моделирования и совершенствования систем управления с биологическим объектом как управляемой подсистемой. В свою очередь, одной из основных задач промышленного рыболовства является повышение эффективности управления системами лова рыбы и их автоматизация.

Для решения этих проблем важное значение имеет обоснование и разработка биофизических методов расчета характеристик промысловых физических полей и параметров структурных звеньев рыбопромысловых систем для совершенствования на биофизической основе управления системами лова рыбы и их автоматизации.

Как известно, системы управления с биологическим объектом в качестве управляемой подсистемы относятся к сложным кибернетическим системам. Управление в таких системах и подходы к изучению таких систем значительно отличаются от управления в технических системах (работы Н. Винера, В.И. Габрюка, А.В. Когана, Б.П. Мантейфеля, Дж. Милсула, Н.П. Наумова, В.Н. Новосельцева, Д.С. Павлова, В.Г. Рошабека, А.В. Рубина, О.Г. Чораяна и др.). Эти исследования привели к формированию биотехнического направления промышленного рыболовства и рыбохозяйственной кибернетики, которые основаны и развиваются в Астраханском государственном техническом университете (работы В.Н. Мельникова). Большое количество работ посвящено физическим полям в водоемах, рецепции и ориентации рыб, оценке действия промысловых физических полей на рыбу, поведению рыб под действием физических раздражителей (работы Н.Н. Андреева, Ф.И. Баранова, В.А. Ионаса, В.И. Кудрявцева, В.Н. Лукашова, В.Н. Мельникова, И.В. Никонорова, Д.С. Павлова, Э.Т. Преля, В.Р. Протасова, А.И. Трещева и других авторов).

За последние годы появились новые работы по биофизическим проблемам промышленного рыболовства, существенно поднялся уровень фундаментальных и биотехнических исследований в рыболовстве, изменились условия рыболовства, повысились требования к эффективности лова, возникли новые аспекты биофизических проблем, связанные с разработкой информационно-измерительных комплексов АСУ процессами лова, которые необходимо решать в современных условиях и на современной научной базе.

Анализ ранее выполненных работ показывает, что в них в недостаточной степени проявляется практическая направленность исследований, не в полной мере отражается значение управления биофизическими процессами при лове различными способами, не на должном уровне и не всегда с учетом современных условий лова дана количественная характеристика физических полей элементов систем управления ловом и оценка их энергетического и информационного воздействия на объект лова, отсутствуют новые данные о поведении и распределении объекта лова, а также управляющей способности физических полей в зоне действия орудий лова, не всегда показано влияние промысловых физических полей на выбор вида, области применения и показатели эффективности технических средств и способов лова рыбы, а также уловистость, производительность и селективность лова. Но основной недостаток этих исследований состоит в несистемном подходе к решению задач, связанных с комплексным воздействием промысловых физических полей на рыбу, с оценкой и совершенствованием управления процессами лова рыбы на биофизической основе. Вот почему в современных условиях исследования, посвящённые проблеме повышения эффективности управления биофизическими процессами и автоматизации в системах лова с биологическим объектом как управляемой подсистемой с учетом действия на него промысловых физических полей, весьма актуальны.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления кафедры «Электрооборудование и автоматика судов» (ЭАС) ГОУ ВПО Астраханский государственный технический университет (АГТУ) и является составной частью научных исследований, которые проводятся во ВНИРО, АГТУ, АГУ, бассейновых научно-исследовательских и учебных институтах рыбного хозяйства России и за рубежом.

Цель и задачи диссертации

Цель диссертации – разработка теоретических основ анализа, методов моделирования, совершенствования управления биофизическими процессами и автоматизации в системах лова рыбы.

Соответствующая указанной цели научно-техническая проблема может быть сформулирована следующим образом – обоснование комплексных методов оценки влияния промысловых физических полей на процесс лова рыбы, исследование и выбор эффективных параметров управляющих воздействий на различные виды рыб и разработка перспективных автоматизированных систем управления процессами лова рыбы из условия улучшения промысловых, экологических и экономических показателей.

Основные задачи диссертации:

разработка методологических основ управления биофизическими процессами в системах лова рыбы на основе решения задач и алгоритмов оперативного управления;

разработка систем автоматизированного управления биофизическими процессами при лове рыбы с комплексным применением промысловых физических полей;

разработка общих принципов биофизического обоснования эффективности способов и технических средств лова с учетом системного подхода к управлению биофизическими процессами при лове рыбы;

оптимизация устройств и каналов для измерения и передачи текущей информации при реализации алгоритмов оперативного управления биофизическими процессами в системах лова рыбы;

разработка методов математического моделирования промысловых физических полей с целью уточнения и оптимизации их действия на объект лова при управлении биофизическими процессами в системах лова рыбы;

исследование энергетических и информационных характеристик и параметров промысловых физических полей различной модальности как факторов, определяющих эффективность управления объектом лова;

оценка и оптимизация влияния управляющего действия промысловых физических полей на выбор вида, области применения и параметров технических средств и способов лова рыбы;

исследование и оптимизация влияния промысловых физических полей при управлении биофизическими процессами в системах лова рыбы на производительность и селективность лова.

Методы исследований

Поставленные в диссертации задачи решены на основе теоретических и экспериментальных исследований с применением основных идей и методов теории управления процессами, рыбохозяйственной кибернетики, математического моделирования, теории операций, теории вероятностей и математической статистики, биофизических и биотехнических основ промышленного рыболовства, физики моря и т.д.

Проверку и оценку результатов теоретических исследований проводили путем сравнения с результатами модельных и натурных экспериментальных исследований по специально разработанным методикам.

Научная новизна и теоретическая ценность работы

Научная новизна и теоретическая ценность работы в целом заключается в разработке основ анализа и обосновании параметров систем управления, в которых в качестве управляемой подсистемы выступает биологический объект – рыба.

В том числе:

уточнены теоретические основы автоматизации и управления процессами с биологическим объектом как управляемой подсистемой;

разработаны промысловые системы управления биофизическими процессами на основе решения задач и алгоритмов оперативного управления;

разработаны общие методы анализа биофизических процессов в системах управления ловом рыбы;

разработаны методы оптимизации устройств и каналов для измерения и передачи текущей информации при реализации алгоритмов оперативного управления биофизическими процессами в системах лова рыбы;

разработаны общие принципы и методы биофизического обоснования эффективности способов и технических средств лова рыбы при системном подходе к процессу лова;

получены математические модели промысловых физических полей различной модальности в зоне орудий лова, адаптированные к анализу и синтезу систем управления процессом лова;

уточнены методы энергетической и информационной оценки и оптимизации действия промысловых физических полей на объект лова как элемент системы управления процессом лова рыбы;

разработаны способы и алгоритмы оперативного управления биофизическими процессами в системах лова с комплексным применением промысловых физических полей;

уточнены способы и результаты оценки влияния и оптимизации управления биофизическими процессами в системах лова с комплексным применением промысловых физических полей на выбор вида, области использования, эффективных параметров технических средств и способов лова рыбы;

дана оценка влияния и оптимизации характеристик промысловых физических полей на производительность и селективность лова.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Практическая ценность результатов работы состоит в повышении эффективности лова рыбы путем совершенствования управления биофизическими процессами и автоматизации в системах лова рыбы.

В частности, можно использовать:

методы анализа биофизических процессов в системах лова рыбы – на всех стадиях научно-исследовательских работ, для подготовки технической документации при разработке способов, технических средств и систем управления ловом рыбы;

общие принципы биофизического обоснования эффективности способов и технических средств лова рыбы как элементов систем управления ловом – на всех стадиях проектирования технических средств лова;

энергетические и информационные характеристики промысловых физических полей в зоне орудий лова – для выбора места и времени лова, эффективных параметров орудий и средств интенсификации лова как источников промысловых физических полей;

усовершенствованные методы оценки действия промысловых физических полей на объект лова, количественной оценки поведения объекта лова, новые способы и алгоритмы управления биофизическими процессами в системах лова с комплексным применением промысловых физических полей – в практике научно-исследовательских работ при разработке АСУ процессами лова;

результаты количественной оценки влияния и оптимизации действия промысловых физических полей на выбор вида, области применения и эффективных параметров технических средств и способов лова рыбы – в практике проектно-конструкторских работ, работы органов рыбоохраны и непосредственно в практике лова;

результаты исследований и оптимизации управляющего действия промысловых физических полей на уловистость, производительность и селективность лова – для улучшения промысловых, экологических и экономических показателей в практике лова и разработке рыбоохранных мероприятий;

результаты расчета оптимальных параметров каналов передачи информации объекту управления и оптико-электронных устройств информационно-измерительных комплексов АСУ процессами лова рыбы - для улучшения промысловых, экологических и экономических показателей в практике лова и разработке рыбоохранных мероприятий.

Результаты исследований внедрены на Астраханской сетевязальной фабрике для совершенствования проектирования и постройки орудий лова; в ОАО «Мурманская фабрика орудий лова» для проектирования новых конструкций разноглубинных тралов для различных районов Мирового океана, а также для совершенствования систем управления режимами их работы; в дельте Волги и на Северном Каспии в системе организаций Астрыбакколхозсоюза для совершенствования лова речными закидными неводами, сетями, крупными и мелкими ловушками; на Астраханской базе морского лова, в ОАО «Камызякская рыбопромышленная компания», ООО РК «Каспрыбфлот», ООО «Каспрыбпром» для повышения эффективности лова каспийской кильки рыбонасосными установками и конусными подхватами; в ООО «Рыбколхоз Волна Революции» для оптимизации параметров операций лова кошельковыми неводами, длины кошельковых неводов, а также для определения характеристик акустических излучателей в воротах кошельковых неводов; в ООО «Центр развития рыболовства и аквакультуры» (ТРАЛ ЦЕНТР ВЕСТ) для разработки конструкции донных и разноглубинных тралов, оценки их эффективности, выбора оптимальных параметров трала; при подготовке инженерных и научных кадров по различным специальностям в Астраханском государственном техническом университете и по физико-математическим, естественнонаучным и инженерным образовательным программам и специальностям в Астраханском государственном университете. Акты о применении результатов диссертационной работы приведены в Приложении.

Апробация работы

Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета и Астраханского государственного университета за период с 2000 года по 2007 год, на Всероссийской конференции «Методы и средства измерения в системах контроля и управления» (Пенза, 2001), на Международной конференции, посвященной 70-летию АГТУ (Астрахань, 2001), на Межрегиональной конференции "Научные разработки ученых - решению социально-экономических задач Астраханской области" (Астрахань, 2001), на IV Международной научно-практической конференции "Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре и образовании" (Астрахань, 2001), на Международной научно-технической конференции, посвященной 20-летию Атырауского университета (Атырау, 2001), на Международной конференции, посвященной памяти профессора В.Н. Войниканис-Мирского (Астрахань, 2003), на Международной конференции "Водные биоресурсы России: решение проблем их изучения и рационального использования" (Москва, 2003), на Международной конференции" Математическое моделирование процессов промышленного рыболовства" (Астрахань, 2004), на Международной конференции "Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов Мирового океана" (Москва, 2005), на Международной конференции "Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна" (Астрахань, 2005), на семинаре «Совершенствование лова и управления запасами промысловых рыб» (Астрахань, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликована 61 печатная работа, в том числе 3 монографии, 3 учебных пособия для вузов и 15 работ в изданиях, в которых ВАК РФ рекомендуется публикация основных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора наук.

Структура и объем диссертации

Подобные работы
Агеев Олег Вячеславович
Ресурсосберегающее управление процессом филетирования рыбы на основе мехатроники
Мырзин Глеб Семенович
Автоматизация и управление процессом технического обслуживания системы технологических трубопроводов
Асташин Сергей Михайлович
Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования
Шведов Николай Георгиевич
Автоматизация и управление процессом многолезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы
Мурыгин Александр Владимирович
Управление процессом электронно-лучевой сварки с использованием информационных свойств плотности распределения электронного пучка
Максаков Сергей Анатольевич
Оптимизация ресурсов и управление процессами информационного обмена в сетях АСУТП на основе полевых шин
Елизаров Александр Михайлович
Моделирование, оптимальное проектирование и управление процессом нанесения гальванического хромового покрытия
Афанасенко Алексей Геннадьевич
Управление процессом карбонизации в производстве кальцинированной соды по показателям качества продукции
Ильин Андрей Николаевич
Оптимальное управление процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме
Афлятунов Рим Минигазимович
Оперативное управление процессом пиролиза углеводородов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net