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:

Тришечкин Сергей Петрович. Автоматизация термоконтрастного режима инкубации куриных яиц : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Москва, 2005.- 182 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/1461

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Обзор тепловых режимов инкубации и систем управления инкубатора

1.1 Обзор температурных режимов инкубации яиц
сельскохозяйственных птиц, соответствующих систем управления и
автоматических устройств для промышленных инкубаторов, пути их
совершенствования 11

1.2 Инкубатор, как объект автоматизации, его основные
характеристики и устройства 55

1.3 Постановка задач исследования 59

ГЛАВА ВТОРАЯ. Контрольно измерительная и исследовательская аппаратура для изучения яиц сельскохозяйственных птиц как тепловых объектов инкубации.

  1. Технические методы уменьшения погрешностей термопреобразователя 61

  2. Разработка лабораторного стенда для исследования теплоинерционных свойств куриных яиц 74

  3. Оценка методической погрешности измерения внутрияйцевой температуры 88

  4. Экспериментальное исследование изменения поверхностной и

внутрияйцевой температуры при перекатывании яйца птицей наседкой 94

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Тепловые динамические модели яйца и инкубационного шкафа

  1. Математическое моделирование нестационарного температурного поля яйца в процессах его инкубации 100

  2. Тепловые динамические модели объекта инкубации 105

  3. Моделирование тепловых процессов в инкубаторе 111

  4. Обобщенная тепловая модель инкубатора как объекта управления... 123 ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Система управления термоконтрастным режимом инкубации.

4.1 Расчет устойчивости автоматической системы регулирования
температуры воздуха в инкубационном шкафу и определение
показателей качества переходного процесса в системе 131

  1. Определение вида переходного процесса в системе регулирования температурного режима инкубатора и повышение качества регулирования 140

  2. Система управления температурным режимом инкубации на базе программного задатчика. Основные требования к программному задатчику, реализующему режим инкубации, близкий к естественному.. 145

ВЫВОДЫ 150

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 154

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 165

Программа расчета параметров измерительной схемы ИРТ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 168

Таблица П.2.1. -П.2.8. - теплофизические коэффициенты куриных яиц.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 176

Программа построения АФЧХ

Моделирование решений ДУ методом Рунге-Кутта. Расчет настроек регулятора по методу Циглера-Никольса.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 179

Акты внедрения результатов работы

Введение к работе:

Инкубация яиц сельскохозяйственной птицы относится к одному из наиболее эффективных направлений промышленной биотехнологии, позволяющему в короткие сроки и с минимальными экономическими затратами увеличить производство ценных пищевых продуктов. Для повышения воспроизводства птицы можно, как известно, использовать экстенсивный и интенсивный способы. Первый из них заключается в увеличении числа и емкости инкубаторов, а значит - общего количества одновременно инкубируемых яиц. Второй способ предполагает повышение результативности инкубирования, а именно, - увеличение выводимости яиц и жизнеспособности молодняка. Очевидно, что второй способ весьма перспективен, тем более, что его возможности ещё далеко не исчерпаны. Основанием для такого утверждения служат результаты сопоставления условий и эффективности насиживания яиц птицей-наседкой и искусственной инкубации. Так, при инкубации, которая характеризуется стабильным температурным режимом, нормируемая выводимость, например, куриных яиц составляет 80-90 %. Фактически же она часто находится на ещё более низком уровне для инкубационных яиц низкого качества (долгий срок хранения яиц, неправильный рацион несушки). В то же время насиживание обеспечивает почти стопроцентную выводимость даже таких яиц.

Столь существенное различие результатов насиживания и инкубации можно объяснить, видимо, тем, что в инкубаторе не воспроизводятся в полной мере те условия, которые определяют развитие эмбриона в гнезде. Инкубация, как известно, представляет собой комплекс многих взаимосвязанных биологических, физических и энергетических процессов, от интенсивности которых (каждого в отдельности и в совокупности) зависит её результативность. При насиживании выполнение таких действий как нагрев, охлаждение, вентиляция, увлажнение и перемещение яиц в гнезде, необходимых для выведения жизнеспособного молодняка, природа возложила на птицу-наседку,

которая за многовековой период довела эти операции до совершенства. При инкубации же эти процессы осуществляются в инкубаторе, который представляет собой биоэнерготехнологический аппарат, оснащённый специальными устройствами для автоматического обеспечения заданных температурного, влажностного, вентиляционного и механического режимов воздействия на инкубируемые яйца.

Анализ литературных данных и результаты проведенных исследований показали, что температурные режимы насиживания яиц птицей-наседкой и инкубирования неидентичные. Температура яиц при насиживании изменяется в сравнительно широких пределах, так как наседка переворачивает и перекатывает яйца, покидает гнездо для приёма пищи и дефекации. Поэтому температурный режим насиживания, в отличие от искусственной инкубации, является весьма термоконтрастным. В связи с этим автором была выдвинута гипотеза, что именно термоконтрастность температурного режима является одной из причин повышенной выводимости яиц при насиживании, и что между параметрами теплового воздействия на объект инкубации и результативностью этого процесса, существует определённая связь. Уже первые опыты по инкубации при термоконтрастном режиме подтвердили правомерность высказанной гипотезы и необходимость дальнейшего, более глубокого изучения эффекта термоконтрастности с целью повышения выводимости яиц и жизнеспособности молодняка сельскохозяйственной птицы.

В предлагаемой работе излагаются результаты аналитических и экспериментальных исследований, проведённых автором в лабораториях Московского Государственного Университета Прикладной Биотехнологии, Южно-Российского государственного технического и Донского государственного аграрного университетов, в Особом конструкторско-технологическом бюро "Старт", а также в производственных условиях - на БыстрянскоЙ и Шахтинской птицефабриках, инкубационно-птицеводческих станциях Морозовского района. Инициатором постановки таких исследований

был ныне покойный член Всемирной ассоциации птицеводов, доктор
сельскохозяйственных наук, профессор ДГАУ Эдуард Иосифович Дерлутян. Он
считал обязательным условием успешного решения этой проблемы творческое
сотрудничество птицеводов и специалистов в области технических наук.
Насколько велика роль чисто технических аспектов в технологии инкубации яиц
сельскохозяйственной птицы показано в монографии [70]. Из приведённых в
названной книге разносторонних сведений о влиянии энергетических,
аэродинамических, механических, биохимических и других факторов на
процесс инкубации наибольший интерес с точки зрения тематики
выполненных научных исследований представляют материалы о

температурных режимах инкубирования.

Следует отметить большое внимание, проявленный интерес и поддержку к проводимым исследованиям Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области. Автор сознает, что приведённые ниже материалы не в полной мере решают рассматриваемую проблему. Поэтому все замечания по содержанию работы и предложения по дальнейшим (в том числе, возможно, и совместным) работам в этом направлении будут приняты с признательностью.

Цель и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является повышение результативности инкубационных процессов путем создания специальных устройств управления, реализующих термоконтрастный режим инкубации.

Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы решались следующие основные задачи:

- Создать микропроцессорный комплекс контрольно-измерительных и регистрирующих устройств для изучения тепловых режимов яиц в гнезде наседки с целью получения оптимальных задающих температурных воздействий разрабатываемых устройств и системы управления термоконтрастным режимом инкубации.

- Получить оптимальные задающие температурные воздействия для
расчета и обоснованного выбора параметров разрабатываемых устройств и
систем управления термоконтрастным режимом инкубации.

Получить тепловую динамическую модель биологических объектов для разработки специальных устройств управления термоконтрастным режимом инкубации.

Разработать методику создания теплофизических моделей яиц сельскохозяйственных птиц для повышения качественных показателей управления термоконтрастным процессом инкубации.

-Получить тепловую динамическую модель объекта управления разрабатываемой системы автоматизации термоконтрастного режима инкубации.

-Разработать и создать специальные устройства для обеспечения термоконтрастного режима в инкубаторе.

-Сформулировать алгоритм управления технологическим процессом инкубирования микропроцессорным устройством для реализации термоконтрастного режима инкубации.

- Провести опытно-промышленные испытания разработанных устройств,
позволяющих обеспечить термоконтрастный режим инкубации.

Научная новизна исследования.

1. Предложена тепловая динамическая модель объектов инкубации,
учитывающая геометрические и теплофизические свойства
рассматриваемых объектов, а также краевые и граничные условия.

2. Предложена методика расчета основных параметров
теплофизических моделей (имитаторов) объектов инкубации,
обеспечивающая идентичность их динамических характеристик путем
изменения формы и размеров таких моделей с учетом условий теплообмена
исследуемого биологического объекта и его имитаторов.

  1. Предложена новая методика косвенного измерения температуры в любой точке объекта инкубации по результатам измерения температурного поля на его поверхности.

  2. Получена тепловая динамическая модель инкубационной машины, как объекта управления системы автоматизации термо контрасти о го режима инкубации, учитывающая показатель его загруженности яйцами.

  3. Предложены новые устройства и способ их взаимодействия в системе управления термоконтрастным режимом инкубации, защищенные патентом РФ.

Практическая ценность работы.

обоснованы и уточнены параметры, а также вид тепловых воздействий при термоконтрастном режиме инкубации;

предложена методика расчета основных параметров специализированных устройств автоматики - теплофизических моделей (имитаторов) объектов инкубации;

-предложена новая методика косвенного измерения температуры в любой точке объекта инкубации по результатам измерения температурного поля на его поверхности;

- разработаны новые устройства и способ их взаимодействия в системе
управления термоконтрастным режимом инкубации, а также алгоритм
управления технологическим процессом инкубирования для реализации
термоконтрастного режима инкубации, позволяющие значительно повысить
экономические показатели инкубационного процесса;

Реализация и внедрение результатов исследований.

На основании выполненных исследований и предложенных технических решений внедрена и успешно работает система обеспечения термоконтрастного режима инкубации на следующих предприятиях птицеводческой промышленности:

- ЗАО «НИВА» Морозовского района Ростовской области (ИПС);

- КФХ «Гиденко» Морозовского района Ростовской области (ИПС);
Внедрение - с января 2004г;

Результаты работы подтверждены актами о внедрении. Вклад автора. Личный вклад автора состоял в:

- разработана тепловая динамическая модель объектов инкубации;

- предложена методика косвенного измерения температуры в любой
точке объекта инкубации по результатам измерения температурного поля на
его поверхности;

разработана тепловая динамическая модель инкубационной машины;

разработано устройство и способ его взаимодействия с системой управления термоконтрастным режимом инкубации.

Апробация работы.

Результаты разработок были апробированы на 3 конференциях различного уровня, в том числе на:

~ Ш-й Международной научной конференции "Новые

технологии управления движением технических объектов" (г. Новочеркасск, 2000 г.);

XVII-й Межрегиональной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (г. Кострома, 2004 г.);

V-й Международной научно-технических конференциях аспирантов и студентов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" (Украина, г. Донецк, 2005 г.г.);

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 патент РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка

использованной литературы из 125 наименований и приложения. Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка и 25 ф таблиц.

*'

Подобные работы
Цыпин Александр Владимирович
Выбор оптимальных параметров и автоматизация режима скользящего давления мощных энергоблоков
Петроченков Антон Борисович
Автоматизация выбора режимов функционирования систем электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий
Барбасова Татьяна Александровна
Автоматизация регулирования режимов пароводяного струйного подогревателя
Ромодин Александр Вячеславович
Автоматизация управления миниэлектроэнергетическими системами в аварийных режимах работы
Шнайдер Дмитрий Александрович
Автоматизация управления системами теплоснабжения промышленных объектов при низкотемпературных режимах
Сафронов Вахтанг Давидович
Автоматизация технологических процессов циклического дозирования компонентов асфальтобетонной смеси в комбинированном режиме грубого взвешивания и досыпки
Михайлова Ольга Валентиновна
Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих оптимизацию процессов в технологии инкубации яиц
Михайлова Ольга Валентиновна
Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих оптимизацию процессов в технологии инкубации яиц
Цыпин Александр Владимирович
Выбор оптимальных параметров и автоматизация режима скользящего давления мощных энергоблоков
Юшков Сергей Анатольевич
Автоматизация библиографического поиска в диалоговом режиме

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