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:

Морозов Виталий Олегович. Автоматизированное управление процессом производства хлебного кваса : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Морозов Виталий Олегович; [Место защиты: Кубан. гос. технол. ун-т].- Краснодар, 2009.- 153 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2230

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

Анализ технологического процесса производства кваса

1 Анализ состояния пищевой промышленности в области техники и технологии процесса производства кваса

2 Анализ технологических компонентов при производстве кваса

3 Анализ технологического оборудования и уровня автоматизации процессов брожения квасного сусла 19

4 Анализ различных методов контроля готовности кваса, наиболее перспективных с точки зрения автоматизации

5 Особенности производства кваса на ООО «Национальный продукт»

6 Постановка задачи исследования 37

Выводы по главе 1 42

Математическое моделирование процесса брожения

1 Химико-физические свойства процесса брожения 43

2 Теоретическое и экспериментальное обоснование предлагаемой математической модели и анализ значимости параметров модели при параметрической идеитификации

3 Составление математической модели процесса брожения на основании полученных экспериментальных данных

3.1 Рассмотрение возможности применения метода множественного линейного регрессионного анализа для построения модели

3.2 Рассмотрение применимости метода мультипликативной модели для построении модели

3.3 Рассмотрение возможности применения метода Брандона для построения модели

4 Анализ полученной математической модели и

эффективности ее возможного применения в промышленных условиях

Выводы по главе 2

Исследование автоматизированной системы управления процессом производства кваса

1 Получение математической модели теплообменника по подготовке воды для кваса

2 Оптимизация параметров системы стабилизации температуры воды при производстве кваса

2.1 Метод обобщённой линеаризация последовательно включенных нелинейностей

2.2 Расчет параметров автоколебаний в системе стабилизации температуры воды при использовании релейного регулятора

2.3 Расчет оптимальных параметров регулятора в системе стабилизации температуры воды при использовании существующего регулятора

2.4 Особенности реализации цифровых законов управления при использовании сервомоторов постоянной скорости 92

3.3 Расчет оптимальных параметров цифрового регулятора, работающего в комплекте с сервомотором постоянной скорости 97

3.4 Получение передаточной функции приведенной непрерывной части цифровой САУ 100

3.5 Расчет цифровой системы на устойчивость по критерию Джури 102

3.6 Алгоритм функционирования системы управления в автоматическом режиме 106

Выводы по главе 3 109

4 Реализация автоматической системы управления процессом производства кваса 110

4.1 Разработка и исследование системы регулирования заданной температуры затора 110

4.2 Анализ применимости измерительного преобразователя расхода воды 113

4.3 Разработка и исследование измерительной системы задания вязких компонентов - концентрата квасного сусла и сахарного сиропа 116

4.4 Разработка системы измерения основных параметров в бродильно-купажном аппарате 118

4.5 Разработка и исследование системы контроллеров управления и операторского пункта 122

4.6 Структура и состав АСУ ТП 127

4.7 Описание алгоритма работы АСУ ТП 131

Выводы по главе 4 136 Заключение 137

Список использованных источников 139

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное) 147

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (обязательное) 149

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (обязательное) 150  

Введение к работе:

Актуальность работы. В последние годы программа развития Российской Федерации направлена на развитие предприятий, особенно малого и среднего бизнеса, с применением инновационных технологий. В Краснодарском крае лидирующее место в промышленности занимает пищевая отрасль. Развитие данной отрасли связано с переходом на более высокие показатели качества перерабатываемого сырья, увеличением объемов продукции, уменьшением доли ручного труда. Все это невозможно без автоматизированного контроля и управления основными технологическими процессами на предприятии.

Данная научная работа посвящена автоматизации технологического процесса производства хлебного кваса. Квас издавна называют традиционным национальным напитком у восточных славян. Он известен более 1000 лет еще со времен Киевской Руси. В противовес так называемым «химическим» напиткам, настоящий квас не содержит в своем составе консервантов, ароматизаторов, добавок, подсластителей и прочих искусственных ингредиентов, способных провоцировать аллергию или обострение заболеваний желудочно-кишечного тракта. Квас – пищевой продукт с ярко выраженными полезными свойствами, он богат витаминами, в том числе группы В. Потребительские свойства кваса соответствуют требованиям регламента гигиены питания и направлены на решение задач в области политики здорового питания и отвечают основным направлениям Концепции здорового питания Правительства РФ. В настоящее время рынок кваса в России находится на подъеме. По прогнозам производителей, в текущем году объем рынка кваса увеличится на 45-50%. Рост рынка на уровне 50% сохранится в течение ближайших нескольких лет, что позволяет говорить о возрождении популярности этого национального русского напитка среди россиян.

Обзор научно-технической литературы показал, что до настоящего времени не было научных работ, посвященных комплексной автоматизации производства кваса. Все имеющиеся разработки в этой области связаны либо с частичной механизацией, либо с сигнализацией о протекании процесса и позволяют только облегчить физический труд. Для создания полностью автоматизированной системы необходимо решить проблему автоматизации измерений, поскольку лабораторные методы не позволяют проводить процесс брожения и, соответственно, весь технологический цикл в автоматизированном режиме. Основное внимание в данной диссертационной работе уделяется самому сложному с точки зрения автоматизации и самому ответственному процессу – брожению затора. Исследование и моделирование данного технологического процесса позволят создать автоматизированную систему управления всем технологическим процессом производства кваса.

Проблеме повышения эффективности биотехнологических процессов на основе новых технологических приемов, синтеза систем с использованием методов математического моделирования, идентификации и адаптивного управления посвящены научные исследования ученых Балакирева В.С., Бирюкова В.В., Гордеева Л.С., Лапшенкова Г.И., Лубенцова В.Ф., Матвеева В.Е., Меньшутиной Н.В., Уткина В.И., Цирлина А.М., Шубладзе А.М., Юсунбекова Н.Р. и других. Однако, отсутствие системного подхода к исследованию и методологических подходов к созданию и управлению САУ процессом брожения при производстве кваса снижают эффективность решений задач по автоматизации процессов производства кваса и делают указанную проблему весьма актуальной.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления кафедры Автоматизации производственных процессов (АПП) ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (КубГТУ) «Автоматизированное управление техническими и технологическими объектами».

Целью диссертационной работы является разработка методологических основ автоматизированного управления производством кваса.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

- систематизация и сравнительный анализ оборудования и АСУ процессом производства кваса;

- структурная идентификация объекта исследования и разработка математической модели процесса брожения при производстве кваса;

- постановка и решение задачи оптимального управления процессом производства кваса;

- техническая реализация модернизированной системы управления процессом производства кваса.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- разработан метод автоматического контроля и управления процессом брожения затора на основании полученной математической модели процесса брожения, позволяющий использовать более широкий спектр технических средств для реализации АСУ;

- для определения оптимального управления экспериментально получена математическая модель теплообменника по подготовке воды для кваса;

- научно обоснована реализация П-регулирования для процесса производства кваса.

Практическая ценность работы состоит в разработке и внедрении комплекса технических решений по автоматизации технологических процессов производства кваса, а именно: в разработке трехуровневой АСУ процессом производства кваса; в создании и технической реализации способа автоматического контроля процесса брожения; в определении рекомендаций для эффективной реализации цифрового управления стабилизацией температуры воды при производстве кваса в случае использования сервомотора постоянной скорости; в описании алгоритма реализации цифрового закона управления, в синтезе оптимального управления данным процессом.

На защиту выносятся:

- метод автоматического контроля и управления процессом брожения затора;

- методологический подход к выбору оптимального управления процессом производства кваса;

- технические решения, принятые при реализации автоматизи-рованных систем для производства кваса.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе научных задач были использованы методы теории автоматического управления, статистического анализа данных, математического и имитационного моделирования и современные комплексы программ. Полученные данные проверялись экспериментально в лабораторных и производственных условиях.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе теоретических результатов и формулируемых на их основе выводов обеспечивается строгостью производимых математических выкладок, базирующихся на аппарате теории автоматического управления, имеющего под собой достаточно жесткую математическую основу. Справедливость выводов относительно предложенной системы управления и алгоритмов управления подтверждена математическим моделированием и численным определением параметров модели объекта и алгоритмов идентификации с помощью экспериментальных данных промышленного процесса производства кваса.

Реализация результатов. Результаты работы реализованы в системе автоматического управления процессом производства кваса, прошедших испытания на ООО «Национальный продукт» (г.Краснодар) и принятых в эксплуатацию. Акты проведения испытаний приведены в диссертации.

Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на всероссийских научных конференциях, а также обсуждались на заседаниях кафедры автоматизации производственных процессов ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

Публикации. По результатам исследований опубликованы 6 статей, из них 2 – в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК России для публикаций научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы составляет 151 страница, в том числе 44 рисунка, 2 таблицы, 5 страниц приложения. Список использованных источников включает 71 наименование.


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