Автореферат (1152205), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Предложен способ управления производительностью дозатора сучетом корректирующего воздействия по промежуточной координате - уровняпродукта в бункере, обеспечивающий постоянное значение отношения общегообъема бункера к объему, занимаемому застойными зонами молотого кофе.3. Доказана возможность обеспечения стабилизации работы дозатора засчет применения на нижнем уровне управления классических линейныхзаконов регулирования по каналам «скорость вращения ротора дозатора –уровень продукта» и «скорость вращения привода загрузки – уровеньпродукта».4.
Исследованы закономерности разброса размеров и формы частицмолотого кофе сорта «Арабика» с получением примеров 2D и 3D изображенийчастиц, доказывающие неправомерность применения допущений о правильнойгеометрической форме частиц при решении задач моделирования и управлениядозатором.5. Разработаны алгоритмы управления процессом дозирования,предусматривающие компенсацию стохастических возмущений по загрузкедозатора и физико-механических свойств кофе.Практическая значимость и реализация результатов работы1. Разработана и предложена новая функциональная структурная схема(ФСС) промежуточных операций процесса объемного дозирования МК суказанием необходимых параметров регулирования и контроля, а такжеструктурные связи системы автоматического дозирования (САД) пищевыхпродуктов с включением в нее интеллектуальных датчиков контроля уровня вбункере хранения объемного дозатора.2.
Разработана структура нейронной сети, типа многослойныйперсептрон с одним скрытым слоем – ПИД контроллером как нейросетевой7оптимизатор (НСО) с интеллектуальными модулями контроля показателейкачества молотого кофе и управления процессом дозирования пищевыхпродуктов.3. На основе структурно - параметрического моделирования разработанаматематическая имитационная модель управления процессом объемногодозирования пищевых продуктов предусматривающая учет корректирующеговоздействия по промежуточной координате и скоростей приводов, используяэффективности ПИ законов регулирования и нейросетевого оптимизатора ПИконтроллера.4.
Разработан программно-аппаратный комплекс для управленияпроцессом дозирования пищевых продуктов в среде разработки программногообеспечения NI LabVIEW.Апробация работы. Основные результаты работы и положениядиссертационной работы докладывались и обсуждались на научныхконференциях: XXVII Международная научная конференция «Математическиеметоды в технике и технологиях» (ММТТ-27) Тамбов 2014г; XXVIМеждународная научная конференция «Математические методы в технике итехнологиях» (ММТТ-26) Вологда 2014г; Научно-практической конференции«Актуальные проблемы автоматизации и управления» Челябинск 2013г; XXVIМеждународная научная конференция «Математические методы в технике итехнологиях» (ММТТ-26) Нижний Новгород 2013г; Международная научнопрактическая конференция «Автоматизация и управление технологическими ибизнес – процессами пищевой промышленности», 21– 23 ноября 2016 г.,МГУПП; Научная конференция с международным участием «Развитиепищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука», 11–12 апреля 2017 г., МГУПП; Международная научно-практическая конференция«Академическая наука - проблемы и достижения», 15 – 16 мая 2017, NorthCharleston, USA.
Международная научная конференция «Фундаментальные иприкладные задачи механики», 15 – 16 октября 2017, Москва.Общеуниверситетская студенческая конференция студентов и молодых ученых«День науки» Сборник материалов конференции, апрель 2017, Москва.Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 19научных работ, в том числе 3 статьи опубликованы в научных журналах,входящих в перечень ВАК Российской Федерации.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав, основных результатов работы и выводов, списка сокращенных слов,списка литературы и приложения; включает 61 рисунок, 10 таблиц. Основнойтекст изложен на 156 страницах.
Библиографический список включает 188наименования, из них 35 на иностранном языке.8ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведенииобоснованаактуальностьтемыисследования,сформулированы цели и задачи исследования, дано описание содержанияработы, представлены выносимые на защиту основные положения, отраженынаучная новизна полученных результатов и их практическая значимость.В первой главе описаны характеристики кофе, детали его обработки,характеристика основных стадий и сопутствующие проблемы при производствемолотого обжаренного кофе (МК). Особое внимание уделено объемнымдозаторам. Указаны недостатки их работы, которые требуется скорректировать.Проанализирована работа дозаторов порционного и непрерывного типовдействия, используемых на сегодняшний день в пищевой промышленности.Проанализированы дозаторы различных типов и выбран объемныйстаканчиковый дозатор как объект автоматизации с формализациейособенностей процесса объемного дозирования.
Для упаковки продукта наосновании проведенного анализа рассмотрен и выбран вертикальныйфасовочно-упаковочный автомат в базовом исполнении. Проведенаклассификация основных типовых операций в процессе дозирования припроизводстве МК. Выбраны факторы, определяющие эффективность этихопераций.На основании полученных результатов разработана функционально структурная схема (ФСС) влияния факторов перерабатываемого сырья,промежуточных операций на качество объемного дозирования МК на рис. 1.Рис. 1.
Функционально-структурная схема влияния факторовпромежуточных операций на процесс дозирования молотого кофеВыбраны и обоснованы наиболее важные органолептические показателикачества и физико-механические свойства молотого кофе (МК),контролируемые и регулируемые параметры в ходе технологического процесса,такие как: промежуточная координата (уровень МК в бункере дозатора),9скорость привода питателя, скорость привода дозатора, коэффициентистечения, плотность, коэффициент сыпучести, скорость истечения МК,погрешность дозатора, заданная масса (объем) МК. Проанализированы методыи средства автоматического контроля в потоке этих показателей.
Проведенанализ и выбор современных промышленных контроллеров для управленияпроцессами дозирования. Разработана иерархическая модель структурысистемы автоматического дозирования (САД) молотого кофе (рис. 2) сописанием функциональных устройств системы автоматического дозирования,функциональных механизмов и блоков управления, входящих в состав САД,исполнительных механизмов (ИМ) и приводов (Пр), а также датчиков и блоковуправления.УХКAБДА1ЗМА2ИМСАДУПКBУДКCСУDПодМВ1B1aПрB1bМЗРС1ИММВДC2C2aПрC2bБУХКD1БУПКD2БУДКD3БСD4Рис. 2. Иерархическая модель структуры системы автоматическогодозирования молотого кофеСовременное программное обеспечение верхнего уровня для работы сприборами рассматриваемого класса не позволяет представлять процессдвижения среды в бункере за исключением отображения на мониторемнемосхемы с имитацией заполнения бункера стаканчикового дозатора.
Вработе показано, что существующие в настоящее время методы оценки этихпоказателей качества субъективны и требует проведения комплексааналитических и экспериментальных исследований.Была поставлена задача создания математической модели процессадозирования молотого кофе с использованием микро–ЭВМ и контроллера,позволяющих компенсировать влияние внешних возмущающих воздействий.10Вторая глава. Во второй главе рассматриваются вопросы поведениямолотого кофе в бункере при истечении. Описаны разные подходы кмоделированию работы стаканчикового дозатора.
Установлены оптимальныепараметры конструкции бункера для молотого кофе, предотвращающиесводообразование. Подробно описаны лабораторные методы определенияпараметров молотого кофе. Анализ существующих моделей процессадозирования и результаты экспериментов по исследованию формы и размерачастиц молотого кофе помогают найти правильный подход к построению имоделированию адекватной модели процесса управления дозированиеммолотого кофе.Проведено экспериментальное исследование основных физикомеханических свойств МК, оказывающих наибольшее влияние на качестводозирования МК. Доказано, что мелкофракционные частицы МК являютсясвязным материалом, так как сопротивление сдвигу τ0 больше нуля.Проведенные эксперименты с помощью зондового микроскопа показали, чточастицы МК имеют неправильные формы, что показано на рис. 3.Рис. 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
