Диссертация (1152206), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Проведеноэкспериментальноеисследованиеосновныхфизико-механических свойств МК, позволившее осуществить выбор параметров,оказывающих наибольшее влияние на качество дозирования МК. Результатыэкспериментальныеисследованияформыиразмерачастицмолотогообжаренного кофе в оборудованиях «НТ- educator» показали, что частицыимеют неправильные формы, что усложняют описать математическую модельпроцесса истечения молотого кофе в дозирующее устройство.2. Результаты исследования сыпучести МК, полученные на трибометре,показывали, что мелкофракционные частиц МК являются связным материалом,так как сопротивление сдвигу τ0 больше нуля. Насыпная плотность МКпрактически не влияет на численные значения коэффициентов внешнего трения(рисунок 2.9). При увеличении нормального напряжения в зоне сдвига на 15 %увеличивается коэффициент внутреннего трения не более, чем на 2–3 %.3. Предложена модель определения скорости свободного истечения МКиз БСД (см.
форм 2.1) с учетом физико-механических свойств МК и параметровконструкции БСД с помощью, которой позволяет выявить параметры бункера,97обеспечивающего стабильность истечения молотого кофе без сводообразованияи правильно настроить объемный дозатор СД для эффективности оценкикачества МК. Проведенные расчеты позволило, определить характерныезависимость скорости истечения от параметров конструкции бункера и отфизико-механических свойств МК.4.
Результаты анализа аналитических подходов к моделированиюпроцесса истечения молотого кофе из БСД показывает, что вид истечениямолотого кофе отличается от жидкостей наличием коэффициента внутреннеготрения, силы сцепления, а также осуществляются напряжения на стенецилиндроконической бункера объемного дозатора СД, что усложняет описатьдифференциальные уравнения процесса истечения МК из БСД. При этомописанныеуравненияцилиндроконическойсилформынапряжений(см.иформулыдавления2.17-2.19).вбункереОпределеныгеометрические размеры и параметры конструкция бункера объемногодозатора, чтобы обеспечить устойчивое течение молотого кофе.5.
Результаты моделирования дискретных частиц МК по методамдискретных элементов (МДЭ), позволило визуализировать моделируемыхпроцессов с использованием систем компьютерного зрения (СКЗ) или 3DвиртуальнойреальностидляпроцессаистеченияМК,нореальнаягеометрическая форма частиц МК затрудняет задачи моделирования в процессеистечении. При этом с учетом физико-механических свойств МК и параметровконструкции бункера, проведенный анализ показал, что на угол внешнеготрения МК существенно влияют эффективные значения коэффициентов тренияскольжения fs .
Практика показалось, что при применении эффективныхзначений коэффициента скольжения, дает возможность моделировать частицМК с различными гранулометрическим составом и формой частиц МК пометодам дискретных элементов.6. Разработанные имитационные модели Краснов и Давиденко нерассматривают физико-механические свойства материала как параметрывозмущения, которые влияют на процесс дозирования пищевых продуктов.98Поэтому необходимо добавить контур управления параметров свойствматериала в модели для исследования и описание модели процесса объемногодозирования молотого кофе.7. Предложена методика определения параметров модели (п.
2.3.1) приуправлении уровнем молотого кофе в бункере дозатора СД для моделированияи исследования асимптотического движения дозатора СД и контроля уровняМК.8. Проведенныематематическиеописанияразрушениечастициоценочных характеристик стохастических процессов образования и разрушениясводчатых структур частиц МК и разработки структурно-параметрическихмоделей процессов истечения (п. 2.1) и дозирования частиц МК (п. 2.3),позволяют определить основные режимные и технологические параметры,чтобы перейти к разработке математическим моделям процесса объемногодозированиясиспользованиеминтеллектуальныхтехнологийсхемавтоматизации процессов производства МК, оптимизации технологическихрежимов и управления производственным процессом на современном уровне.99ГЛАВА 3.
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОЗИРОВАНИЯПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ3. 1. Критерии управления процессом дозированияВ каждой операции технологического процесса производства МКсуществует какой-либо критерий качества. Это может быть определенноекачество продукции, максимальная выгода или производительность или одиниз многих других параметров оценки. Задачей САР является поддержаниепеременных параметров на таком уровне, чтобы выходной параметр каждогопроцесса находился внутри области значений, диктуемых критерием качестварегулирования [80, 59].В процессе дозирования производства МК предъявляются такиетребованиякакточностьвустановившихсярежимах,требованиякустойчивости, требования к качеству переходных процессов [102].Точность дозирования зависит от многих факторов: неравномерностиподачи молотого кофе в механизм дозирования; вздрагивания механизмадозирования и фундаментов; вариативности молотого кофе (удельный вес,размер, неоднородность, насыпная плотность, гигроскопичность, текучесть,способность к сводообразованию); непериодические изменяющиеся свойствамолотого кофе.Критерийустойчивостиповидупереходнойхарактеристики(переходного процесса), является устойчивой, если переходный процессзатухает.
Однако система может быть устойчивой, но ее переходные процессы,в зависимости от изменения параметров, будут сильно различаться [39, 46]. Этипроцессы существенно отличаются по виду, имеют разные частоту колебаний,время завершения, амплитуду отклонения от заданной величины. В связи с100этим возникает необходимость сравнения, оценки устойчивых временныххарактеристик систем управления процессом ДМК.С точки зрения управления процессом дозирования молотого кофе, вкачествесоставляющихкритерияуправлениярассматриваютсяпроизводительность объемного дозатора. К основным характеристикамдозатора СД относятся: тип дозируемого молотого кофе, количество мерныхстаканов, диапазон варьирования объема мерного стакана, производительность,потребляемая мощность, масса и габариты, вид упаковочного материала (тары).В пусковом режиме и режиме останова в качестве критерия управленияобычно рассматривается время пуска/останова с ограничениями на показателикачества МК.
Ниже рассматриваются, предложены критериальные зависимостидляуправленияПервоначальнодозаторомвпроизводительностькачествеСДвкритериятехнологическойавтоматическомуправлениялиниисрабочемрежиме.выбираетсязаданнаяналоженныминанееограничениями на колебания массы МК в упаковке [125]:1 = зад ± ∆, √∑( − зад )2 ≤ П,−1(3.1)=1где − производительность,производительность,[упаковок/мин],[упаковок/мин];∆ −зад −допустимыезаданнаяотклоненияпроизводительности, N – число выпущенных упаковок (циклов дозирования),П − заданная погрешность дозатора СД, [кг], − порция МК, зад − заданнаяпорции МК.Уравнение (3.1) как и представления структуры системы управлениятакже трансформируются в процессе проектирования. При исследованиисистемы «дозатор-привод-система управления» методами имитационногомоделирования вместо производительности рассматривается расход молотогокофе на входе (1 ) и выходе бункера дозатора (2 ), зависящий от скоростейприводов питателя и дозатора (1 и ω2 ).1011 зад = 1 (1 , 2 ), 2 зад = 2 (1 , 2 ),(3.2)1 = F1 (1 ), ω2 = F2 (2 ),1 = 1 – 1 зад , 2 = ω2 – 2 зад ,F3 (зад ) = 1 зад – 2 зад ,где 1 зад , 2 зад – заданные (расчетные) значения скоростей приводов, 1,2 – зависимости скоростей приводов питателя и дозатора от расходовмолотого кофе на входе и выходе, 1 , 2 – рассогласования для локальныхрегуляторов скоростей приводов питателя и дозатора, F1, F2, F3 – функциипреобразования координат.
На основе иерархической модели структурысистемы автоматического дозирования молотого кофе (п. 1.11 см. рисунок 1.14)и коэффициенты информативных параметров состояния технологическогопроцесса производства МК (п.2.2 и п.2.7) определяются управляющиепеременные для построения имитационной модели ДМК. Технологическуюсистему управления объемным дозированием производства молотого кофе спараметрами контроля в общем виде можно представить в виде графа нарисунке 3.1.В устройство подачи кофе (УПК), контролируются скорость приводаподачи МК в бункер X6 (1 ), и объем МК в начале процесса X2(0 , 1 ).0 () = Л 1 () ,(3.3)где, 0 () − Начальное значение расхода МК от времени , Л −Параметры конструкции транспортного оборудования питателя (конвейер),1 − скорость привода питателя, − плотность МК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
