Обоснование способа адаптивного управления процессом доения коров Текст научной статьи по специальности «Математика»

Сведения об авторах Нефёдова Людмила Вениаминовна - канд. географ. наук географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва). Тел. (495)939-42-57; (495)939-41-63; моб.89169178785.

Information about the authors Nefedova Liudmila Veniaminovna - Candidate of Geographical Sciences, Lomonosov Moscow State University, faculty of geography (Moscow ). Work phone: + 7(495) 939-42-57, +7(495) 939-41-63, mobile phone: 89169178785.

УДК 637.124.631.3

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОЕНИЯ КОРОВ © 2010 г. О.Б. Забродина, О.И. Мартыненко

Получено математическое описание процесса молоковыделения доильным аппаратом отсасывающего типа. По результатам моделирования предложен способ адаптивного управления процессом доения.

Ключевые слова: молоковыделение, технология, доение, процесс, доильный аппарат, давление.

Mathematical description of milking process with the help of a milking apparatus of drawing type has been got. According to the designing results the way of adapted control of cow milking process is offered.

Key words: milking, technology, a milking apparatus, process, pressure.

Одним из актуальных вопросов в области машинного доения является разработка адаптивных технологий управления процессом доения.

Важным подходом к управлению процессом машинного доения является изменение рабочих параметров доильного аппарата, в частности глубины подсоско-вого вакуума, в зависимости от интенсивности молокоотдачи в каждой фазе доения по долям вымени. При этом в зависимости от интенсивности молокоотдачи в каждой фазе доения поддерживается определённое значение глубины вакуума под соском,

- математическая модель вымени

dP±

dt

+ P, - T4

P

dt

способствующее безопасному и наиболее полному молоковыведению [1]. Анализ кривых молоковыведения [2] показал, что для повышения эффективности машинного доения необходима адаптация процесса доения по долям вымени, то есть выдаивание животных в индивидуальном режиме с учетом особенностей переходных характеристик каждой доли вымени.

Путём математического описания физиологических процессов в работах [1], [2] получены математические модели узлов доильного аппарата.

При дальнейшем анализе использованы:

dPc

dP В

5 dt + pc -T dt

+ k p +

gr в

+ k2Pa + k3PCi -k4pn - k5Sn ;

T ^ + kioSn + T, % -knpn + ki2p,,,

dt dt ;

- динамическая модель доильного аппарата

Т + Р4 = к18Р2;

а!

Жр

Т'~СМ + РМ = + к2 Рк 1 + к 3^Ф'2 + к4Рк2 + к5асФ3 + кб РкЪ + к + к% Рк 4 +

+ КМ а * к19Рш * Т2

ш

Т, ^ * рс = к,0ру. ;

т4 ар>3 * Рз = кпа8 *КгРп * КзРг ;

Т5 , *Р2 _к14М8 * к15Р3 * к16М9 * к17Р4 * Т6 ,

ж ш

где Г1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6 Т7 , Т8 - постоянные времени;

кх, к2, кз, к4, к5, кб, к7, к8, к9, кю, кц, к12, к фициенты; а8, а9 - дроссели;

Р - мгновенные значения давлений пульсатора;

Ра - атмосферное давление; асф1.4 - проводимости сфинктеров сосков;

Рк1-4 - давление в молочной и сосковой цистерне вымени;

Рц - давление в цистерне вымени;

Рн - наружное давление, действующее на цистерну вымени;

Рс - давление, оказывающее воздействие на соски вымени;

Рв - глубина вакуума;

Рп - значение давления под соском;

£п - площадь соска, на которую действует давление рс;

Рм - давление, с которым молоко вытесняется из альвеолярной ткани;

Ру - соответственно давление в управляющей камере пульсатора.

На основании анализа моделей, их идентификации были получены значения постоянных времени и коэффициентов, являющихся статистическими характеристиками. Полученные математические модели послужили исходным материалом для построения компьютерных моделей, разработанных в среде МайаЬ.

На основании анализа результатов компьютерного моделирования и исследований физиологов был предложен способ адаптивного управления процессом дое-

, к14, к15, к16, к17, к18, к19 - передаточные коэф-

ния. Значения постоянных времени и передаточных коэффициентов приведены в [1].

Целью настоящих исследований являлось обоснование способа адаптивного управления процессом доения.

Такой способ адаптивного управления процессом доения, включающий выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения и изменение длительности такта сосания в зависимости от характеристик молоковыведения, можно реализовать следующим образом. В качестве характеристик молоковыведения используют интенсивность и скорость изменения интенсивности молоковыведения.

После надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают глубину вакуума, равную 0,8 рн. Через период времени 4 т глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на значение Ар и затем через период времени 4 т по переходной

характеристике интенсивности молоковы-ведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыве-дения данной доли вымени тв1 и скорость

изменения молоковыведения на данном интервале времени.

Переходная характеристика изменения интенсивности молоковыведения д(^) в начале доения и график изменения ваку-

ума под соском вымени во времени приведены на рисунке 1.

Если интенсивность молоковыведе-ния увеличилась, то глубину вакуума под соском снова повышают на Ар на период

времени 4 гя, если уменьшилась - то

оставляют на прежнем уровне. Далее в про-

цессе доения через каждый промежуток времени, равный 4 , вычисляют скорость

изменения интенсивности молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском Ар . При этом учитывают, чтобы вакуум под соском не превышал значения, равного 1,1 рн.

Ч-*

ч»

1,1 Рн Рн

0,8 Рн

V к _ _ 4(0

4Тч) • • 4 Тві і 4 Тві ;4 Тві

І І Др І !

Л : 1 1 Ар Ар 1 1—1 1 г !< 1

Рис. 1. Переходная характеристика изменения интенсивности молоковыведения ) в начале доения и график изменения вакуума под соском вымени во времени

При снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления на промежуток времени тві, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковы-ведения ткі и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума рн.

Переходная характеристика изменения интенсивности молоковыведения д() в конце доения и график изменения вакуу-

ма под соском вымени во времени приведены на рисунке 2.

Затем через каждый промежуток времени 4ги подают поочередно в подсоско-вое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления на период ткі. Далее снова вакуум р .

Так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с. Причем период времени т - сред-

нее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведе-ния для данной породы коров, рн - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01 рн < Ар < 0,1 рн.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для адаптивного управления доением необходимо в процес-

се выдаивания каждого соска вычислять присущие именно ему динамические характеристики - постоянные времени моло-ковыведения и молокоотдачи и уточнять коэффициенты передаточных функций, внося изменения в режим управления, что обеспечит безопасное и наиболее полное молоковыведение.

Рис. 2. Переходная характеристика изменения интенсивности молоковыведения д(ї) в конце доения и график изменения вакуума под соском вымени во времени

Литература

1. Винников, И.К. Технологии, системы и установки для комплексной механизации и автоматизации доения коров [Текст] / И.К. Винников, О.Б. Забродина, Л.П. Корманов-ский; под ред. Л.П. Кормановского. - Зерноград, 2001. - 354 с.

2. Забродина, О.Б. Оценка переходных характеристик молоковыведения: сб. науч. тр. [Текст] / О.Б. Забродина, О.И. Мартыненко. - Зерноград: АЧГАА, 2006.

3. Правила машинного доения коров. - М.: Агропромиздат, 1989.

Сведения об авторах Забродина Ольга Борисовна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68.

E-mail: [email protected].

Мартыненко Ольга Ивановна - ассистент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68.

Information about the authors Zabrodina Olga Borisovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68.

Martynenko Olga Ivanovna - assistant of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68.

УДК 631.371:621.311

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕДОКС-ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ

© 2010 г. Б.П. Чёба, А.А. Бондарев

Электроактивированные растворы находят широкое использование в сельском хозяйстве. Они применяются при силосовании, предпосевной обработке семян, поении животных и птиц, дезинфекции помещений, оборудования и т.д.

Ключевые слова: электроактивированная вода, редокс-потенциал, раствор, регулирование, исследования, процесс.

Electroactive solutions are widely applied in agriculture. They are used during silage, presowing seed tilling, giving poultry and animals to drink, disinfection of accommodations, equipment, etc.

Key words: electroactive water, redox potential, solution, regulation, research, process.

Электроактивированные растворы находят всё более широкое использование в сельскохозяйственном производстве. Так, они применяются при силосовании, предпосевной обработке семян, поении животных и птиц, дезинфекции помещений, оборудования и тары и т.д. Основными показателями степени активированности получаемых водных растворов являются значения водородного показателя рН и редокс-потенциала. Для разных технологических процессов электроактивированная вода должна иметь достаточно точное значение этих показателей, т.к. она во многих технологических процессах взаимодействует с биологическими объектами.

Существует несколько причин, вызывающих изменение редокс-потенциала: изменение давления в водопроводной сети;

колебания напряжения питания; температура исходной воды; концентрация растворённых солей в воде и др. Для питания активаторов используется постоянный ток. Но даже стабилизация питающего напряжения не позволяет поддерживать постоянными вышеназванные параметры. Все это приводит к тому, что в процессе получения растворов необходимо достаточно часто контролировать выходные значения и вносить в процесс соответствующую коррекцию. Коррекция, как правило, осуществляется изменением тока, протекающего через активатор, для чего применяются чаще всего системы стабилизации тока, хотя при изменении производительности активатора при одном и том же токе выходные параметры активированной воды могут быть различными. Регулирование тока про-