Система керування процесом утримання біологічних об’єктів сільськогосподарського призначення

Система керування процесом утримання біологічних об'єктів сільськогосподарського призна 3 римання та реалізують виключно режим стабілізації параметрів, що не завжди є ефективним. Застосування таких систем при забезпеченні належної продуктивності біологічного об'єкту може призвести до зменшення енергетичних витрат тільки до 5% порівняно із системами [Славин P.M. Научные основы автоматизации производства в животноводстве и птицеводстве. - М.: Колос, 1974; Мурусидзе Д.Н. Оборудование для создания микроклимата на фермах. -М.: Колос, 1972]. Відома система керування процесом переробки сировини [Деклараційний патент України на корисну модель № 24300, МПК (2006), G05B 13/00, опубл. 25.06.2007], до якої входять системи автоматизації, що підтримують усі відповідні параметри процесу в певних межах, а також включена система прийняття рішень, яка дозволяє враховувати стан та зміни фізико-механічних показників сировини під час її зберігання для корекції параметрів системи керування технологічним процесом з метою отримання продукту високої якості за умов зменшення його собівартості. До підсистеми включені такі блоки: оцінки стану сировини, прогнозування втрат сировини, блок корекції та людино-машинний інтерфейс. Особливостями даної системи є те, що при прогнозуванні зміни якісних показників сировини (збурень на дифузну станцію цукрового заводу) при її зберіганні забезпечується визначеність з необхідною точністю та однозначність прогнозованих показників сировини. Крім того, у даній системі передбачається тільки корекція значень технологічних параметрів, які потрібно підтримувати для досягнення оптимальних техніко-економічних показників переробки сировини. Недоліком даної системи є те, що наведені особливості не дозволяють застосувати дану модель системи для керування процесом утримання біологічних об'єктів сільськогосподарського призначення у виробничих приміщеннях. В основу корисної моделі поставлена задача створення системи керування процесом утримання біологічних об'єктів сільськогосподарського призначення у промислових приміщеннях з максимізацією прибутку від реалізації виробленої продукції та одночасним зменшенням енергетичних затрат на отримання цієї продукції шляхом введення особливої підсистеми прийняття рішень. Система керування процесом утримання біологічних об'єктів на Фіг. 1 складається з: - підсистеми прийняття рішень (111 IP), яка включає блок розпізнавання образів (БРО), блок прийняття рішень (БПР), блок керування (БУ); - локальної системи керування (ЛСУ), що складається з локального автоматичного управляючого пристрою (ЛАУП), виконавчих елементів (BE), об'єкта керування (ОУ). Призначення БРО. При утриманні біологічних об'єктів у промислових спорудах сільського господарства основними збуреннями є природні зміни температури протягом усього періоду виробництва сільськогосподарської продукції. Багаторічні спостереження зміни зовнішніх природних температурних збурень показали, що 44637 4 останні є реалізаціями нестаціонарного випадкового процесу, які можна поділити на ділянки, що становлять реалізації стаціонарного процесу або стаціонарного з детермінованими складовими (квазістаціонарного). Кожна така ділянка є образом збурення і визначається або тільки статистичними характеристиками, або з додаванням до цих характеристик детермінованих складових. Тривалості образів з однаковими стохастичними характеристиками можуть бути від 50 до 500 годин (середня тривалість - 100...120 годин). Загальна кількість можливих образів залежить від територіального розміщення технологічного об'єкту і в межах України може становити від 350 до 700. Має місце частина річних реалізацій із суттєвими нестаціонарностями. Ці реалізації не визначаються жодним із образів. Їх частка становить 2...5 % від решти. Математичні моделі таких образів збурень можуть бути подані за допомогою стохастичних диференціальних рівнянь dX( t ) та + αX( t ) = Av ( t ) dt d2 X( t ) dX( t ) ⎡ dV ( t ) ⎤ + γX( t ) = B ⎢ + ξV( t )⎥ , dt dt ⎣ dt ⎦ де X(t) - стаціонарний випадковий процес із нульовим математичним сподіванням; V(t) - білий шум із одиничною інтенсивністю; α, β, γ, ξ, А, В сталі коефіцієнти, які визначаються із статистичних характеристик образів. Таким моделям відповідає нескінченна кількість можливих реалізацій, тому вибір управляючих дій необхідно здійснювати в умовах невизначеності з відомими статистичними характеристиками. Вибір оптимальних стратегій керування проводиться за десятьма реалізаціями образу, які приймаються за стратегії природи. Оцінка кожної стратегії керування виконується методами теорії ігор і статистичних рішень шляхом аналізу платіжної матриці: Пі П2 ... Пm П1 Аі А1 a11 a12 ... a1m А2 a21 a22 ... a2m ... ... ... ... ... An an1 an2 ... anm 2 +β Пj - стратегії природи; Аі - стратегії керування; аіj - значення основних складових прибутку при утриманні біооб'єкта при i-тій стратегії керування та j-ій стратегії природи за час дії такого збурення. aij = cпрNпр – (скLк + сенЕен). де спр, ск та сен - вартості одиниці продукції, одиниці матеріальних затрат та одиниці енергетичних затрат відповідно; Nпр - кількість продукції, виробленої за час дії поточного збурення; Lк - кількість матеріальних затрат за цей же час; Еен - кількість енергетичних затрат відповідно. У БРО визначаються образи на основі сигналів про прогнозовані добові зміни температурних збурень θгм від Гідрометеоцентру України та обробки даних від датчиків температури зовні виробничого приміщення (θзов) за останні 20 годин для ре 5 44637 алізацій стаціонарних процесів та 40 годин - для квазістаціонарних шляхом порівняння із образами можливих реалізацій (θб) у базі даних. Вид розпізнаного образу (RΘ) передається в БПР, у базі даних якого для кожного образу зберігаються можливі варіанти дій керування й показники якості (Вб) для кожної дії за продуктивністю виробництва, матеріальними та енергетичними витратами у фізичних одиницях. У БПР вводяться дані вартості складових прибутку С, з урахуванням яких методами теорії ігор і статистичних рішень здійснюється вибір оптимальної стратегії керування (Up). Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 За допомогою БУ проводиться зміна заданої дії Uзад або зміна оптимальної - для нового образу стратегії керування Ucт У ЛАУП. Висновок. Введення в систему керування процесом утримання біологічних об'єктів сільськогосподарського призначення підсистеми прийняття рішень, яка здійснює вибір стратегій керування за критерієм максимального прибутку з використанням інформації про залежності продуктивності біологічних об'єктів, матеріальних та енергетичних витрат від технологічних параметрів, їх вартості та статистичних характеризбурень, забезпечить стик прогнозованих найбільший прибуток від реалізації виробленої продукції та мінімізує енергетичні витрати на утримання. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601