Автоматизация контроля влажности кондитерских масс с применением интеллектуальных технологий

• Автор: Апанасенко, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Цель и задачи исследования

Объекты и методы исследования.

Научная новизна работы

Практическая ценность.

Апробация работы.

Публикации.

1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ КОНДИТЕРСКИХ МАСС.

1.1 Анализ особенностей технологического процесса уваривания сахаропаточного сиропа для приготовления конфет из мягкого грильяжа

1.1.1 Особенности приготовления сахаропаточного сиропа

1.1.2 Описание процесса уваривания сахаропаточного сиропа как объекта управления
1.2 Методы и средства измерения влажности кондитерских масс
1.3 Анализ применения нейронных сетей для построения АСУ ТП.
1.4 Возможность применения виртуального датчика влажности для контроля процесса уваривания сахаропаточного сиропа
1.5 Задачи исследования
1.6 Выводы.
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ УВАРИВАЕМОГО САХАРОПАТОЧНОГО СИРОПА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОНФЕТ ИЗ МЯГКОГО ГРИЛЬЯЖА И ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ
2.1 Постановка задачи измерения влажности.
2.2 Математическая постановка задачи
2.3 Этапы решения задачи построения виртуалього датчика влажности кондитерских масс
2.4 Выводы
3. РАЗРАБОТКА НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ВИРТУЛЬНОГО ДАТЧИКА ВЛАЖНОСТИ КОНДИТЕРСКИХ МАСС
3.1 . Подбор архитектуры нейронной сети и алгоритма обучения для
реализации нейросетевой модели.
ЗЛ.1 Классификация нейронных сетей
3.1.2 Анализ возможности применения нейронных сетей различных типов для решения задачи построения виртуального датчика влажности кондитерских масс. .
3.1.3 Подбор количества слоев и количества нейронов каждого слоя нейронной сети
3.1.4 Подбор алгоритма и проведение обучения нейронной сети
3.1 Анализ работоспособности нейросетевой модели.
3.1 Выводы.
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЛАЖНОСТИ УВАРИВАЕМОГО КАРАМЕЛЬНОГО СИРОПА.
4.1 Структурная схема системы регулирования влажности
увариваемого карамельного сиропа для приготовления конфет из мягкого грильяжа.
4.2 Описание элементов системы регулирования влажности
увариваемого карамельного сиропа.
4.3 Программноаппаратные средства, выбранные и используемые для
реализации разрабатываемой системы.
4.4 Блоксхемы алгоритмов работы элементов системы регулирования влажности увариваемого карамельного сиропа.
4.5 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Изучение отечественной и зарубежной литературы указывает на необходимость углубленного исследований в рассматриваемой области и применения новых подходов к использованию ИНС для построения виртуальных датчиков с учетом специфики кондитерской промышленности. Проведенные исследования показали возможность успешного решения задачи автоматического контроля влажности на примере сахаристых кондитерских масс за счет внедрения в производственный процесс специально разработанного программноаппаратного комплекса ПАК виртуального датчика, построенного на основе искусственной нейронной сети ИНС, приемлемого по стоимости для любого пищевого предприятия. Создание и внедрение виртуального датчика влажности с использованием интеллектуальных технологий и современных математических методов позволяет оптимизировать управление технологическими режимами линии производства кондитерских изделий, непрерывно получать данные о влажности кондитерских масс в течение всего технологического процесса в режиме реального времени, существенно уменьшить уровень брака, снизить потери рабочего времени, сырья и энергии, повысить качество готовой продукции. Решение этой проблемы позволит построить эффективную систему регулирования и управления технологическими процессами кондитерских производств. Изложенное позволяет сделать вывод об актуальности темы диссертационной работы. Обоснование принципов решения проблемы автоматизации контроля влажности кондитерских масс. Проведение анализа, обобщение и систематизация направлений использования искусственных нейронных сетей ИНС в различных отраслях в том числе в пищевой промышленности. Разработка и обоснование метода, позволяющего в реальном времени контролировать влажность кондитерских масс. Разработка математических моделей, алгоритмов и программ для реализации методов автоматического контроля влажности, кондитерских масс. Проведение комплексных экспериментальных исследований и анализа технологического процесса производства сахаристых кондитерских изделий на примере процесса приготовления сахаропаточного сиропа линии производства конфет из мягкого грильяжа с целью разработки и апробации метода автоматического контроля влажности. Математическая постановка задачи автоматического регулирования влажности в процессах уваривания при приготовлении сахаристых кондитерских изделий. Проектирование структуры программноаппаратного комплекса ПАК для контроля влажности увариваемой кондитерской массы. Научное обоснование и разработка оптимальной НСМ для автоматизации регулирования влажности увариваемой кондитерской массы. Разработка виртуального датчика влажности кондитерских масс на основе нейросетевых алгоритмов. Разработка схемы интеграции ПАК виртуального датчика в автоматизированную систему управления технологическим процессом АСУ ТП при производстве кондитерских изделий. Экспериментальная проверка результатов на промышленном оборудовании. Практическая реализация результатов разработки. Объектом исследования является поточная технологическая линия по производству конфет из мягкого грильяжа и нуги, функционирующая на производстве предприятия ОАО Московская Кондитерская Фабрика Красный Октябрь типовая линия производства сахаристых кондитерских изделий. Предмет исследования составила совокупность теоретических, методологических и практических задач, связанных с автоматизацией контроля влажности кондитерских масс. Были исследованы модели, методы, средства и способы контроля влажности кондитерских масс по результатам значений различных наиболее информативных технологических параметров процесса, а также физикохимических и реологических параметров сырья и полуфабрикатов, измеренных в процессе производства сахаристых кондитерских изделий. При проведении теоретических и экспериментальных исследований использованы основные положения и уравнения теории автоматического управления, математического моделирования, элементы теории принятия решений, методы системного анализа, оптимизации, планирования и обработки результатов экспериментов, теории ИНС, теории нечетких множеств, а так же методы математической статистики.