Интенсификация процесса смесеприготовления на основе автоматизированного управления агрегатом непрерывного действия для производства пищевых комбинированных продуктов

• Автор: Федосенков, Денис Борисович
• Шифр специальности: 05.18.12, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Проблемы смесеприготовления пищевых комбинированных продуктов и автоматизации агрегатов непрерывного действия.

1.1. Особенности получения многокомпонентных смесей и специфики мо

делирования и управления динамикой процесса их производства

1.1.1. Количественная оценка однородности многокомпонентных смесей.

1.1.2. Методы математического описания динамики процессов непрерывного смесеприготовления
1.1.3. Обзор дозировочного оборудования, используемого в смесеприготовительных агрегатах.

1.1.4. Центробежные смесительные устройства непрерывного действия.

1.1.5. Методы интенсификации процесса смешивания дисперсных материалов в непрерывно действующем аппарате центробежного типа.

1.1.6 Влияние флуктуаций питающих потоков на процесс непрерывного смесеобразования.

1.1.7 Причины возникновения нестационарности сигналов смесеприготовления
1.1.8 Обоснование необходимости использования подхода на базе вейвлетпреобразования.
1.2. Универсальность вейвлетметодов при обработке результатов контроля и управления динамикой процессов дозирования и смешивания
1.2.1. Использование визуалыюграфичсского отображения исследуемых процессов.
1.2.2. Возможность формирования управляющих воздействий на базе визуалыюграфических изображений режимов исследуемых процессов
Выводы.
Глава 2. Теоретические положения, описывающие процессы массопереноса, контроля и управления смессприготовительным афегатом в вейвлетсреде
2.1. Адаптивная аппроксимация сигналов материальных потоков, формируемых во внутриаппаратной среде, методами поиска соответствия.
2.2. Алгоритм вейвлетпоиска соответствия с применением времячастотных словарей.
2.2.1. Дискретный вейвлетпоиск соответствия в словаре Габора при обработке сигналов материальных потоков в агрегате.
2.2.2. Реализация в среде обработки данных регистрируемых сигналов материалопотоков дозаторов спирального, шнекового и порционного типов.
2.3. Преобразование одномерных материалопотоковых сигналов в двумерные времячастотные динамические спектры.
2.3.1. Использование времячастотных распределений для отображения текущих режимов массопереноса в агрегате.
2.3.2. Класс времячастотных распределений для расчета и отображения динамических спектров материальных потоков.
2.3.3. Дискретизация распределения Вигнера
2.4. Математические модели материалопотоковых сигналов блока мультидозирования.
2.4.1. Описание сигналов расхода дозирующих устройств непрерывного действия.
2.4.2. Модели сигналов расхода дозаторов дискретного действия
Глава 3. Аппаратнопрограммный комплекс для управления смесеприготовительным агрегатом методами вейвлетиреобразования.
3.1. Структура аппаратнопрограмного комплекса
3.1.1. Схема лабораторноисследовательского стенда
3.1.2. Блоксхема управляющего мониторингового комплекса
3.2. Описание технологического оборудования автоматизированного агрегата и средств регистрации материалопотоков.
3.2.1. Дозировочное оборудование и оценка погрешностей дозирования
3.2.2. Центробежный смеситель непрерывного действия.
3.2.3. Первичные измерительные преобразователи для регистрации материалопотоковых сигналов
Глава 4. Моделирование и цифровое вейвлетуправление динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате с центробежным смесителем непрерывного действия.
4.1. Моделирование внутриагрегатных процессов.
4.1.1. Структурная схема смссеприготовительного агрегата.
4.1.2. Топологический способ анализа смесительной системы на основе сигнальных графов.
4.1.3. Формирование расчетной блочной структурной
схемы агрегата
4.2. Процедуры обработки, идентификации и управления динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате
4.2.1. Способ формирования управляющих воздействий в вейвлетсрсде.
4.2.2. Создание квадратичных обратных связей в дозирующих устройствах.
4.2.3. Цепь обратной связи в канале внутреннего рецикла смесительного аппарата
4.3. Формирование вектора управляющих воздействий в аппаратной среде мониторингового комплекса
4.3.1. Цифровое преобразование текущих сигналов в системе управления агрегатом
4.3.2. Принцип вейвлетуправления в системе автоматического регулирования динамики дозаторов и смесительного аппарата
4.3.3. Использование тиристорного блока в качестве аналогового управляющего устройства.
4.3.4. Схема технологического процесса формирования управляющих воздействий в компьютерной среде.
4.3.5. Способ вейвлетмониторировапия и вейвлетуправления в режиме реального времени
4.3.6. Техническая реализация автоматизированной системы управления смесеприготовительными процессами средствами вейвлетпреобразований.
Выводы.
Глава 5. Системы промышленного производства многокомпонентных смесей в пищевой промышленности как объекты вейвлетмониторинга и управления .
Основные результаты работы и выводы
Литература


Особенно это касается высокодинамических процессов, то есть таких, которые протекают с высокими мгновенными времязависимыми частотами. Отслеживать и анализировать подобные процессы иными словами, контролировать их на визуальном уровне в формате одномерных скалярных, или Ю сигналов с помощью физической или виртуальной измерительной аппаратуры не представляется возможным. Между тем, наличие синхронной с регулированием функции контроля, отражающей результат мгновенного мониторирования процесса во времени всегда приветствуется, поскольку существенно повышает информационную составляющую процесса регулирования. Мониторирование, например, является непременным условием успешного перехода с автоматического режима на режим ручного управления или в ходе проведения полностью ручного управления. Кроме того, наличие возможности получения результата контроля процесса, в виде визуальнографических отображений последнего на мониторе в режиме реального времени позволяет использовать вес преимущества сенсорного управления. Таким образом, управление динамикой технологического процесса совместно с его мониторированием при отображении результата контроля этого процесса в визуальнографической форме представляет собой актуальную задачу. Это актуальная проблема, представляющая значительный научный и практический интерес для ряда ведущих отраслей промышленности и агропромышленного комплекса страны. Количественная оценка однородности многокомпонентных смесей Однородность смеси принято оценивать величиной, характеризующей вариацию изменчивость состава в различных ее частях. Известно более двадцати оценок однородности смеси , , . Так как при исследовании процесса смешивания в большинстве случаев исходят из случайного характера распределения компонентов, то мерой качества смеси принимаются параметры, характеризующие распределение случайных величин концентраций компонентов. Такими параметрами являются числовые характеристики законов распределения концентрации дисперсия, корреляционный момент, среднеквадратичное отклонение СКО, коэффициент вариации и др. Однако в настоящее время нет единого мнения по выбору определяющего параметра, характеризующего смесь. При выборе безразмерного параметра качества смешивания предпочтительны оценки, построенные на отношениях дисперсий и среднеквадратичных отклонений. А в той пробе С л средняя массовая концентрация ключевого компонента А, рассчитанная по выборке из проб. Зависимос ть оценок а 2 и о от различных факторов состава смеси и величины отбираемых для анализа проб делает их непригодными для сравнения однородностей смесей, отличающихся содержанием компонентов или, если условия определения этих оценок были различными. Частично этого недостатка лишены приведенные оценки однородности смеси , , в которых определенные по результатам анализа проб дисперсия или СКО относятся к величинам, характеризующим либо состав смеси, либо се однородность до начала процесса смешивания. Если сыпучие материалы смешиваются непрерывным способом, то неравномерная подача исходных компонентов в смеситель является одной из причин неоднородности смеси, которая при определенных условиях имеет первостепенное значение. СНД сгм дисперсия смеси, обусловленная процессом смешивания компонентов в СНД. Для количественной оценки неоднородности смеси в выражении 1. Под математическим моделированием понимают изучение свойств объекта па математической модели. Его целью является определение оптимальных условий протекания процесса, управление им на основе математической модели и перенос результатов на объект. Математическая модель представляет собой приближенное описание явления или процесса, выраженное с помощью математической символики, в виде системы уравнений, отражающих сущность явления, протекающего в исследуемом аппарате, позволяя прогнозировать ход процесса при изменении входных параметров. Большинство реальных объектов нелинейны. При нормальной работе смесительной системы колебания концентрационного состава питающего потока обычно невелики, что позволяет заменить некоторые нелинейные характеристики линейными. При этом линеаризуется не вся характеристика, а только се рабочая часть. А .