Обоснование оптимального раскроя хлыстов методом линейного программирования

• Автор: Ледяева, Анастасия Сергеевна
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общая характеристика лесного фонда Ленинградской области

1.2 Математические модели образующей хлыстов

1.3 Математические модели оптимального раскроя хлыстов

1.4 Анализ продукции лесозаготовительных предприятий

1.5 Выводы по разделу

2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАСКРЯЖЕВКИ ХЛЫСТОВ В

УСЛОВИЯХ ЛЕСОСЕКИ

2.1 Бензиномоторные пилы

2.2 Многооперационные машины для заготовки сортиментов
2.2.1 Сучкорезнораскряжевочное оборудование процессоры
2.2.2 Валочносучкорезнораскряжевочные машины харвестеры
2.3 Выводы по разделу
3. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
ДРЕВОСТОЯ
3.1 Параметризация насаждений лесным хозяйством
3.2 Развитие древостоя во времени
3.3 Статистические закономерности формирования основных геометрических параметров состояния древостоя
3.3.1 Закономерное распределение деревьев по толщине
3.3.2 Закономерное изменение высоты деревьев в однородных насаждениях
3.4 Методика и аппаратура экспериментальных исследований
3.4.1 Объекты, приборное обеспечение и условия проведения экспериментальных исследований
3.4.2Статистическая обработка экспериментальных данных
3.5 Формирование профиля хлыстов хвойных пород
3.6 Выводы по разделу
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМАЛЬНОГО РАСКРОЯ
ХЛЫСТОВ
4.1 Анализ стоимости сортиментов на рынке
4.2 Линейное и нелинейное программирование
4.3 Линейное программирование на целочисленных решетках
4.4 Методика оптимального раскроя хлыста по текущей информации
о его профиле в процессе раскряжевки
4.5 Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Около % лесопокрытой площади (глинистые почвы, супеси с глинистыми прослойками) имеют повышенную влажность в течение всего теплого периода года. Торфяно-болотистые, перегнойно-илевые почвы, наиболее неблагоприятные для лесоэксплуатации, занимают около % []. Средние таксационные показатели древостоя Ленинградской области в зависимости от условий произрастания представлены в табл. Общий запас древесины Ленинградской области составляет 4,4 млн. Эксплуатационный запас 0 млн. Расчетная лесосека по главному пользованию составляет 9,5 Млн. При грамотном ведении лесного хозяйства без нанесения экологического ущерба области в год можно заготавливать ,3 млн. Таблица 1. Примечание. Площадь лесов с дренированными почвами - %, с увлажненными почвами - %, с заболоченными почвами - %. Ленинградской области достигает %. Товарная структура древостоев березы и осины неблагоприятная - выход деловой древесины составляет и % соответственно. Выход деловой древесины для древостоев сосны и ели составляет и %. Приведенные выше сведения о лесном фонде Ленинградской области не отражают в полной мере данные учета лесного фонда, а дают представление о соотношении различных показателей учета, необходимых при проектировании, как всего технологического процесса лесосечных работ, так и отдельных технологических операций. Древесный ствол является объектом автоматизации первичной обработки древесины. При автоматической оптимизации любого технологического процесса необходимо тем или иным способом определить математическую модель объекта управления. При наличии такой модели процесс в объекте можно непрерывно поддерживать на оптимальном уровне, получая наибольшие технико-экономические показатели управления. Это необходимое условие оптимального автоматического управления целиком относится и к процессу управления раскряжевкой стволов. Уравнение образующей ствола, хлыста можно считать его математической моделью. Поперечные сечения стволов по форме напоминают окружности или эллипсы. Проведенные исследования [5] показали, что у хвойных пород взаимно перпендикулярные диаметры в нижней трети ствола в среднем различаются на 3,7%, а в срединной части ствола - на 3,1%. Поэтому площади поперечных сечений, вычисленные по формуле круга, дают несколько большие ошибки, чем по формуле эллипса. Наиболее близкие к истинным получаются площади сечений, вычисленные по формуле эллипса, определяемой по наибольшему и наименьшему диаметрам. Если древесный ствол разрезать по сердцевине вертикальной плоскостью, то получится фигура, ограниченная кривой, которая расположена симметрично по отношению к вертикальной оси. При таком положении древесный ствол можно рассматривать как тело вращения, ограничиваемое некоторой кривой. Многочисленные исследования показали [5, , , , ], что образующая древесного ствола - слишком сложная кривая и на всем протяжении не может быть представлена одной аналитической кривой. Правильнее ее рассматривать как сочетание разных кривых. Поэтому и древесный ствол ближе к телу, состоящему из различных конусообразных тел вращения. Нижняя, комлевая, часть приближается к нейлоиду, отдельные отрезки средней части близки к цилиндру, вершинная часть похожа на конус, срединная часть в основном напоминает параболоид 2-го порядка. Однако достаточно четких границ между этими формами частей ствола обнаружить невозможно. Показатели формы древесных стволов (диаметр, высота, полнодревес-ность, сбежистость, отношение диаметров на разных высотах и др. Под влиянием многообразных факторов форма древесного ствола подвержена значительному варьированию даже в отношении стволов отдельной породы. Образующая древесных стволов наиболее полно характеризует их форму. В результате исследований образующей стволов и их формы были разработаны различные методы и получены отдельные гипотезы для разрешения поставленной проблемы [, , , , , ]. Краткий обзор упомянутых методов и гипотез приведен ниже. Использование законов механики и физики для объяснения формы древесного ствола нашло отражение в исследованиях Метцгера, Козицына, Го-гендаля и др [].