Материал: А27870 Алешичев СЕ Технологический анализ и моделирование

–программа «ozenka» позволяющая оценить достовернось гипротезы влияния выбранных факторов X(j) и Y(g) на Z(i):

–программа «model 06» позволяющая на основании собранного массива данных рассчитать коэфициенты уравнений линейной регрессии моделирующих связь Z (i)= f ((X(j), Y(g)).

В данном разделе в качестве примера рассматривается работа автоматизированного технологического комплекса дефростации мясного сырья в термокамере периодического действия. На рис. 1 представлена технологическая схема комплекса с обозначением входящих

ивыходящих технологических, а также информационных и управляющих потоков, выделены основные звенья, участвующие в процессе преобразования сырья в продукт, формирующие информационные сообщения и реализующие команды управления.

Звено1 – Поток загружаемой в камеру партии сырья.

Звено2 – Комплект приборов и оборудования обеспечивающий выборочное измерение в потоке сырья осреднѐнной массы туши (при

загрузке) М1(l), кг, осреднѐнной температуры внутри туши при загрузке t1(l), oC, осреднѐнную оценку содержания жира в массе туши h1(l), %. Результаты измерения по окончании загрузки партии в форме технологической карты передаются оператору для ввода в программу АРМ.

Звено3 – Замкнутый объем камеры, в котором поддерживаются параметры паровоздушной смеси, циркулирующей в объѐме партии сырья при разморозке туши.

Звено4 – Объем загруженной партии сырья, в котором в тече-

нии заданного промежутка времени Tk, час, формируются основные показатели качества готового продукта: температура внутри размороженной туши t2(i), oC и изменение массы туши в процессе дефростации М2(i), кг.

Звено5 – Комплект оборудования для автоматической стабили-

зации на заданном уровне влажности Wk, %, паровоздушной смеси, циркулирующей в объеме камеры.

Звено6 – Комплект оборудования для дистанционной корректировки скорости циркуляции паровоздушной смеси в объеме каме-

ры Vk, %.

Звено7 – Комплект оборудования для автоматической стабилизации на заданном уровне температуры паровоздушной смеси tk, oC, циркулирующей в объеме камеры.

6

Звено8 – Поток выгружаемой из камеры партии готового про-

дукта.

Звено9 – Комплект приборов и оборудования обеспечивающий выборочное измерение в потоке продукта осреднѐнной массы дефростированной туши М2(i), кг и осреднѐнной температуры внутри туши при выгрузке t2, oC.

Рис. 1. Технологическая схема комплекса дефростации мясного сырья

7

На схеме обозначены:

–звенья, участвующие в преобразовании технологических и информационных потоков;

–информационное сообщение оператору;

–команды задания управляющих воздействий от оператора.

Звено РВ – Комплект приборов задания, измерения и регулирования влажности паровоздушной смеси Wk, %, в режиме дефростации.

Звено РТ – Комплект приборов задания, измерения и регулирования температуры паровоздушной смеси tk, oC, в режиме дефростации.

Звено АРМ – Персональный компьютер оператора, содержащий программные блоки:

–блок РМ1 и РМ2 для обработки экспериментальных данных

сцелью определения и корректировки уравнений регрессионной модели процесса;

–блок РР для расчета параметров режима оптимального сочетания численных значений управляющих воздействий при обработке контролируемой партии сырья;

–блок КР для контроля за качеством и устойчивостью работы автоматизированного комплекса.

1.2. Программное обеспечение АРМ оператора комплекса дефростации

Программное обеспечение системы управления комплексом реализовано на компьютере в виде автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора [3].

Технологическая схема, представленная на рис. 1 и коммента-

рии к ней в прил. 5 [http://de.ifmo.ru/--books/appendix_1-10.zip]

оформлены в виде шаблона с использованием графического редакто-

8

ра MS Word Picture в среде Microsoft Word и используется при выполнении индивидуальных заданий.

Вприл. 5 [http://de.ifmo.ru/--books/appendix_1-10.zip] размещен также расчѐтный модуль «Дефростация», содержащий шаблоны «считающих таблиц» Excel – листы «РМ1», «РМ2», «РР» и «КР»

спримером расчета оптимальных численных значений управляющих воздействий при дефростации партии сырья с заданными характеристиками и использования результатов для управления технологическим комплексом.

Вшаблоне «Дефростация» используются групповые обозначения переменных для процесса дефростации.

Неуправляемые возмущающие воздействия:

x1 – осредненное значение массы туши М1(i), кг при за-

грузке;

x2 – осредненное значение температуры туши t1(i), oC при

загрузке;

x3 – осредненное значение содержания жира h1(i), % в сырье.

Управляющие воздействия на процесс:

y1 – уставка регулятору температуры паровоздушной смеси tk, oC в камере дефростации;

y2 – уставка продолжительности процесса дефростации Tk, час загружаемой партии;

y3 – уставка регулятору влажности паровоздушной смеси Wk, % в камере дефростации;

y4 – корректировка скорости вращения вентилятора Vk, %, обеспечивающего изменение (от номинала) скорости циркуляции паровоздушной смеси через камеру дефростации.

Показатели качества на выходе:

z1 – осредненное значение температуры t2, oC при выг-

рузке;

z2 – осредненное значение потери массы туши в безразмерной форме за время (период) дефростации

z2 M1 i M 2 i 100, %.

M1 i

9

В рассматриваемом примере – модуле «Дефростация» прил. 5 [http://de.ifmo.ru/--books/appendix_1-10.zip], переменные x3 и y4 не ис-

пользуются.

На рис. 2 и 3 приведены распечатки фрагментов листов РМ1 и РМ2 модуля «Дефростация» (шаблоны в прил. 5), содержащих пример расчета коэффициентов модели, используемой для оценки изменений численных значений показателей качества z1 и z2 при изменении возмущающих x1…x2 и управляющих y1… y3 воздействий.

Таблицы шаблонов РМ1 и РМ2 оформляются на стадии подготовки системы управления технологическим комплексом к эксплуатации. При проведении экспериментального обследования объекта в них заносят численные значения переменных x( ), y(j) и z(i), установленных для каждой перерабатываемой партии сырья в продукт. В шаблоне осуществляется автоматическая обработка введенного информационного массива.

Внижней части таблицы в «считающих» ячейках – результаты статистической обработки массива.

Среднее арифметическое значений (nom) по каждому параметру в размерности параметра, максимальное (max) и минимальное (min) значения параметра, встречающиеся в эксперименте по каждому параметру в размерности параметра, среднеквадратическое отклонение (sko) по совокупности наблюдений каждого параметра. Результаты статистической обработки используются для оценки вида распределения по каждому параметру, а также для формирования ограничений на исследуемую область многомерного пространства.

Вшаблонах РМ1 и РМ2 предусмотрена процедура вычисления коэффициентов уравнений регрессии для функций вида:

z1p = f1(x( ), y(j)) по шаблону РМ1;

z2p = f2(x( ), y(j)) по шаблону РМ2.

На рис. 2 приведен пример реализации модели в форме уравнения множественной регрессии линейного вида

z1p = a1·x1 + a2·x2 + a3· y1 + a4· y2 + a5· y3,

иначе

t2p = a1·M1 + a2·t1 + a3·tk + a4·Tk + a5·Wk.

Для определения численных значений коэффициентов a1…a5 в шаблоне запускается функция «Поиск решения» из программного обеспечения Excel. Оптимальные значения коэффициентов a1…a5 формируются по методу итераций в ячейках нижней части таблицы.

10