Для разработки системы оптимального управления процессом первичной переработки фруктов выбраны критерии оптимальности и управляющие воздействия, указаны виды ограничений, накладываемых на фазовые координаты и управляющие воздействия.
For system development of optimum management process primary conversion fruit are chose criteria optimum and controlling influences, specified types of the restrictions, superimposed on phase coordinates and controlling influences.
Создание рыночных экономических отношений требует разработки прогрессивных технологий в важнейшей отрасли сельского хозяйства. Особенность нового этапа развития этой отрасли заключается в создании рентабельного производства высококачественной продукции: сухопродуктов и их порошков.
Подготовка пищевых продуктов к переработке, является сложным этапом в процессе его первичной обработки, от режима работы которой в значительной степени зависит качество готовой продукции. В соответствии с этим в современной пищевой промышленности предъявляются высокие требования к организации процесса сушки. Ручное управление процессом сушки не может обеспечить поддержания абсолютной влажности высушенного сырья в пределах, обусловленных технологическими требованиями (25–28 %).
Пересушка и недосушка продукта приводят к нежелательным результатам. Такое положение, приводит к значительной потере качества продукта, а также вызывает непроизводительные простои оборудования, составляющие до 30 % рабочего времени. Одной из основных причин этого является отсутствие способов и устройств непрерывного контроля и автоматизированного управления технологическими процессами в реальном масштабе времени [1,2].
С уменьшением объемов заготовки продукта, вопросы получения фруктового порошка с высокими качественными показателями за счет снижения его себестоимости путем внедрения новых технических решений-средств микропроцессорной техники, оптимизации режимов работы производственных мощностей, изыскания внутренних резервов, являются актуальными для пищевой промышленности.
Дальнейший прогресс в этой области зависит от разработки и внедрения высокоэффективных систем автоматического управления на базе современных средств, работающих в оптимальных режимах.
С развитием средств микропроцессорной техники стало реальным решение широкого круга задач, связанных с алгоритмизацией и оптимальным управлением сложными технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в пищевой промышленности.
Разработка систем оптимального управления производством первичной переработки фруктов на основе средств микропроцессорной техники требует решения ряда задач, связанных в первую очередь, с разработкой и совершенствованием существующих методов исследования микропроцессорной системы управления процессом сушки фруктов. В настоящее время накоплен богатый опыт внедрения микропроцессорных систем в различных отраслях промышленности. Однако, в пищевой промышленности исследований в этом направлении проводилось крайне недостаточно. Это обусловлено наличием определенных трудностей, связанных со спецификой процессов первичной переработки фруктов.
В связи с этим большое значение приобретает проработка теоретических и прикладных вопросов построения, реализации и промышленного исследования автоматических и автоматизированных систем управления процессами первичной переработки фруктов на базе новых технических средств.
Разработка микропроцессорных систем управления, способных обеспечить требуемое качество управления в условиях как быстрых изменений параметров поступающего продукта, так и при изменении показателей окружающей среды, является актуальной научно-технической задачей. Решение этой задачи позволит существенно улучшить качество управления технологическим процессом сушки пищевых продуктов.
Для постановки задачи оптимального управления необходимо выбрать критерий оптимальности и управляющие воздействия и указать виды ограничений, накладываемых на фазовые координаты и управляющие воздействия.
В качестве критерия оптимальности для сушилки можно выбрать расход энергии, производительность, отклонение распределения влагосодержания материала по длине сушилки от заданного, отклонение выходного влагосодержания материала от заданного значения.
Ограничения могут быть наложены на выходное влагосодержание материала, скорость удаления влаги, мощность источника энергии, температуру сушильного агента, температуру материала.
В качестве управляющих воздействий используется расход энергии непосредственно (расход электроэнергии) расход энергии косвенно (входная температура), расход материала.
Перечисленные критерии оптимальности, ограничения и управляющие воздействия выбраны исходя из следующих соображений. В качестве критерия оптимальности при разработки системы управления для сушилки целесообразно принять либо максимум производительности, либо максимум себестоимости, критерий управления в виде максимума производительности может быть выбран только для сушилок, не находящихся в технологической цепи.
На параметры характеризующие процесс сушки, включая и управляющие воздействия, накладываются ограничения. Прежде всего эти ограничения определяются математической моделью сушилки и представляют собой управления материального баланса по влаге для материала: Кроме этого, имеются ограничения в форме неравенства и накладываются они в первую очередь на значение выходного влагосодержания материала: по условиям сушки выходное влагосодержание материала не должно превышать некоторого заданного значения.
Поскольку при сушке сельхозпродуктов необходимо сохранить их питательные свойства, недопустимо их перегрев (ограничения сверху накладываются на температуру материала), а также ускоренная сушка (ограничения на скорость удаления влаги)
Ограниченность ресурсов обусловливает ограничения на мощность источника энергии. Выбор управляющих воздействий во многом определяется принятым критерием оптимальности.
В качестве критерия оптимальности инфракрасно-акустической сушки выбрана производительность, а в качестве управляющего воздействия принимается расход материала.
Литература:
1. Автоматизация технологических процессов в пищевом производством: Учебное пособие./Под.ред.Е. В. Карпина.-М.:Агропромиздат, 1985.-536 с.
2. Имитационные моделирование производственных систем / Под.ред. А. А. Вавилова.-М.: Машиностроение, 1983.-416с.
