ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Устройство для автоматического управ­ления температурным режимом в теплице (рис. 1) содержит датчик 1 температуры воздуха в теплице 2, задатчик 3, сравнивающий эле­мент 4, преобразовательно-усилительное уст­ройство 5, коммутатор 6, генератор 7 так­товых импульсов и исполнительный механизм 8, управляющий регулирующим органом, на­пример вентилем, в системе отопления, а также вычислительный блок 9, на вход которого подаются сигналы от трех датчиков: влажности воздуха 10, скорости ветра 11 и освещенности 12.

Рис. 1. Функциональная схема устройства для автоматического управления температурным режимом в теплице

Вычислительный блок (рис. 2), выполненный на опера­ционных усилителях типа К140УДТ, представляет собой алгебраическое устройство, состоящее из от­дельных элементов, выполняющих элемен­тарные алгебраические операции. В состав вычислительного блока вхо­дят блоки 13-16 вычисления, блоки 17 и 18 умножения, блок 19 сложения и блок 20 вычитания.

В качестве датчика температуры воз­духа можно использовать, например, транзистор типа КТ342 с операционным уси­лителем К140УДТ. Задатчиком может быть устройство типа ТК 4, испол­нительным механизмом - МЭО 25/10, датчиком влажности - термогигрометр типа ТГ 201, а датчиком освещенности - пиранометр Янушевского.

Устройство работает следующим обра­зом. Датчик влажности наружного воздуха измеряет влажность (j),преобразует ее в электрический сигнал и вводит его в блок 13 вычисления коэффициента К _вл =dj. Датчик скорости ветра измеряет скорость ветра (v), преобра­зует ее в электрический сигнал и вводит его в блок 14 вычисления коэффициента К _в=jv.

Кроме того, сигналы с датчика влаж­ности и датчика скорости ветра поступа­ют на блок 15 вычисления их произведения и ум­ножения на постоянный коэффициентf.Значения К _вл, К _в, fjvпоступают на блок 16 вычислениякоэффициента теплопотерь (К), который затем умножается в блоке 17 умножения на постоянную величину .

Датчик 12 освещенности измеряет освещенность в теплице (Е) на определенном расстоянии от поверхности земли и преобразует ее в электрический сигнал, который в блоке 18 умножается на пос­тоянный коэффициент . Полученный сигнал в блоке 19 складывается с постоянной вели­чиной . Результат обработки сигна­лов от первых двух датчиков и датчика освещенности подается на блок вычитания. Выход этого блока является выходом всего вычислительного блока в целом.

Выходной сигнал от вычислительного бло­ка поступает на вход задатчика, сигнал от которого, пропорциональный оптимальной (а следовательно, данной для данных конкрет­ных условий) температуре, подается на срав­нивающее устройство. Другой сигнал на сравнивающее устройство поступает от датчи­ка температуры воздуха в теплице. Сиг­нал рассогласования, полученный на вы­ходе устройства 4, преобразуется в соот­ветствии с необходимым законом управления и усиливается устройством 5, затем поступает на исполнительный механизм, ко­торый приводит в движение регулирующий орган, изменяющий подачу теплоносителя. Коммутатор предназначен для включе­ния и выключения исполнительного меха­низма, а генератор тактовых импульсов - для формирования интервалов времени. Та­ким образом, за время паузы между им­пульсами должно произойти перемещение исполнительного механизма, а за время импульса - сброс предыдущего результата, включение вычислительного блока, расчет оптимальной температуры и ее запомина­ние на время очередной паузы. Пауза должна быть такой, что­бы любое из воздействий в течение этого времени можно было считать постоян­ным.

При работе устройства реализуется сле­дующая зависимость:

,где

Ц _У-цена единицы продукции;

кЭ-экономический критерий;

Ц _Т-цена единицы тепловой энергии;

кУ-часть урожая, отнесенная к диск­ретному промежутку времени и равная ;

У- величина урожая овощей;

t-период выращивания овощей;

кt-промежуток времени, в течение которого величина возмущений не изменя­ется;

кq-энергия, затраченная на обогрев теплицы за промежуток временикt.

Зависимость этого показателя от темпе­ратуры воздуха в теплице имеет экстремальный характер.

Устройство позволяет определить темпе­ратуру, при которой наблюдается экстре­мум экономического показателя, и поддер­живать эту температуру в заданных преде­лах.

Поскольку измерениекУикqпроиз­водится не непосредственно, а с помощью математической модели, коэффициенты кото­рой остаются постоянными, это условие экстремума функции находится из условия равенства нулю производной показателя по температуреt _Ввоздуха в теплице, которое после математических выкладок приводится к виду

,где

n -постоянная величина;

Е - освещенность.

Как видно, в формулу входят два сла­гаемых, первое из которых пропорционально коэффициенту теплопотерь, заклю­ченному в скобки, а второе характери­зует коррекцию температуры в зависимос­ти от изменения освещенности.