Способ автоматического управления температурным режимом теплицы

Изобретение относится к методам и средствам автоматического управления сельскохозяйственными технологическими процессами и может быть использовано для автоматизации управления температурным режимом теплиц. Способ включает измерение текущих значений температуры воздуха в теплице, сравнение их с оптимальным значением температуры воздуха в теплице, после чего сигнал результата сравнения усиливают, интегрируют, дифференцируют и подают на регулирующий орган. Дифференцирование сигнала результата сравнения осуществляют дробными производными посредством регулятора повышенного быстродействия. Регулятор повышенного быстродействия содержит два параллельно включенных звена, одно из которых реализует функцию ПИД-регулятора, а другое является дополнительным, которое реализует функцию дробного дифференцирования сигнала по времени. Передаточную функцию регулятора определяют по следующей зависимости

Wрег(s)=WПИД(s)+WДП 1(s)+WДП 2(s),

где s - комплексная переменная,

WПИД(s) - передаточная функция ПИД-регулятора,

и

, а

Q1 и Q2 - параметры настройки регулятора.

Способ позволит повысить быстродействие и помехоустойчивость систем автоматического управления.

 

Изобретение относится к методам и средствам автоматического управления сельскохозяйственными технологическими процессами и может быть использовано для автоматизации управления температурным режимом теплиц.

Известны (Патент РФ №2128425, МПК: A01G 9/24, G05D 23/00, 1994 г. ) способы автоматического управления температурным режимом теплиц, включающие измерение текущих значений температуры воздуха в теплице, сравнение их с оптимальным значением температуры воздуха в теплице, после чего сигнал результата сравнения усиливают, интегрируют, дифференцируют и подают на регулирующий орган, реализуя тем самым пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) закон управления (кн. И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник. Автоматизация технологических процессов. М.: КолосС, 2003, с. 58-59).

Недостатками ПИД-регуляторов являются низкие быстродействие и помехоустойчивость, связанные с наличием единственной производной по времени в законе управления. Использование производных выше первого порядка приводит к резкому возрастанию влияния шумов и помех, что существенно снижает качество автоматического управления.

Дробное дифференцирование (Самко С.Г., Калбас А.А., Маричев О.И. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения. Минск: Наука и техника, 1987. - 688 с.) позволяет усилить присущий операциям дифференцирования по времени эффект предсказания дальнейшего изменения сигналов управляемых технологических процессов и благодаря этому повысить быстродействие управляющих ими систем. При этом не повышаются в выходных сигналах регулятора уровни шумов и помех, по сравнению с традиционным ПИД-регулятором, т.к. в предлагаемом техническом решении максимальный порядок дифференцирования меньше (производные дробных порядков меньше единицы), чем у известного ПИД-регулятора.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества управления, в частности быстродействия и помехоустойчивости систем автоматического управления.

Такой технический результат достигается тем, что способ автоматического управления температурным режимом теплицы, включающий измерение текущих значений температуры воздуха в теплице, сравнение их с оптимальным значением температуры воздуха в теплице, после чего сигнал результата сравнения усиливают, интегрируют, дифференцируют и подают на регулирующий орган, причем дифференцирование сигнала результата сравнения осуществляют дробными производными посредством регулятора повышенного быстродействия, содержащего два параллельно включенных звена, одно из которых реализует функцию ПИД-регулятора, а другое является дополнительным, которое реализует функцию дробного дифференцирования сигнала по времени, при этом передаточную функцию регулятора определяют по следующей зависимости

Wрег(s)=WПИД(s)+WДП 1(s)+WДП 2(s),

где s - комплексная переменная,

WПИД(s) - передаточная функция ПИД-регулятора,

и , а

Q1 и Q2 - параметры настройки регулятора.

Суть способа заключается в следующем. Известная передаточная функция ПИД-регулятора WПИД(s) имеет следующий вид:

где s - комплексная переменная; Kp - коэффициент передачи регулятора; ТД и ТИ - постоянные времени дифференцирования и интегрирования по времени соответственно.

Поскольку в (1) первой производной по времени d(…)/dt отвечает комплексная переменная s, то дробным производным по времени ниже первого порядка будут отвечать комплексные переменные вида , n и m - целые положительные числа, причем m<n.

При этом передаточная функция регулятора с дробными производными по времени может быть представлена в виде

где

причем N - целое положительное число, при этом N≥1; Q1 и Q2 - параметры настройки, принимающие вещественные значения.

Таким образом, как видно из (2) и (3), введение дробных производных по времени ниже первого порядка позволяет использовать дополнительные параметры настройки Q1 и Q2 для повышения быстродействия, т.к. благодаря их наличию улучшается управляемость системы, что позволяет добиться, к тому же, значительного повышения запаса устойчивости системы. Качество управления автоматической системы при замене известного ПИД-регулятора на регулятор нового вида (2), (3), повышается в той же мере, как при замене пропорционально-интегрального регулятора на ПИД-регулятор.

Способ реализуется следующим образом. Регулятор повышенного быстродействия содержит два параллельно включенных звена, одно из которых реализует функцию ПИД-регулятора, а другое является дополнительным, которое реализует функцию дробного дифференцирования сигнала по времени (различных порядков меньших единицы).

Способ позволяет повысить быстродействие и помехоустойчивость систем автоматического управления.

Способ автоматического управления температурным режимом теплицы, включающий измерение текущих значений температуры воздуха в теплице, сравнение их с оптимальным значением температуры воздуха в теплице, после чего сигнал результата сравнения усиливают, интегрируют, дифференцируют и подают на регулирующий орган, отличающийся тем, что дифференцирование сигнала результата сравнения осуществляют дробными производными посредством регулятора повышенного быстродействия, содержащего два параллельно включенных звена, одно из которых реализует функцию ПИД-регулятора, а другое является дополнительным, которое реализует функцию дробного дифференцирования сигнала по времени, при этом передаточную функцию регулятора определяют по следующей зависимости
Wрег(s)=WПИД(s)+WДП 1(s)+WДП 2(s),
где s - комплексная переменная,
WПИД(s) - передаточная функция ПИД-регулятора,
и , а
Q1 и Q2 - параметры настройки регулятора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к плодоводству и виноградарству. Способ включает размещение маточного куста в контейнере, заполнение полости контейнера влагоудерживающим материалом, удаление контейнера с маточного куста после окоренения побегов и отделение отводков.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам автоматического управления свето-температурным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта.

Изобретение относится к технологии выращивания растительной продукции в промышленных теплицах. Тепличный процесс для выращивания растений с применением питательных растворов характеризуется тем, что для предотвращения засорения форсунок или трубочек полива осадками солей маточные насыщенные растворы получают с применением ультразвуковых колебаний, которые затем разделяют микрофильтрацией на загрязненный и чистый потоки.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при выращивании лимонов в условиях защищенного грунта. Лимонарий включает сооружение траншейного типа, оборудованное системами вентиляции, а также дождевания и увлажнения почвы, подключенными с помощью трубопровода к водоисточнику.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к системам солнечного теплоснабжения, размещенным на строительных конструкциях зданий и сооружений, и предназначенным для обогрева и (или) горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, сельских усадебных домов, офисов, общественных зданий, теплиц и других объектов.

Изобретение относится к тепло- и гелиотехнике, а именно к ресурсосберегающим и энергосберегающим устройствам, основанным на солнечной энергии и обеспечивающим микроклимат в различных сооружениях, использующих водоемы, находящиеся вблизи них.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается оборудования для создания в тепличных комплексах для выращивания овощей и цветов оптимальной концентрации газообразной углекислоты в любое время года и суток.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к картофелеводству. Устройство включает стеллаж с подставками и кронштейнами.

Изобретение относится к области устройств, применяемых для выращивания растений в парниках. Устройство состоит из пленки и кольцеобразной формы опор.
Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к тепличному растениеводству и светокультуре растений. Способ включает выращивание растений в оптимизационной биотехнологической натурной модели с размещением ее в теплице с растениями той же культуры и сорта.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к системам и способам автоматического управления свето-температурным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта. Согласно предложенному способу в определенные промежутки времени производят измерение температуры, освещенности, влажности воздуха в теплице, возраста растений, задают длительность фотопериода для работы досвечивающей аппаратуры. Компьютерный задатчик вычисляет и устанавливает многомерные оптимальные значения температуры и освещенности. Кроме того, для работы досвечивающей аппаратуры компьютерный задатчик вычисляет по формулам многомерные оптимальные значения суммарной радиации, паузы-ожидания для двигателя-редуктора и шага-перемещения для кран-балки с облучателями. Система автоматического управления свето-температурным режимом в теплице, осуществляющая заявляемый способ, содержит контуры управления температурой и освещенностью. Компьютерный задатчик формирует задающие сигналы для работы оборудования на основе вычисленных многомерных оптимальных значений по показаниям датчиков контроля внутренней среды. Кроме того, система содержит дополнительные контуры, управляющие включением досвечивающей аппаратуры, размещенной на кран-балке, и ее перемещением вдоль рядков посадок в течение всего заданного светового периода. Движение кран-балки осуществляется двигателем-редуктором, который периодически включается в работу и отключается, перемещая кран-балку с определенной скоростью. Параметры движения кран-балки также вычисляются компьютерным задатчиком. Использование способа и системы позволит более точно поддерживать необходимую освещенность в теплице, сократив при этом количество облучателей как потребителей энергии, уменьшить длительность периода вегетации и увеличить продуктивность растений. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Автоматизированная система гравиметрического скрининга и способ управляют влажностью почвы у множества горшечных растений для проведения экспериментов по нехватке воды в теплице с использованием стационарной опорной платформы и конструкции сосуда, которые сохраняют растения в неподвижном положении в процессе тестирования. Посредством взвешивания и повторного орошения сосудов из-под платформы представленная система и способ позволяют верхнему порталу делать изображения высокого разрешения, собирать данные о температуре или данные от других датчиков для количественного определения уровня стресса растений или характеристик листового полога растений в процессе эксперимента. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает нарезку черенков и посадку их на гряды в условиях защищенного грунта с искусственным туманом. При этом над грядами высаженных черенков дополнительно устанавливают туннель, который покрывают белым нетканым материалом, осуществляя защиту высаженных черенков от прямого попадания распыляемой воды и отложения солей на листьях. Способ позволяет создать оптимальные условия среды для укоренения черенков и увеличить выход готовой продукции с высоким качеством. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к устройствам для выращивания сельскохозяйственной продукции в защищенном грунте промышленного типа. Теплица зимняя блочная или ангарная ресурсосберегающая состоит из стен 7 и покрытия. Элементы двойного остекления стен 7 и покрытия выполнены с резиновой обрешеткой в виде ячеек между стеклами с созданием вакуума в ячейках или заполнения ячеек жидкостью синего цвета. Такое выполнение снижает потребление тепла, а в солнечные летние дни снижает тепловую радиацию, кроме того, за счет накопления осадков в баках внутри теплицы обеспечивается экономия расхода сетевой воды на полив. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области лабораторного оборудования для проведения научно-исследовательских работ с биологическими объектами в условиях искусственного климата. Шкаф содержит остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями и двойной задней остекленной стенкой, образующей полость, обеспечивающую выход воздуха в рабочую камеру через щель в верхней части внутреннего стекла, источники света, расположенные с внешней стороны рабочей камеры, блок управления и блок подготовки воздуха, состоящий из увлажнителя, охладителя, нагревателя и сообщающийся с полостью двойной задней остекленной стенки, а также с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры. Блок подготовки воздуха снабжен гибким воздуховодом, один конец которого герметично соединен с выходным патрубком увлажнителя. Второй конец воздуховода выходит в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой. Блок подготовки воздуха снабжен экраном для защиты гибкого воздуховода от нагнетания в него циркулирующего воздуха и обеспечения беспрепятственного выхода увлажненного воздуха, установленным около второго конца гибкого воздуховода. При таком выполнении обеспечивается повышение верхней границы диапазона воспроизведения относительной влажности воздуха и уменьшение расхода воды. 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам ускоренного выращивания рассады в личных подсобных хозяйствах. Способ заключается в том, что в герметичной емкости, оборудованной системой подачи и дозировки газов, освещения фитолампами, а также контроля температуры и состояния рассады, создают повышенное давление газов в герметичной емкости, благодаря которому происходит ускоренный фотосинтез из-за высокой концентрации углекислого газа в водном растворе, питающем корни рассады. В качестве газов используют воздух и углекислый газ. Причем естественное снижение давления в емкости в результате развития растений компенсируют подачей в емкость углекислого газа. Устройство состоит из герметичной емкости, в которой имеется люк, через него в емкость помещают рассаду. Люк закрывается съемной панелью, на которой смонтированы системы подачи и контроля давления газов. Внутри емкости на стенках и ребрах имеется светоотражающее покрытие из полос фольги синего и красного цвета. Изобретения обеспечивают ускорение развития растений путем создания повышенного давления газов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения технологического оборудования, охлаждаемого водой. Эжекционное устройство для охлаждения оборотной воды системы охлаждения производственного оборудования содержит корпус с вертикальным и горизонтальным эжекционными каналами, снабженными форсунками и шахтой выброса воздуха, снабженной в верхней ее части каплеуловителями, приемный бак, соединенный магистралями, в которые включены насосы, с системой охлаждения производственного оборудования, с форсункой вертикального эжекционного канала и с форсункой горизонтального эжекционного канала, при этом в нижней части корпуса выполнена магистраль для слива воды из корпуса в приемный бак, дополнительную эжекционную камеру с одной или более форсунками внутри нее, с каплеуловителем в верхней ее части, и одним или более воздухоприемными окнами в нижней ее части, форсунками, размещенными в дополнительной эжекционной камере, соединенными магистралью с системой охлаждения производственного оборудования, в нижней части дополнительной эжекционной камеры выполнена магистраль для слива воды из нее в приемный бак, в котором выполнена перегородка с отверстием в нижней части, отделяющая зону слива в приемный бак воды из корпуса от зоны слива в него из дополнительной эжекционной камеры, воздухоприемные окна которой могут быть снабжены элементами принудительной подачи воздуха, в донной части приемного бака установлено устройство для дегазации воды, на корпусе эжекционного устройства за каплеуловителями размещен роторный ветродвигатель. Устройство снабжено дополнительной магистралью, соединенной соответственно с магистралью оборотной воды от производственного оборудования и тепличным комплексом сельскохозяйственного назначения для нагрева посевной земли. Изобретение позволяет использовать низкопотенциальное тепло оборотной воды от производственного оборудования для нагрева посевной земли тепличного комплекса сельскохозяйственного назначения при пониженных температурах окружающего воздуха в осенний, зимний и весенний периоды года, не только обеспечивая непосредственное охлаждение воды, но и позволяя создать необходимые температурные условия в посевной земле для выращивания товарной сельскохозяйственной продукции, а также отказаться от применения водогрейного котла, работающего на газовом или других видах топлива, и, как следствие, исключить вредные выбросы в окружающую среду с уходящими в дымовую трубу дымовыми газами. 1 ил.

Изобретение относится к агропромышленному комплексу, а именно к оборудованию для регулирования микроклимата в теплицах. Термопривод содержит раму, шарнирные соединения, корпус в виде гильзы с перфорированными стенками, крышку с отверстием и направляющей втулкой, регулируемый по длине шток, пружину. В корпус помещены теплообменник и активные элементы, выполненные в виде одного и более герметичных сильфонов, заполненных жидкой термоактивной средой. В предлагаемом термоприводе исключаются утечки рабочего тела, уменьшено дополнительное сопротивление движению штока в направляющей втулке крышки, в штатном режиме работы не требуется нагревания активных элементов от дополнительных источников. Использование изобретения позволит повысить эффективность работы термопривода. 3 ил.

Изобретение относится к устройству коллектора света и, кроме того, к солнечному устройству, к теплице или осветительному блоку, содержащему такое устройство коллектора света. Изобретение имеет подобное листу устройство коллектора света, содержащее сторону приема света и сторону выхода света, а также множество криволинейных структур из световодного материала, содержащего органический краситель, выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части света источника света и преобразования по меньшей мере части поглощенного света в преобразованный свет видимого диапазона длин волн. Каждая криволинейная структура имеет выпуклую криволинейную часть на стороне приема света, вогнутую часть на стороне выхода света и краевую часть выхода света на стороне выхода света. Каждая криволинейная структура имеет кривизну и толщину световода, выполненную с возможностью облегчения передачи введенного света и видимого преобразованного света в направлении краевой части выхода света для обеспечения испускания света устройства из краевой части выхода света. Такое выполнение устройств позволит более динамично использовать входной свет и более эффективно направлять его, например, к растениям. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 36 ил.

Изобретение относится к технологии сушки с использованием солнечной энергии, более конкретно к комплексной системе сушки на солнечной энергии, выполненной с возможностью сбора тепла, аккумулирования тепла и подачи тепла. Система содержит гелиотеплицу, стеллаж (1) для аккумулирования тепла солнечной энергии, воздушный конденсатор (3), мокрый пылеуловитель (4) и трубки, и клапаны (9.1 - 9.12), соединяющие каждое устройство, и воздуходувки (2.1-2.3). Гелиотеплица представляет собой каркасную конструкцию, имеющую пол из перфорированных цементных плит (7). Стеллаж (1) для аккумулирования тепла солнечной энергии содержит верхнюю и нижнюю воздушные камеры (1.1), ряд трубок (1.3) для сбора и аккумулирования солнечной энергии и герметичную камеру. Воздушный конденсатор (3) представляет собой цилиндрическую конструкцию, стороны которой снабжены отверстиями для притока и оттока воздуха, и верхнее, и нижнее отверстия которого снабжены воздушными камерами (3.1), соединенными между собой воздушными трубками (3.2). Канал притока воздуха предусмотрен под полом гелиотеплицы, а два канала оттока воздуха предусмотрены выше пола. Нижняя воздушная камера воздушного конденсатора (3) соединена с мокрым пылеуловителем (4). Изобретение должно обеспечить высокие тепловую эффективность и скорость сушки. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к методам и средствам автоматического управления сельскохозяйственными технологическими процессами и может быть использовано для автоматизации управления температурным режимом теплиц. Способ включает измерение текущих значений температуры воздуха в теплице, сравнение их с оптимальным значением температуры воздуха в теплице, после чего сигнал результата сравнения усиливают, интегрируют, дифференцируют и подают на регулирующий орган. Дифференцирование сигнала результата сравнения осуществляют дробными производными посредством регулятора повышенного быстродействия. Регулятор повышенного быстродействия содержит два параллельно включенных звена, одно из которых реализует функцию ПИД-регулятора, а другое является дополнительным, которое реализует функцию дробного дифференцирования сигнала по времени. Передаточную функцию регулятора определяют по следующей зависимостиWрегWПИД+WДП 1+WДП 2,где s - комплексная переменная,WПИД - передаточная функция ПИД-регулятора, и, аQ1 и Q2 - параметры настройки регулятора.Способ позволит повысить быстродействие и помехоустойчивость систем автоматического управления.

Наверх