автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Имитирующие элементы и управляющие устройства для обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации

11111111111111

904617421

ГВЕТАДЗЕ СВЕТЛАНА ВАРДЕНОВНА

ИМИТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ИНКУБАЦИИ

Специальность: 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 б "ЕЙ 20Т0

Новочеркасск - 2010

На правах рукописи

Работа выполнена на кафедре "Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования (ГОУ ВПО) "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Фандеев Евгений Иванович Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Никитенко Николай Фёдорович кандидат технических наук, доцент Семёнов Владимир Владимирович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Донской государственный технический

университет» (г. Ростов-на-Дону)

Защита состоится 24 декабря 2010 года в 12 час. 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.304.02 при ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 107 ауд. главного корпуса по адресу: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С текстом автореферата можно ознакомиться на сайте ЮРГТУ (НПИ) www.npi-tu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)) >

Автореферат разослан " 23" ноября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к. т. н., профессор

А.Н. Иванченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Птицеводство-отрасль агропромышленного комплекса, обеспечивающего устойчивое снабжение населения продуктами питания, а одним из наиболее распространенных технологических процессов этой отрасли является промышленная инкубация. Её результативность зависит от ряда внешних факторов, главным из которых считается температура. Она оказывает решающее влияние на выводимость яиц и жизнеспособность молодняка сельскохозяйственной птицы.

В настоящее время основой режим инкубации - термостабильный, когда температура в инкубационных шкафах поддерживается на заданном уровне с точностью не хуже ±0,2 °С. Но многие ученые-птицеводы обратили внимание на положительное влияние на эффективность рассматриваемого процесса такого фактора, как нестационарность температуры. Именно такую нестационарность обеспечивает в своем гнезде птица-наседка, переворачивая и перекатывая яйца, а также периодически на разное время, покидая гнездо и добиваясь при этом высоких показателей вывода молодняка. Выдвинута гипотеза, что именно нестационарность температурного режима служит одной из причин повышения выводимости яиц и жизнеспособности молодняка при насиживании, и что между параметрами теплового воздействия на указанные биологические объекты и результативностью этого процесса существует определенная корреляционная связь. Проведенные опыты по реализации нестационарного режима инкубации показали перспективность выбранного направления и необходимость дальнейшего более углубленного изучения термоконтрастного режима.

Следует отметить, что в настоящее время инкубаторный парк страны не позволяет воспроизводить нестационарный температурный режим, т.е. для обеспечения в инкубаторах температурного режима, приближенного к условиям насиживания, требуются модернизация систем управления и создание дополнительных специальных элементов и устройств автоматики.

В связи с тем, что вопросы повышения эффективности птицеводства являются весьма актуальными, Всероссийским научно-исследовательским и технологическим институтом птицеводства (ВНИТИП) разработана Республиканская (Федеральная) научно-целевая программа "Повышение эффективности птицеводства" (раздел 03.04), одобренная коллегией Минсельхоза России и Президиумом Россельхозака-демии (Постановление №10/9 от 8.10.1992 г. и письмо № 522 от 16.05.2000 г.). В соответствии с указанной НЦП Министерством сельского хозяйства Ростовской области сформирована научно-техническая программа "Повышение результативности в птицеводческих хозяйствах" (Постановление № 283 от 13.08.1997 г.).

Для реализации указанных программ был создан творческий коллектив из сотрудников Донского государственного аграрного и Южно-Российского государственного технического университетов, деятельность которого проводилась в контакте со специалистами агропромышленного комплекса Ростовской области по теме "Совершенствование инкубационных процессов путем разработки и внедрения средств и систем автоматического управления термоконтрастным режимом инкубации яиц сельскохозяйственных птиц". Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы поддерживались грантами областного министерства. Консультации по отдельным вопросам названной темы проводились высококвалифицированными специалистами ВНИТИП и Мичуринской государственной сельскохозяйственной академии.

Результаты исследований по теме были представлены в трех кандидатских дис-

сертациях и переданы в виде отчетов ВНИТИП и Министерству сельского хозяйства Ростовской области. Настоящая диссертация, кроме указанных программ, выполнялась также в соответствии с тематическим планом госбюджетной НИР ЮРГТУ (НПИ) на период 2003-2006 г.г. по теме "Разработка элементов и устройств для систем управления термоконтрастным режимом инкубации" (шифр темы ПЗ-825 от 24.10.2003) и в рамках двух научных направлений университета "Теоретические основы и принципы построения автоматизированных технологий и оборудования для химических и пищевых производств" и "Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления", утвержденных ученым советом университета 25.01.2003 и 01.03.2006.

Цель работы. Повышение эффективности инкубационных процессов путем разработки и внедрения имитирующих элементов и управляющих устройств для систем обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации.

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:

- обобщить известные результаты исследований температурного режима в гнезде птицы-наседки и дополнить их новыми данными; выделить в экспериментально полученных стохастических температурных зависимостях их периодические составляющие, реализация которых должна выполняться разрабатываемыми устройствами управления системой обеспечения нестационарных температурных режимов инкубационных процессов (СОНТРИ);

- разработать усовершенствованные математические модели инкубационного шкафа и объектов инкубации, подверженных нестационарным температурным воздействиям, с последующими исследованиями последних и установлением аналитических связей между этими воздействиями и внутренней температурой яйца, а далее, используя эти соотношения, предложить методику определения теплового состояния в заданной точке контролируемого объекта по поверхностной температуре;

- принять решение об использовании для контроля теплового состояния объектов инкубации при внедрении СОНТРИ "яиц-свидетелей" или имитирующих элементов; при выборе второго пути разработать программно-математический инструментарий расчета параметров физических моделей яиц (имитирующих элементов) с последующей метрологической оценкой, применяемых в них, термопреобразователей;

- предложить принципы построения управляющих устройств, работающих в комплекте со штатной аппаратурой автоматики инкубаторов, и провести опытно-промышленные испытания разработанных элементов и устройств, сформулировать рекомендации по использованию и внедрению средств контроля и управления для СОНТРИ.

Методы исследований. В работе применен комплексный подход, основанный на теоретическом анализе и эксперименте. При исследованиях использовались методы: теории дифференциального и интегрального исчисления, математического анализа, статистических решений и случайных процессов; теории измерений, автоматического управления и математического моделирования с применением лицензионного пакета прикладных программ МаЙ1Сас1.

Научная новизна работы: - предложенные тепловые динамические модели объектов инкубации, отличается от известных более полным учетом основных геометрических и теплофизиче-

ских параметров рассматриваемых биологических объектов;

- уточненная тепловая динамическая модель инкубационной машины как объекта СОНТРИ учитывает показатель загруженности инкубатора биологическими объектами;

- установлены новые аналитические соотношения между внутренней и поверхностной температурами, а новизна методики косвенного измерения теплового состояния биологического объекта по результатам прямых измерений температур на его поверхности подтверждена свидетельством о регистрации разработки в отраслевом фонде алгоритмов и программ (св. № 8932 от 30.08.2007);

- алгоритм расчета основных параметров имитирующих элементов для реализации нестационарных температур предложен впервые (св. № 8933 от 30.08.2007);

- новизна разработанных управляющих устройств для СОНТРИ, а также предложенных алгоритмов и программ функционирования разработанного микропроцессорного управляющего устройства систем СОНТРИ подтверждена патентами РФ №№ 2253968, 2270453, 2324968, 139715/12 и свидетельством (св. № 10975 от 01.07.2008).

Достоверность научных результатов и выводов диссертационных исследований подтверждается обоснованным использованием апробированных аналитических и экспериментальных методов исследований и аттестованной измерительной аппаратуры; корректностью допущений, принимаемых при решении задач математического моделирования теплофизических объектов; хорошей сходимостью результатов теоретического и экспериментального исследований разрабатываемых средств контроля и управления (их расхождение не превышает 5-8 %), критическим обсуждением полученных результатов на ряде научных конференций и внедрением разработанных элементов и устройств в промышленных системах управления инкубацией, а основные положения работы не противоречат опубликованным материалам других авторов.

Практическая ценность результатов работы заключается в следующем: применение разработанных элементов и устройств, совместимых со штатной аппаратурой инкубаторов, позволяет с минимальными трудовыми затратами оснастить последние новыми дополнительными средствами автоматизации и тем самым повысить результативность инкубационных процессов; - положительные результаты испытаний, а также надежная работа элементов и устройств за период их испытаний показали перспективность выбранного направления реализации режима нестационарных температур (в условиях испытаний выводимость яиц повысилась на 6,5 % и отмечена также повышенная жизнеспособность молодняка птицы в постинкубационный период).

Реализация результатов работы. Результаты диссертации внедрены на Шах-тинской инкубаторной станции и приняты фирмой "Пластик Энтерпрайз" (г. Новочеркасск) для организации мелкосерийного выпуска экспериментального образца устройства УОРНТ-1, а также переданы в виде отчетов и рекомендаций Министерству сельского хозяйства Ростовской области. Отдельные материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) при подготовке, инженеров по специальностям 220501.65 "Управление качеством" и 220301.65 "Авто-

матизация технологических процессов и производств", а также магистров по направлению 220200.68 "Автоматизация и управление".

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новые виды математических моделей объектов инкубации в виде "шар в шаре", "однородный эллипсоид" и "шар в эллипсоиде".

2. Новые аналитические соотношения между поверхностной и внутренней температурами и методика косвенного измерения теплового состояния объектов инкубации.

3. Программно-математический инструментарий расчета параметров имитирующих элементов СОНТРИ.

4. Принципы построения и алгоритм расчета управляющих устройств для обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации.

Апробация работы. Результаты диссертационных исследований были апробированы на 21 конференции различного уровня, в том числе:

XII-XIX, XXI и XXII Международных научных конференциях "Математические методы в технике и технологиях" (Великий Новгород, 1999; Санкт-Петербург, 2000; Смоленск, 2001; Тамбов, 2002; Ростов-на-Дону, 2003; Кострома, 2004; Казань, 2005; Воронеж, 2006; Саратов, 2008 и Псков, 2009);

III Международной научной конференции "Новые технологии управления движением технических объектов" (Новочеркасск, 2000);

II Межрегиональной студенческой научной конференции "Студенческая наука-экономике России" (Ставрополь, 2001);

I Всеукраинской международной научно-технической конференции аспирантов и студентов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" (Украина, Донецк, 2001);

II-IV Международных научно-технических конференциях аспирантов и студентов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" (Украина, Донецк, 2002-2004);

III Межрегиональной научной конференции "Управление в технических, социально-экономических и медико-биологических системах" (Новочеркасск, 2000);

Всероссийской конференции молодых ученых и аспирантов по птицеводству (Сергиев Посад: ВНИТИП, 1999);

I, II Молодежных научных конференциях "Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве" (Донск. гос. аграрн. ун-т.-п. Персиановский, 1999,2000);

I научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сель-скохоз. вузов "Аграрная научная Россия в новом тысячелетии" (Краснодар: Кубанский ГАУ, 2003).

Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 40 основных печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 4 патента РФ, а также 27 статей и материалов международных научных конференций, 3 свидетельства об регистрации разработки в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 136 наименований и трех приложений. Работа изложена на 127 страницах и содержит 47 рисунков, 12 таблиц.

Содержание диссертации

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ИНКУБАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Сравнительная оценка температурных режимов, элементов и устройств для их реализации

1.2. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ИНКУБАЦИИ И ЕГО ОБЪЕКТОВ

2.1. Анализ тепловых динамических моделей объектов инкубации и разработка усовершенствованной модели

2.2. Экспериментальные исследования нестационарного температурного режима насиживания. Методика косвенного расчета центральной температуры объектов инкубации по поверхностной

2.3. Выделение задающих воздействий систем обеспечения нестационарных температурных режимов инкубационных процессов

2.4. Экспериментальное исследование динамических свойств инкубатора и определение его основных характеристик

2.5. Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИМИТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

3.1. Сравнительная оценка известных методик разработки физических моделей биологических объектов и программа расчета параметров имитирующих элементов

3.2. Экспериментальное подтверждение адекватности динамических свойств имитирующих элементов и биологических объектов

3.3. Управляющие устройства нестационарных температурных инкубационных процессов

3.4. Микропроцессорное управляющее устройство

3.5. Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ИМИТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

4.1. Метрологическое обеспечение разработанных элементов и устройств

4.2. Опытно-промышленные испытания экспериментальных образцов имитирующих элементов и управляющих устройств

4.3. Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель диссертации, перечислены решаемые в ней задачи и методы исследований, показана научная новизна работы, достоверность ее результатов и их практическая значимость, перечислены основные положения, выносимые на защиту и данные о конференциях, на которых проводилась апробация работы, назван объем публикаций и структура диссертации.

В первой главе проведены обзор и сравнительный анализ современных инкубаторов, температурных режимов инкубации и устройств для их реализации. Такой анализ показал, что стандартные режимы характеризуются термостабильностью с допускаемым отклонением ± (0,1...0,2) °С от заданного уровня, причем за весь период инкубации этот уровень изменяется, как правило, только 2-3 раза. Сравнение результатов процессов инкубации и насиживания подтвердило перспективность использования нового режима переменных температур, воспроизводящего в инкубаторе условия в гнезде наседки. Для обеспечения такого режима необходимо создать специальные элементы и устройства, а также более глубоко изучить эффект нестационарности температур при насиживании с целью обоснования требований к разрабатываемым средствам контроля и управления. Дана постановка задач диссертационного исследования.

Во второй главе для формирования основных требований к указанным элементам и устройствам проведен анализ моделей нестационарного температурного поля в рассматриваемом биологическом объекте. Известна самая простая из них - "однородный шар". Однако, по составу и конфигурации исследуемый биологический объект существенно отличается от такой модели. Поэтому сначала были исследованы более совершенные модели "шар в шаре" (желток в белке) и "однородный эллипсоид", а затем обобщенная тепловая модель,' собой "шар в эллипсоиде" с учетом фактора формы п. Нестационарное температурное поле такой модели описывается следующей системой дифференциальных уравнений теплопроводности, решенной операционным и численным методами:

е8,(Ш) _ аге,(я.1) | п ге^л) ае2(к,Р е2е2(к,р | г ге2(щ) | Чу(р а гя2 и, гя а г! гя2 гя ' р2с2

с начальными условиями

39.(11,0)

9,(К,0) = е„; в2(К,0) = вн; = 0

и условиями сопряжения на границе "желток-белок" , сЭЖ.О с8.(11„1)

^ ж ^ ж ;

Граничное условие описывается выражением

Г 1

-Ф.м-е.о^.о],

где эквивалентный коэффициент теплопроводности

л [(Д,-Д2 ) + £„.]

р,-д2и ■ЧДвЧ^'

Здесь: 0 ¡ (Г^Д), 0В (0 и 0Н - температуры 1-го компонента яйца, окружающей его среды (воздуха) и их начальное значение; Я, I - размерная координата, отсчитываемая от центра яйца по радиусу его экваториального сечения и текущее время; )ц, з, р,, с— коэффициенты тепло- и температуропроводности, плотность и удельная массовая теплоемкость; 5СК, - толщина и коэффициент теплопроводности скорлупы; а-

суммарный коэффициент тепло отдачи от поверхности яйца к окружающей среде конвекцией и излучением; п, ц,, - фактор формы и внутренние источники тепла яйца.

Следует отметить, что влияние внутренних источников тепла на тепловое состояние объектов инкубации исследовалось другими авторами, а в настоящей диссертации анализируется только нестационарная составляющая температурного поля. Результаты исследований динамических характеристик разработанных моделей и объектов инкубации подтвердили их адекватность (рис. 1). Например, расхождение между моделями 3-7 не превысило 5-10 %. Для моделей 4 и 5 объектов инкубации получены и проанализированы их амплитудно-частотные (АЧХ) и амплитудно - фазовые частотные характеристики, которые позволили наиболее полно оценить влияние переменных температур на рассматриваемый объект.

Для определения формы и параметров управляющих температурных воздействий на объект инкубации, которые должны обеспечивать разрабатываемые в диссертации устройства, в частном фермерском хозяйстве экспериментально

зарегистрированы нестационарные температурные изменения куриных яиц при насиживании. Регистрация этих изменений велась для 18 биологических объектов, расположенных в трех гнездах, с применением созданного микропроцессорного контрольно - измерительного БСАВА - комплекса, построенного на базе ЭВМ, контроллера Оесоги - 182, порта ввода ЯЗГЫб - 50, а также интерфейсов Я8 - 232 и К5 - 485. Температура куриных яиц в слое "белок-скорлупа", зарегистрированная автоматическим термометром, изменялась в пределах от 30,5 до 38,0 °С. Оценка опытных данных показала, что тепловой режим при насиживании отличается значительной термоконтрастностью: наседка практически непрерывно наносит на объект инкубации тепловые воздействия, которые имеют стохастический характер.

При обработке данных указанных исследований была использована предложенная методика косвенного измерения внутрияйцевой температуры по результатам ее измерения в пристенном слое. Проанализированы реакции яйца на два стандартных вида тепловых воздействий-ступенчатое и гармоническое. В первом случае переходная характеристика в центре биологического объекта может быть описана следующим выражением

Ьц(0 = 1-Т,(т, -Т2)ехр(-1/Т,)+Т2(т, -Т2)ехр(-1/Т2), где Ть Т2 - постоянные времени передаточной функции объектов инкубации.

В точке, лежащей на поверхности скорлупы, характер изменения температуры имеет вид

Ьп(0=1-{т1-[2Ро(1 + п)] -,}(Т|-Т2) -,ехр(-1/Т|)+ {т2-[2Ро(1 + п)] "'Кт, -Т2)'ехр(- 1/Т2). • Здесь: число Фурье Бо = а / где а - усредненный коэффициент температуропроводности всего яйца; - радиус экваториального сечения, принятый за определяющий размер, который для эталонного куриного яйца равен 21 мм.

Если ступенчатое температурное воздействие на объект инкубации обозначить 8В, а изменяющиеся температуры на поверхности и в центре яйца — 6П (0 и 9ц (г), то

М0ев = ел(0; ьц(0ев=ец(0.

Измеряя температуру 0П (0 и зная указанную выше зависимость, после неслож-

Рис.1. Переходные характеристики куриного яйца 1 (эксперимент) и его моделей: 2,3 - однородный шар; 4 - однородный эллипсоид; 5 - шар в шаре; 6,7- шар в

ных преобразований с учетом предыдущих соотношений получено

Эц(0= /Ьпа)]эп(1)..

Коэффициент связи двух температур (на поверхности и в центре биологического объекта) является функцией времени и вычисляется по формуле

К„ = |ехр(-1 /Т,)- ехр(-1 /Т2)] Ь(т, -Т2 >о( 1 + п)|'.

Для случая гармонического возмущающего воздействия на объект, используя результаты исследований, получено соотношение амплитуд центральной 0тц (ш) и поверхностной 0т п (со) температур в °С. Характеристики АЧХ для поверхности и центра исследуемого объекта могут быть описаны следующими выражениями Ац (0))=[са2(Т1+Т 2)2+<1-ю2Т1Т2)2Г 5;

Ап(ш)={(1+Ь2(о2)[а,2(Т1+Т2)2+(1-а)2Т1Т2)2]}05.

Связь АЧХ для поверхности и центра объекта может быть представлена следующей функцией

(ю)Ап(со)=0 (со)Ац(ю).

С учетом приведенных выражений, получена формула связи характеристик для поверхности и центра биологического объекта

0т11(и)=КАвтп(о).

Здесь КА- относительный коэффициент, равный ТГмГо? , гДе Ь - постоянная времени форсирующего звена передаточной функции яйца.

Следует отметить, что расчеты проводились для случая, когда коэффициент теплообмена между поверхностью яиц и окружающей их средой ая равен 30 Вт/(м2-К), что соответствует аэродинамической обстановке в промышленных инкубаторах. Результаты исследований показали правомерность применения предлагаемой методики (расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 10 %).

Как показал анализ практической реализации температурных воздействий с применением управляющих устройств, наиболее простым видом воздействия, позволяющим воспроизвести температурные условия при насиживании, является сигнал типа "скачок". В результате статистической обработки реализаций 8 (0, характеризующих динамику изменения температуры рассматриваемого биологического объекта в период насиживания, были определены параметры изменений на 0! выделенного экспоненциального сигнала 0О+АЭ при начальной температуре 90, соответственно равными 1,4 и 36,9 °С, а также Т„ и Т„ - 30 и 140 мин.

Однако, в современных инкубаторах для обеспечения режима переменных температур с применением штатных микропроцессорных контроллеров возможна также реализация более точного вида гармонических управляющих воздействий. Поэтому также была поставлена задача выделения периодической компоненты в указанных стохастических температурных изменениях с целью расчета и обоснованного выбора параметров разрабатываемых микропроцессорных управляющих устройств для СОНТРИ. В результате проведенного синтеза гарантированного алгоритма обнаружения периодичностей в температурных изменениях, наносимых наседкой на инкубируемые объекты, подтверждено предположение наличия в апостериорной информации функциональной зависимости ОДНЭо+О^тоЛ с периодом Т =2,7 ч, а также после разложения экспериментальной температурной характеристики в рад Фурье найдены постоянная составляющая и амплитуда гармонического сигнала: 0О и 0Ь которые составили соответственно 36,4 и 1,2 °С.

В третьей главе обоснована необходимость создания для контроля температурных изменений в объектах инкубации специальных имитирующих элементов (ИЭ), найдены их параметры и разработаны управляющее устройства (УУ). Как показал

многолетний опыт исследования и реализации режима переменных температур инкубационных процессов в качестве элемента контроля вместо «яиц-свидетелей» удобно использовать их тепловые физические модели-«имитирующие элементы». Проведен анализ известных методик создания таких моделей и предложен новый алгоритм расчета их геометрических параметров (рис. 2), заключающийся в следующем: зная теплофизические характеристики материала, выбранного для создания ИЭ, можно найти значения их фактора формы п,„ определяющего размера Я„ и длины Ьи. Если воспользоваться математической моделью объекта инкубации типа "шар в эллипсоиде", то передаточную функцию для центра этого объекта можно записать в виде

^я(р)=(ая2 р2+ая1 р+1) где ая1-Т1Я +ТЗЯ =(1+0.5Ш)/[уяВ1я(1+пя)]; аЯ2 = Т,Т2 = (1+0.25В1я)/[2ч/я2В1я(1+пя)(3+пя)]. Здесь коэффициент \|/я, а также число Био вычисляются по формулам

В' = аяЯя/Хя.

Очевидно, что динамические характеристики ИЭ должны быть идентичны соответствующим характеристикам яйца. Это требование выполняется при равенстве их аЯ1=аИь ая2=аи2, и тогда приходим к системе уравнений: Я Д я {1+0.5 а Я я Дя}/ [а, а Я я (1+п я Ц = = Я„2пЛя {1+0.5аК„/шХя}/1каяаЯи(1+п „)]; Я я' X я {1+0.25 а Я я /I я \/[2аяга Я я (1+п я Хз+п я )]= =Я и4тХ.я {1+0.25 а Яи/шХя }/|д 2ая2а Яи (]+п и Хз+п

с

3

/ Выбор ШТ«Р1ШТ> ДЛЯ НШШ«р1 Ввод кспф-у фиююпг» татпообмаа и теипфагуропроаодностя / у обьасп нгсубацки ннмитср*. В(одрадтта У лоашрнапьюю с пета бнилогтесюло ибьскк/

Гасчст гсомстрнчсетмх гиммстро» тотфуюшего .член»»™ (фтстпря фл(1»».гли ириднус» 0И) по прнСлнзкгйпьио ожндаеш>[м результатам

Расчет и гехтрмыда гр»фнк<ь тсискрпуртых н}М€Ип*о( инкубируемого объекта н егонмнпторсв

1

Построение (рафиков абСОЛЮ1НОЦГЮГре1ШЮТЯ раечет геометрических параметров фшшсской модели ннетф^емого объект* ф«рмы олра л, ^ ь,- вттт н ишпеошшой форво.|Л 3— 6я-

' Ниотоачеаоевиаптрующего

( Коней )

Рис. 2. Алгоритм расчета геометрических параметров имитирующих элементов объектов инкубации

Здесь приняты следующие обозначения параметров, характеризующих геометрические, теплофизические и динамические свойства яйца: Хя, а„ /-„, й,„ а-коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и теплоотдачи от яйца или имитатора к окружающей среде (воздуху); Т1я и Т2я - постоянные времени динамической модели яйца. Коэффициенты тик определяются по соотношениям т=А.и/А.я, к=ак1а,.

Связь фактора формы яйца (пя) или имитирующего элемента (пи) с геометрическими параметрами указанных объектов описывается следующим соотношением

Уя/Эя =Яя/(пя+1), где Уя, -объем и площадь поверхности объекта.

Выбрав материал имитирующего элемента, можно найти Яи и пи, а затем также его длину Ьи. Окончательно получено выражение, позволяющее определить длину модели исследуемого биологического объекта: Ьи=54Яи/(пи+1)3.

Созданы и испытаны ИЭ из материалов, указанных в табл. 1. Анализ данных этой таблицы показал, что не все из перечисленных материалов можно рекомендовать для создания имитирующих элементов. Наиболее приемлемыми для контроля неста-

Материал" ^П ара метры п., Я„„мм Я ил, мм и* мм

Стекло 0.148 17 36 602

Фарфор 0.148 15 я 534

Пер Май л -цемент 2282 26 25 40

11арафин 2 062 27 26 50

Эбонит 3*33 36 3<> 14

Глицерин 4,839 17 27 35

Сосна 1,177 26 26 53

1ль 0,98 33 36 65

Береза 1219 32 78 79

К>риное я ¡¡но 1.75 21 - 56

ционарных темпера-турных режимов инкубации ока-зались имитаторы эллипсоидной формы из портланд-цемента; па-рафина, эбонита, глицерина, сос-ны, ели и березы. Разработан ис-пытательный SCADA - комплекс для исследования адекватности динамических свойств имити-рующих элементов куриному яйцу, включающий в себя ЭВМ, контроллер Decont-182, порты ввода -W24VLA и порты вывода - AIN8 U40, а также интерфейс RS - 232.

Предложено несколько видов устройств обеспечения режимов нестационарных температурных режимов инкубации (УОРНТ), работающих со штатной аппаратурой инкубаторов. Структурные схемы и временные диаграммы работы двух из названных устройств показаны на рис 3.

Новизна этих устройств подтверждена патентами РФ №№ 2270453 и 2324968. Принцип их действия основан на подключении параллельно (или последовательно) к штатному термопреобразователю инкубатора ТС дополнительного термонезависимого резистора с регулируемым сопротивлением Ra.

а)

б)

I ери орегу шпор

| температурного режима

\ О» ладит ель |

—I Н"|

в)

Г)

Рис. 3. Структурные схемы управляющих устройств обеспечения режима переменных температур при параллельном (а) и последовательном (в) подключении резистора Яд в цепь ТС и временные диаграммы их работы (б, г)

Общий вид экспериментального образца разработанного управляющего устройства типа УОРНТ-1 представлен на рис. 4. Предложено также микропроцессорное управляющее устройство обеспечения режима переменных температур.

В четвертой главе согласно ГОСТ 8.009-84

на оборудовании метрологических служб Ростовского "РЦСМ" и ООО "ПК"НЭВЗ" проведена оценка метрологических характеристик разработанных элементов и устройств СОНТРИ в рабочем диапазоне 2СК40 °С: абсолютная погрешность термопреобразователей ТХК (Ь) и ТПСВ-1088-02, входящих в ИЭ, соответственно составила ±0,15 и 0,4 °С, а для всего измерительного канала она не превысила ±1 °С.

Приведены результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний разработанных элементов и устройств на Шах-тинской инкубаторно-птицеводческой станции при инкубации партий куриных яиц. Указанные устройства обеспечили реализацию заданных температурных изменений. В состав СОНТРИ, кроме УУ, входили имитирующие элементы и два специально созданных шестиканальных автоматических регистрирующих термометра со шкалами 32...42 °С.

Разработанные средства контроля и управления СОНТРИ при испытаниях в период всего процесса инкубации работали надежно, что позволяет рекомендовать их к широкому использованию в промышленных инкубаторах. Анализ результатов проведенных испытаний устройства УОРНТ-1 и имитирующих элементов показал, что термоконтрастный режим позволяет увеличить выводимость яиц на 6,5 % и обеспечить повышение жизнеспособности выведенного молодняка.

В заключении сформулированы основные результаты выполненных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований.

В приложениях приведены: листинги и свидетельства об отраслевой регистрации алгоритмов и программ расчета элементов и устройств СОНТРИ, а также патенты на изобретения и полезную модель, подтверждающие новизну разработанных устройств; методика и свидетельства оценки метрологических характеристик ИЭ и УУ, материалы их опытно-промышленных испытаний; акты внедрения результатов диссертационных исследований и их использования в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ); дипломы и грамоты научно-технических конференций и проспект выставки инновационных разработок.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

Основные результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований, полученные в работе, заключаются в следующем:

1. Проанализированы тепловые динамические модели объектов инкубации и предложены их новые виды (''шар в шаре", "однородный эллипсоид", "шар в эллипсоиде"), отличающиеся от известных более полным учетом определяющих парамет-

ров и теплофизических свойств и позволяющие вести углубленное изучение нестационарных тепловых процессов в рассматриваемых объектах.

2. В результате исследования динамических характеристик указанных математических моделей установлены новые аналитические соотношения между внутренней и поверхностной температурами объектов, что позволяет правильно выбирать или проектировать средства контроля и управления переменными температурными режимами в инкубаторах.

3. Впервые разработана методика косвенного определения теплового состояния биологического объекта по результатам прямых измерений температуры на его поверхности, позволившая создать программно-математический инструментарий расчета параметров имитирующих элементов и управляющих устройств.

4. На основании результатов анализа стохастических температурных изменений биологических объектов, находящихся в гнезде наседки обоснован выбор экспоненциального вида зависимости "нагрев-охлаждение" для обеспечения нестационарного режима инкубации, воспроизводящего условия насиживания, с параметрами 0о и 0! соответственно равными 36,9 и 1,4 °С, а Т„ и Т0 - 30 и 140 мин, а также определен период (Т*=2,7 ч); постоянная составляющая и амплитуда гармонических колебаний (36,4 и 1,2 )°С.

5. Предложены принципы построения имитирующих элементов и управляющих устройств для СОНТРИ, новизна и полезность которых подтверждена патентами и свидетельствами о регистрации, а метрологические характеристики указанных средств контроля и управления удовлетворяют предъявленным к ним требованиям: основная абсолютная погрешность термопреобразователей, работающих в составе имитаторов, не превышает 0,4 °С, а всего измерительного канала - не более 1 °С.

6. Опытно-промышленные испытания на Шахтинской инкубаторно-птицеводческой станции подтвердили надежность и эффективность применения разработанных средств в инкубационных процессах (вывод цыплят в условиях ИПС увеличился на 6,5 %, а также отмечена их повышенная жизнеспособность в постинкубационный период). Результаты исследований по теме диссертации были переданы в виде отчетов и рекомендаций ВНИТИП и Министерству сельского хозяйства Ростовской области, а экспериментальный образец управляющего устройства типа УОРНТ-1 принят для организации его мелкосерийного выпуска фирмой "Пластик Энтерпрайз" (г.Новочеркасск).

7. Отдельные материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) при подготовке инженеров по специальностям 220501.65 "Управление качеством" и 220301.65 "Автоматизация технологических процессов и производств", а также магистров по направлению 220200.68 "Автоматизация и управление". Результаты диссертационных исследований были апробированы на 21-й конференции различного уровня, опубликованы в 40 основных печатных работах, в том числе 6 статьях в журналах, рекомендованных ВАК, по теме диссертации получены 4 патента РФ и 3 свидетельства об отраслевой регистрации разработок, подтверждающих новизну предложенных технических решений и результативность выполненных исследований.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Исследование нестационарного температурного поля объекта инкубации / Е.И. Фандеев, А.Н. Никифоров, Т.Ю. Горбаенко, C.B. Гветадзе, П.Ф. Тришечкин // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1999, - № 4. - С. 56-61.

2. Фандеев, Е.И. Косвенное измерение температуры биологических объектов в процессе инкубации/ Е.И. Фандеев, C.B. Гветадзе, П.Ф. Тришечкин // Изв. ву-зов.Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -2000, - № 3. - С. 55-56.

3. Гветадзе, C.B. Тепловой имитатор яйца сельскохозяйственной птицы / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. -2000. - № 4.-С.14-16.

4. Использование математической модели температурного поля яйца сельскохозяйственной птицы для построения теплового динамического имитатора / Т.Ю. Горбаенко, C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. -2002. -№ 1.-С.68-71.

5. Гветадзе, C.B. Опытно-промышленные испытания системы управления термоконтрастным режимом инкубации / C.B. Гветадзе // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки.-2004. - № 2.-С. 118.

6. Фандеев, Е.И. Моделирование объекта инкубации при разработке имитационных элементов систем управления режимами нестационарных температур / Е.И. Фандеев, C.B. Гветадзе, А.Н. Никифоров // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки,-2009.-№ 5.-С.10-13.

Патенты на изобретения и полезную модель

7. Патент № 2253968 РФ, МПК 01 К 41/00. Инкубатор для воспроизводства поголовья сельскохозяйственной птицы / В.Г. Ушаков, C.B. Гветадзе. - № 2002133979; заявлено 17.12.2002; опубл. 20.06.2005, Бюл. №17. - 7 с.

8. Патент № 2270453 РФ, МПК 7 G01R 23/16. Устройство для обеспечения термоконтрастного режима в инкубаторе / В.А. Карчков, Е.И. Фандеев, С. В. Гветадзе [и др.]. - №2004105311/28; заявл. 24.02.2004; опубл.20.02.2006, Бюл. №5. - 6 с.

9. Патент № 2324968 РФ, МПК G05D 23/00, А 01К 41/02. Устройство для обеспечения термоконтрастного режима в инкубаторе / В.А. Карчков, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин, С. В. Гветадзе [и др.]. - № 2006125705/28; заявл. 17.07.2006; опубл. 20.05.2008, Бюл. №14.-6 с.

10. Патент на полезную модель № 139715/12 РФ, МПК А 01К 41/02. Устройство для обеспечения термоконтрастного режима в инкубаторе / В.А. Карчков, Е.И. Фан-

деев, П.Ф. Тришечкин, С. В. Гветадзе. - № 139715/12; заявл. 09.11.2006; опубл. 20.05.2008, Бюл. №14. -1 с.

Статьи, материалы конференций и свидетельства об отраслевой регистрации алгоритмов и программ

11. Климов, В.В. Переходные и передаточные функции яиц сельскохозяйственной птицы как тепловых объектов управления / В.В. Климов, C.B. Гветадзе // Тез. докл.Всероссийская конф. молодых ученых и аспирантов по птицеводству: 1-2 июня 1999 г. -Сергиев Посад: ВНИТИП,- 1999. - С. 6-7.

12. Гветадзе, C.B. Амплитудно-фазовая частотная характеристика яиц сельскохозяйственных птиц как тепловых объектов инкубации / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин //Современные технологии автоматизации производства: Сб. науч. тр. Юж.-Рос. гос. техн.ун-т. -Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 43-44.

13. Тепловая динамическая модель одного класса биологических объектов / Е.И. Фандеев, Б.В. Ена, C.B. Гветадзе, П.Ф. Тришечкин // Сб. трудов Междунар. науч. конф. ММТТ-12. Великий Новгород: НовГУ, 1999. Т.2. - С. 98-99.

14. Динамические свойства тепловой физической модели яиц сельскохозяйственной птицы / В.А. Карчков, C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Сб. трудов Междунар. науч. конф. ММТТ-12. - Великий Новгород: НовГУ, 1999. Т.2- С. 100-101.

15. Фандеев, Е.И. Использование модели температурного поля птичьего яйца для измерения его температуры / Е.И. Фандеев, C.B. Гветадзе, П.Ф. Тришечкин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-2000: Сб. тр. 13-й Междунар. науч. конф. / СПб.: СПб. гос. технол. ин-т, 2000. - Т.З. - С. 122-124.

16. Гветадзе, C.B. Методы и средства измерения внутрияйцевых температур / C.B. Гветадзе // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. -Ч. 6. -С. 9-10.

17. Формирование гармонического входного воздействия для систем автоматического управления / C.B. Гветадзе, В. Г. Трофименко, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Новые технологии управления движением технических объектов: материалы Ш-й междунар. науч.-техн. конф. -Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ В1И, 2000.-Т.1. -С.117-121.

18. Выявление скрытых периодичностей в изменениях температур яиц сельскохозяйственной птицы при их насиживании / C.B. Гветадзе, В. Г. Трофименко, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы междунар. науч.-практ. конф. / Юж.- Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. - 4.6. - С.10-11.

19. Математические методы обработки экспериментальных переходных характеристик биологических объектов / C.B. Гветадзе, ВЛ. Есаулова, П. Ф. Тришечкин, А.З. Соболь // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-14: Сб. тр. Между нар. науч. конф./ - Смоленск: Смол. гос. ун-т, 2001.-Т.4. -С. 162-163.

20. Методы выделения гармонической составляющей в стохастических температурных изменениях / C.B. Гветадзе, В. Г. Трофименко, Е.И. Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-14: Сб. тр. Междунар. науч. конф. /- Смоленск: Смол. гос. ун-т, 2001.-Т.4.-С. 223-225.

21. Гветадзе, C.B. Средства автоматизации и структура системы регулирования термоконтрастного режима инкубации / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев // Автоматизащя технолопчних об'ектш та npoueciß. Пошук молодих: 36. наук.праць. 1-й Всеукр. наук.-техн. конф. ас ni ран™ та студен™, 15-16 апр. 2001 г. -Донецьк: ДонДТУ, 2001.-С. 55-57.

22. Гветадзе, C.B. Исследование термоконтрастного режима инкубации яиц сельскохозяйственной птицы и разработка средств контроля и управления для его реализации / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев // Студенческая наука - экономике России: материалы Н-й межрегион, студ. науч. конф. - Ставрополь: Сев.-Кав.ГТУ, 2001,- Ч. 2. - С.77-78.

23. Методика расчета оптимальных параметров теплофизических моделей биологических объектов / Т.Ю. Горбаенко, Е.И. Фандеев, C.B. Гветадзе, Л. Ф. Тришечкин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-15: Сб. тр. XV Междунар. науч. конф. /-Тамбов: Тамб. гос.техн. ун-т, 2002. - Т.З. - С. 32-34.

24. Гветадзе, C.B. Синтез алгоритма гарантированного обнаружения периодич-ностей в случайных температурных изменениях / C.B. Гветадзе, A.A. Михайлов //Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-15: Сб. тр. XV Междунар. науч. конф./-Тамбов: Тамб. гос.техн. ун-т, 2002.-Т.6.- С.160-161.

25. Гветадзе, C.B. Прогнозирование изменения температурных зависимостей биологических объектов в период инкубации / C.B. Гветадзе // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-15: сб. тр. XV Междунар. науч. конф. / -Тамбов: Тамб. гос.техн. ун-т, 2002. -Т.6.-С. 159-160.

26. Гветадзе, C.B. Микропроцессорная система управления термоконтрастным режимом инкубации / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев // Автоматизация технолопчних об'ектш та npoueciß. Пошук молодих: 36. наук.праць. П-й М1жнар. наук.-техн. конф. acnipaiiTÎB та студенлв, 25-26 апр. 2002 г. -Донецьк: ДонНТУ, 2002. -С. 42-44.

27. Рудь, А.И. Термоконтрастный режим инкубации яиц сельскохозяйственных птиц / А.И. Рудь, C.B. Гветадзе. Аграрная научная Россия в новом тысячелетии: материалы науч. конф. молод, уч. Южн. Федер. округа сельскохоз. вузов. - Краснодар: Кубанский госагроун-т, 2003. -С. 67-73.

28. Гветадзе, C.B. Статистическая обработка экспериментальных температур-

ных изменений куриных яиц при насиживании / C.B. Гветадзе // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-16: Сб. тр. XVI Междунар. науч. конф. / -Ростов-на-Дону: РГАСХМ ГОУ, 2003. - Т.5. - С. 137-138.

29. Гветадзе, C.B. Исследование динамических свойств инкубационного шкафа как теплового объекта управления / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев // Автоматизацш технолопчних об'екпв та процест. Пошук молодих: 36. наук.праць. III-й Miaaiap. наук.-техн. конф. асшрантш i студентш, 14-15.05. 2003 г. - Донецьк: ДонНТУ, 2003. -С. 75-76.

30. Гветадзе, C.B. Параметрическая оптимизация регулятора системы управления термоконтрастным режимом инкубации / C.B. Гветадзе // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17: Сб. тр. XVII Междунар. науч. конф./-Кострома: Костроме, гос.техн. ун-т, 2004. - Т.6. -С. 144-145.

31. Гветадзе, C.B. Синергетический синтез нейросетевой системы управления термоконтрастным режимом инкубации / C.B. Гветадзе // Материалы междунар. Молодежной науч. конф. "Севергеоэкотех-2004". - Ухта: УГТУ, 2005, 4.2. -С. 10-12.

32. Элементы и устройства системы управления термоконтратсным режимом инкубации / С. В. Гветадзе, Е.И. Фандеев, В. А. Карчков, П. Ф. Тришечкин, С. П. Три-шечкин. Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-18: Сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф./- Казань: Казанск. гос. техн. ун-т, 2005.-Т.10,-С. 78-79.

33. Гветадзе, C.B. Моделирование и принципы построения устройств управления термоконтрастным режимом инкубации / С. В. Гветадзе, Е.И. Фандеев. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18: Сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф./ -Казань: Казанск. гос.техн. ун-т, 2005. -Т.10, - С. 79-84.

34. Фандеев, Е.И. Устройство обеспечения переменной температуры при инкубации яиц сельскохозяйственной птицы. / Е.И. Фандеев, В.А. Карчков, C.B. Гветадзе. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-19: Сб. тр. XIX Междунар. науч. конф./-Воронеж: Воронеж, гос.техн. ун-т, 2006. -Т.6, -С.217-220.

35. Фандеев, Е.И. Устройство для системы управления термоконтрастным режимом инкубации / Е.И. Фандеев, В.А. Карчков, C.B. Гветадзе. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21: Сб.тр. XXI Междун. науч. конф - Саратов: СГТУ, 2008. - Т 6.-С. 306 - 308.

36. Гветадзе, C.B. Свид-во об отрасл. регистр. № 8932. Косвенный расчет центральной температуры объектов инкубации по поверхностной. Выдано отраслевым фондом алгоритмов и программ Федерал, агент-ва по образов 30.08.2007.

37. Гветадзе, C.B. Свид-во об отрасл. регистр. № 8933. Расчет геометрических параметров имитационных элементов объектов инкубации. Выдано отраслевым фондом алгоритмов и программ Федерал, агент-ва по образов. 30.08.2007.

38. Гветадзе, C.B. Свид-во об отрасл. регистр. № 10975. Синтез и анализ пара-

метров объектов и цифровых регулирующих устройств для систем управления режимами переменных температур. Выдано отраслевым фондом алгоритмов и программ Федерал, агент-ва по образов. 01.07.2008.

39. Фандеев, Е.И. Программный комплекс расчета параметров элементов и устройств систем управления инкубационным процессом / Е.И. Фандеев, C.B. Гветадзе. Математические методы в технике и технологиях. - ММТТ-22: Сб. тр. XXII Между-нар. науч. конф. / - Псков: Псков, гос.техн. ун-т., 2009. - Т.10 - С. 36-38.

40. Гветадзе, C.B. Производственные испытания системы управления термоконтрастным режимом инкубации/С.В. Гветадзе, Е.И. Фандеев// Автоматизащя технолопчних об'екпв та процеав. Пошук молодих: 36. наук.праць. IV-й М1жнар. наук.-техн. конф. acnipaHTÎB та студенпв, 11-14 апр. 2004 г. -Донецьк: ДонНТУ, 2004. -С. 91-93.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах: [1,4,14] -разработка новой модели объектов инкубации и экспериментальное подтверждение ее адекватности; [11-14,29,7] - теоретические исследования динамических характеристик объектов инкубации и инкубатора; [2,15] - разработка алгоритма косвенного измерения температуры биологических объектов; [3, 6, 23, 33] - создание усовершенствованной методики расчета параметров элементов СОНТРИ; [17-20,24,28]-разработка программно-математического инструментария определения формы и параметров управляющих воздействий устройств для СОНТРИ; [8, 9, 21, 22,26,27, 32, 34, 35, 39] - формирование принципов построения устройств и разработка нового микропроцессорного управляющего устройства; [40] - испытания разработанных элементов и устройств.

ГВЕТАДЗЕ СВЕТЛАНА ВАРДЕНОВНА

ИМИТИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ИНКУБАЦИИ

Автореферат

Подписано в печать 17.11.2010 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,6. Тираж 100 экз. Заказ 19/11.

Издательство НОК 346428, г. Новочеркасск, ул. Дворцовая, 1 тел, факс (86835) 29-85-51

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ИНКУБАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Сравнительная оценка температурных режимов, элементов и устройств для их реализации.

1.2. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ИНКУБАЦИИ И ЕГО ОБЪЕКТОВ.

2.1. Анализ тепловых динамических моделей объектов инкубации и разработка усовершенствованной модели.

2.2. Экспериментальные исследования нестационарного температурного режима насиживания. Методика косвенного расчета центральной температуры объектов инкубации по поверхностной.

2.3. Выделение задающих воздействий систем обеспечения нестационарных температурных режимов инкубационных процессов.

2.4. Экспериментальное исследование динамических свойств инкубатора, определение его основных динамических характеристик.

2.5. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИМИТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

3.1. Сравнительная оценка известных методик разработки физических моделей биологических объектов и программа расчета параметров имитирующих элементов.

3.2. Экспериментальное подтверждение адекватности динамических свойств имитирующих элементов и биологических объектов

3.3. Управляющие устройства нестационарных температурных инкубационных процессов.

3.4. Микропроцессорное управляющее устройство.

3.5. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ОПЫТНО - ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ИМИТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УШАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

4.1. Метрологическое обеспечение разработанных элементов и устройств

4.2. Опьггно-промышленные испытания экспериментальных образцов имитирующих элементов и управляющих устройств.

4.3. Выводы по главе 4.

Актуальность темы. Птицеводство - отрасль агропромышленного комплекса, обеспечивающего устойчивое снабжение населения продуктами питания, а одним из наиболее распространенных технологических процессов этой отрасли является промышленная инкубация [1-15]. Её результативность зависит от ряда внешних факторов, главным из которых считается температура [16-29]. Она оказывает решающее влияние на выводимость яиц и жизнеспособность молодняка сельскохозяйственной птицы.

В настоящее время основой режим инкубации - термостабильный, когда температура в инкубационных шкафах поддерживается на заданном уровне с точностью не хуже ±0,2 °С. Но многие ученые-птицеводы обратили внимание положительного влияния на эффективность рассматриваемого процесса такого фактора, как нестационарность температуры (ее резкую изменчивость - нестабильность при условиях насиживании, легко реализуемую современными микропроцессорными средствами) [30-34]. Именно такую нестационарность обеспечивает в своем гнезде птица-наседка, переворачивая и перекатывая яйца, а также периодически на разное время, покидая гнездо и добиваясь при этом высоких показателей насиживания [35-37]. Выдвинута гипотеза, что именно нестационарность температурного состояния служит одной из причин повышения выводимости яиц и жизнеспособности молодняка при насиживании, и что между параметрами теплового воздействия на указанные биологические объекты и результативностью этого процесса существует определенная корреляционная связь [38-45]. Первые проведенные опыты по обеспечению нестационарного режима инкубации показали перспективность выбранного направления и необходимость дальнейшего, более углубленного изучения термоконтрастного режима [40-45].

Следует отметить, что в настоящее время инкубаторный парк страны не позволяет воспроизводить нестационарный температурный режим, т.е. для обеспечения в инкубаторах температурного режима, приближенного к условиям насиживания, требуются модернизация систем управления и создание дополнительных специальных элементов и устройств автоматики.

В связи с тем, что вопросы повышения эффективности птицеводства являются весьма актуальными, Всероссийским научно-исследовательским и технологическим институтом птицеводства (ВНИТИП) была разработана Республиканская (Федеральная) научно-целевая программа "Повышение эффективности птицеводства" (раздел 03.04), одобренная коллегией Минсельхоза России и Президиумом Россельхозакадемии (Постановление №10/9 от 8.10.1992 г. и письмо № 522 от 16.05.2000 г.). В соответствии с указанной НЦП Министерством сельского хозяйства Ростовской области предложена научно-техническая программа "Повышение результативности в птицеводческих хозяйствах" (Постановление № 283 от 13.08.1997 г.).

В рамках указанных программ и для проверки выдвинутой гипотезы был создан творческий коллектив из сотрудников Донского государственного аграрного и Южно-Российского государственного технического университетов, деятельность которого проводилась в контакте со специалистами агропромышленного комплекса Ростовской области по теме "Совершенствование инкубационных процессов путем разработки и внедрения средств и систем автоматического управления термоконтрастным режимом инкубации яиц сельскохозяйственных птиц". Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы поддерживались грантами названного областного министерства. Консультации по отдельным вопросам темы проводились высококвалифицированными специалистами ВНИТИП и Мичуринской государственной сельскохозяйственной академии. Результаты исследований по теме были представлены в трех кандидатских диссертациях [40-42], а также переданы в виде отчетов и рекомендаций ВНИТИП и Министерству сельского хозяйства Ростовской области.

Настоящая диссертация, кроме указанных программ, выполнялась также в соответствии с тематическим планом госбюджетной НИР ЮРГТУ (НПИ) на период 2003-2006 г.г. по теме "Разработка элементов и устройств для систем управления термоконтрастным режимом инкубации" (шифр темы ПЗ-825 от 24.10.2003) и в рамках двух научных направлений университета "Теоретические основы и принципы построения автоматизированных технологий и оборудования для химических и пищевых производств" и "Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления", утвержденных ученым советом ЮРГТУ (НПИ) 25.01.2003 и 01.03.2006.

Цель работы. Повышение эффективности инкубационных процессов путем разработки и внедрения имитирующих элементов и управляющих устройств для систем обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации.

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:

-обобщить известные результаты исследований температурного режима в гнезде птицы-наседки и дополнить их новыми данными; выделить в экспериментально полученных стохастических температурных зависимостях их периодические составляющие, реализация которых должна выполняться разрабатываемыми устройствами управления системы обеспечения нестационарных температурных режимов инкубационных процессов" (СОНТРИ);

-разработать усовершенствованные математические модели инкубационного шкафа и объектов инкубации, подверженных нестационарным температурным воздействиям, с последующими исследованиями последних и установлением аналитических связей между этими воздействиями и внутренней температурой яйца, а далее, используя эти соотношения, предложить методику определения теплового состояния в заданной точке контролируемого объекта по поверхностной температуре;

- принять решение об использовании для контроля теплового состояния объектов инкубации при внедрении СОНТРИ "яиц-свидетелей" или имитирующих элементов; а при выборе второго пути - разработать программно-математический инструментарий расчета параметров физических моделей яиц (имитирующих элементов) с последующей метрологической оценкой применяемых в них термопреобразователей со стандартными номинальными статическими характеристиками (НСХ);

- предложить принципы построения управляющих устройств, работающих в комплекте со штатной аппаратурой автоматики инкубаторов, и провести опытно промышленные испытания разработанных элементов и устройств, сформулировать рекомендации по их использованию в СОНТРИ.

Методы исследований. В работе применен комплексный подход, основанный на теоретическом анализе и эксперименте. При исследованиях использовались методы: теории дифференциального и интегрального исчисления, математического анализа, статистических решений и случайных процессов; теории измерений, автоматического управления и математического моделирования с применением лицензионного пакета прикладных программ МаШСас!.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- предложенные тепловые динамические модели объектов инкубации, отличаются от известных более полным учетом основных геометрических и тепло-физических свойств этих объектов;

- уточненная тепловая динамическая модель инкубационной машины как объекта СОНТРИ учитывает показатель загруженности инкубатора биологическими объектами;

- полученные новые аналитические соотношения, устанавливающие связь поверхностной и внутренней температур, а также разработанная на их основе методика косвенного измерения теплового состояния яиц по результатам прямых измерений температур на их поверхности, подтверждены свидетельством о регистрации разработки в отраслевом фонде алгоритмов и программ (№ 8932 от 30.08.2007);

- алгоритм и программа расчета основных параметров имитирующих элементов, работающих в составе СОНТРИ, предложены впервые (св. № 8933 от 30.08.2007);

- новизна разработанных управляющих устройств для СОНТРИ, а также предложенных алгоритма и программы функционирования микропроцессорного устройства СОНТРИ подтверждена патентами РФ №№ 2253968, 2270453, 2324968,139715/12 и свидетельством № 10975 от 01.07.2008.

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается: обоснованным использованием апробированных аналитических и экспериментальных методов исследований и аттестованной измерительной аппаратуры; корректностью допущений, принимаемых при решении задач математического моделирования теплофизических объектов; хорошей сходимостью результатов теоретического и экспериментальных исследований разрабатываемых средств контроля- и: управления (их расхождение не превышает 5-8 %); критическим обсуждением;полученных результатов на ряде научных конференций и внедрением разработанных элементов и устройств в промышленных системах управления- инкубацией; а основные положения работы не противоречат опубликованным материалам дру-гихавторов. •

Практическая ценность результатов работы заключается в следующем: - применение разработанных элементов и устройств, совместимых со штатной аппаратурой инкубаторов, позволяет с минимальными трудозатратами оснастить последние новыми дополнительными средствами автоматизации; и тем самым1 повысить результативность рассматриваемых процессов; . - положительные результаты испытаний, а также надежная работа^ элементов и устройств в период их испытаний, показали перспективность выбранного направления реализации режима нестационарных; температур! (в условиях испытаний выводимость яиц возросла на 6,5 % и отмечена также повышенная жизнеспособность молодняка птицы в постинкубационный период);

Реализация результатов работы. Результаты диссертации внедрены на Шахтинской инкубаторной станции и приняты фирмой "Пластик Энтерпрайз" (г. Новочеркасск) для организации мелкосерийного выпуска экспериментального образца устройства УОРНТ-1, а также переданы в виде отчетов и рекомендаций Министерству сельского хозяйства Ростовской области. Отдельные материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) при подготовке инженеров по специальностям 220501.65 "Управление качеством" и 220301.65 "Автоматизация технологических процессов и производств", а также магистров по направлению 220200.68 "Автоматизация и управление". Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новые виды математических моделей, объектов инкубации в. виде "шар в шаре", "однородный эллипсоид" и "шар в эллипсоиде".

2. Новые аналитические соотношения между поверхностной и внутренней температурами и методика косвенного измерения теплового состояния объектов инкубации.

3. Программно-математический инструментарий расчета параметров имитирующих элементов СОНТРИ.

4. Принципы построения и алгоритм расчета управляющих устройств для обеспечения нестационарных температурных режимов инкубации.

Апробация работы. Результаты диссертационных исследований были апробированы на 21 конференции различного уровня, в том числе:

Х11-Х1Х, XXI и XXII Международных научных конференциях "Математические методы в технике и технологиях" (Великий Новгород, 1999; Санкт-Петербург, 2000; Смоленск, 2001; Тамбов, 2002; Ростов-на-Дону, 2003; Кострома, 2004; Казань, 2005; Воронеж, 2006; Саратов, 2008 и Псков, 2009);

III Международной научной конференции "Новые технологии управления движением технических объектов" (Новочеркасск, 2000);

II Межрегиональной студенческой научной конференции "Студенческая наука-экономике России" (Ставрополь, 2001);

I Всеукраинской международной научно-технической конференции аспирантов и студентов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" (Украина, Донецк, 2001);

Н-1У Международных научно-технических конференциях аспирантов и студентов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" (Украина, Донецк, 2002-2004);

III Межрегиональной научной конференции "Управление в технических, социально-экономических и медико-биологических системах" (Новочеркасск, 2000);

Всероссийской конференции молодых ученых и аспирантов по птицеводству (Сергиев Посад: ВНИТИП, 1999);

I, II Молодежных научных конференциях "Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве" (Донск. гос. аграрн. ун-т. п. Персианов-ский, 1999, 2000);

I научной конференции молодых ученых Южного Федерального округа сельскохоз. вузов "Аграрная научная Россия в новом тысячелетии" (Краснодар: Кубанский ГАУ, 2003).

Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 40 основных печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 4 патента РФ, а также 27 статей и материалов международных научных конференций, 3 свидетельства о регистрации разработки в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 136 наименований и трех приложений. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста и содержит 47 рисунков, 12 таблиц.

Основные результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований, полученные в работе, состоят в следующем:

1. Проанализированы тепловые динамические модели объектов инкубации и предложены их новые виды ("шар в шаре", "однородный эллипсоид", "шар в эллипсоиде"), отличающиеся от известных более полным учетом определяющих параметров и теплофизических свойств и позволяющие вести углубленное изучение нестационарных тепловых процессов в рассматриваемых объектах.

2. В результате исследования динамических характеристик указанных математических моделей установлены новые аналитические соотношения между внутренней и поверхностной температурами объектов, что позволяет правильно выбирать или проектировать средства контроля и управления переменными температурными режимами в инкубаторах.

3. Впервые разработана методика косвенного определения теплового состояния биологического объекта по результатам прямых измерений температуры на его поверхности, позволившая создать программно-математический инструментарий расчета параметров имитирующих элементов и управляющих устройств,

4. На основании результатов анализа стохастических температурных изменений биологических объектов, находящихся в гнезде наседки обоснован выбор экспоненциального вида зависимости "нагрев-охлаждение" для обеспечения нестационарного режима инкубации, воспроизводящего условия насиживания, с параметрами 0ои 81 соответственно равными 36,9 и 1,4 °С, а Т„ и Т0 - 30 и 140 мин, а также определен период (Т*=2,7 ч); постоянная составляющая и амплитуда гармонических колебаний (36,4 и 1,2 ) °С.

5. Предложены принципы построения имитирующих элементов и управляющих устройств для СОНТРИ, новизна и полезность которых подтверждена патентами и свидетельствами о регистрации, а метрологические характеристики указанных средств контроля и управления удовлетворяют предъявленным к ним требованиям: основная абсолютная погрешность термопреобразователей, работающих в составе имитаторов, не превышает 0,4 °С, а всего измерительного канала — не более 1 °С.

6. Опытно-промышленные испытания на Шахтинской инкубаторно-птицеводческой станции подтвердили надежность и эффективность применения разработанных средств в инкубационных процессах (вывод цыплят в условиях ?

ИПС увеличился на 6,5 %, а также отмечена их повышенная жизнеспособность в постинкубационный период). Результаты исследований по теме диссертации были переданы в виде отчетов и рекомендаций ВНИТИП и Министерству сельского хозяйства Ростовской области, а экспериментальный ' образец управляющего устройства типа УОРНТ-1 принят для организации его мелкосерийного выпуска фирмой "Пластик Энтерпрайз" (г. Новочеркасск).

7. Отдельные материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) при подготовке инженеров, по. специальностям 220501.65 "Управление качеством" и 220301.65 "Автоматизация технологических процессов и производств", а также магистров по направлению 220200.68 "Автоматизация и управление". Результаты диссертационных исследований были апробированы на 21-й конференции различного уровня, опубликованы в 40 основных печатных работах, в том числе 6 статьях в журналах, рекомендованных ВАК, по теме диссертации получены 4 патента- РФ и 3 свидетельства об отраслевой регистрации разработок, подтверждающих новизну предложенных технических решений и результативность выполненных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Промышленное птицеводство / Ф.Ф. Алексеев и др. М.: Агропромиздат, -1991.-554 с.

2. Буртов, Ю.З. Инкубация яиц: Справочник / Ю.З. Буртов, Ю.С. Голдин, ИЛ Кривопи-шин. М.: Агропромиздат, -1990. - 239 с.

3. Третьяков, Н.П Инкубация с основами эмбриологии / Н.П. Третьяков, Б.Ф. Бесса-рабов, Г.С. Крок М.: Агропромиздат, 1990. - 192 с.

4. Огрыганьев, Г К. Технология инкубации / Г.К. Огрыганьев, АФ. Огрышньева М.: Рос-агропромиздат, -1989. -189 с.

5. ГОСТ 18473-88. Птицеводство. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, - 1988. - 11 с.

6. Орлов, МБ. Инкубация / МБ. Орлов, А.У. Быховец, КБ. Злочевская. М.: Колос, 1982.-223 с.

7. Смирнов, Б. В. Птицеводство от А до Я / Б. В. Смирнов, С. Б. Смирнов. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. - 256 с.

8. Лебедько, Е.Я. Куры. Разведение, содержание, уход / ЕЛ. Лебедько. Ростов-на-Дону: Феникс, 2009. - 192 с.

9. Бондарев, Э.И. Приусадебное птицеводство / Э.И. Бондарев. М.: Профиздат, - 2007. - 272 с.

10. Бессарабов, Б.Ф. Инкубация яиц сельскохозяйственной птицы: Справочник / Б.Ф. Бессарабов, КИ.Мельникова. -М.: Изд-во "ЗооМедВет", 2001. 86 с.

11. И. Куликов, Л.В. Практикум потицеводсшу / Л.В. Куликов -М: Изд-во Уни-вфсшетдружбынародов, 2003.-75 с.

12. Птицеводство Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ag. ansc.purdue.edu / poultry.

13. Кочиш, И.И. Птицеводство / ИЖ Кочиш, М.Г. Петраш, С.Б. Смирнов. -М.: Колос,-2003.-86 с.

14. Методические рекомендации по» инкубации, яиц сельскохозяйственной птицы / ИЛТ.Кривопишин, Ю.С. Голдищ Л:Ф. Дядичкина- и др.. Сергиев Пасад: ВНИТИП.-2001.-25 с.

15. Фисинин, BîH. Тенденции интеграционного развития птицеводства России/ В.И. Фисинин // Птицеводство. 2008. -№ 2. - С.17-18.

16. Шарейко, A.B. Влияние режима инкубации на вьшод и продуктивность бройлеров / А. В. Шарейко // Птицеводство: 1994. - № 3". - С.20-21.

17. Вольнова, М.Л. Обоснование электрофизического воздействия на эмбрионы птицы / М.Л:' Вольнова, В.В. Пушкарский //-Краснодар: КубГАУ, 2000.-255 с.

18. Кириллов, Н.К. Электрофизические методы воздействия? в технологии инкубации яиц / Н.К. Кириллов, Г.В. Новикова, О.В1. Михайлова // Сб. науч. труд, нац. акад. наук ^искусств, 2000-2001. - №№ 5^,2. - С. 63-68.

19. Стимулирование эмбрионального развития кур освещением-яиц в процессе инкубации-/ Э.И.! Бондарев; Л.А.Попова, С.Л.Пучков и. др., // Изв> ТСХА. -2003; -№ 1. - С. 1-54-166.

20. Якименко, И.С. Эффективность облучения^ яиц красным- лазерным светом / И.С.Якименко, В.В: Бассулин, Б.В. Бессарабов // Птицеводство.- 2002. № 4. - С. 10-12.

21. Кривопишин, И. П. Влияние температурно влажностного режима'инкубации на вывод и последующую продуктивность бройлеров / И.' П. Кривопишин, А. В: Шарейко // Промышленное производство яиц и мяса птицы. Œ науч. труд. ВНИТИП, - 1993. - С. 141-148.

22. Смолов C.B. Состояние органов иммунной системы у эмбрионов и цыплят в зависимости от температурных условий инкубации яиц. Автореф. дис. канд. с/х. наук.- Сергиев Посад: ВНИТИП, 2002. - 16 с.

23. Танраева, З.О. Обоснование температурного режима при инкубации<яиц: дис.канд.с/х наук. / З.О. Танраева. — Загорск: 1988.-111 с.

24. Дядичкина, JI.B. Оптимальные температура' и влажность в инкубаторе / JI.B. Дядичкина, О.И. Главатских, H.Bi Позднякова // Птицеводство. -2003. -№ 2, С. 4-5.

25. Забудский, Ю.И. Повышение адаптации! бройлеров к интенсивному охлаждению инкубируемых яиц с прогрессивно увеличивающейся экспозицией / ЮМ. Забудский // Сельскохозяйственная биология. -1993. № 4. - С. 69-74.

26. Толсгопягов, MJB. Дифференцированные режимы инкубации / М.В. Толсгопятов, ЮБ. Фролов // Птицеводство.' -1975. -№ 4. С. 29-30.»

27. Третьяков, Н.П-. К вопросу охлаждения яиц / ШХТретьяков, А.М: Шанскова, Т.И; Беличенко // Тр. Всесоюз. сельскохоз. ин-та заоч. образов. Вопросы.птицеводства. 1970. -Вып. XXXIX. - С.78-82.

28. Кучерова, Ф.Н. Охлаждение яиц кур (в период инкубации) на разных этапах эмбриогенеза как средство стимуляции роста и развития молодняка / Ф.Н. Кучерова// Сб.:2-я межвуз.науч.отчетная конф.-JI.: 1963. С.85-87.

29. Инкубация яиц сельскохозяйственных птиц в условиях переменных температур путем охлаждения их с первых дней инкубации / НИ Третьяков, Г.М. Колобов, Ц.Х. Руус и др. //Тр. Всесоюз. сельскохоз. ин-та заоч. образов. М.: 1963. - Вып. XV. - С.76-93.

30. Паулавичуте, A.A. Развитие и водный обмен эмбрионов при инкубации, их в условиях переменных температур / A.A. Паулавичуте // Тр. Всесоюз. сельскохоз. ин-та заоч. образов. Вопросы птицеводства. М.: 1967. - Вып. XXIV.- С.83-92.

31. Шанскова, A.M. Влияние переменных температур на развитие эмбрионов при инкубации / A.M. Шанскова // Тр. Всесоюз. сельскохоз. ин-та заоч. образов. Вопросы птицеводства:- 1967. -Вып. XXIV. С.67-73.

32. Птицеводство Электронный ресурс. Переменные температуры при инкубации, Режим доступа: http://www. chickscope.com.

33. Фердинандов, В:В. Температурный режим внутри яиц при естественном высиживании / В.В. Фердинандов // Советское птицеводство. 1939. - № 10-11.- G.24-27.

34. Петров, Б.Г. Терморегуляторные механизмы яиц-некоторых видов яиц и их значение в процессе насиживания: дис. канд. с/х наук / Б.Г. Петров. Пермь,- 1980.- 174 е.

35. Пат.2070387 РФ МКИ А 01 К 41/00. Способ инкубации яиц сельскохозяйственной птицы / Е.И.! Фандеев, Э.И. Дерлугян, П.Ф. Тришечкин и др. // Открытия. Изобретения. -1996. № 35. - 3 с.

36. Пат.2063683 РФ МКИ А 01 К 41/00. Способ инкубации яиц и инкубатор / Е.И. Фандеев,* В.Г. Ушаков, Э.И. Дерлугян и др. // Открытия. Изобретения. — 1996. -№20.-4 с.

37. Тришечкин, П.Ф. Термоконтрастный режим искусственной инкубации куриных яиц: дис. канд. с/х. наук/П.Ф: Тришечкин. Персиановка, - 1994. - 143 с.

38. Рудь, А.И. Нестационарный тепловой режим искусственной инкубациияиц,сельскохозяйственных птиц: дис.канд.с/х.наук / А.И.Рудь. Персиановка,- 1997.- 152 с. . '

39. Тришечкин, С.П. Автоматизации термоконтрастного режима- инкубации? куриных яиц: автореферат дис. канд. тех. наук / С.П. Тришечкин. — Москва,- 2005.-22 с.

40. Птицеводство Элегаронный ресурс.- Переменные температуры при инкубации. Ре-жимдостуна: http://w\vw. chickscope.com.

41. Автоматизация Электронный ресурс. Термоконтрастный режим искусственной инкубации куриных яиц. Режим, доступа: http://srstu.novoch.ru/ K.TheorÖsnTephhtml.

42. Автоматизация Электронный ресурс. Термоконтраспшй режим искусственной инкубации куриных яиц. Режим доступа: http://www.CNSHB.ru.

43. Зипер, А.Ф^ Инкубаторы/ А.Ф^Зипер^- М: ACT, 2008; - 111 с.

44. Прайс продукции Электронный ресурс. Оборудование дня птицефабрик. Режим доступа: http ://www.simul ink.ru;

45. Лукьянов; B.C. Отечественные и зарубежные инкубаторы / B.C. Лукьянов // Птицеводство. 2007. - № 4. - С. 30-42.

46. Арутюнов, О.В. Инкубаторы нового типа / О.В. Арутюнов, С.А. Нагорный, Ю. А. Евстафьев // Птицеводство.- 1992. 5. С. 5-6.

47. Буртов Ю.З. АСУ "Инкубатор"/ Ю.З.Буртов, И.И. Гаврилов // Птицеводство.- 1992, -№ 10. -С.5-8.

48. Инкубатор универсальный предварительный ИУП-Ф-45-21 .Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М: Внешторгиздат, 1990;-31 с.

49. Прайс продукции Электронный ресурс. Инкубаторы Hosudu и Remil. Режим дос- • тупа: http://www. ag. anse, purdue.edu/poultryhttp://www.pticevodtcom.

50. Прайс продукции Рлеюронньш ресурс.; Инкубаторы BD, KB, BF. Режим доступа:http://www.analitikpk.ru / banitennostatyinkubatorysheikery.htm.

51. Домашние инкубаторы. Устройство и ¡использование. Выращивание молодняка. Изд-во Владис, 2010. 192 с.

52. Инкубаторы. Режимы инкубации. Типы инкубаторов. Отборняиц. Серия: Приусадебное хозяйство; М:: ACT, - 2006. - 112 с.

53. Ас. 1442979 СССР МКИ G 05 В 23/19; Устройство для программного регулирования температуры / Г.И.' Левин; В.Н. Гончарик. // Открытия; Изобретения. -1988.-№-45.-5 с.

54. Регулятор температуры и влажности инкубаторный РТВИ-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Харьков: ЭЛИС-ЛЕД; 1989: - 19 с.

55. Прайс продукции Электронный ресурс. / Компания' seveks. (БМИ-Ф-15). Режим доступа: http:// seveks.org.59: Прайс продукции Электронный ресурс. / Компания' Скип. Режим доступа: http://www.ivelsy.ru/Solutions/systemscip.htm

56. Прайс продукции Электронный ресурс. / Устройство Климат 2000. Режим доступа: http://reserv-nw.narod.ru/productl.html

57. Прайс продукции Рлекгронный ресурс. / Устройство • "Наседка", Режим доступа: http://www. salex.kiev.ua

58. Прайс продукции Рлекгронный ресурс. / Устройства управления микроклиматом в инкубаторах. Режим доступа: http://www.wonderware.ru

59. Прайс продукции Электронный ресурс. / Микропроцессорные устройства управления микроклиматом. Режим доступа: http:// www.depiru

60. Контрольно-измерительные приборы« и средства автоматизации промышленных предприятий. Каталог продукции компании "Овен". 2004. - 152 с.

61. Толстопятов, М.В. Совершенствование технологических процессов производства инкубационных яиц и приемов инкубации / М.В. Толстопятов.- Волгаград: Изд-во "Заря", 1994. 96 с.

62. Ботанин, С.П. Инкубация яиц под контролем ЭВМ / С.П. Ботанин, JI.H. Костяшкин, В.А. Сидоренко. -М.: Россельхозиздат, 1988. - 67 с.

63. Автоматизация технологических процессов. Каталог компании "ДЭП", -2003.-35 с.

64. Современные технологии^автоматизации. Изд-во "СТА Пресс", - 2003.- №2. С. 35-40.

65. Лыков, A.B. Теория теплопроводности< / A.B. Лыков. М.: Высш. шк.,- 1967, 599 с.70.! Беляев; Н.М. Методы теории теплопроводности / Н.М. Беляев, A.A. Рядно.- М.: Высш. шк., -1982. 4.1. - 327 с.

66. Лев М.А. Основы теории и расчета инкубаторов7 М.А. Лев. М.: Машиностроение,-1972.-240 с.

67. Фандеев, Е.И. Исследование температурного режима яиц в гнезде наседки и разработка их динамических тепловых моделей / Е.И. Фандеев, B.F. Ушаков, П.Ф. Тришечкин//Изв. вузов Оев.-Кавк.регион.Техн.науки.1996. № 1. С.151-156.

68. Исследование нестационарного-температурного поля объекта инкубации / Е.И. Фандеев, А.Н. Никифоров, Т.Ю. Горбаенко, C.B. Гветадзе, П.Ф. Тришечкин // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки: 1999, - № 4. - С. 56-61.

69. Ена, Б.В. Тепловая динамическая модель яйца сельскохозяйственной птицы / Б.В: Ена, Е.И. Фандеев, В.Г. Ушаков // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. 1998, - № 4. - С. 18-22.

70. Тепловая динамическая модель одного класса биологических объектов / Е.И. Фандеев, Б.В. Ена, C.B. Гветадзе, П:Ф. Тришечкин // Сб. трудов Междунар. науч. конф. ММТТ-12. Великий Новгород: НовГУ, - 1999. - Т.2. - С. 98-99.

71. Ярышев, H.A. Передаточные функции для температуры тела при обобщенных тепловых воздействиях / H.A. Ярышев // Инженерно физический журнал. - 1970. - Т.18. -№ 5.-С. 892-900.

72. Ярышев, H.A. Определяющий размер и фактор формы для сплошного однородного тела / H.A. Ярышев; A.C. Столяров // Инженерно физический журнал. - 1973, - Т. 24, - № 3. - С. 507-513.

73. Динамические свойства тепловой физической модели яиц сельскохозяйственной птицы / В.А. Карчков, C.B. Гветадзе, Е.И.1 Фандеев, П.Ф. Тришечкин // Сб. трудовf Междунар. науч. конф. ММТТ-12. Великий Новгород: НовГУ, - 1999. - Т.2. - С. 100-101.

74. Фандеев, Е.И. Моделирование объекта инкубации при разработке имитационных элементов систем управления режимами нестационарных температур / Е.И. Фандеев, C.B. Гветадзе, АН. Никифоров // Изв. вузов Сев.-Кавк.регион.Техн.науки. 2009. -№ 5. -С.10-13.

75. Никифоров, А.Н. Исследование температурного режима яйца в процессе естественной инкубации / А.Н. Никифоров, Т.Ю. Горбаенко, П.Ф. Тришечкин // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2000, № 4. - С. 126.

76. Гветадзе, СБ*. Частотные характеристики одного вида эллипсоидовид-ных тел /СБ. Гветадзе// Изв. вузов: Сев.- Кавк. регион. Техн. науки; 1999. - №-4. -С. 111.

77. Гветадзе, СБ. Амплитудно-фазовая частотная-характеристика5 яиц сельскохозяйственных птиц как тепловых объектов инкубации / СБ. Гветадзе, Е.И. Фандеев,

78. П.Ф. Тришечкин?// Современные технологии автоматизации производства: Сб. науч. тр.t

79. Юж.-Рос. гос. техн.ун-т. -Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999: С. 43-44.

80. Фандеев, Е.И. Косвенное измерение температуры биологических объектов в процессе инкубации/ Е.И!. Фавдеёв^€В1Гвета^;ЖФлТршпечкин.'.// Изв:. вузов: Сев:г Кавгс.регаошТ^г-шуки^ООО/,.-^^^^ ;.

81. Гветадзе; C.Bi Методьгихредствашзмеренияшнутрияйцевыхтемператур / CiB; Гветадзег// Теория;.методыжсредствшизмеренй; го^териалы Междунар: науч.-практ. конф. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. -Ч. 6.-С. 9-10.

82. Серебренников, М. Г. Выявление скрьпых периодичиосгей / М. Г. Серебренни-ков,АА.Першзванский.-М.: Наука, 1965. 244'е. .

83. Кренкель, Т.Э. Персональные 3BMi B4 инженерной практике / Т.Э; Кренкель, А.Г. Коган, А.М. Тараторин.-М.: Радио и связь, 1989. 336 с.

84. Патент № 2253968 РФ, МГ1К А 01 К 41/00. Инкубатор для воспроизводства поголовья сельскохозяйственной iптицы / B.F. Ушаков, С.В: Гветадзе: // Открытия: Изобретения. 2005: - №17. - 7 с.

85. Гветадзе, C.B. Тепловой имитатор яйца сельскохозяйственной: птицы / C.B. Гветадзе, Е.И. Фандеев, П.Ф: Тришечкин // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. -2000. № 4.-С.14-16.

86. Гветадзе, C.B. Свид-во об отрасл. регистр. № 8933. Расчет геометрических1 параметров имитационных элементов объектов инкубации / C.B. Гветадзе // Выдано отраслевым фондом алгоритмов и программ Федерал, агент-ва по образов. 30.08.2007.

87. Белова, Д.А. Применение ЭВМ/для анализа и синтеза автоматических систем управления / Д.А. Белова; P.E. Кузин. М.: Энергия, 1979. - 264 с.

88. Советов, Б Л. Информационная технология. / Б Л. Советов М.: Высш. шк., 1994.-368 с.

89. Компьютерные технологии обработки информации: Учеб. пособие / СБ. Назаров, В Л Першиков, В. А. Тафинцев и др.. М.: Финансы и статистика, 1995. - 248 с.

90. Патент № 2270453 РФ; МПК 7 G01R 23/16. Устройство для обеспечения термоконтрастного режима в инкубаторе / В.А. Карчков, Е.И. Фандеев, С. В. Гветадзе идр..-№2004105311/28; заявл.24.02.2004;опубл.20.02.2006, Бюл.№5.-6с.

91. ГОСТ 8.338-2002 ГСИ. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки. М: Изд-во стандартов, - 2002.-9 с.

92. Прайс продукции Электронный ресурс. Электроинжиниринг. Режим-доступа: http://www.gp-confa.ru/gp-manual-list/165/44/index.shtml.

93. ГОСТ Р8. 624-2006 ГСИ. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Методика поверки. -М.: Изд-во стандартов. 2002.-7 с.

94. Метрологическое обеспечение информационно-измерительных систем. Сб. руководящих документов. -М: Изд-во стандартов, 1984,-264 с.

95. Гветадзе, C.B. Опытно-промышленные испытания системы управления термоконтрастным режимом инкубации / C.B. Гветадзе // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2004. № 2. - С. 118.