автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Интенсификация процесса смесеприготовления на основе автоматизированного управления агрегатом непрерывного действия для производства пищевых комбинированных продуктов

На правах рукописи

ФЕДОСЕНКОВ ДЕНИС БОРИСОВИЧ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СМЕСЕПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ

Специальности: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в пищевой промышленности)

1 9 [-0Я

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2009

003483798

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Научные руководители: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Иванец Виталий Николаевич

Ведущая организация - ГНУ СибНИПТИП (Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции)

Защита состоится « 28 » ноября 2009г. в_ _„_эв на заседании диссертационного совета Д212.089.02 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

Факс: +8(3842) 73-41-03, тел: +8(3842)73-41-03, 36-39-03,73-23-60, 89039937088

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности

доктор технических наук, профессор Дорри Манучер Хабибуллаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лобасенко Борис Анатольевич

доктор технических наук, профессор Карташов Владимир Яковлевич

Автореферат разослан О » октября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

И.А. Бакин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Реализация концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ предусматривает увеличение производства витаминов, биологически активных добавок (БАД), создание обогащенной пищевой продукции и улучшение структуры ее потребления. При производстве комбинированных продуктов питания одной из основных проблем является равномерное распределение различных добавок (витаминов, БАД, наполнителей, стабилизаторов, ароматизаторов и т.д.), вносимых в небольших количествах (0,01 - 1%) по всему объему смеси.

Перспективными направлениями при переработке дисперсных материалов являются: смешивание в тонких разреженных слоях; возможность совмещения в одном аппарате процессов смешивания и диспергирования; организация в его рабочей зоне направленного движения материальных потоков за счет использования различных рециклов; аппаратурное оформление стадии смешивания по непрерывной схеме.

Поэтому интенсификация процессов в смесительных агрегатах непрерывного действия для получения комбинированных смесей, создание теории и на ее основе средств автоматизированного управления ими являются актуальной научной задачей, представляющей большой практический интерес для пищевой и ряда других отраслей промышленности.

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов получения смесей сыпучих компонентов, проведенных в России и за рубежом, показывает значительное преимущество агрегатов непрерывного действия в сравнении с периодическими, что представляет широкие возможности для его автоматизации, резкого повышения производительности при одновременном снижении энергопотребления, металлоемкости и себестоимости готового продукта, улучшения условий труда и оздоровления экологической обстановки.

Однако до последнего времени непрерывно действующие смесительные агрегаты не получили широкого применения в промышленности из-за нерешенности ряда вопросов. В частности, недостаточно изучена проблема влияния входных сигналов, формируемых дозаторами различного типа, на структурные параметры выходных потоков, а также совместное влияние этих факторов и динамических характеристик смесителей непрерывного действия (СНД) на качество готовой смеси. Особенно это важно при получении комбинированных продуктов с высоким соотношением смешиваемых компонентов.

Несмотря на то, что в последние годы опубликованы исследования в области разработки теории и практики непрерывного смешивания, перечисленным вопросам, тем не менее, посвящено сравнительно небольшое количество работ.

Кроме того, в настоящее время отсутствует системный подход, который бы увязывал в единую цепочку процессы дозирования и смешивания с точки зрения кибернетических представлений о динамических системах. Большинство систем автоматического управления (САУ) процессами непрерывного смешивания сухих материалов построены на принципе поддержания нагрузки дозаторов на определенном уровне путем использования косвенных методов: измерения активной мощности электродвигателя привода, шумов, давления на опорные подшипники и т. п. Эти системы отличаются высокой погрешностью и практически не откликаются на изменение качественного состава смеси на выходе из смесителя. Поэтому вопросы интенсификации процесса смесепри-готовления и получения смесей высокого качества на основе автоматизации и управления его динамикой являются актуальными.

Одним из способов, позволяющих решить эту задачу, является применение автоматизированного управления процессами в технологических объектах пищевой промышленности, в частности, в смесеприготовительных агрегатах (СМПА) непрерывного действия для производства дисперсных комбинированных продуктов, на базе вейвлет-преобразований.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР Кемеровского технологического института пищевой промышленности (КеМТИПП), грантом губернатора Кемеровской области «Разработка научно-практических аспектов создания дозировочно-смесительного оборудования для производства комбинированных кормов и продуктов питания» на 2007 г., с планами НИР и развитием тем по грантам министерства образования РФ: 1) Т02-06.7-1238 «Научно-практические основы разработки непрерыв-нодействующих смесителей центробежного типа с регулируемой инерционностью для получения сухих и увлажненных композиционных материалов» 2) Т02-03.2-2440 «Система технологического мониторинга и автоматизированного управления динамикой непрерывных технологических процессов в агрегатах для производства пищевых дисперсных композиций на базе всплесковых преобразований».

Цель работы - интенсифицировать непрерывный процесс получения смесей заданного качества на основе автоматизированного управления смесеприготовительным агрегатом для производства пищевых комбинированных продуктов.

Задачи исследования. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить топологический анализ структуры смесеприготовительного агрегата непрерывного действия и разработать математические модели процесса смесеприго-товления;

- исследовать влияние режимно-конструктивных параметров на погрешности непрерывного и дискретного дозирования сыпучих материалов; разработать математические модели процессов дозирования;

- разработать математическую модель центробежного СНД с рециклом;

- разработать методы интенсификации смесеприготовления и управления качеством смеси воздействием на каналы дозирования и внутренней рециркуляции смесителя;

- спроектировать и создать систему автоматизированного управления СМПА на базе цифровых методов вейвлет-преобразований.

Научная новизна:

- на основе экспериментальных исследований разработаны математические модели процессов дозирования для устройств непрерывного и дискретного действия;

- введено понятие мультидозирования как процесса совместного функционирования нескольких дозаторов, при котором достигается гармонизация совокупного потока на предсмесительной стадии при минимальных флуктуациях, что позволяет получать качественные смеси; предложен интегральный показатель оценки пульсаций материальных потоков;

- решена задача поддержания инвариантными погрешностей дозирования у исследованных типов устройств на заданном уровне, несмотря на нестабильность работы электроприводов дозаторов;

- разработаны математические модели описания стационарных и нестационарных процессов дозирования и смешивания с использованием вейвлет-преобразований;

- разработаны способ и структура многоконтурной системы управления с обратными связями по вейвлет-координатам смесеприготовительного процесса, позволяющие получать комбинированные смеси заданного качества.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- выявлены в ходе исследований зависимости степени пульсаций материальных потоков и сглаживающих свойств технологических фрагментов СМПА от их режимно-конструктивных параметров, которые целесообразно использовать для управления режимами смесеприготовления в агрегатах непрерывного действия;

- разработан способ управления рецикл-каналом СНД и выявлены параметры каналов направленной организации движения материальных потоков в нём, воздействие на которые позволяет повысить качество смеси;

-на основе вейвлет-анализа разработаны способ и система online-мониторирования и управления динамикой процесса смесеприготовления, обеспечивающие непрерывное поддержание процессов мультиингредиентного дозирования и смешивания в номинальных режимах.

С участием автора в лабораториях кафедр «Процессы и аппараты пищевых производств», «Автоматизация производственных процессов и АСУ» и Центра новых информационных технологий КемТИПП проверена и подтверждена достоверность, стабильность и перспективность применения результатов математического моделирования исследуемых процессов для управления агрегатом на базе вейвлет-преобразований.

Материалы диссертационной работы внедрены в научно-учебные комплексы кафедр КемТИПП «Процессы и аппараты пищевых производств» и «Автоматизация производственных процессов и АСУ» для использования в лекционных курсах, курсовом и дипломном проектировании при подготовке студентов и аспирантов. Автор защищает математическое описание и результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов дозирования и смешивания; способы и структуру автоматизированной системы вейвлет-управления смесеприготовительным агрегатом. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на 7-ми международных и общероссийских научных конференциях: "International Conference on Control of Dynamical Systems, Russian Academy of Sciences (Moscow, Jan., 2009); 8-й межд. конф. «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта» (Москва, окт., 2008); межд. конф. «Перспективы использования новых технологий и научно-технических решений в ракетно-космической и авиационной промышленности» (Москва, ИПУ РАН, авг. 2008); межд. конф. «Пищевые технологии и биотехнология» (Казань, июнь, 2008); межд. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, март, 2007); 6-й межд. конф. «CAD/CAM/PDM-2006» (Москва, ИПУ РАН, окт., 2006); общеросс. конф. «Пищевые технологии» (Казань, май, 2006). Публикации. Основные положения диссертации изложены в 18 публикациях, в том числе одной статье в рецензируемом журнале (из списка ВАК).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов работы и выводов, списка литературных источников и приложений; включает 82 рисунка и 11 таблиц. Основное содержание работы изложено на 145 страницах машинописного текста, приложения - на 19 страницах. Список литературных источников включает 124 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель работы и задачи исследования, приведена ее общая характеристика.

В первой главе рассматриваются проблемы смесеприготовления в агрегатах непрерывного действия, особенности получения многокомпонентных смесей, методы моделирования и управления динамикой процесса в них. Проведён анализ факторов,

влияющих на погрешности в работе дозирующих устройств. Рассмотрены методы интенсификации процессов дозирования и смешивания. Обоснована необходимость использования подхода на базе вейвлет-преобразования. Показана универсальность вейв-лет-методов при обработке результатов контроля и управления динамикой процессов дозирования и смешивания. Рассмотрена возможность использования визуально-графического отображения исследуемых процессов и формирования управляющих воздействий на их основе.

Анализ методов моделирования систем непрерывного смесеприготовления показал, что в них протекают сложные многостадийные процессы, включающие этапы дозирования, перемещения отдозированного материала по транспортно-формирующей системе в зону смешивания и взаимодействия питающих потоков с элементами СНД. Поэтому они должны рассматриваться комплексно, с учетом исследования всех этапов.

Наиболее целесообразно проводить анализ системы смесеприготовительного агрегата на базе комбинации теории передаточных функций и совокупности способов, позволяющих описать его как управляемую динамическую систему, используя в качестве дополнительного средства структурно-топологический анализ.

Процессы массопереноса в смесительном агрегате отчасти носят нестационарный характер, то есть параметры материалопотоков изменяются со временем. Поэтому частота сигнала мгновенного расхода является время-зависимым параметром. Традиционное средство спектрального представления сигналов - преобразование Фурье - позволяет выполнить их анализ с хорошим разрешением по частоте, но не по времени. Проблема кратковременного преобразования Фурье - в наличии частотно-временной неопределенности, которая устанавливает невозможность фиксации точных спектральных компонент в определенные моменты времени. Поэтому требуется разработать способы, базирующиеся на применении многомерных отображений одномерных материалопотоковых сигналов, позволяющие создать автоматизированную систему управления с цифровыми обратными связями.

Во второй главе рассматриваются теоретические положения, описывающие процессы массопереноса, контроля и управления смесеприготовительным агрегатом в вейвлет-среде, алгоритм вейвлет-поиска соответствия с применением время-частотных словарей, а также математические модели материалопотоковых сигналов блока мультидозирова-ния.

Для интерпретации реальных сигналов в смесеприготовительной системе удобны массивы (словари) время-частотных вейвлет-функций с низкой избыточностью. Большой и избыточный словарь Б основных волновых форм генерируется посредством масштабирования, перевода (смещения), модуляции и начального фазирования одной оконной (материнской) функции - вейвлета Габора:

= (1)

где т, Е, и у/а- параметры волновой формы; т- перевод (смещение), э>0 - масштаб, £ -частотная модуляция, щ - начальная фаза переменной составляющей вейвлета Габора

(у/0=[О,2п]), г- текущее время, - нормирующий коэффициент, приводящий вейвлет-функции к единичной норме = 1.

Индекс / = (т, я, £, описывает набор параметров и характеризует локализацию (привязку к определенному месту в словаре) волновой функции. Оконная функция 11/(1) обычно четна, и ее энергия сконцентрирована главным образом вокруг г, во временном домене, пропорциональном В частотной области энергии сконцентрирована главным образом вокруг £с шириной распространения, пропорциональной /Л. Остается выбрать из такого словаря волновые формы, наилучшим образом соответствующие структуре сигнала. Оптимальную е-аппроксимацию можно определить как её расширенную минимизацию ошибки сигнала/посредством М волновых форм:

II м II

И= (2)

Оптимальное разложение функции по избыточному словарю может быть найдено средствами алгоритма вейвлет-поиска соответствия (ВПС). С целью обработки материа-лопотоковых сигналов х(Ч) в цифровом вейвлет- сегменте векторной АСУ СМПА на перо - -

вом этапе они центрируются: = х(1)-х, где х - постоянная составляющая.

о

В общем случае центрируемый сигнал х(1) аппроксимируется вейвлетами Габора на адаптивном уровне средствами алгоритма ВПС с использованием вейвлет-функций, отбираемых из словаря время-частотных атомов.

о

На первом этапе определяется центрированный сигнал из исходного х(0. Далее, в итеративном режиме, атомы вейвлет функции из словаря £> «проецируются» на

о

осциллограмму я(<). При этом на каждой пробной постановке атома на некоторый фраг-

мент х(¿) с тем же носителем А? последний приводится к

*(/) = 1. На каждой итерации

определяются скалярные произведения (являющиеся критерием отбора вейвлета-аппроксиманта из словаря) для каждого атома:

где (г)р - вейвлет-функция с индексом параметров / словаря Габора; р - номер отсчета центрированного решетчатого фрагмента осциллограммы и вейвлета словаря.

Из всех отбираемых из словаря на каждой итерации вейвлетов выбирается тот, который дает максимальное значение скалярного произведения (3) . Таким образом, на каждой т-й итерации отбирается в итоге один время-частотный атом у/°(/),„, аппроксимирующий фрагмент осциллограммы с максимально возможной плотностью энергии. Ошибка аппроксимации определяется по формуле:

||*(0-*(0„

Л О II к)

У/С(0," но I! 4*1 ■ (4)

где х(1)„ - восстановленный (реконструированный) из вейвлет-функций сигнал на определенной итерации.

Таким образом, после 1-ой итерации имеем:

x(t) = (kt),v? (0^ ■ у? (0j + Л1 ко, (5)

где Ä' x(t) - остаточный вектор после аппроксимации x(t)в направлении yf (0-, • Следовательно,

Л"" = Vi W"iT)/5(t-гТ)-w?it\ -Sit-¿Г) =

(6)

= x(iT)ö(t-/77-yf(t\ ■ S(i-iT) x(iT)-w?(t)

^x{iT)-Y?(t\ -Sit-iT)^

' i'=0, r

■z~' = l_{Rmx(iT)}

i=0,r

где х(гТ)} - г-изображение остаточного вектора на интервале регистрации

¡'О.р

V? е[0 до 1-го аппроксимируемого фрагмента с максимальной энергией;

О 0 0

х(1Т)} = = х(г)р . г-изображение исходного сигнала;

¡=0 ,р 1=0, р 00 с

рд - ошибка аппроксимации сигнала материалопотока

о

х(() на интервале Следовательно, на интервале VI име-

ем: £_{Ят°х('Т)} = Ф)Рг.

<=9.г

Идея ВПС-алгоритма сводится к субдекомпозиции остатка сигнала материалопотока на каждой итерации по критерию максимума его скалярного произведения с решетчатой вейвлет-функцией из словаря £>. На каждой последующей т-й итерации процедура ВПС повторяется по отношению к получающемуся остаточному вектору:

1-я итерация: *(i) = R° x(t) = {x(t),y/frt(t),j-^,(0, + Rl x(t);

2-я итерация: R' x(0 = (r1 ktlvUW^j■ V?A02 + *(0 ; (7)

n-я итерация: Я'""1' °x(t) = *(0,V^ (0„j • (.'),+R" *(0;

По схеме (7) каждое скалярное произведение представляет собой максимальное значение вейвлет-коэффициента (коэффициента аппроксимации) на определенном т-м итеративном шаге. Из разложения любого материалопотокового сигнала /(?) по время-частотному словарю получаем - путем сложения распределений Вигнера для каждого выбранного атома - новый вид время-частотного энергетического распределения. Распределение Вигнера двух функций f(t) и hit) определяется как

W{f,h\t, т) = ~"\f[t + -1 jexp(- jm)dx. (8)

Распределение Вигнера функции fit) - Wf{t,a)=W[f,f\t,a>); так как оно -

квадратичное, то в итоге получаем

Двойная сумма в выражении (9) соответствует перекрестным членам, представленным в распределении Вигнера. При расчетах энергетического распределения берется только первая сумма, чтобы получить чистую картину распределения энергии на время-частотной карте. Поэтому для визуализации плотности энергии на время-частотной плоскости представления сигнала, полученного средствами ВПС, определяется функция (карта Вигнера, или карта модифицированного сигнала материалопотока - МСМ-карта)

т, о)=1|< к" г,г,. И2^,. (<> (1

т=О

Интерпретация характера работы фрагментов СМПА в форме (10) используется для отображения результатов мониторинга их текущих режимов и выработки на их основе управляющих воздействий.

В третьей главе приведено описание лабораторно-исследовательского стенда для проведения экспериментальных исследований (рис.1). Он состоит из блока дозирующих устройств (БДУ), питающе-формирующего узла (ПФУ), импульсного рецикл-канала (6), центробежного СНД, дискретного пробоотборника, щита управления и мониторингового цифрового аппаратно-программного комплекса.

Блок дозаторов укомплектован устройствами объемного типа: шнеко-вым (1) и спиральным (2) дозаторами (непрерывного действия), а также порционным (3) (дискретного действия).

В качестве приводов смесителя и дозаторов использовались двигатели постоянного тока, что позволяло изменять частоту вращения их валов в широких диапазонах. Для создания типовых режимов изменение напряжения питания производилось с помощью лабораторных трансформаторов (ЛАТР) и выпрямительных мостов ВМ-25. Контроль рабочих режимов исполнительных механизмов системы управления выполнялся комплексом встроенных в щит управления (12) приборов и компьютерной системой Рис. 1. Схема экспериментального виртуальных измерительных уст-

исследовательского стенда ройств.

Текущее измерение частоты вращения рабочих органов дозаторов и СНД осуществлялось электронным тахогенератором ТЭ 30 5Р. Исходные компоненты смеси поступали через соответствующие дозирующие устройства на ПФУ (4), а затем в смеситель (5). На выходе из СНД часть материала через рецикл-канал (6) направлялась на ПФУ. Оставшаяся смесь поступала на конвейерную ленту (7) и далее - в пробоотборник (8). Пробы со смесью помещались в рабочую зону датчика-концентратомера (9). Показания

датчика через модуль сопряжения, преобразующий аналоговые сигналы в цифровой двоичный код, поступали в ЭВМ и записывались в технологический массив файлов для дальнейшей математической обработки.

В определенных точках смесеприготовительного агрегата устанавливались тензометрические и пьезоэлектрические датчики, входящие в состав блока измерительных преобразователей (14). С их помощью осуществлялась регистрация материало-потоковых сигналов, а их обработка производилась посредством управляющего мониторингового аппаратно-программного комплекса (13). Фиксация сигналов мгновенного расхода на этапе настройки осуществлялась многоканальными магнитоэлектрическими осциллографами (10,11).

С целью решения задач оптимизации измерений концентраций и расходов мате-риалопотоков, а также функционирования смесительного агрегата, был разработан аппаратно-программный мониторинговый комплекс (АПМК) (рис.2), сформированный на платформе двух ПЭВМ IBM PC PIV-2,8-3,0 ГГц и включающий интерфейсную плату, блок внешних измерительных преобразователей, модуль фильтрации и интегрированное программное обеспечение. На рис.2 использованы следующие обозначения. БДУ - блок дозирующих устройств; ШДУ, СДУ, ПДУ - шнековое, спиральное, порционное дозирующие устройства соответственно; БУ - блок управления; КНОП - каналы направленной организации потоков; ЦСНД - центробежный смеситель непрерывного действия; СМПА - смесеприготовительный агрегат; М, F, Rl,2 - основной, байпасный, рецикл-каналы соответственно; ХБДУ, Хсм - материалопотоковые сигналы на выходе БДУ и смесителя; 1 - нормирующие усилители; 2 - восьмиканальный коммутатор; 3 - десятиразрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с временем преобразования 30 мкс; 4 - параллельный порт; 5 - буфер шины данных; 6 - адресный дешифратор; 7 -блок сопряжения; 8 - блок опорных частот; 9 - схема частотомера. аду ~

оиифропка

контролмшх

иидсо-

фрлгмеиго»

н

/ ijiiiKi 1*01 (ЭВМ)/

JI.

<Ю(ШОТК.'1

фрагмент»»»

л.

"К1КЛН1ЧСИ11С смеси

и.шк обработки

ИШ)С011Н фор. U Ш(Ш1

Рис. 2. Схема управляющего аппаратно-программного мониторингового комплекса

С интерфейсным блоком аппаратно сопрягается модуль, содержащий два физических измерительных канала для фиксации сигналов на основе тензометрических и пьезоэлектрических преобразователей. Контрольное дублирование регистрируемых сигна-

лов производилось пьезоэлектрическими датчиками. Использование в схеме интерфейсного блока 10-разрядного АЦП и восьмиканального коммутатора позволило производить программную коммутацию каналов и последовательно снимать аналоговые отсчеты по любому из аналоговых входов. Кроме того, использовались автономные каналы со своими АЦП/ЦАП-модулями. Для анализа характеристик бинарных композиций сформирован канал обработки видеоинформации.

С помощью нормирующих усилителей устанавливали диапазон варьирования входного напряжения в пределах ±0,255 В. Разрядность АЦП позволила снимать аналоговые отсчеты в динамическом диапазоне 60 дБ, их погрешность не превышала 0,2 %.

Блок внешних преобразователей включает в себя преобразователи индуктивного типа (концентратомер), частоты вращения элементов агрегата на оптоэлектронной основе, интенсивности процесса массопереноса через его узлы (тензометрические и пьезоэлектрические датчики).

Разработанный комплекс позволяет управлять режимами работы дозирующего оборудования, а также каналом локального рецикла смесителя. Контроль и управление динамикой смесеприготовления осуществляется с помощью внешних измерительных преобразователей и сегментов комплексной автоматизированной системы, использующей в своей основе аппарат теории вейвлет-преобразований. Вся оперативная информация о работе СМПА обрабатывается управляющим мониторинговым комплексом с помощью интерфейсного блока, модуля фильтрации и внешних программных пакетов.

С его помощью можно перестраивать режим работы БДУ и каналов рецикла на базе вейвлет-преобразований. При этом постоянно производится пересчет время-частотной карты Вигнера смесеприготовительного процесса, представленного в виде сигнала расхода материалопотока. Затем вносятся коррективы, выражающиеся в задании номинальных рабочих параметров дозаторов и узла каналов направленной организации потоков - КНОП.

Дозировочное оборудование представлено дозаторами непрерывного (шнекового и спирального) и дискретного (порционного - рис.3) действия. Позицией 19 (рис.3) обозначен исполнительный механизм электродвигателя дозатора, на который подаётся управляющее воздействие. Аналогичные контуры автоматического регулирования сформирова-

непрерывного действия Центробежный СНД (рис.4) состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, внутри которого расположен приводной вал 2 с закрепленным на нем ротором 3. Ротор выполнен в виде концентрично расположенных полых усеченных конусов, закрепленных на плоском основании. В корпусе смесителя над ротором установлен отражатель 4, благодаря которому происходит возврат части композиции на ротор (рецикл). В ре-

зультате этого повышается его сглаживающая способность, что позволяет использовать в составе смесительного агрегата дозаторы объемного типа. Отражатель 4 выполнен в виде диска с объемной спиралью Архимеда. При его опускании подъемным устройством 11 уменьшается зазор между верхним основанием конусов ротора и спиралью. Большая часть смеси проходит через зазор между наружным конусом и отражателем и попадает на коническое днище, откуда удаляется через разгрузочный патрубок 12. Управление процессом рециркуляции производится путём подачи управляющего воздействия на отражатель.

Результаты экспериментальных исследований дозаторов (рис.5) показали, что погрешность дозирования сыпучих материалов зависит от их физико-механических (дисперсность, насыпная плотность) и функциональных (структура, склонность к вибрационному уплотнению) свойств.

Погрешность непрерывного дозирования сыпучих материалов, склонных к вибрационному уплотнению, с размером частиц от 2 до 4 мм (пшеничные зародышевые хлопья - ПЗХ и пшеничные отруби - ПО), с увеличением частоты вращения плавно уменьшается до 3-4 %. Для материалов с дисперсностью от 0,1 до 1 мм (соль поваренная пищевая, сода питьевая и т.д.), у которых склонность к вибрационному уплотнению слабо выражена, погрешность дозирования может быть снижена до 2 %.

Установлено, что погрешность дозирования ПЗХ и ПО дозатором дискретного типа практически инвариантна относительно режимов его работы и составляет 6 % и 4 % соответственно.

■ ПЗХ

\ V:

4ч: . Я УЦи

■

* *

£3 О ¡2

0) ^

с

о

8 10 12 14 16 18 20 22 24

напряжение питания, В 3,5 4,5 5,5 6 6,5 7,5 8 9 9,! частота вращения спирали, об/с

■ ■ ■

■

• - • отр уби- —

*

тть •

л отруби

10 1 9

X

8 8 а 7

X

3 6 ;»

§4

I 3

е2 £ 1

* ПЗХ

»

с - А отру би

\ : -■

\ * ■

* "а' -'о груб

♦

20 30 40 50 60 70 80 90

напряжение питания, В 0,25 0,35 0,45 0,55 0,6 0,65 0,75 0,8 0,9 частота вращения шнека, об/с

100 110 120 0,95 1

Рис.5. Зависимость погрешности дозирования пищевых сыпучих материалов

а) спиральным б) шнековым и в) порционным дозаторами

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

напряжения питания, В 4,7 3,3 2,7 2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,4 1,3 1,2 период дозирования, с

При использовании управляемого дозирования на базе вейвлет-подхода устраняется влияние на погрешности дозирования наиболее «вредных» факторов - нестабильности источников электроснабжения и рабочих режимов электроприводов дозаторов.

В четвертой главе рассматриваются вопросы моделирования и цифрового вейв-лет-управления динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате. В исследова-

нии были использованы СНД с одним или двумя контурами рецикла (Л-каналами) и / или дополнительным опережающим (байпасным) каналом (Б-каналом).

Функциональная схема исследуемого смесеприготовительного агрегата представ-

_ 1 у

лена на рис.6а. Дозаторы формируют сигналы весовых расходов Хс!^), ■ - номер ДУ; - масса материала, подаваемого от ¡-го дозатора на ПФУ и далее на вход

СНД; СЭ - суммирующие элементы; СПК - согласно-параллельный канал; ЛРК и РСД -соответственно внутренний рецикл-канал и внешний рецикл (для передачи материала смеси с выхода смесителя на выход блока дозаторов). На схеме обозначены параметры материалопотоков в виде мгновенных расходов (концентраций) Х(1) и масс вещества

<3(1).

Структурная схема СМПА с учётом обратных связей, сформированных в вейвлет - среде (ОС2- квадратичных ОС), передаточных функций Ж элементов СМПА и коэффициентов рецикла представлена на рис 66.

При непрерывной текущей регистрации коэффициента пульсаций тензодат-чиками на предсмесительной стадии и контроле в реальном масштабе времени значения сглаживающей

БДУ\

Шой,Ц

_1_

Л\ОС2> Н П! х<4»_L

"ЖГМж.

" I

м Ж>

уу,

трШ

снд

-Лсэ, ! СЭ2 и Х-Щ

б)

Рис. 6. Функционально-структурная схема смесеприготовительного агрегата: блоки ОС2{, / = 1, ТУ - звенья двумерной обратной связи способности (11) можно управлять параметром внутреннего рецикл-канала (ЛРК) - коэффициентом внутренней рециркуляции к¡/.

IV (у'£Ц)

= [А{со)!А{Ъ)У .

(И)

Здесь

модуль относительного годографа частотной передаточной

функции смесителя; А{0) - относительная амплитуда расхода на выходе СНД при нулевой частоте сигнала входного материалопотока. Изменение величины коэффициен-

та рецикла /cfr= x(t)lr/x(t) производится воздействием на отражательный элемент - через исполнительный механизм (электромагнитный клапан).

На основании передаточной функции СНД, представленной в параметрической форме, получена зависимость его сглаживающей способности (11) от параметров СМПА:

5(а»)= [(Re(wG®))2 +Im(r0ffl))2y°5A(0)f' = kf Juh, КЮ ■ (12)

Рис. 7. Зависимость сглаживающей способности смесительного устройства отрежимно-конструктивных параметров

Влияющими были следующие параметры: частота колебаний предсмесительного сигнала а>, коэффициент передачи согласно-параллельного канала смесителя АТДрис. 7а), постоянные времени его прямоточного канала Г/ и Т2 (рис. 76), коэффициенты передачи внутреннего К1г и внешнего рециклов Kgr (рис. 7в). Проведён временной анализ при условиях (¿0=0,2/7 рад^с; Kf=0,5; Tt-14,5c; Т2=6,3с; klr= 0,1; £gr=0,l; 2/=1 с; Г,г=1с; Tgr=2c\ г=4с), соответствующих минимально возможной сглаживающей способности - в целях определения значений параметров, обеспечивающих ее увеличение.

Исследование зависимости (12) сглаживающей способности смесителя от этих параметров показывает, что для её увеличения и улучшения качества смеси необходимо повышать частоту сигнала предсмесительного материалопотока и уменьшать амплитуду его низкочастотных составляющих; уменьшать поток материала через байпасный канал, то есть коэффициент его передачи к/.. При этом следует увеличивать материалопо-токи в рециркуляционных каналах - повышать коэффициенты передачи внутреннего к1г и внешнего kgr рециклов. Таким образом, для повышения сглаживающих свойств СНД необходимо увеличивать отбор материала во внутренний Xtr(t) и внешний Xgr(t) рециклы. В исследованиях показано, что отбор материала в рециклы при klr = kgr=0,5 увеличен в 5 ' раз по сравнению с вариантом, когда kir = kgr=0,1. Однако уменьшение коэффициента переноса через байпасный канал ограничено значением к/=0,1, минимально необходимым для создания тонкослойного движения материала.

Определены (табл.1) значения коэффициентов рециклов ktr и kgr и параллельного переноса kf,; обеспечивающих требуемое сглаживание спектральных составляющих входного потока с частотой со (так как постоянные времени прямоточного канала практически не влияют на сглаживание, то они установлены минимальными: Ti = 14,5с и Т2 = 6,3с). Полученные результаты свидетельствуют о том, что увеличение количества возможных рециклов и их интенсивности приводит к росту сглаживающей способности смесителя и качества смеси.

Таблица 1. Расчетные параметры СНД

ш, рад/с (f/Psl 5 10 15 20 30 80 параметры

1 (0,16) 0,15 0,1 0,1 0,1 0,1 ОД ь

0,01 0,13 0,29 0,39 0,46 0,62 К,г

0,01 0,12 0,28 0,37 0,42 0,59 KSr

2 (0,32) 0,23 0,12 0,1 0,1 0,1 0,1 Kf

0,01 0,01 0,13 0,24 0,32 0,53 Klг

0,01 0,01 0,12 0,24 0,32 0,5 Kgr

3 (0,48) 0,32 0,16 0,11 0,1 0,1 0,1 Kr

0,01 0,01 0,01 0,11 0,2 0,44 К,г

0,01 0,01 0,01 0,1 0,2 0,42 К$г

4 (0,64) 0,42 0,21 0,14 0,11 0,1 0,1 Kf

0,01 0,01 0,01 0,01 0,09 0,36 K,r

0,01 0,01 0,01 0,01 0,09 0,J5 Kgr

Получены экспериментальные зависимости показателя качества смеси от степени неравномерности материалопотоковых сигналов в агрегате. Характеристику последних предлагается осуществлять с помощью коэффициента пульсаций kpjz (КП), который для дозаторов определяется следующим интегральным соотношением:

J XäI(t)dt

Кр„ i=l--гу Mi IT ' (13)

max _[XJL (t)]kT

где к - количество полных максимальных (низкочастотных) периодов; q - номер максимального периода; max[xdj;(t)] - максимальное значение совокупного сигнала материа,-лопотока на предсмесительной стадии. Vi е qTmm,(q + к)Тта1 - временной отрезок длиной к максимальных периодов, фиксируемый тензодатчиками с произвольного момента яТтах • Отметим, что значение kpdz меняется синхронно с величиной флуктуаций материального потока, что удобно для оценки неравномерности процесса суммарного дозирования.

Результаты исследования зависимости (13) коэффициента пульсаций сигнала совокупного расхода на предсмесительной стадии от параметров БДУ с двумя порционными дозаторами показывают, что варьирование начальных фаз т^ и хц порционного дозирования, вносящего максимальный вклад в процесс создания пульсаций, позволяет значительно (примерно на 40% - с 0,57 до 0,36 o.e.) снизить его неравномерность. Поэтому нужно сохранять соотношение значений Tdi и xd2 в соответствующих диапазонах - даже при такой «разбежке» сдвига фаз, которая допускает повышение неравномерности потока (увеличивает KpJZ) на 20% от минимума (с 0,36 до 0,43). Обычно это легко достигается при первоначальной настройке дозаторов и соблюдении

стабилизации их текущих режимов на уровне номинальных. Эти диапазоны в пределах технологически допустимых значений = хЛ2 = 0...4,0с таковы: тЛ2 =

(0-1,2с)... (3,6-4,Ос) при варьировании тЛ1 = (0-0,25с) ... (2,8-4,Ос).

В качестве примера картины мониторинга текущих процессов в СМГ1А для выработки и подачи управляющих воздействий на исполнительный механизм дозатора порционного типа, на рис.8 приведены осциллограмма материалопотока при напряжении и, равном 100 В, на его электроприводе, её вейвлет-аппроксимация и карта Вигнера соответственно. Здесь изображён реальный сигнал дозирования, снятый с пьезоэлектриче-

Рис 8. Преобразование одномерного первичного материалопотокового сигнала в 2В-отображевие: а) реальный сигнал, б) реконструированный сигнал по 7 вейвлетам, в) карта Вигнера. Напряжение и=юо В

Анализ осциллограмм первичного сигнала материалопотока показал, что на средний интервал дозы Т^ =1.1 с приходится 70-80 периодов, что соответствует мгновенной частоте в диапазоне 58.566.6 Гц. При количестве отсчетов в АЦП, равном 212=4096 на интервале Д/ =17.7 с, частота дискретизации составляет 232.6 Гц.

В соответствии с теоремой отсчётов первичный недискретизированный сигнал может быть восстановлен из решетчатой функции при выполнении условия:

¡ы >2/хтах =/д,,

где/Хтах - мгновенная максимальная частота в спектре сигнала материалапотока; - частота временной дискретизации аналогового сигнала в АЦП;/^ - частота Найквиста.

В нашем случае имеем: 232.6 Гц>2 (58.5-66,6 Гц), т.е. 236.6 Гц>117 ...133,2 Гц, что соответствует допустимости дискретизации с такой частотой. При этом количество отсчетов на длительности дозы в 1,1 с составляет 256 значений.

С целью определения на картах Вигнера (10) элементов, характеризующих текущие режимы процесса дозирования, производится привязка время-частотных атомов, соответствующих номинальным режимам, к определенным время-частотным фреймам. Так, на рисунках 9 и 10 представлены фреймированные карты Вигнера: для порционного и спирального дозаторов (фреймы показаны в виде пунктирных окон). Создание фреймов необходимо для определения девиации атомов текущего режима относительно их номинальной локализации на карте. По величине девиации и тарировочным характеристикам - ^ = Рс(и) (для дозаторов непрерывного типа) или Тл= Рь(и) (для дозаторов дискретного типа) - определяется напряжение рассогласования на электроприводе

ского преобразователя.

I А

II ,А_

в контуре регулирования соответствующего дозатора, после чего формируется номинальное напряжение, которое через тиристорный управляемый выпрямитель подается на двигатель, приводя последний к номинальному состоянию по частоте вращения.

ей 1г:1 I I I

О | 0.5 I 1 1.5 2 2.5 3 с

б)

Рис. 9. Осциллограммы и их время-частотные карты, соответствующие номинальному (а) и текущему (возмущенному-б) режимам работы дозатора порционного типа

г/с

ю,_ ж

7.5

8 10 12 14 16 18 20 с

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20с

а) б)

Рис. 10. Осциллограммы и их время-частотные карты, соответствующие номинальному (а) и текущему (возмущенному-б) режимам работы спирального дозатора

Таким образом реализуется автоматическое управление режимом работы дозирующего устройства путем формирования обратной связи в ждущем режиме в вейвлет-среде.

Разработанная векторная автоматизированная система управления смесепригото-вительным агрегатом в вейвлет-среде представлена на рис. 11. Она состоит из N скалярных автономных контуров управления дозаторами и смесителем. Функциональное назначение элементов схемы указано внутри блоков. Блоки 1,2,3,4 формируют собственно объект управления - смесеприготовительный агрегат. Автономный аналого-цифровой скалярный контур управления дозаторами включает блоки 5-14. В блоке 5 производится текущая регистрация сигналов материальных потоков с помощью первичных преобразователей (тензометрических и пьезоэлектрических датчиков). В состав цифрового вейвлет-сегмента скалярного контура входят блоки 7 - 12. В блоке 10 определяется цифровое значение текущего напряжения электропривода дозатора ДУ^ - при обращении к базе данных тарировочных характеристик двигателей дозирующих устройств, сформированной в компьютере управления агрегатом. В блоках И, 12 осуществляется определение корректирующих воздействий на двигатели дозаторов по тарировочной ба-

зе Tj(fj)=F(Uj) и подача откорректированных напряжений на ЦАП, создающих номинальные «фреймированные» МСМ-карты (рис.9,10).

БНЛ I ДЧн

Ж

12=

141 БУ бм.л

um

3L

1 ^Формирование управляющих

ЬоэбейсшЬиО

<0 С.) 0 аналоговом тиристорном сегменте BAC'J

Шт

Ш

Т etcymct я регистрация материало-потокойык сигна/юб

б! Аналого-цифровое преобразоЬание

и фиксация решетчаты * на-териалопопюкоЬ й Ю-формате

4| СМУ

18| I ^ БУ

ЛРК

Жн

Мониториоо-бание текущего коэффициента

ПУЛЬСОШ/U Kgdl материала-потока

[ЁГ

Побача

упрйОликкдих воздействии на ЦАП каналоб регулироОания

рГ

АЗаптиймая ЬейВлегп-аппраксимация го&кущих ИП расходов DVi

С" V:

л'

lÜriiT)

L( ОТ)

. .il .

коррекция текущих йоз-äeücmbuü устра • нячиых напряжением рассоглпсо-Натт ьЩ'Т)на ИМДУ|

ж.

чет и отоар а .пение ВЧК (h/f-кщш) niei<ij'uu:< режиме ДУрпреоорпэоба-ни<? ID-сиеналой ОНСМ парты

X

ST

Определение текущих боздейстбчО Uh'iV по БД гнариробочных характеристик

9| ИйотгилТшко иия параметров МСМ-карт Зля ДУ] Зискретнасо и непрерывного тип о b(ДУДТ и

ш

з:

Контроль сглажийания

пульсаций на тЭаннон уроЬне

Формирование управляющих ЬоэЗейстйий на ИМ ЛРК

I--

■I-

- Цифровой гегнннт ВЛГ.У

Рис.11. Блок-схема векторной системы управления смесеприготовительным агрегатом в

вейвлет-среде: - технологические потоки;-- скалярные информационные

потоки; 1 > - векторные информационные (сигнальные) потоки; Tj - период дозирования (для дозаторов дискретного действия); ß - частота дозирования (для дозаторов непрерывного действия); БИИ - блок исходных ингредиентов; БМД - блок мультидози-рования; РЕ - рецептурная емкость; JIPK - локальный рецикл-канал; БУ - блок управления; ВАСУ - векторная автоматизированная система управления: СМУ - смесительное устройство (СНД)

В блоке 13 производится комплекс операций по преобразованию цифрового сигнала (кода) потока на выходе модуля «LPT-порт компьютера управления/ ЦАП» в аналоговое напряжение (управляющее воздействие) на зажимах двигателя дозатора. Аналоговое управляющее воздействие формируется в тиристорном управляемом выпрямителе с использованием принципа широтно-импульсной модуляции. Управление смесительным устройством осуществляется реализацией процедур в блоках 15-18. На входе СНД производится мониторирование степени флуктуаций материалопотока путем анализа коэффициента пульсаций Kpdz, на выходе ведется непрерывный контроль сглаживающей

о

способности S(a>) смесителя. Для заданных уровней сглаживания и существующем зна-

чении коэффициента локального рецикла к/г формируется такое управляющее воздействие на клапан отражающего элемента СНД, которому соответствует меньшее значение kin создающее такую же величину сглаживающей способности смесителя. Последний режим ведет к увеличению интенсивности выходного потока, что, в свою очередь, снижает время приготовления смеси и повышает производительность смесительного устройства при прежних параметрах режима смесеприготовления, характеризующих качество смеси.

В пятой главе приведены результаты промышленной реализации разработанной автоматизированной системы управления в агрегатах различного назначения, позволяющей интенсифицировать процессы смесеприготовления с целью получения комбинированных продуктов высокого качества.

Проведены опытно-промышленные испытания непрерывно действующего смесительного агрегата и разработанной автоматизированной системы вейвлет - управления в технологической схеме производства детской молочной смеси «Малыш». Качество смешивания при производительности 100 кг/час по сравнению с режимом повышенной интенсивности (300 кг/час) улучшилось на 25%, потери от брака в целом (по трём режимам: 100 кг/час, 200 кг/час, 300 кг/час) снижены на 11%.

В промышленных условиях апробированы способ производства витаминизированного мясного паштета с использованием разработанной системы управления текущими режимами подачи компонентов, технологии получения сдобного печенья, посолочных смесей, сухого сливочного мороженого и витаминизированного сухого молока.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен комплекс математических моделей процессов в блоке мультиингредиент-ного дозирования, разработанных на базе кибернетических представлений и методов вейвлет-преобразований. Сравнительный анализ данных цифрового моделирования и результатов экспериментальных исследований подтвердил адекватность моделей, которые используются в процедурах управления агрегатом в реальном масштабе времени.

2. Разработан способ непрерывного мониторирования и управления динамикой текущих режимов дозирования, что позволило интенсифицировать процесс смесеприготовления и снизить погрешности дозирования сухих хорошо сыпучих материалов на 1520%, а плохо сыпучих на 10-15%. Теоретически и экспериментально изучен процесс дозирования в шнековом, спиральном и порционном дозаторах. Показано, что использование согласованных режимов работы дозаторов позволяет снизить флуктуации входного потока на 40% и улучшить качество смеси.

3. Разработана система управления каналом внутренней рециркуляции в СНД на основании слежения за коэффициентом пульсаций входного потока, позволяющая получать смеси заданного качества. Установлено, что варьирование коэффициента внутренней рециркуляции с 0,25 до 0,75 повышает качество смеси, незначительно снижая производительность агрегата.

4. Разработана математическая модель функционирования центробежного смесителя непрерывного действия с рециклом, что даёт в возможность в реальном масштабе времени оценивать его сглаживающую способность и тем самым управлять качеством получаемой смеси.

5. Предложены вейвлет-модели отображений текущих режимов дозирования, позволяющие эффективно управлять структурой потока на предсмесительной стадии, интенсифицируя процесс смесеприготовления.

6. Спроектирована, разработана и проверена на полупромышленном оборудовании многоконтурная (векторная) система автоматизированного управления агрегатом, функционирующая на базе цифровых методов вейвлет-преобразований, и позволяющая интенсифицировать процессы получения смесей заданного качества - при витаминизации сухого молока, мясного паштета, при производстве посолочных композиций и сухого сливочного мороженого.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Дорри, М.Х. Мониторинг, идентификация и управление динамикой текущих режимов технических объектов в вейвле-среде/ М.Х. Дорри, Д.Б. Федосенков, Б.А. Федосен-ков// International Conference on Control of Dynamical Systems, Book of Abstracts, Moscow, January 26-30, 2009: Russian Academy of Sciences, Institute for Problems in Mechanics, Moscow. - P. 90

2. Мониторинговое управление динамикой текущих режимов технических объектов средствами вейвлет-преобразования/ Д.Б. Федосенков, О.В. Цыганенко, и др// 8-я ме-ждун. конференция «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта» (Москва, 21-23 октября 2008г.). - ИПУ РАН, Москва. - С. 62-63.

3. Федосенков, Д.Б. Фильтрация время-частотных вейвлет-распределений объектом управления/ Д.Б. Федосенков, К.А. Дацук, Б.А. Федосенков//8-я междун. конференция «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта» (Москва, 21-23 октября 2008г.). - ИПУ РАН, Москва. - С. 60-61.

4. Федосенков, Д.Б. Аппаратно-программный комплекс управления техническим объектом в вейвлет-среде/ Д.Б. Федосенков, В.П. Дороганов, Б.А. Федосенков//8-я междун. конференция «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта» (Москва, 21-23 октября 2008г.). - ИПУ РАН, Москва. - С. 58-59.

5. Федосенков, Д.Б. Автоматизированное управление с обратными связями по многомерным координатам в виде вейвлет-изображений/ Д.Б. Федосенков, М.Х. Дорри, Б.А. Федосенков// Международная конференция «Перспективы использования новых технологий и научно-технических решений в ракетно-космической и авиационной промышленности», проводимой в рамках Международного Салона аэрокосмических технологий и услуг «AEROSPACE 2008» (Москва): ИПУ РАН, Москва, август 2008. -С. 17-18.

6. Федосенков, Д.Б. Идентификация и управление компонентами внутренней структуры информационных сигналов в вейвлет-среде/ Д.Б. Федосенков, М.Х. Дорри, Б.А. Федосенков// Международная конференция «Перспективы использования новых технологий и научно-технических решений в ракетно-космической и авиационной промышленности», проводимой в рамках Международного Салона аэрокосмических технологий и услуг «AEROSPACE 2008» (Москва): ИПУ РАН, Москва, август 2008. - С. 19-20.

7. Федосенков, Д.Б. Использование технологии вейвлет-мониторирования / управления динамикой нестационарных процессов в качестве средства многоцелевого назначения/ Д.Б. Федосенков, М.Х. Дорри, Б.А. Федосенков// Международная конференция «Перспективы использования новых технологий и научно-технических решений в ракетно-космической и авиационной промышленности», проводимой в рамках Между-

народного Салона аэрокосмических технологий и услуг «AEROSPACE 2008» (Москва): ИПУ РАН, Москва, август 2008. - С. 21-22.

8. Аппаратно-программный комплекс для управления смесеприготовительным агрегатом/ Д.Б. Федосенков, В.П. Дороганов и др.// IX междун. конференция мочодых ученых «Пищевые технологии и биотехнология» (3-5 июня 2008г., Казань). - Институт пищевых производств и биотехнологии, Казанский государственный технолог, университет, Казань.-2008.

9. Оценка степени интенсификации смесеприготовления/ Д.Б. Федосенков, К.А. Дацук и др.// IX междун. конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнология» (3-5 июня 2008г., Казань). - Институт пищевых производств и биотехнологии, Казанский государственный технолог, университет, Казань.-2008.

10. Федосенков, Д.Б. Фильтрующие свойства смесительного устройства во время-частотной вейвлет-среде/ Д.Б. Федосенков, К.А. Дацук, Б.А. Федосенков// IX междун. конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнология» (3-5 июня 2008г., Казань). - Институт пищевых производств и биотехнологии, Казанский государственный технолог. университет, Казань.-2008.

11. Федосенков, Д.Б. Преобразование материалопотоков в смесительной системе -структурно-топологический подход/ Д.Б. Федосенков, К.А. Дацук, Б.А. Федосенков// IX междун. конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнология» (3-5 июня 2008г., Казань). - Институт пищевых производств и биотехнологии, Казанский государственный технолог, университет, Казань.-2008.

12. Федосенков, Д.Б. Мониторирование, идентификация и коррекция текущих режимов дозирующих устройств средствами вейвлет-преобразования/ Д.Б. Федосенков, A.JI. Чеботарев, Б.А. Федосенков// 3-я межд. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 14-17 марта 2007 г. -Том. 9: Санкт-Петербург, Россия. - С. 90-91.

13. Федосенков, Д.Б. Аппаратно-программный комплекс управления смесеприготовительным агрегатом в вейвлет-среде/ Д.Б. Федосенков, В.П. Дороганов, Б.А. Федосен-ков//3-я межд. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 14-17 марта 2007 г. - Том. 9: Санкт-Петербург, Россия,- С. 89-90.

14. Система вейвлет-мониторинга и управления динамикой блока дозирования в смесительном агрегате для приготовления пищевых композиций/ А.А. Анискевич, Д.Б. Федосенков и др// Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья», г. Москва, 2006 г., -№11. - С. 51-54.

15. Информационно-измерительное обеспечение аппаратно-программного комплекса управления смесеприготовительным агрегатом/ В.П. Дороганов, Д.Б. Федосенков и др.// 6-я межд. конф. "CAD/CAM/PDM - 2006" (ИПУ РАН) - (Москва, октябрь 2006).-ИПУ РАН, Москва,- С. 169-170.

16. Идентификация и коррекция текущих режимов дозирующих устройств в вейвлет-среде/ А.А. Анискевич, Д.Б. Федосенков и др// 6-я межд. конф. "CAD/CAM/PDM -2006" (ИПУ РАН) - (Москва, октябрь 2006).- ИПУ РАН, Москва.- С.171-173.

17. Федосенков, Д. Б. Система автоматизации процесса порционного дозирования/ Д.Б. Федосенков// Дипломная научная работа. - Кемерово: КузГТУ, июнь, 2006г. - 74 стр.

18. Анискевич, А.А. Использование алгоритмов вейвлет-поиска соответствия для управления динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате/ Б.А. Федосенков, А.А. Анискевич, Д.Б. Федосенков// общероссийская конфер. молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии», Казань, 30 Мая 2006 года. - С.55-56.

ЛР № 020524 от 02.06.97 Подписано в печать 22.10.09. Формат 60 х 841"6 Бумага типографская. Гарнитура Times Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ № 178

Оригинал-макет изготовлен в редакционно-издательском центре Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47

ПЛД№ 44-09 от 10.10.99 Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52

Введение.б

Глава 1. Проблемы смесеприготовления пищевых комбинированных продуктов и автоматизации агрегатов непрерывного действия.

1.1. Особенности получения многокомпонентных смесей и специфики моделирования и управления динамикой процесса их производства.

1.1.1. Количественная оценка однородности многокомпонентных смесей.

1.1.2. Методы математического описания динамики процессов непрерывного смесеприготовления.

1.1.3. Обзор дозировочного оборудования, используемого в смесеприго-товительных агрегатах.

1.1.4. Центробежные смесительные устройства непрерывного действия.

1.1.5. Методы интенсификации процесса смешивания дисперсных материалов в непрерывно действующем аппарате центробежного типа.

1.1.6 Влияние флуктуаций питающих потоков на процесс непрерывного смесеобразования.

1.1.7 Причины возникновения нестационарности сигналов смесеприготовления

1.1.8 Обоснование необходимости использования подхода на базе вейвлет-преобразования.

1.2. Универсальность вейвлет-методов при обработке результатов контроля и управления динамикой процессов дозирования и смешивания.

1.2.1. Использование визуально-графического отображения исследуемых процессов.

1.2.2. Возможность формирования управляющих воздействий на базе визуально-графических изображений режимов исследуемых процессов.

Выводы.

Глава 2. Теоретические положения, описывающие процессы массопереноса, контроля и управления смесеприготовительным агрегатом в вейвлет-среде.

2.1. Адаптивная аппроксимация сигналов материальных потоков, формируемых во внутриаппаратной среде, методами «поиска соответствия».

2.2. Алгоритм вейвлет-поиска соответствия с применением время-частотных словарей.

2.2.1. Дискретный вейвлет-поиск соответствия в словаре Габора при обработке сигналов материальных потоков в агрегате.

2.2.2. Реализация в среде обработки данных регистрируемых сигналов материалопотоков дозаторов спирального, шнекового и порционного типов.

2.3. Преобразование одномерных материалопотоковых сигналов в двумерные время-частотные динамические спектры.

2.3.1. Использование время-частотных распределений для отображения текущих режимов массопереноса в агрегате.

2.3.2. Класс время-частотных распределений для расчета и отображения динамических спектров материальных потоков.

2.3.3. Дискретизация распределения Вигнера.

2.4. Математические модели материалопотоковых сигналов блока мульти-дозирования.

2.4.1. Описание сигналов расхода дозирующих устройств непрерывного действия.

2.4.2. Модели сигналов расхода дозаторов дискретного действия.

Выводы.

Глава 3. Аппаратно-программный комплекс для управления смесеприготови-тельным агрегатом методами вейвлет-преобразования.

3.1. Структура аппаратно-програмного комплекса.

3.1.1. Схема лабораторно-исследовательского стенда.

3.1.2. Блок-схема управляющего мониторингового комплекса.

3.2. Описание технологического оборудования автоматизированного агрегата и средств регистрации материалопотоков.

3.2.1. Дозировочное оборудование и оценка погрешностей дозирования

3.2.2. Центробежный смеситель непрерывного действия.

3.2.3. Первичные измерительные преобразователи для регистрации материалопотоковых сигналов.

Выводы.

Глава 4. Моделирование и цифровое вейвлет-управление динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате с центробежным смесителем непрерывного действия.

4.1. Моделирование внутриагрегатных процессов.

4.1.1. Структурная схема смесеприготовительного агрегата.

4.1.2. Топологический способ анализа смесительной системы на основе сигнальных графов.

4.1.3. Формирование расчетной блочной структурной схемы агрегата.

4.2. Процедуры обработки, идентификации и управления динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате.

4.2.1. Способ формирования управляющих воздействий в вейвлет-среде.

4.2.2. Создание квадратичных обратных связей в дозирующих устройствах.

4.2.3. Цепь обратной связи в канале внутреннего рецикла смесительного аппарата.

4.3. Формирование вектора управляющих воздействий в аппаратной среде мониторингового комплекса.

4.3.1. Цифровое преобразование текущих сигналов в системе управления агрегатом.

4.3.2. Принцип вейвлет-управления в системе автоматического регулирования динамики дозаторов и смесительного аппарата.

4.3.3. Использование тиристорного блока в качестве аналогового управляющего устройства.

4.3.4. Схема технологического процесса формирования управляющих воздействий в компьютерной среде.

4.3.5. Способ вейвлет-мониторирования и вейвлет-управления в режиме реального времени.

4.3.6. Техническая реализация автоматизированной системы управления смесеприготовительными процессами средствами вейвлет-преобразований.

Выводы.

Глава 5. Системы промышленного производства многокомпонентных смесей в пищевой промышленности как объекты вейвлет-мониторинга и управления

Основные результаты работы и выводы.

Актуальность темы. Реализация концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ предусматривает увеличение производства витаминов, биологически активных добавок (БАД), создание обогащенной пищевой продукции и улучшение структуры ее потребления. При производстве комбинированных продуктов питания одной из основных проблем является равномерное распределение различных добавок (витаминов, БАД, наполнителей, стабилизаторов, ароматизаторов и т.д.), вносимых в небольших количествах (0,01 - 1%) по всему объему смеси.

Перспективными направлениями при переработке дисперсных материалов являются: смешивание в тонких разреженных слоях; возможность совмещения в одном аппарате процессов смешивания и диспергирования; организация в его рабочей зоне направленного движения материальных потоков за счет использования различных рециклов; аппаратурное оформление стадии смешивания по непрерывной схеме.

Поэтому интенсификация процессов в смесительных агрегатах непрерывного действия для получения комбинированных смесей, создание теории и на ее основе средств автоматизированного управления ими являются актуальной научной задачей, представляющей большой практический интерес для пищевой и ряда других отраслей промышленности.

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов получения смесей сыпучих компонентов, проведенных в России и за рубежом, показывает значительное преимущество агрегатов непрерывного действия в сравнении с периодическими, что представляет широкие возможности для его автоматизации, резкого повышения производительности при одновременном снижении энергопотребления, металлоемкости и себестоимости готового продукта, улучшения условий труда и оздоровления экологической обстановки.

Однако до последнего времени непрерывно действующие смесительные агрегаты не получили широкого применения в промышленности из-за нерешенности ряда вопросов. В частности, недостаточно изучена проблема влияния входных сигналов, формируемых дозаторами различного типа, на структурные параметры выходных потоков, а также совместное влияние этих факторов и динамических характеристик смесителей непрерывного действия (СНД) на качество готовой смеси. Особенно это важно при получении комбинированных продуктов с высоким соотношением смешиваемых компонентов.

Несмотря на то, что в последние годы опубликованы исследования в области разработки теории и практики непрерывного смешивания, перечисленным вопросам, тем не менее, посвящено сравнительно небольшое количество работ.

Кроме того, в настоящее время отсутствует системный подход, который бы увязывал в единую цепочку процессы дозирования и смешивания с точки зрения кибернетических представлений о динамических системах. Большинство систем автоматического управления процессами непрерывного смешивания сухих материалов построены на принципе поддержания нагрузки дозаторов на определенном уровне путем использования косвенных методов: измерения активной мощности электродвигателя привода, шумов, давления на опорные подшипники и т. п. Эти системы отличаются высокой погрешностью и практически не откликаются на изменение качественного состава смеси на выходе из смесителя. Поэтому вопросы интенсификации процесса смесеприготовления и получения смесей высокого качества на основе автоматизации и управления его динамикой являются актуальными.

Одним из способов, позволяющих решить эту задачу, является применение автоматизированного управления процессами в технологических объектах пищевой промышленности, в частности, в смесеприготовительных агрегатах

СМПА) непрерывного действия для производства дисперсных комбинированных продуктов, на базе вейвлет-преобразований.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР Кемеровского технологического института пищевой промышленности (Кем-ТИПП), грантом губернатора Кемеровской области «Разработка научно-практических аспектов создания дозировочно-смесительного оборудования для производства комбинированных кормов и продуктов питания» на 2007 г., с планами НИР и развитием тем по грантам министерства образования РФ: 1) Т02-06.7-1238 «Научно-практические основы разработки непрерывно действующих смесителей центробежного типа с регулируемой инерционностью для получения сухих и увлажненных композиционных материалов» 2) Т02-03.2-2440 «Система технологического мониторинга и автоматизированного управления динамикой непрерывных технологических процессов в агрегатах для производства пищевых дисперсных композиций на базе всплесковых преобразований». Цель работы - интенсифицировать непрерывный процесс получения смесей заданного качества на основе автоматизированного управления смесепригото-вительным агрегатом для производства пищевых комбинированных продуктов. Задачи исследования. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить топологический анализ структуры смесеприготовительного агрегата непрерывного действия и разработать математические модели процесса смесеприготовления;

- исследовать влияние режимно-конструктивных параметров на погрешности непрерывного и дискретного дозирования сыпучих материалов; разработать математические модели процессов дозирования;

- разработать математическую модель центробежного СНД с рециклом;

- разработать методы интенсификации смесеприготовления и управления качеством смеси воздействием на каналы дозирования и внутренней рециркуляции смесителя;

- спроектировать и создать систему автоматизированного управления СМПА на базе цифровых методов вейвлет-преобразований.

Научная новизна:

- на основе экспериментальных исследований разработаны математические модели процессов дозирования для устройств непрерывного и дискретного действия;

- введено понятие мультидозирования как процесса совместного функционирования нескольких дозаторов, при котором достигается гармонизация совокупного потока на предсмесительной стадии при минимальных флуктуаци-ях, что позволяет получать качественные смеси; предложен интегральный показатель оценки пульсаций материальных потоков;

- решена задача поддержания инвариантными погрешностей дозирования у исследованных типов устройств на заданном уровне, несмотря на нестабильность работы электроприводов дозаторов;

- разработаны математические модели описания стационарных и нестационарных процессов дозирования и смешивания с использованием вейвлет-преобразований;

- разработаны способ и структура многоконтурной системы управления с обратными связями по вейвлет-координатам смесеприготовительного процесса, позволяющие получать комбинированные смеси заданного качества.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- выявлены в ходе исследований зависимости степени пульсаций материальных потоков и сглаживающих свойств технологических фрагментов СМПА от их режимно-конструктивных параметров, которые целесообразно использовать для управления режимами смесеприготовления в агрегатах непрерывного действия;

- разработан способ управления рецикл-каналом СНД и выявлены параметры каналов направленной организации движения материальных потоков в нём, воздействие на которые позволяет повысить качество смеси;

- на основе вейвлет-анализа разработаны способ и система online-мониторирования и управления динамикой процесса смесеприготовления, обеспечивающие непрерывное поддержание процессов мультиингредиент-ного дозирования и смешивания в номинальных режимах.

С участием автора в лабораториях кафедры «Автоматизация производственных процессов и АСУ» и Центра новых информационных технологий Кемеровского технологического института пищевой промышленности проверена и подтверждена достоверность, стабильность и перспективность применения результатов математического моделирования исследуемых процессов для управления смесеприготовительным агрегатом на базе вейвлет-преобразований.

Материалы диссертационной работы внедрены в научно-учебные комплексы КемТИПП для использования в лекционных курсах, курсовом и дипломном проектировании при подготовке студентов и аспирантов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1 ■ На основании экспериментальных исследований процессов смесеприготовления разработаны математические модели режимов дозирования во временном пространстве и вейвлет-среде. Это позволяет эффективно:

- идентифицировать и контролировать специфические режимы работы дозирующих устройств, обусловленные заданной технологией получения смесе-вых композиций;

- управлять динамикой смесеприготовительного агрегата, используя при этом карту модифицированного сигнала материалопотока (карту Вигнера) в качестве регулируемой двумерной время-частотной координаты, что, в конечном счете, позволяет рационализировать процесс производства высококачественных смесей.

2. Разработан способ непрерывного мониторирования и управления динамикой текущих режимов дозирования, что позволило интенсифицировать процесс смесеприготовления и снизить погрешности дозирования сухих хорошо сыпучих материалов на 15-20%, а плохо сыпучих на 10-15%. Теоретически и экспериментально изучен процесс дозирования в шнековом, спиральном и порционном дозаторах. Показано, что использование согласованных режимов работы дозаторов позволяет снизить флуктуации входного потока на 40% и улучшить качество смеси.

3. Разработана система управления каналом внутренней рециркуляции в СНД на основании слежения за коэффициентом пульсаций входного потока, позволяющая получать смеси заданного качества. Установлено, что увеличение коэффициента внутренней рециркуляции с 0,25 до 0,75 повышает качество смеси, незначительно снижая производительность агрегата.

4. Разработана математическая модель функционирования центробежного смесителя непрерывного действия с рециклом, что даёт в возможность в реальном масштабе времени оценивать его сглаживающую способность и тем самым управлять качеством получаемой смеси.

5. Предложены вейвлет-модели отображений текущих режимов дозирования, позволяющие эффективно управлять структурой потока на предсмеситель-ной стадии, интенсифицируя процесс смесеприготовления.

6. Спроектирована, разработана и проверена на полупромышленном оборудовании многоконтурная (векторная) система автоматизированного управления агрегатом, функционирующая на базе цифровых методов вейвлет-преобразований, и позволяющая интенсифицировать процессы получения смесей заданного качества - при витаминизации сухого молока, мясного паштета, при производстве посолочных композиций и сухого сливочного мороженого.

1. А.с. 586923 СССР, МКИ6 В01 F9/20. Центробежный смеситель. // И.И. Баг-ринцев, С.С. Кошковский, С.А. Ревенко,. (СССР) Опубл. 1978., Бюл. №1.

2. А.с. 644518 СССР, МЕСИ6 В01 F7/16. Центробежный смеситель непрерывного действия. / С.А. Ревенко, С.С. Кошковский, И.И. Багринцев и др. (СССР) -Опубл. 1979., Бюл. №3.

3. А.с. 1426629 СССР, МКИ6 В01 F726. Центробежный смеситель. / И.М. Плеханов, В.Н. Гуляев, М.В. Самойлов и И.Ф. Васикевич (СССР) Опубл. 1988, Бюл. №4.

4. А.с. 1546120 СССР, МКИ6 В01 F7/26. Центробежный смеситель порошкообразных материалов. / Г.Г. Саломатин (СССР) Опубл. 1990, Бюл. №8.

5. А.с. 2132725 Россия, МКИ6 В01 F726. Центробежный смеситель. / В.Н. Ива-нец, И.А. Бакин, Б.А. Федосенков (Россия). Опубл. 1999, Бюл. №19.

6. А.с. 2149681 Россия, МКИ6 В01 F726. Центробежный смеситель порошкообразных материалов. / Г.Г. Саломатин, В.И. Пындак (Россия) Опубл. 05.2000, Бюл. №8.

7. Автоматизация технологических процессов пищевых производств / Под ред. Е.Б. Карпина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 536 с.

8. Айзерман, М.А. Теория автоматического регулирования / М.А. Айзерман. -М.: Наука, 1966.-452 с.

9. Александров, А.Г. Синтез регуляторов многомерных систем/ А.Г. Александров. — М.: Машиностроение, 1986. 272 с.

10. Александровский, А.А. Исследование процесса смешивания и разработка аппаратуры для приготовления композиций, содержащих твердую фазу: Авто-реф. дис. д-ра техн. наук/ А.А. Александровский. Казань, 1976. - 48 с.

11. Анализ и синтез систем управления / Д.Х. Имаев, 3. Ковальски, В. Б. Яковлев и др. СПб., Гданьск, Сургут, Томск: Информ. центр Сургутского гос. ун-та, 1998.

12. Андреев, Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами / Ю.Н. Андреев. -М.: Наука, 1976.-424 с.

13. Анисимов, В.И. Топологический расчет электронных схем / В.И. Аниси-мов. Л.: Энергия, 1977.

14. Анхимюк, В.Л. Теория автоматического управления / В.Л. Анхимюк. -Минск.: Выш. ж, 1979. 350 с.

15. Астафьева, Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения / Н.М. Астафьева // УФЫ. 1996. - Т. 166, № 11. - С. 1145-1170.

16. Атнас, М. Оптимальное управление. / М. Атнас, П. Фалб. М.: Машиностроение, 1968. — 764 с.

17. Ахмадиев, Ф.Г. Моделирование кинетики процессов смешения композиций, содержащих твердую фазу. / Ф.Г. Ахмадиев // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. 1984. - Т. 27, № 9. - С. 1096-1098.

18. Ахмадиев, Ф.Г. О моделировании процесса массообмена с учетом флук-туаций физико-химических параметров / Ф.Г. Ахмадиев, А.А. Александровский, И.И. Дорохов // Инженерно-физический журнал. 1982. -Т. 43, №2. — С.274-280.

19. Ахмадиев, Ф.Г. Моделирование и реализация способов приготовления смесей / Ф.Г. Ахмадиев, А.А. Александровский // Журн. Всесоюз. хим. общ-ва. им. Д.И. Менделеева. 1988. - Т. 33, №4. - С. 448.

20. Ахмадиев, Ф.Г. Современное состояние и проблемы математического моделирования процессов смешения сыпучих материалов / Ф.Г. Ахмадиев, А.А. Александровский // Интенсификация процессов механической переработки сыпучих материалов. Иваново, 1987. - С. 3-6.

21. Багунер, Л.М. Математические методы в химической технологии / Л.М. Батунер, М.Е. Позин. Л.: Химия, 1979. - 248 с.

22. Башарин, А.В. Управление электроприводами / А.В. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский. — М.: Высш. шк., 1982. — 392 с.

23. Бернхард Э. Переработка термопластичных материалов./ Э. Бернхард. -М.: Химия, 1965,- 351 с.

24. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1975. - 768 с.

25. Благовещенская, М.М. Автоматика и автоматизация пищевых производств / М.М. Благовещенская. М., 1991.

26. Богданов В.В., Тонер Р.В., Красовский В.Н., Регер Э.О. Смешивание полимеров. Л.: Химия, 1979. - 499с.

27. Борцов, Ю.А Математические модели автоматических систем / Ю.А. Борцов. Л.: Изд-во ЛЭТИ, 1981.

28. Вавилов, А.А. Структурный и параметрический синтез сложных систем / А.А. Вавилов. Л.: Изд-во ЛЭТИ, 1979.

29. Вавилов, А.А. Машинные методы расчета систем управления / А.А. Вавилов, Д. X. Имаев. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981.

30. Видинеев, Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия / Ю.Д. Видинеев. М.: Энергия, 1981.-273 с.

31. Видинеев, Ю.Д. Современные методы оценки качества непрерывного дозирования / Ю.Д. Видинеев // Журн. Всесоюз. хим. общ-ва. им. Д.И. Менделеева. 1988. - Т. 33, №4. - С. 397-404.

32. Воробьев, В. И. Теория и практика вейвлет-преобразования / В. И. Воробьев, В. Г. Грибунин. СПб.: Изд-во ВУС, 1999. - 208 с.

33. Воронин, А.А. Введение в динамику сложных управляемых систем / А.А. Воронин. М.: Наука, 1985. - 697 с.

34. Генералов, М.Б. Движение сыпучего материала в шнековом питателе бункера / Теор. основы хим. технол. 1988, т.22, № 1.- С.78-83.

35. Дейч, A.M. Методы идентификации динамических объектов / A.M. Дейч. М.: Энергия, 1979. - 204с.

36. Деруссо, П. Пространство состояний в теории управления / П. Деруссо, Р. Рой, Ч. Клоуз. М.: Наука, 1970. - 620 с.

37. Джинджихадзе, С.Р. Структурный подход к анализу процесса смешения сыпучих материалов в циркуляционных смесителях / С.Р. Джинджихадзе, Ю.И. Макаров, A.M. Цирлин // Теор. осн. хим. технол. 1975. - Т. 21, №2. - С. 425429.

38. Дидук, Г.А. Машинные методы исследования автоматических систем / Г.А. Дидук. JL: Энергоатомиздат, 1983.

39. Добеши, И. Десять лекций по вейвлетам / Ингрид Добеши. М. - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001.

40. Дорф, Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с англ. Б.И. Копылова. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. - 832 с.

41. Дремин, И.М. Вейвлеты и их использование / И.М. Дремин, О.В. Иванов, В.А. Нечитайло // УФН. 2001. - Т. 171, №5. - С. 465-501.

42. Дьяконов, В.П. Вейвлеты. От теории к практике / В.П. Дьяконов. М.: Солон-Р, 2002. - 448 с.

43. Ерофеев, А.А. Принципы построения интеллектуальных систем управления подвижными объектами / А.А. Ерофеев, А. Е. Городецкий // Автоматика и телемеханика. 1997. - № 9. - С. 101-110.

44. Ерофеев, А.А. Теория автоматического управления / А.А. Ерофеев. -СПб.: Политехника, 1998. 295 с.

45. Заде, Л. Теория линейных систем / Л. Заде, Ч. М. Дезоер. — М.: Наука, 1970.-703 с.

46. Зайцев, А.И., Бытеев Д.О., Северцев В.А. и др. Современные конструкции и основы расчёта смесисительных аппаратов с тонкослойным движением сыпучих материалов // Обзорная информация,. Серия: Хим- фарм. пром. М: Изд-во, ЦБНТИ Мед пром., 1984 - 23с.

47. Зайцев, А.И. Теория и практика переработки сыпучих материалов / А.И. Зайцев, Д.О. Бытев, В.Н. Сидоров // Журн. Всесоюз. хим. общ-ва. им. Д.И. Менделеева. 1988. - Т. 33, №4. - С. 390.

48. Иванец, В.Н. Интенсификация процесса смешивания высокодисперсных материалов направленной организацией потоков: Автореф. дис. д-ра техн. наук / В.Н. Иванец. Одесса, 1989. - 32 с.

49. Иванец, В.Н. Методы моделирования процессов смешивания дисперсных материалов при непрерывной и дискретной загрузке смесительного агрегата / В.Н. Иванец, Б.А. Федосенков // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 1988. - № 5. - С. 68-72.

50. Иващенко, Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем / Н.Н. Иващенко. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. -736 с.

51. Изерман, Р. Цифровые системы управления / Р. Изерман. М.: Мир, 1984.

52. Ильин, О.П. Основы технической кибернетики / О.П. Ильин, B.JT. Анхи-мюк, A.M. Бабук. Минск: Выш. шк., 1975. - 348 с.

53. Имаев, Д.Х. Теория автоматического управления. Линейные системы автоматического управления / Д.Х. Имаев, А.А. Краснопрошина, В.Б. Яковлев. -Киев: Выща шк., 1992.

54. Имаев, Д.Х. Теория автоматического управления. Нелинейные, импульсные и стохастические системы автоматического управления. / Д.Х. Имаев, А.А. Краснопрошина, В.Б. Яковлев. Киев: Выща шк., 1992.

55. Интегральные микросхемы: Справочник / М.А. Бедряковский. М.: Энергоатомиздат, 1991.

56. Информационные технологии пищевых производств в условиях неопределенности (системный анализ, управление и прогнозирование с элементами компьютерного моделирования) / А.Е. Краснов, О.Н. Красуля, О.В. Большаков, Т.В. Шлекскея. М., 2001.

57. Исследование и расчет систем управления с применением комплекса программ «АРДИС» / Г.Д. Горшков, В.Н. Иванец, Н.Н. Кузьмин и др. -Ленинград: ЛЭТИ, 1986.-64 с.

58. Карпин, Е.Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования массы / Е.Б. Карпин. М.: Машиностроение, 1971.

59. Карпин, Е.Б. Автоматизация технологических процессов пищевых производств / Е.Б. Карпин. М., 1985.

60. Каталымов, А.В. Дозирование сыпучих и вязких материалов / А.В. Ката-лымов, В.А. Любартович. Л.: Химия, 1990. - 240 с.

61. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. — М.: Высш. шк., 1991. -400 с.

62. Кафаров, В.В. Системный анализ процессов химических технологий. Процессы измельчения и смешивания сыпучих материалов /В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов, С.Ю. Арутюнов. М.: Наука, 1985.-440 с.

63. Кемпбелл, Д.П. Динамика процессов в химической технологии / Д.П. Кемпбелл. М.: Госхимиздат, 1962.

64. Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров)/ Г. Корн, Т. Корн. -М.:Наука, 1977. -832с.

65. Короновский, А.А. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения / А.А. Короновский, А.Е. Храмов. М.: Физматлит, 2003. - 176 с.

66. Кузовков, Н.Т. Динамика систем автоматического управления / Н.Т. Кузовков. М.: Машиностроение, 1968.

67. Куо, Б. Теория и проектирование цифровых систем управления / Б. Куо. -М.: Машиностроение, 1986. -448 с.

68. Левин, Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин. М.: Радио и связь, 1989 - 653 с.

69. Летов, A.M. Математическая теория процессов управления / A.M. Летов. -М.: Наука, 1981.-255 с.

70. Макаров, Ю.И. Основы расчета процесса смешивания сыпучих материалов. Исследование и разработка смесительных аппаратов: Автореф. дис. д-ра. техн. наук / Ю.И. Макаров. М.: 1975. - 35 с.

71. Макаров, Ю.И. Проблемы смешивания сыпучих материалов / Ю.И. Макаров // Журн. Всесоюз. хим. общ-ва. им. Д.И. Менделеева. 1988. - Т. 33, №4. -С. 384.

72. Макаров, Ю.И. Энтропийные оценки качества смешивания сыпучих материалов / Ю.И. Макаров // Процессы и аппараты химической технологии. Системно-информационный подход. -М.: МИХМ, 1977. С. 143-148.

73. Макаров, Ю.И. Классификация оборудования для переработки сыпучих материалов / Ю.И. Макаров, А.И. Зайцев // Химическое и нефтяное машиностроение. 1981. - №6. - С. 33-35.

74. Математические модели технологических процессов в пространстве состояний смесеприготовительного агрегата / Б.А. Федосенков, Д.Л. Поздняков,

75. B.Н. Иванец, Е.В. Антипов // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 2003. -№5-6. - С. 86-89.

76. Назимов А.С. Разработка теоретических и экспериментальных аспектов непрерывного смесеприготовлекния у условиях управляемого процесса дозирования: дис. канд. техн. наук / А.С. Назимов. Кемерово, 2004. - 120 с.

77. Новобратский, B.JI. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса непрерывного смешивания сыпучих материалов в лопастном каскадном смесителе: дис. канд. техн. наук / B.JI. Новобратский. Москва, 1971. -132 с.

78. Рэй У. Методы управления технологическими процессами. / У. Рэй. М.: Мир, 1983,308 с.

79. Товбин. Л.И. Машины и агрегаты для дозирования и смешивания зерновых и жидких продуктов / Л.И. Товбин. // Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна / Под редакцией А .Я. Соколова М.: Колос, 1984.-С. 193-215

80. Химмельблау, Д. Анализ процессов статистическими методами /Д.Химмельблау. -М.:Мир.- 1973.-957 с.

81. Cohen, L. Time-frequency distributions A review / L. Cohen // Proc. IEEE. -1989. - Vol. 77, № 7. - P. 941-981.

82. Daubechies, I. The wavelet transform, time-frequency localization and signal analysis /1. Daubechies //IEEE Trans. Info. Theory. 1990. - Vol. 36, № 5. - P. 9611005.

83. Davis, Geoffrey. Adaptive Nonlinear Approximations: Ph.D. thesis / Geoffrey Davis. Dep. of Mathematics, Courant Institute of Mathematical Sciences. - NYU, Sept. 1994.

84. Digital Logic Circuit Design and Analysis / V.P. Nelson et al. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1995.

85. Discrete, spatio-temporal, wavelet multiresolution analysis method for computing optimal flow / T. Burns, S. Rogers, D. Ruck, and M. Oxley // Optical Eng. 1994. - Vol. 33, № 7. - P. 2236-2247.

86. DiStefano, Joseph J. Shaum's Outline of Theory and Problems of Feedback and Control Systems / Joseph J. DiStefano, Allen R. Stubberud, Ivan J. Williams. -2nd edition. NY: McGraw-Hill, 1995. - 512 p.

87. Franklin, G.F. Digital Control of Dynamic Systems / G.F. Franklin, J.D. Powell, and M.Workman. 3rd ed. - Reading, MA: Addison-Wesley, 1998.

88. Gabor Analysis and Algorithms: Theory and Applications / H.G. Feichtinger and T. Strohmer, eds. Boston: Birkhauser, 1998.

89. Gao, H. Y. Wavelet estimation of spectral densities in time series analysis: Ph.D. thesis / H. Y. Gao. University of California, Berkeley, 1993.

90. Gribonval, R. Fast matching pursuit with multiscale dictionary of Gaussian chirps /R. Gribonval// IEEE Trans/ on Signal Proc. -2001,- Val. 49, No. 5.-P.994-1001.

91. Gribonval, R. Harmonic decomposition of audio signals with matching pursuit/ R. Gribonval, E. Bacry// IEEE Trans, on SignalProc. -2003.-vol. 51, Nol.-P.lOl-l 11.

92. Grochenig, K. Irregular sampling of wavelet and short-time Fourier transforms / K. Grochenig // Constr. Approx. 1993. - №. 9. - P. 283-297.

93. Grochenig, K. Foundations of Time-Frequency Analysis / K. Grochenig. -Boston: Birkhauser, 2001.

94. Guillemain, О. Characterization of acoustic signals through continuous linear time-frequency representations / O. Guillemain and R. Kronland-Martinet // Proc. IEEE.-April 1996. -Vol. 84, №2.-P. 561-585.

95. Heil, C. Continuous and discrete wavelet transforms / C. Heil and D. Walnut // SI AM Rev.- 1989. Vol. 31. - P. 628-666.

96. Hernandez, E. A First Course on Wavelets / E. Hernandez and G. Weiss. -New York: CRC Press, 1996.

97. High resolution pursuit for feature extraction / S. Jaggi, W. C. Karl, S. Mallat, and A. S. Willsky // J. of Appl. and Comput. Harmonic Analysis. 1998. -№ 5. - P. 428-449.

98. Hlawatsch, F. Linear and quadratic time-frequency signal representations / F. Hlawatsch and F. Boudreaux-Bartels // IEFE Sig. Proc. Mag. April 1992. - Vol.9, №2. -P. 21-67.

99. Hlawatsch, F. The interference structure of the Wigner distribution and related time-frequency signal representations / F. Hlawatsch and P. Flandrin // The Wigner Distribution-Theory and Applications in Signal Processing. Amsterdam: Elsevier,1993.

100. Hoffman, Meredith. Wavelet Analysis: Revolutionary tool for Data Analysis and Signal Processing / Meredith Hoffman // SciTech Journal. September/October 1996.-Vol. 6, №9.-P. 19-22.

101. Holschneider, M. Wavelets: An Analysis Tool: Oxford Mathematical Monographs / M. Holschneider. Oxford: Clarendon Press, 1995.

102. Hubbard, В. B. The World According to Wavelets / В. B. Hubbard. -Wellesley, MA: А К Peters, 1996.

103. Johnstone, I. M. Function estimation and wavelets. Lecture Notes / I. M. Johnstone. Palo Alto: Dept. of Statistics, Stanford University, 1999.

104. Joseph, B. Wavelet Applications in Chemical Engineering / B. Joseph and R. L. Motard. Boston : Kluwer Academic Publishers, 1994.

105. Kaiser, G. A Friendly Guide to Wavelets / G. Kaiser. Boston: Birkhauser,1994.

106. Kay, S. M. Fundamentals of Statistical Signal Processing / S. M. Kay. -Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1993.

107. Kuo, B.C. Automatic Control Systems / B.C. Kuo 7th ed. - Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1996.

108. Kutyniok, G. Time-frequency analysis on locally compact groups: Ph.D. thesis / G. Kutyniok. Paderborn: University of Paderborn, 2000.

109. Ljung, L. System Identification: Theory for the User / L. Lj'ung and E.J. Ljung. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1998.

110. Localized measurement of emergent image frequencies by Gabor wavelets / A. C. Bovik., N. Gopal, T. Emmoth, and A. Restrepo // IEEE Trans. Info. Theory. -1992,- Vol. 38, №2.-P. 691-712.

111. Mallat, S. A theory for multiresolution signal decomposition: the wavelet representation / S. Mallat // IEEE Trans. Patt. Anal, and Mach. Intell. 1989. - Vol. 11, №7.-P. 674-693.

112. Mallat, S. Multiresolution approximations and wavelet orthonormal bases of L2(R) / S. Mallat // Trans. Amer. Math. Soc. 1989. - Vol. 315, № 9. - P. 69-87.

113. Mallat, S. Singularity detection and processing with wavelets / S. Mallat and W. L. Hwang // IEEE Trans. Info. Theory. March 1992. - Vol. 38, № 2. - P. 617643.

114. Mallat, S. Matching pursuit with time-frequency dictionaries / S. Mallat and Z. Zhang // IEEE Transactions on Signal Processing. 1993. - Vol. 41, № 12. - P. 3397-3415.

115. Mallat, Stephane G. A Wavelet Tour of Signal Processing / Stephane G. Mallat. 2nd edition. - NY: Academic Press, September 1999. - 637 p.

116. Martin, W. Wigner-Ville spectral analysis of non-stationary processes / W. Martin and P. Flandrin // IEEE Trans. Acoust., Speech, and Signal Proc. December 1985.-Vol. 33, №6.-P. 1461-1470.

117. Qian, S. Signal representation using adaptive normalized Gaussian functions / S. Qian and D. Chen//Signal Proc. 1994. - Vol. 36, №1.-P. 1-11.