автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности энергосберегающей системы автоматического управления температурным режимом в теплице путем улучшения характеристик чувствительности и точности регулирования

На правах рукописи

ПУСТЫГИН Алексей Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ В ТЕПЛИЦЕ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ТОЧНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск - 2004

Работа выполнена на кафедре Автоматизации сельскохозяйственного производства Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Челябинский государственный агроинженерный университет".

Шутаьш руководитель доктор технических наук,

профессор Изаков Феликс Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Крымский Валерий Вади-

кандидат технических наук, доцент Епишков Николай Егорович

Ведущая организация ОАО "Уральский центр энергосбере-

жения и экологии " (г. Екатеринбург)

Защита состоится 28 мая 2004 года, в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет " по адресу: 454080, Челябинск, пр. Ленина, д. 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан апреля

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В связи с большой важностью тепличных технологий Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в 1998 г. была разработана и принята «Отраслевая целевая программа по развитию и повышению эффективности овощеводства и грибоводства защищенного грунта России на 1998 - 2005 гг.», в которой указано, что сокращение потребления топливно-энергетических ресурсов в защищенном грунте является одной из основных целей развития и модернизации этой отрасли. Проблема снижения энергоемкости выпускаемой продукции обсуждается в ряде современных работ Изакова Ф.Я., Поповой С.А., Ждана А.Б. и других, которые свидетельствуют, что представляется весьма рентабельным с экономической точки зрения создание эффективных, обоснованных и статистически достоверных моделей сельхозп-роизводства, описывающих технологические процессы получения товарной продукции в зависимости от параметров внешней среды для растений, продолжительности технологического цикла, интенсивность выхода готовой продукции и т.п. в связи с энергозатратами на достижения какого-либо эффекта из числа указанных выше. На основе полученных моделей оказывается возможным построение систем автоматического управления микроклиматом, оптимизирующих параметры внутренней среды в соответствии в каким-либо из критериев эффективности. Анализ работ по системам автоматизации показывает, что к настоящему моменту точностные характеристик систем автоматического регулирования тепловых режимов в теплицах исследованы недостаточно. Кроме того, отсутствует

анализ влияния структуры и япгпритмичеткпгп ппсггурчепия систем на

ГОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I

результирутопгую точность

Цель работы: повышение эффективности энергосбережения в процессе управления температурным режимом теплицы за счет повышения точности функционирования регулятора.

Задачи исследования:

1. Выявить взаимосвязь механизмов возникновения и накопления ошибок в каналах определения параметров среды теплиц и закономерности, которыми описываются характеристики погрешностей составляющих элементов.

2. Разработать методики экспериментального определения погрешностей элементов, составляющих тракт передачи сигналов о параметрах окружающей среды.

3. Экспериментально определить функции чувствительности регулятора оптимальной температуры и погрешностей элементов энергосберегающих систем автоматического управления температурным режимом при помощи разработанных методик и влияние характеристик точности на энергетический эффект от применения таких систем.

Объект исследования - процессы накопления погрешностей . при измерении параметров микроклимата теплиц и влияние их накопления на эффект энергосбережения.

Предмет исследования - закономерности возникновения погрешностей и влияния точности определения параметров на энергетический эффект от применения энергсберегающей САУ.

Научная новизна работы заключается в установлении функций чувствительности и точности энергосберегающей САУ температурным режимом теплицы. В процессе исследования:

-получены оценки функций чувствительности энергосберегающих САУ температурным режимом в теплице.

-выполнен сравнительный анализ алгоритмов определения погрешностей в каналах преобразования параметров среды теплиц.

-разработана методика определения погрешностей нелинейности каналов регистрации параметров среды теплиц, выполнен анализ механизмов возникновения и трансформации погрешностей.

Практическая ценность. Результаты теоретических и' экспериментальных исследований позволили оценить точность функционирования энергосберегающих САУ температурным режимом, и как следствие, обосновать выбор измерительных преобразователей, что дает возможность повысить эффективность при проектировании и реализации таких систем.

Внедрение. Результаты работы внедрены на рижском научно-производственном объединении 'АЛЬФА', в ОАО "Совхоз Каштакский" Челябинской области.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на VI Всесоюзной конференции "Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации" (Москва, ВНИИФТРИ, 1987), Всесоюзной школе-семинаре "Надежность и контроль качества РЭА"(Москва, ММИ, 1987), краевом научно-техническом семинаре молодых ученых и специалистов "Применение вычислительной техники в народном хозяйстве края" (Красноярск, 1986), ежегодных научно-технических конференциях ЧГАУ в 1996-2002 годах.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 авторских свидетельства СССР.

Структура, и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов по работе, библиографии из 203 наименований и 12 приложений. Основное содержание изложено на 138 страницах, содержит 25 рисунков, 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается актуальность темы, обосновывается цель и задачи исследования, кратко изложены основные положения, выносимые на защиту, дается общая характеристика работы.

В первой главе "Существующие системы управления микроклиматом в теплицах и методы определения точности его параметров" выполнен обзор систем тепличной автоматики и методов определения точности функционирования таких систем.

Двумя основными способами воздействия на управляем>ю координату объекта, в качестве которой выступает мощность системы обогрева, являются "управление по отклонению" и "управление по возмущению". В первом случае для регулирования используется обратная связь по выходной координате объекта (внутренняя температура), во втором для получения управляющего воздействия используется измеренное значение возмущающего фактора. Известны комбинированные' способы управления.

Использование математических моделей элементов технологического процесса позволяет применить методы оптимизации с целью повышения экономических и технологических показателей систем управления микроклиматом теплиц.

Новым представляется подход, связанный с использованием математических моделей жизнедеятельности растений для оптимизации энергопотребления предприятием овощеводства закрытого грунта. Исследования количественных зависимостей показателей

жизнедеятельности культур растениеводства проводятся в Институте биологии Карельского филиала Академии наук - Попова Э.Г., Обшатко Л.А., Шабалина Л.П. В этих исследованиях получены

экспериментальные зависимости показателей фото-

синтеза от факторов внешней среды, интенсивности углекислотного газообмена растений как функция температуры окружающего воздуха, показателей урожайности от освещенности и температуры в период выращивания растений от рассады до первого урожая. Эти работы предварили фундаментальную работу Изакова Ф.Я. и Поповой С.А., которая в частности посвящена построению математических моделей продуктивности растения огурца в зависимости от значений факторов внешней среды. Полученные модели состоятельны и положены в основу алгоритмов функционирования оптимального регулятора энергосберегающей системы управления микроклиматом теплиц.

Сходные принципы построения системы автоматического управления микроклиматом излагаются Липовым А.Ю. в приложении к гидропонной культуре выращивания тепличных овощей: были разработаны математические модели всех подсистем культивации растений в теплице и записана система уравнений, представляющая собой математическую модель технологического процесса.

Применение подходов, развитых этими исследованиями, в работах Изакова Ф.Я. и Поповой С.А. для построения модели выращивания овощной культуры в культивационном сооружении совместно с тепловой моделью этого помещения позволило аналитически исследовать функцию удельных энергозатрат, определить условия получения оптимальных энергосберегающих режимов и построить алгоритм оптимального управления по энергосберегающему критерию.

На основании обзора литературы по системам автоматического управления микроклиматом теплиц следует сказать, что вопросам исследования точности и чувствительности этих систем уделено недостаточно внимания, однако важность таких исследований несомненна ввиду высокой энергоемкости технологических процессов культивации растений в за-

крытом грунте. Энергетический, а значит и экономический эффект от оптимизации тепловых режимов, а впоследствии и от обеспечения точности поддержания оптимальных режимов делает обоснованным продолжение исследований чувствительности и точности энергосберегающих систем управления температурой в теплицах.

Во второй главе "Выбор перспективных методов определения точности преобразования параметров в каналах регистрации путем сравнительного анализа" рассматриваются показатели статической точности преобразователей, используемых в современных системах управления микроклиматом. Регулирование любых технологических параметров обя-зателыю сопровождается измерением целого ряда параметров технологических процессов. Для этой цели любой регулятор содержит каналы аналого-цифрового ввода-вывода, или каналы регистрации параметров, или каналы преобразования первичных параметров в цифровую форму. Каждый элемент тракта преобразования может быть описан характеристикой преобразования, которая связывает выходную величину со входной. Номинальная, характеристика преобразования соответствует идеальному.преоб-разователю, обладающему номинальным диапазоном преобразования. Рассмотрены составляющие погрешности преобразователей. Затем производится сравнительный анализ существующих методов экспериментального определения характеристик погрешностей (ЭО ХП) с помощью оценочных функций на операторных моделях. Методом ЭО ХП аналого-цифровых приборов назовем совокупность четырёх составляющих: А — множество операторов управления, В — множество операторов преобразования информации в процессе ЭО ХП, С — множество операторов принятия решения, 5 .— операторная модель реализующего алгоритма. На основе используемого класса операторных моделей оказывается возможным по-

строить следующие виды оценочных функций, приведенные к поверке единственной точки характеристики погрешности.

1.Длина операторной модели рассматриваемого метода при единичной стоимости каждого из операторов модели, или общее количество операторов в операторной модели:

где N - количество операторов модели.

2. Величина, обратная производительности оцениваемого метода при реализации его на типовых функциональных элементах - т.е. величина, пропорциональная астрономическому времени выполнения операторной модели:

ОФ2=£/, . (2)

I

где ¡1 - время выполнения / -го оператора модели,

N - количество операторов модели.

3. Обобщенная стоимость модели:

офз = ¿с;**,' (3)

I

где С, и величины условной стоимости и времени выполнения / — го оператора модели.

С помощью введенных оценок выполнен сравнительный анализ методов и технических средств экспериментального определения характеристик погрешности аналого-цифровых приборов. Показано, что методы с использованием априорной информации позволяют строить процедуры ЭО ХП, либо обладающие преимуществами по производительности, либо обеспечивающие необходимую точность без применения прецизионных элементов.

В третьей главе "Анализ точности преобразования сигналов в многозвенных преобразовательных трактах многоканальных регуляторов" рассматриваются процесс накопления погрешностей в энергосберегающих САУ температурным режимом теплиц и определение чувствительности выходной величины оптимального регулятора к погрешностям преобразования отдельных измеряемых величин.

Рассмотрим статическое одномерное передаточное звено, на входе которого действует физическая величина X, а на выходе - физическая величина Y, возможно другой физической формы или природы. Закон функционирования такого передаточного звена может быть задан одним из двух способов - либо в виде статической нелинейной функциональной зависимости:

у= ах) (4)

либо в виде произведения входного сигнала на статическую передаточную характеристику К(х):

Наряду с трансформационной погрешностью на выходе рассматриваемого передаточного звена обязательно присутствует погрешность, обусловленная нсидсальностью оператора К(х), поскольку точность реализации всегда конечна, хотя и может быть сколь угодно высока. Полная погрешность выходного сигнала одномерного линейного передаточного звена складывается из собственной и трансформационной составляющих:

Для многовходового операционного блока полная погрешность выходной величины многовходового статического операционного блока К2 складывается из собственной и трансформационной составляющих. Собственная составляющая этой суммы определяется только законом функцио-

8

нирования выходного элемента К2. Предположим, что собственная составляющая погрешности многовходового блока.равна нулю. Тогда для трансформационной составляющей в первом приближении можно записать:

где

- функции чувствительности статической пере-

даточной характеристики. к изменению входного сигнала по координате Последнее выражение основано на предположении о линейной независимости приращений входных сигналов, другими словами, все смешанные производные второго порядка во всех комбинациях полагаются равными нулю.

В соответствии с выражениями для оптимальной температуры по критериям максимальной продуктивности и удельных энергозатрат для дневного и ночного режимов аналитически получены выражения функций чувствительности оптимального регулятора, которые затем были протабу-лированы по параметру "естественная температура теплицы" (это температура устанавливающаяся внутри помещения за счет притока солнечной энергии извне, при отсутствии внутреннего обогрева).

Наибольшие значения функций чувствительности в ночное время имеют место для факторов освещенности и относительной влажности внутреннего воздуха. Для значений параметра ^¡¡¡,.-1^, больших 10 граду-

Таблица 1. Значения функций чувствительности температуры, оптимальной по энергозатратам, для ночного периода

Начало области определения 15.1 "С

Параметр Функции чувствительности но факторам

/»/» / ^ опт 'ест г Е, лк т, °с *ФП г 4 <р, % гя,сут г "Г <лт Г ^ Гос

16 .628 .346 .490 ■ .677 .273 -1.027 3.99

17 .493 .272 .385 .532 .215 -0.593 3.13

18 .440 .243 .343 .474 .191 -0.421 2.80

19 .410 .226 .320 .442 .178 -0.325 2.61

20 .391 .216 .305 .422 .170 -0.263 2.48

21 .378 .208 .295 .407 .164 -0.220 2.40

22 .368 .203 .287 .396 .160 -0.188 2.34

• 23 .360 .198 .281 .388 .157 -0.163 2.29

. 24 .354 .195 .276 .382 .154 -0.143 2.25

25 .349 .192 .272 .376 .152 -0.127 2.22

26 .345 .190 .269 .372 .150 -0.114 2.19

27 .342 .188 .267 .368 .148 -0.103 2.17

28 .339 .187 .264 .365 .147 -0.094 2.15

29 .336 .185 .262 .362 .146 -0.085 2.13

30 .334 .184 .261 .360 .145 -0.078 2.12

сов, функции чувствительности законов максимальной продуктивности и удельных энергозатрат отличаются мало, однако в области, близкой к точке перехода от одного критерия к другому, функции чувствительности для температуры, оптимальной по удельным энергозатратам, больше примерно в 2 раза. Функция чувствительности для канала измерения естественной температуры при значениях параметра, больших 10 градусов, начинает убывать быстрее остальных, и при значении параметра, равном 24 градусам, данная функция чувствительности уже меньше любой другой.

Таблица 2. Значения функций чувствительности температуры.

оптимальной по энергозатратам, для дневного периода

Начало области определения - 26.4 "С

Параметр Функции чувствительности по факторам

Е, лк т, "с ?ФП> 4 <Р,% сут / Т ' ССТ ' У

27 2.73 .602 .244 1.701 2.71 -2.027

28 1.83 .404 .164 1:141 1.82 -1.031

29 1.55 .342 .139 0.968 1.54 -0.723

30 1.40 .310 .126 0.877 1.40 -0.561

31 1.31 .290 .117 0.820 1.30 -0.460

32 1.25 .276 .112 0.780 1.24 -0.389

33 1.20 .266 .108 0.751 1.19 -0.337

34 1.17 .258 .104 0.728 1.16 -0.296

35 1.14 .251: .102 0.710 1.13 -0.264

36 1.11 .246 .100 0.695 1.10 -0.237

37 1.09 .241 .098 0.683 1.08 -0.215

38 1.08 .238 .096 0.672 1.07 -0.196

39 1.06 .234 .095 0.663 1.05 -0.180

40 1.05 .232 .094 0.655 1.04 -0.166

41 1.04 .229 .093 0.648 1.03 -0.154 .

42 1.03 .227 .092. 0.642 1.02 -0.143

Значения функций чувствительности для дня регулятора, оптими-

зирующего по энергоемкости, в точке переключения критериев оптимизации больше приблизительно в 2,7 раза значения функций чувствительности для регуляторов; оптимизирующих по продуктивности, однако уже через 10 градусов значения функций изменяться практически перестают. Наибольшее значение функции чувствительности имеют место для факторов освещенности и относительной влажности внутреннего воздуха. Для значений парамет-ра больших 10 градусов, функции чувствитель-

ности законов максимальной продуктивности и удельных энергозатрат отличаются мало. Функция чувствительности для канала измерения естест-

венной температуры при значениях параметра, больших 10 градусов, начинает убывать быстрее остальных.

В чет вертой главе "Методика экспериментального определения погрешностей нелинейности каналов измерения параметров среды теплиц" рассмотрены структурные свойства характеристик преобразования и характеристик погрешности аналого-цифровых приборов, анализ погрешностей каскадных кодоуправляемых делителей и преобразователей на их основе, методика эксперимента по определению характеристики нелинейности в канале измерения направления воздушных потоков.

Каскадным кодоуправляемым делителем (ККУД) называется электрическая цепь, предназначенная для операции управляемого кодом деления входной аналоговой величины напряжения или тока, в которой звенья одинаковой структуры соединены последовательно, а выходная аналоговая величина образуется путем суммирования выходных сигналов всех каскадов. Весовой коэффициент /-го разряда ККУД равен:

(8)

Величина выходного сигнала преобразователя, соответствующего управляющему коду составит:

где - разрядные коэффициенты, - весовые коэффициенты. Найдем погрешность составляющих, каждая из которых обусловлена погрешностью только одного из коэффициентов К^:

-I оК

где (¡Кр,- погрешность собственного коэффициента передачи У -го звена делителя; 81

величина функции чувствительности выходного тока к погрешно-

сти / -го звена делителя.

Дифференциал весового коэффициента с/А^-, равный

щ = Ас/АГ; - 2 с/А;) £ ¿к„=о

V /-»1 ) »я

(И)

позволяет вычислить

61 ькт

= 2-

(12)

Поэтому характеристика ]

<//= /«I 2"

с/А'

(13)

Под структурным свойством ^(Д) однозначной функции Г определенным на интервале В, будем понимать соответствие функции Г некоторому математическому условию />(_/") на всем интервале определения структурного свойства:

Структурные свойства функцийРфйксидаю'т'.особенности строения (и4) следуемых зависимостей; поэтому аппарат описания структурных свойств может быть использован для качественного определения функциональных зависимостей путем описания необходимых условий их существования, а также построения производных форм из составляющих, обладающих известными структурными свойствами: Первой возможностью реализации такого подхода может быть назначение композиций структурных свойств как коньюнкций условий, которым должна удовлетворять описываемая зависимость на интервале определения, структурных свойств. Второй воз-

13

можностью является построение производной формы путем использования алгебраических операций над составляющими с заданными структурными свойствами. Для решения конкретной задачи могут быть использованы и оба этих способа совместно. В этом состоит возможность применения аппарата описания структурных свойств для целей синтеза функциональных зависимостей. В задачах анализа описание структурных свойств помогает в сжатой форме отобразить сущность описываемых функций и благодаря этому — сущность описываемых этими зависимостями процессов. Решение задач как анализа, так и синтеза требует определения операций преобразования структурных свойств функциональных зависимостей при выполнении алгебраических операций, а также при образовании композиций элементарных структурных свойств.

Ниже приведены некоторые тождества, имеющие место при образовании взвешенных сумм двух функций, определенных на одном и том же интервале и обладающих структурными свойствами и S2, соответственно на этом интервале.

Таблица 3. Структурные свойства взвешенных сумм функций

Структурные свойства компонент Структурное свойство

взвешенной суммы

1 А А А

2' . Бв БЬ БС

3 БМ БЬ БМ

4 БВ А БВ

5 БС БП Б С

6 БС Би+ БС х Б1Г.

7 БА БА *Б17+

8 SN БЫ

где А- любое структурное свойство из перечисленных,

Б1/„. - локальное структурное свойство типа особой точки, совпадающей с

центром связи.

Некоторые очевидные тождества, имеющие место при образовании композиции ряда структурных свойств функций, определенных на совпадающих интервалах.

Таблица 4. Тождества для композиций структурные свойства функций

Композиция Структурное свойство

структурных свойств композиции

Тождества типа поглощения

1 БС х Б1 БС х БЬ

2 Бв х5Х БЬ

3 БМ х БЬ БЬ

4 БВ х Л Б В

А в{БС,БА^Р)

5 БЫ х БЬ БЬ

Тождества типа конъюнкции

6 БвхБР БС&БР

7. БСхБи, БС&Би,

8 БА х £{/„ БА&БЦ,

9 БвхБМ Бв&БМ

10 АхБМ Л&&У

где БИ+ - локальное структурное свойство типа особой точки, совпадающей с центром связи БС.

В работе показано, что структурным свойством характеристик погрешности ККУД является центральная симметрия на любом из интервалов, полученных путем последовательного деления пополам исходной области определения функции относительно середины каждого интервала с разрывом в центре симметрии. Данное структурное свойство позволяет построить методику экспериментального определения характеристики погрешности нелинейности преобразователя на основе ККУД.

Выполняя дихотомическое разбиение исходного интервала определения последовательно в соответствии с определением структурных функции погрешности ККУД можно произвести разделение суммы разрывной центральносимметричной функции со структурными свойствами, опреде-

ленной на данном интервале, и произвольной непрерывной функции в конечном множестве точек интервала, каждая из которых является центром симметрии первой составляющей суммы на текущем подинтервале.

В пятой главе "Экспериментальное определение чувствительности и точности ЭССАУ температурным режимом теплиц" проводится исследование функций чувствительности оптимальных регуляторов энергосберегающей САУ методами планирования эксперимента и экспериментальное определение погрешностей нелинейности в канале измерения > направления воздушных потоков. С целью решения первой задачи был построен компьютерный задатчик для энергосберегающей системы автоматической оптимизации температурным режимом теплиц

Для исследования чувствительности регулятора ЭССАУ был поставлен натурный эксперимент. Экспериментальная установка состоит из блока имитации и вычислителя оптимальной температуры в теплице, который измерял сигналы имитатора. В блок имитации входят пять переменных резисторов, которые имитируют показание датчиков температуры воздуха, освещенности, влажности, скорости ветра и плотности потока солнечной радиации Резисторы в имитаторе датчиков - двухступенчатые многооборотные СП5-35А, что позволило с высокой.точностью выставлять значения симулируемых параметров.

В каждой точке плана находилась базовая оптимальная температура и пять оптимальных температур при возмущенных параметрах (в окрестности точки плана как базовой). План эксперимента состоял из 32 точек. Число повторностей эксперимента - 4.

Результаты расчетов показали нулевые дисперсии по всем каналам измерения, что свидетельствует о вычислительной устойчивости компьютерного задатчика.

Результаты поставленного эксперимента свидетельствуют о высокой алгоритмической устойчивости вновь спроектированного задатчика, а

также показывают полное соответствие экспериментальных значений чувствительности вычисленным аналитически.

С целью аттестации погрешности нелинейности измерительного преобразователя направления воздушных потоков выходной сигнал преобразователя подавался на измеритель. Питание исследуемого преобразователя осуществлялось от источника постоянного напряжения Г2-4. Для оцифровки выходного напряжения исследуемого преобразователя использовался цифровой мультиметр D182 в режиме вольтметра постоянного тока. Угловое положение диска задавалось вручную. Отсчеты мультиметра вручную вводились в электронную таблицу Excel 97.

На основании оценок выполненных измерений можно заключить, что уровень достоверности по средней ошибке среднего достаточно высок, а критерий Стьюдента показывает малые значения доверительного интервала.

Измерения выполнялись в шести повторностях, после каждой из по-вторностей производилась статистическая обработка с определением среднего значения погрешности нелинейности, стандартного отклонения характеристики преобразования и погрешности нелинейности, доверительных интервалов для характеристики преобразования и погрешности нелинейности при уровне значимости 0,05 по критерию Стьюдента. Результаты обработки показывают, что доверительные интервалы отсчетов по каждому из положений кодового диска малы: для характеристики преобразования величина доверительного интервала не превышает 0,01 от средней для всех положений кодирующего диска, для характеристики нелинейности величина доверительного интервала не превышает 0,2 от средней в наихудшем случае, большинство доверительных интервалов не превышают 0,05 от средней для всех положений кодирующего диска.

Значения средней ошибки среднего по каждому из положений кодирующего диска находятся на уровне 0,1 и меньше от абсолютной величины средней, следовательно, результаты измерений статистически достоверны.

После окончания каждого цикла. измерения выполнялся алгоритм симметрирования результирующей. погрешности нелинейности, выделялись гладкая и каноническая составляющие погрешности нелинейности. Результаты обработки показывают, что среди составляющих погрешностей нелинейности превалирует каноническая составляющая. Неканоническая составляющая нелинейности находится в пределах 1,4%.. .6,4% от величины наибольшего значения канонической погрешности нелинейности для данной реализации (максимум и минимум по всем реализациям и по всем положениям кодирующего диска). Статистические свойства экспериментальных данных, описанные выше, свидетельствуют о достоверности измерений и повторяемости условий эксперимента.

Каноническая составляющая погрешности соответствует теоретическому виду и обнаруживает структурные свойства, описанные в главе 4.

Полученные характеристики погрешности имеют вид, близкий к каноническому, а уровни неканонических составляющих малы. Поэтому результаты применения предложенной методики исследования погрешности могут быть признаны удовлетворительными, а выделенная неканоническая составляющая погрешности может быть отнесена к остаточной погрешности нелинейности измерительного прибора.

В шестой главе "Экономическая эффективность повышения точности промышленной ЭССАУ тепловым режимом теплиц" рассматривается задача определения энергетического эффекта повышения точности функционирования системы управления. Эта задача решалась методами математического моделирования. Были использованы математические модели продуктивности для огурца сорта «Алма-Атинский». Программа моделирования обеспечивала вычисление тепловой мощности обогрева с шагом по времени в три часа (8 точек за сутки) по двум вариантам: в первом варианте при управлении температурным режимом по критерию оптимальной энергоемкости (моделирование энергосберегающего алгоритма),во втором варианте при управлении по режиму стабилизации внутренней

температуры. Обе указанные мощности вычислялись для одних и тех же внешних метеоусловий. В каждый расчетный момент времени (8 точек за сутки через 3 часа) вычислялась разность названных мощностей. Значения этой разности тепловых мощностей с учетом знака суммировались за период моделирования, так что по окончании моделирования получался итог, пропорциональный сравнительному экономическому эффекту оптимального управления в сравнении с простой стабилизацией. В качестве базовой температуры стабилизации выбиралась температура 20 градусов Цельсия, что вполне соответствует практике поддержания температурного режима в теплице. Результат экономии тепловой мощности после просчета для текущей последовательности метеорологических данных сохранялся как базовый. Затем по каждому из каналов измерения первичных параметров вводились возмущения, которые имитировали присутствие ошибок в измеряемых параметрах. Задание возмущений происходило по двум вариантам - в виде постоянных составляющих погрешностей в соответствии с тем или иным планом эксперимента и в виде случайной составляющей погрешности, имеющей приблизительно нормальный закон распределения. Для детерминированных погрешностей задавалась величина относительной погрешности из ряда нормированных величин 0.1%, 1%, 5%, 10%. Для случайных погрешностей задавалась амплитуда (размах) отклонений из этого ряда. Для детерминированных погрешностей наиболее показательным оказался план полного перебора комбинаций отклонений всех факторов.

Результаты моделирования приведены в таблицах 5 и 6. Значения возмущений здесь заданы в относительных величинах - долях от значения параметра. Значения погрешностей управления также представлены относительными величинами - это отношение недополученного энергетического эффекта (т.е. ухудшенного за счет влияния погрешностей определения первичных параметров) к базовому эффекту. Энергетический эффект вычислен в расчетных единицах, так как целью и результатом моделирования был расчет относительного ухудшения энергетического эффекта.

Таблица 5. Результаты имитационного моделирования влияния ошибок измерения на величину энергетического эффекта от применения ЭССАУ при детерминированных величинах погрешностей

Допуск возмущений по каждому из аргументов .001 .010 .050 .100

Максимум ошибки днем .006 .057 .249 .413

Максимум ошибки ночью . .008 .073 .308 .480

Максимум общей ошибки .006- .060 .242 .410

Таблица 6. Результаты имитационного моделирования влияния ошибок измерения на величину энергетического эффекта от применения ЭССАУ при случайных величинах погрешностей

Параметр возмущений 1.001 1.010 1.050 1.100

Средняя ошибка'экономии

День .163 .163 .164 .165

Ночь .213 .213 .217 .221

Общая .162 .161 .162 .165

Максимум ошибки

День .80 .80 .82 .83

Ночь .93 .93 .93 .94

Общая .81 .81- .83 .84

Как видно из представленных таблиц, наихудшее значение недополученного энергетического эффекта может достигать 94% ночью при детерминированных погрешностях измерения параметров. При случайных погрешностях параметров статистически, усредненное ухудшение энергетического эффекта ночью находится в пределах 20%. Ухудшение энергетического эффекта днем при моделировании меньше и находится в пределах 40% ночью и 12% днем.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать следующие основные выводы.

1. Выполненный обзор систем автоматического управления температурой в теплице показал перспективность энергосберегающего регулирования на современной элементной базе, однако вопросам исследования точности и чувствительности этих систем уделено недостаточно внимания. Тем не менее характеристики чувствительности и точности влияют на конечный энергетический эффект ох применения энергосберегающей системы управления температурой.

2. Теоретический анализ чувствительности оптимальных систем регулирования температуры в теплице показал, что следует назначать наибольшую из достижимых точность преобразователей каналов освещенности и относительной влажности воздуха,.поскольку функции чувствительности имеют наибольшие значения для этих факторов -соответственно 2.73 "С1лк и 1.71 °С/% в начале области определения. Отсчеты времени для образования параметров относительного времени суток и возраста растения должны выполняться по кварцованным часам, так как функции чувствительности по этим параметрам достаточно велики - соответственно 3.99 °С/ч и 2.71 С/час в начале области определения.

3. Теоретический анализ погрешностей позволил получить общие соотношения для результирующей погрешности регулятора ЭССАУ, а исследование структурных свойств характеристик преобразователей -разработать методики определения нелинейности, обладающими преимуществами за счет использования априорной информации о характеристиках погрешности канала регистрации.

4. Сравнительный анализ операторных моделей методов экспериментального исследования характеристик погрешности в

каналах регистрации параметров ЭССАУ показал преимущество методов, учитывающих априорную информацию о характеристиках погрешности, по оценочной функции,. основанной на длине операторной модели.

5. Натурный эксперимент по разработанной методике экспериментального исследования чувствительности ЭССАУ продемонстрировал совпадение измеренных значений чувствительности с рассчитанными аналитически.

6. Экспериментальное исследование нелинейности каналов регистрации' параметров среды теплиц на . примере нелинейности преобразователя направления ветра по разработанной методикой показало высокий уровень достоверности по средней ошибке среднего, а по критерию Стьюдента значения доверительного интервала как минимум на порядок меньше измеренной величины для каждой точки. Полученные характеристики погрешности имеют вид, близкий к каноническому, а уровни неканонических составляющих малы и не превышают 3... 5%.

7. Имитационный эксперимент по моделированию влияния точности функционирования ЭССАУ на энергетический эффект от её применения показал, что по разным сочетаниям факторов и условий моделирования ухудшение энергетического эффекта может варьироваться в пределах от ; 20 до 94% от базового как следствие ухудшении точности измерений

от 1% до 10%.

8. Разработанная на современной элементной базе и смонтированная ' опытно-промышленная ЭССАУ температурным режимом теплиц после

пуска в опытную . эксплуатацию показала сокращение энергопотребления 10% тепловой энергии за сезон культивации.

Основные положения диссертации * нашли отражение в следующих

публикациях:

1. Пустыгин А.Н. Структурный метод определения погрешностей преобразования интегрирующих АЦП / Ленинградский электротехнический институт, Л., - 1989. - 9 с. - деп. ВИНИТИ 2.8.89. Н. 6195 - В89.

2. Пустыгин А.Н. Структурный метод определения и коррекции погрешностей аналого-цифровых преобразователей / Ленинградский электротехнический институт, Л., - 1989. - 11 с. - деп. ВИНИТИ 2.8.89. Н. 6196 -В89.

3. Пустыгин А.Н. А.с. 1485280. Функциональный генератор. Опубл. 7.6.89, БИ 21.

4.Пустыгин А.Н. А.с. 1547058. Устройство для измерения дифференциальной нелинейности цифро-аналоговых преобразователей. Опубл. 28.2.90, БИ8.

5. Пустыгин А.Н. Подсистема сбора и отображения информации для АСУТП химических производств. Информлисток Челябинского ЦНТИ № 543 - 93.

6. Изаков Ф.Я., Пустыгин А.Н., Попова С.А. Функции чувствительности энергосберегающих систем автоматического управления температурным режимом в теплицах // Вестник ЧГАУ, 1996, т. 17.

7. Пустыгин А.Н. Анализ точности преобразования сигналов в каналах определения параметров среды теплиц // Вестник ЧГАУ, т. 21, 1997.

8.Пустыгин А.Н. Компьютерный задатчик для энергосберегающей системы мониторинга и автоматического регулирования температурного ре-

жима помещений. ГРНТИ 50.43.15. Информлисток Челябинского ЦНТИ№083-288-01.

9. Изаков Ф.Я., Попова С.А., Пустыгин А.Н. Система автоматической оптимизации температурного режима в теплице. БД "Интеллект" Челябинского ЦНТИ. Per. свид. № 6548 от 13.11.2000 гос. реестра Мин. РФ по связи и информатизации, зарегистр. под № 0220006921. Рубрика ГРНТИ 44.09. Индекс 83-01-2001.

10. Изаков Ф.Я., Пустыгин А.Н., Компьютерный задатчик для автоматической оптимизации микроклимата теплиц // Техника в сельском хозяй-стве.-2002. -№4.

П. Пустыгин А.Н. Структурные свойства функций одной переменной и операции над ними // Вестник ЧГАУ, 2003, т. 39.

На правах рукописи

Пустыгин Алексей Николаевич

Повышение эффективности управления температурным режимом в теплице за счет улучшения точностных характеристик энергосберегающего регулятора

05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

ЛР № 065446, подписано в печать 11.04,2004г.

отпечатано в типографии Челябинского Государственного Университета Принято в печать 11.04.2004 г. Объем 1 п.л. Гарнитура" Times". Печать «RISO». Бумага офсетная, 65 мг/м2. Тираж 100 экз. Заказ 208.

IP-7 37 2

Введение.

1. Существующие системы управления микроклиматом в теплицах и методы определения точности его параметров.

1.1. Роль автоматического управления микроклиматом теплиц для современного агропроизводства в аспекте энергосбережения.

1.2. Способы управления микроклиматом тепличных помещений.

1.3. Эволюция систем управления температурным режимом в технологических помещениях и тенденции их развития.

1.4. Точность поддержания параметров микроклимата как показатель качества регулирования и экономической эффективности технологического процесса.

1.4.1. Параметрическая чувствительность регуляторов микроклимата.

1.4.2. Методы определения погрешности каналов определения параметров среды теплиц.

1.5. Выводы.

2. Выбор перспективных методов определения погрешности преобразования параметров в каналах регистрации путем сравнительного анализа.

2.1. Показатели статической точности преобразователей, используемых в современных системах управления микроклиматом.

2.2. Выбор основания для классификации методов экспериментального определения характеристик погрешности (ЭО ХП) аналого-цифровых приборов.

2.3. Сравнительный анализ существующих методов ЭО ХП с помощью оценочных функций на операторных моделях.

2.3.1. Операторные модели процесса ЭО ХП аналого-цифровых приборов.

2.3.2. Выбор и обоснование критериев сравнения для анализа методов ЭО ХП аналого-цифровых приборов.

2.3.3. Сравнительный анализ методов ЭО ХП аналого-цифровых преобразователей.

2.3.4. Сравнительный анализ методов ЭО ХП цифро-аналоговых преобразователей.

2.3.5. Сравнение методов ЭО ХП, использующих априорную информацию, с традиционными методами ЭО ХП.

2.4. Выводы.

2.5. Задачи исследования.

3. Анализ точности преобразования в каналах определения параметров среды теплиц.

3.1 Описание накопления погрешностей в энергосберегающих С АУ температурным режимом теплиц.

3.1.1. Анализ статической погрешности преобразования в цепи последовательно соединенных звеньев.

3.1.2. Общее соотношение для статической погрешности уставки оптимальной температуры в многоканальной ЭССАУ температурным режимом теплиц.

3.2. Определение чувствительности выходной величины оптимального регулятора к погрешностям преобразования отдельных измеряемых величин.

3.3. Выводы.

4.Методика экспериментального определения погрешностей нелинейности каналов измерения параметров среды теплиц.

4.1. Структурные свойства характеристик преобразования и характеристик погрешности аналого-цифровых приборов.

4.1.1. Структурные свойства однозначных функций одной переменной и операции над ними.

4.1.2 Структурные свойства взвешенных сумм.

4.1.3. Типовые структурные свойства характеристик преобразования и погрешности аналого-цифровых приборов и соотношения между ними.

4.2. Анализ погрешностей каскадных кодоуправляемых делителей и преобразователей на их основе.

4.2.1. Типовые схемы каскадных кодоуправляемых делителей.

4.2.2. Структурные свойства характеристик погрешности каскадных кодоуправляемых делителей.

4.2.3. Структурные свойства составляющих погрешности, обусловленные отклонением первичных параметров элементов.

4:2.4. Структурные свойства составляющих погрешностей, обусловленных неидеальностью активных элементов.

4.3. Методика эксперимента по определению характеристики нелинейности в канале измерения направления воздушных потоков.

4.3.1. Понятие разделимости функций и свойства разделимых функций.

4.3.2. Построение алгоритма разделения погрешностей на непрерывной характеристике преобразования.

4.3.3. Границы применимости методики разделения в условиях существования неканонических составляющих функций.

5. Экспериментальное определение чувствительности и точности энергосберегающей САУ темпера турным режимом теплиц.

5.1. Исследование функций чувствительности оптимальных регуляторов ЭССАУ методами планирования эксперимента.

5.1.1. Построение опытно-промышленной ЭССАУ тепловым режимом теплиц.

5.1.2. Компьютерный задатчик для энергосберегающей системы автоматической оптимизации температурным режимом теплиц.

5.1.3. Экспериментальное определение функции чувствительности регуляторов ЭССАУ.

5.1.3.1. Постановка эксперимента.

5.1.3.2. План эксперимента.

5.1.3.3. Описание экспериментальной установки.

5.1.3.4. Проведение эксперимента.

5;1.3.5. Обработка результатов эксперимента.

5.1.3.6. Выводы.

5.2. Экспериментальное определение погрешностей нелинейности в канале измерения направления воздушных потоков.

5.2.1. Описание преобразователя направления воздушных потоков.

5.2.2. Описание измерительной схемы, плана эксперимента и процесса измерений.

5.2.3. Обработка результатов измерений.

5.2.4. Выводы.

6. Экономическая эффективность повышения точности про- 124 ч"7 мышленной энергосберегающей САУ тепловым режимом теплиц.

6.1. Задача определения экономической эффективности повышения точности функционирования ЭССАУ тепловым режимом.

6.2. Исходные данные для математического моделирования влияния точности поддержания оптимальных тепловых режимов ЭССАУ тепловым режимом на энергетический эффект ее применения.

6.3. Описание методики математического моделирования.

6.4. Результаты имитационного эксперимента по влиянию точности ЭССАУ тепловым режимом на энергетический эффект.

7. Выводы, рекомендации и заключение.

8. Литература.

Актуальность темы.

Обеспечение эффективности технологии в овощеводстве закрытого грунта тесно связано с решением задачи продовольственной безопасности страны. Только создание высокорентабельных тепличных предприятий может обеспечить устойчивость системы снабжения сельхозпродукцией независимо от климатических условий, колебаний рыночной конъюнктуры и природных аномалий. Особое значение технологии закрытого грунта приобретают в зонах рискованного земледелия, а также в условиях Крайнего Севера и приравненных к нему районах. Эффективность сельскохозяйственного производства закрытого грунта включает в себя целый ряд аспектов, в числе коих могут быть выделены и экономические, и чисто технологические. Однако в наиболее концентрированном виде эффективность овощеводства закрытого фунта выражается в отношении энергозатрат производства к объемам, качеству и срокам получения товарной продукции сельскохозяйственного предприятия. Представляется весьма выгодным с экономической точки зрения создание эффективных, обоснованных и статистически достоверных моделей сельхозпроизводства, описывающих технологические процессы получения товарной продукции в зависимости от параметров микроклимата, продолжительности технологического цикла, интенсивности выхода готовой продукции и т.п. в связи с энергозатратами на достижение какого-либо эффекта из числа указанных выше. На основе полученных моделей оказывается возможным построение систем автоматического управления микроклиматом, оптимизирующих параметры внутренней среды в соответствии в каким-либо из критериев эффективности. Такие системы названы "Энергосберегающими системами автоматического управления температурой в теплице" (ЭССАУ). С учетом вышесказанного, следующим по значимости является вопрос о точности реализации применяемого критерия, другими словами, о точности поддержания регулятором внутреннего климата теплицы.

Анализ работ по системам автоматизации; [32,33,39,41.49] показывает, что к настоящему моменту точностные характеристик систем автоматического регулирования тепловых режимов в теплицах не исследованы. Кроме того, отсутствует анализ влияния структуры и алгоритмического обеспечения систем на результирующую точность поддержания тепловых режимов. Методы определения погрешностей, как правило, не учитывают структурных свойств характеристик преобразования, в связи с чем затраты на реализацию таких методов неоправданно высоки.

Цель работы.

Целью работы является обеспечение энергосбережения в процессе управления температурным режимом теплицы за счет повышения точности функционирования системы управления.

Для достижения этой цели следует выполнить:

- теоретический анализ механизмов возникновения и накопления ошибок в каналах определения параметров среды теплиц, анализ закономерностей, которыми описываются характеристики погрешностей составляющих элементов.

- разработку методик экспериментального определения погрешностей элементов, составляющих тракт передачи сигналов, несущих информацию о параметрах окружающей среды.

- экспериментальное определение функций чувствительности существующего экстремального регулятора оптимальной температуры и погрешностей элементов существующих энергосберегающих систем автоматического управления температурным режимом при помощи разработанных методик.

Объект исследования

Объектом исследования являются процессы накопления погрешностей при измерении параметров микроклимата теплиц и влияние их накопления на эффект энергосбережения.

Предмет исследования.

Предметом исследования закономерности возникновения погрешностей и влияния точности определения параметров на энергетический эффект от применения энергосберегающей САУ.

Методы исследования.

Методы дифференциального исчисления применялись на этапе теоретического исследования преобразования погрешностей в каналах определения параметров среды теплиц.

Метод имитационного моделирования на ЭВМ применялся с целью определения экономической эффективности повышения точности поддержания оптимальной температуры.

Методы прямых электрических измерений применялись при экспериментальных исследованиях точности элементов ЭССАУ.

Методы планирования эксперимента применялись при построении методики экспериментального исследования чувствительности регулятора ЭССАУ.

Методы статистической обработки измерений применялись для оценки статистической достоверности результатов, полученных при прямых измерениях.

Операторные модели использовались для сравнительной оценки методов исследования погрешностей каналов измерения среды теплиц.

Научная новизна работы.

Получены оценки функций чувствительности ЭССАУ температурным режимом в теплице.

Выполнен сравнительный анализ алгоритмов определения погрешностей в каналах преобразования параметров среды теплиц.

Разработана методика определения погрешностей нелинейности каналов регистрации параметров среды теплиц, выполнен анализ механизмов возникновения и трансформации погрешностей.

Практическая ценность.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили оценить точность функционирования ЭССАУ температурным режимом, и как следствие, обосновать выбор измерительных преобразователей.

Внедрение

Результаты работы внедрены на рижском научно-производственном объединении 'АЛЬФА', в ОАО "Совхоз Каштакский" Челябинской области, использованы в учебном процессе на факультете электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства ЧГАУ на этапе дипломного проектирования и магистратуры.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на VI Всесоюзной конференции "Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации" (Москва, ВНИИФТРИ, 1987), Всесоюзной школе-семинаре "Надежность и контроль качества РЭА"(Москва, ММИ, 1987), краевом научно-техническом семинаре молодых ученых и специалистов "Применение вычислительной техники в народном хозяйстве края" (Красноярск, 1986), ежегодных научно-технических конференциях ЧГАУ в 1996-2002 годах.

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 8 статьях (из которых 3 в центральных изданиях), 2 авторских свидетельствах.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы, приложений. Работа содержит 138 страниц основного текста, 15 иллюстраций и 7 таблиц. Список литературы включает 203 наименования на русском и иностранных языках

Выводы.

1 .На основании оценок выполненных измерений можно заключить, что уровень достоверности по средней ошибке среднего достаточно высок, а критерий Стьюдента показывает малые значения доверительного интервала.

2. Полученные характеристики погрешности имеют вид, близкий к каноническому, а уровни неканонических составляющих малы. Поэтому результаты применения предложенной методики исследования погрешности могут быть признаны удовлетворительными, а выделенная неканоническая составляющая погрешности может быть отнесена к остаточной погрешности нелинейности измерительного прибора.

6. Экономическая эффективность повышения точности промышленной ЭССАУ тепловым режимом теплиц.

6. Г. Задача определения экономической; эффективности повышения точности функционирования ЭССАУ тепловым режимом.

Экспериментальное исследования влияния степени точности каналов регистрации первичных параметров ЭССАУ тепловым режимом на энергетический эффект ее применения.

Как уже указывалось выше, в обстановке непрерывного роста тарифов на носители энергии единственным конкурентно способным решением является использование энергосберегающих технологий производства, в том числе и сельскохозяйственного. Для существующих, во многом традиционных технологий овощеводства закрытого грунта вопрос поддержки энергосберегающих технологий в этих условиях имеет особое значение, поскольку доля затрат энергии в себестоимости конечной продукции здесь очень высока [61]. С другой стороны, означенные условия делают актуальным и вопрос точности поддержания оптимальных по тому или иному критерию энергосберегающих технологических режимов. Поскольку задача экспериментальной оценки влияния точности поддержания оптимального режима трудно осуществима на практике по причинам в первую очередь организационно-экономическим, можно попытаться получить такую оценку методами имитационного моделирования.

Как известно [42], использование биометрических моделей овощных культур позволяет построить оптимальные по тому или иному критерию алгоритмы управления тепловым режимом культивационного сооружения (теплицы). Данный подход базируется на использовании также и тепловой модели культивационного сооружения, которая является функцией величины тепловых потерь через ограждение от ряда метеорологических параметров - естественной освещенности, разности температур внутреннего и наружного воздуха, влажности атмосферного воздуха, скорости и направления ветра. Наличие тепловой модели теплицы позволяет смоделировать процесс оптимального регулирования теплового режима на отрезке времени, соответствующем отрезку метеорологических данных по таблице метеорологических наблюдений.

6.2. Исходные данные для математического моделирования влияния точности поддержания оптимальных тепловых режимов ЭССАУ тепловым режимом на энергетический эффект ее применения.

В соответствии с данными работы [84] были использованы математические модели продуктивности для огурца сорта «Алма-Атинский».

Интенсивность фотосинтеза определяется выражением: Ф = А0 + АХЕХ + А21х + А3Т2 + А4тх + А5т2 + Аь(рх + АХХЕХ + АХ2Е^Х + АХЗЕХТ2 + А14Ехтх + Ах5Ехт2 + АхьЕх<рх + А221гх + А231ХТ2 + А241хтх + А„1хт2 + А2ь1х<рх + + А33Т22 + А34Т2тх + А35Т2т2 + А36 Т2<рх+А4т2 + +А45тхт2+А46тх

Ф\ + 55 Т2 + ЛзбЗД + Аьь<рх2 где Е) - освещенность, Лк;

1| - текущее значение дневной температуры, С; Т2 - средняя температура предыдущей ночи, С; Т| - длительность фотопериода, с; 12 -возраст растений, с; ср1 - влажность воздуха, %. Интенсивность темнового дыхания определяется выражением: Д = В0 + ВхЕ2 + В212 + ад + В4тх + + В6(рх + ВХХЕ\ + ВХ2Е212 + ВхзЕ2Тх + + ВиЕ2тх + Вх$Е2т2 + ВхьЕ2срх + в221\ + В2312тх + д24г2г, + В2512 т2 + В2612<рх + В33ТХ2 + В34Тхтх + В3$Тхт2 + В36Тх<рх + Витх + Я45г,г2 + В46тх<рх + В55т22 + В56т2<рх + Вм<рх2

6.2) где Ег - средняя освещенность предыдущего дня, Лк; ^ - текущее значение ночной температуры, °С; Т2 - средняя температура предыдущего дня, °С Здесь А и В - коэффициенты косвенной регрессионной модели продуктивности для дня или ночи,

Наличие оптимума зависимостей Ф и Д [84] приводит к выводу о возможности определения температуры, оптимальной по продуктивности. Дневная температура, оптимальная по продуктивности: А2 + АХ2ЕХ + А23Т2 + А24г, + А25г2 + А2Ь<р, //г -з\

1ЮПТ — ~ . Vй"3/

22

Ночная температура, оптимальная по продуктивности: в2 + впЕ2 + В23ТХ + В24тх + В25т2 + В26(рх „ .

120ПТ ~ Г"^ \и<М7

22

Температура оптимальная по энергоемкости для дня [84]: 1от + 1(*,т. | 1 /55ч

31 2 2 ; 2А22 1П10 4 ' 7 где tonT - температура, оптимальная по продуктивности, °С; tecT - естественная температура в теплице, то есть температура, которая устанавливается в ней при отсутствии отопления,0 С. В свою очередь естественная температура: где tecx - естественная температура в теплице, к - коэффициент теплоотдачи, tH - - температура наружного воздуха,

S0 - площадь ограждений;

ST - площадь теплицы в плане, т| - коэффициент прозрачности ограждения, q - плотность потока солнечной радиации.

Таким образом, задачи управления сводятся к поддержанию оптимальной температуры в соответствии с выражениями (6.3),(6.4) и (6.5) с коэффициентами, перечисленными в п. 3.2.

6.3. Описание методики математического моделирования.

В качестве базы для моделирования была принята методика и программа моделирования, примененная в работе [84]. Общие результаты и выводы по энергетическому и экономическому эффекту от применения энергосберегающей системы управления температурой приводятся в указанной работе. Программная модель ЭССАУ и культивационного сооружения, написанная на языке CLIPPER, были переписаны на фортране77, а затем, в соответствии с представленным ниже алгоритмом, использована как подпрограмма вычисления энергетического эффекта от оптимального управления температурой воздуха по критерию оптимальной энергоемкости. Текст программы приведен в приложении 12.

В качестве метеорологических данных были использованы записи метеостанции "Памятная" в Свердловской области [191]. Программа моделирования обеспечивала вычисление тепловой мощности обогрева с шагом по времени в три часа (8 точек за сутки) по двум вариантам: в первом варианте при управлении температурным режимом по критерию оптимальной энергоемкости (моделирование энергосберегающего алгоритма), во втором варианте при управлении по режиму стабилизации внутренней температуры (моделирование управления температурой простейшим регулятором, аналогичным описанным в обзоре главы 1). Обе указанные мощности вычислялись для одних и тех же внешних метеоусловий. В каждый расчетный момент времени (8 точек за сутки через 3 часа) вычислялась разность названных мощностей. Значения этой разности тепловых мощностей с учетом знака суммировались за период моделирования, так что по окончании моделирования получался итог, пропорциональный сравнительному экономическому эффекту оптимального управления в сравнении с простой стабилизацией. В качестве базовой температуры стабилизации выбиралась температура 20 градусов Цельсия, что вполне соответствует практике поддержания температурного режима в теплице. Результат экономии тепловой мощности после просчета для текущей последовательности метеорологических данных сохранялся как базовый. Затем по каждому из каналов измерения первичных параметров вводились возмущения, которые имитировали присутствие ошибок в измеряемых параметрах. Задание возмущений происходило по двум вариантам - в виде постоянных составляющих погрешностей в соответствии с тем или иным планом эксперимента и в виде случайной составляющей погрешности, имеющей приблизительно нормальный закон распределения. Для детерминированных погрешностей задавалась величина относительной погрешности из ряда нормированных величин 0.1%, 1%, 5%, 10%. Для случайных погрешностей задавалась амплитуда (размах) отклонений из этого ряда. Для детерминированных погрешностей наиболее показательным оказался план полного перебора комбинаций отклонений всех факторов, приведенный в приложении (таблица 6.3). Для каждого из возмущенных наборов параметров - каждой строки таблицы 6.3,- цикл моделирования выполнялся с начала до конца по всей последовательности метеоданных. Накопленный итог суммирований трехчасовых разностей тепловых мощностей сравнивался с базовым итогом. Если накопленная разность (вычисленная с возмущениями) оказывалась хуже базовой точки, то она запоминалась. При использовании случайных возмущений сохранялись как средние, так и максимальные значения погрешности. Следует сказать, что описанный подход к математическому моделированию не учитывает влияния погрешностей регулирования на агротехнические показатели технологического процесса, хотя это влияние несомненно. Далее среди всех итогов сравнения тепловых мощностей обогрева за сезон культивации выбирался наихудший результат, который и принимался за оценку ухудшения качества оптимального регулирования при заданной амплитуде отклонений погрешностей измерения параметров.

Использовались метеорологические наблюдения за три вегетационных периода с февраля по апрель, соответствующих одному холодному, одному среднему и одному теплому сезону культивирования. Таким образом при моделированиии учитывалось влияние вариаций климата.

6.4. Результаты имитационного эксперимента по влиянию точности ЭССАУ тепловым режимом на энергетический эффект. Результаты моделирования приведены в таблицах 6.1 и 6.2. Значения возмущений здесь заданы в относительных величинах — долях от значения параметра. Значения погрешностей управления также представлены относительными величинами - это отношение недополученного энергетического эффекта (т.е. ухудшенного за счет влияния погрешностей определения первичных параметров) к базовому эффекту. Энергетический эффект вычислен в расчетных единицах, так как целью и результатом моделирования был расчет относительного ухудшения энергетического эффекта.

Как видно из представленных таблиц, наихудшее значение недополученного энергетического эффекта может достигать 90% ночью при детерминированных погрешностях измерения параметров. При случайных погрешностях параметров статистически усредненное ухудшение энергетического эффекта ночью находится в пределах 20%. Ухудшение энергетического эффекта днем при моделировании меньше и находится в пределах 40% ночью и 12% днем.

Заключение, выводы и рекомендации.

В результате проведенных исследований, изложенных в настоящей работе:

1. Выполнен сравнительный анализ методов экспериментального исследования характеристик погрешности преобразователей информации в каналах регистрации параметров ЭССАУ.

2. Разработана методика экспериментального исследования чувствительности регулятора ЭССАУ.

3. Выполнен теоретический анализ чувствительности оптимальных систем регулирования температуры в теплице.

4. Разработана методика экспериментального исследования нелинейности каналов регистрации параметров среды теплиц.

5. Выполнен имитационный эксперимент по моделированию влияния точности функционирования ЭССАУ на энергетический эффект от её применения.

6. Разработана на современной элементной базе и смонтирована опытно-промышленная ЭССАУ температурным режимом теплиц.

7. Выполнен пуск в эксплуатацию и опробование опытного образца ЭССАУ.

Из результатов проведенных исследований следует, что:

1. Выполненный обзор систем автоматического управления температурой в теплице показал перспективность энергосберегающего регулирования на современной элементной базе, однако вопросам исследования точности и чувствительности этих систем ? уделено недостаточно внимания. Тем не менее характеристики чувствительности и точности влияют на конечный энергетический эффект от применения энергсберегающей системы управления температурой.

2. Теоретический анализ чувствительности оптимальных систем регулирования температуры в теплице показал, что следует назначать наибольшую из достижимых точность преобразователей каналов освещенности и относительной влажности? воздуха, поскольку функции чувствительности имеют наибольшие значения для этих факторов - соответственно 2.73 °С/лк и 1.71 °С/% в начале области определения. Отсчеты времени для образования параметров относительного времени суток и возраста растения должны выполняться по кварцованным часам, так как функции чувствительности по этим параметрам достаточно велики - соответственно 3.99 °С/час и 2.71 °С/час в начале области определения.

3. Теоретический анализ исследование погрешностей позволило получить общие соотношения для результирующей погрешности репе гулятора ЭССАУ, а исследование структурных свойств характеристик преобразователей позволило разработать методики определения нелинейности, обладающими преимуществами за счет использования априорной информации о характеристиках погрешности канала регистрации.

4. Сравнительный анализ по операторным моделям методов экспериментального исследования характеристик погрешности в каналах регистрации параметров ЭССАУ показал преимущество методов, учитывающих априорную информацию о характеристиках погрешности до 20 процентов по оценочной функции, основанной на длине операторной модели.

5; Натурный эксперимент по разработанной методике экспериментального исследования чувствительности ЭССАУ продемонстрировал совпадение измеренных значений чувствительности с рассчитанными аналитически, при этом дисперсия отсчетов в большинстве точек равна нулю.

6. Экспериментальное исследование нелинейности каналов регистрации параметров среды теплиц на примере нелинейности преобразователя направления ветра по разработанной методикой показало высокий уровень достоверности по средней ошибке среднего достаточно, а по критерию Стьюдента значения доверительного интервала как минимум на порядок меньше измеренной величины для каждой точки. Полученные характеристики погрешности имеют вид, близкий к каноническому, а уровни неканонических составляющих малы и не превышают 3.5%.

7. Имитационный эксперимент по моделированию влияния точности функционирования ЭССАУ на энергетический эффект от её применения показал, что по разным сочетаниям факторов и условий моделирования ухудшение энергетического эффекта может варьироваться в пределах от 20 до 94% от базового как следствие ухудшении точности измерений от 1% до 10%.

8. Разработанная на современной элементной базе и смонтированная опытно-промышленная ЭССАУ температурным режимом теплиц после пуска в опытную эксплуатацию показала сокращение энергопотребления 10% тепловой энергии за сезон культивации.

Рекомендации

1. Следует назначать наибольшую из достижимых точность преобразователей каналов освещенности и относительной влажности воздуха, поскольку функции чувствительности имеют наибольшие значения для этих факторов.

2. Отсчеты времени для образования параметра относительного времени суток должны выполняться по кварцованным часам, так как функция чувствительности по этому параметру достаточно велика.

3. При использовании датчика естественной температуры его точность должна быть максимальна в области перехода от критерия максимальной продуктивности к критерию удельной энергоемкости.

1. Автоматизация управления микроклиматом в теплицах в СССР и за рубежом. Обзорная информация ЦНИИТЭИ. Серия "Новая сельскохозяйственная техника", - M., 1970, 50 с.

2. Автоматизация и электрификация защищенного грунта/ Под ред. Прищепы Л.Г. М.: Колос, 1976.

3. Андриянов A.M. Энергосберегающая система автоматического управления микроклиматом телятников // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск, 1994.

4. Арутюнов П.А. Теория и применение алгоритмических измерений. — М;, Энергоатомиздат, 1990.

5. Абкебич И.И., Ребане П.Р. Методика определения статистических характеристик погрешности АЦП и ИИС с АЦП.// Депонированная рукопись Н. 950-79. -М., ВИНИТИ, -1979, 22 с.

6. Александрии В.И. Определение динамических характеристик АЦП в случае непрерывного тест-сигнала // ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ФОРМЫ ИНФОРМАЦИИ: ТЕЗ. ДОКЛ; 3 ВСЕСОЮЗН.СИМП. КИЕВ, 1976.-Ч.2.-С.61-65.

7. Багацкий В.А., Брайко Ю.А., Тышковская Л.Л., Красноруцкая Н.Н., Система измерения параметров АЦП //Проблемы создания преобразователей формы информации: тез. докл. 5 всесоюзн; симп., Киев, 1984.-Ч.2.- с.70-73.

8. Беликов Ю.М. Автоматизация управления микроклиматом в тепличных комбинатах // "Техника в сельском хозяйстве", №1, 19841

9. Беликов Ю.М. и др. Автоматизация поддержания микроклимата в теплицах // "Гавриш", №4, 1997, с. 25.

10. Бондарь А.Г., Статюха Г.А. Планирование эксперимента в химической технологии. — К.: Вища школа, 1976.

11. И. Боровик М.Ф., Данилов B.C., Няпин В.А., Фогель Г.М. Контроль линейности цифро-аналоговых преобразователей // Методы и средстваэкспериментального исследования аналого-цифровых преобразователей: Сб. статей.- Изд-во сарат. ун-та, 1984, -с.50-53.

12. Бородатый В.И. Способ определения нелинейности ЦАП // Измерительная техника ,- 1981, Н.З,- с. 18-20.

13. Бородянский М.Е., Слива С.С. Устройство анализа характеристик преобразования АЦП // Цифровая информационно-измерительная техника: межвуз. сб.,- Пенза, -1984, -с. 70-72.

14. Браславский Д.А. Точность измерительных устройств. М.: Радио и связь, 1976,-247 с.

15. Бромберг Э.М:, Куликовский K.JI. Тестовые методы повышения точности измерений. — М.:Энергия,1978, — 176 с.

16. Бунин М.С. Овощеводство Японии: Обзорная информация / М.: ВНИИТЭИагропром, 1991, 54 с.

17. Васин A.M. и др. Система для исследования статических и динамических характеристик АЦП И ЦАП на базе мини-ЭВМ// Цифровая информационно-измерительная техника: Сб. статей. — Пенза,1984. — вып. 14 —с.88-92.

18. Воронов A.A. Теория автоматического управления. М., 1980.

19. Вострокнутов Н.И. Испытания и поверка цифровых измерительных устройств. — М.: Радио и связь, 1977, -140 с.

20. Вьюхин В.Н., Касперович А.И. Вопросы проектирования аналого-цифровых преобразователей предельной разрядности // Автометрия, №5, 1985.

21. Гельман М.М., Шаповал Г.Г. Автоматическая коррекция систематических погрешностей в преобразователях "напряжение—код". М.:-Энергия, 1974- 88 с.

22. Гитис З.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи: учеб. пособие. М.: Энергоатомиздат, 1981, 36 с.

23. Гончару к Г.И. и др. Технические и программные средства измерения параметров высокоточных АЦП // Проблемы создания преобразователей формы информации: тез. докл 5 всесоюзн. симп.,-Киев, 1984.4.2 —с.58-61.

24. Гаенко Н.П., Лебл Д.О. Тепличное овощеводство в Голландии. М.: Колос, 1971.

25. Грабауров В.А., Пащенко Ф.Ф. Моделирование технологических процессов в сельскохозяйственном производстве с использованием микропроцессорной техники. Учебное пособие / РИСХМ, Ростов н/Д, 1988-91 с.

26. Гребен А.Б. Проектирование аналоговых ИС. М.: МИР, 1976, 256 с. с илл.

27. Гулько Т.В. Система автоматического управления температурой воздуха в свинарнике с теплообменной вентиляцией // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Киев, 1990;

28. Гурвич Л.И. Повышение эффективности автоматического управления температурным режимом блока многопролетных теплиц с трубным обогревом // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук-Киев, 1985.

29. Долинов С.Н. Оценка погрешности средств измерения при поверке // Измерительная техника. 1984, № 10, — с. 3 — 8.

30. Елохин Б.А., Пивоваров JI.M. Дискретно-аналоговая система автоматического регулирования температуры воздуха в теплице. // "Механизация и электрификация сельского хозяйства" №1, 1978.

31. Емельянов Ю.И., Можаев JI.А., Романовский A.A. Исследование чувствительности тепломеханических систем матричным методом. // В кн. "Динамика и точность функционирования тепломеханических систем".-Тула,- 1977.

32. Ждан А.Б. Совершенствование энергосберегающей системы автоматической оптимизации температурного режима в теплице на основе результатов производственных испытаний // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск, 1996.

33. Ждан А.Б. Подготовка энергосберегающей системы автоматического управления температурным режимом в теплице к производственным испытаниям //Вестник ЧГАУ № 14 Челябинск, 1996.

34. Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. М.: Изд-во стандартов, 1972. -198 с.

35. Изаков Ф.Я., Андрианов A.M. Математические модели продуктивности телят. //Вестник ЧГАУ №8 — Челябинск, 1994.

36. Изаков Ф.Я., Ждан А.Б Расход энергии на обогрев теплицы при промышленной эксплуатации ЭССАУ температурным режимом //Вестник ЧГАУ № 13 — Челябинск, 1995.

37. Изаков Ф.Я., Ждан А.Б. Влияние температурного режима, задаваемого по алгоритму ЭССАУ, на продуктивность тепличного огурца. //Вестник ЧГАУ № 14 Челябинск, 1996.

38. Изаков Ф.Я:, Михайлов П.М., Андрианов A.M. Технические средства реализации алгоритмов автоматической оптимизации. //Вестник ЧГАУ №2 Челябинск, 1993.

39. Изаков Ф.Я., Попова С.А. Принципы построения энергосберегающих систем автоматического управления температурным режимом в теплице // Автоматизация технологических процессов в полеводстве и' животноводстве: Науч. тр. ЧИМЭСХ. Челябинск, 1984.

40. Изаков Ф.Я., Попова С.А. Энергосберегающие системы автоматического управления микроклиматом. Челябинск, ЧГАУ, 1988.

41. Изаков Ф.Я., Попова С.А. Энергосберегающие системы автоматической оптимизации температурного режима в теплице. // Техника в сельском хозяйстве, №5,1989.

42. Изаков Ф.Я., Попова С.А., Ждан А.Б. Способ автоматического управления температурным режимом в теплице и система для его осуществления. Патент 2128425 от 28.7.94;

43. Изаков Ф.Я., Попова С.А., Стрельникова Е.В;, Гребенкина Л.П. Способ автоматического управления температурным режимом в теплице. A.c. 1428657 от 20.01.88 БИ-43, 1988.

44. Изаков Ф.Я;, Попова С.А. Способ автоматического управления температурным режимом в теплице. Патент 2049380 от 10.12.1995.

45. Изаков Ф.Я., Попова С.А. Оптимизация температурного режима в теплице по экономическим критериям. / В сб.'Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин1. Тезисы докладов научно-технической конференции. Минск, 1984.

46. Изаков Ф.Я., Пустыгин А.Н. Компьютерный задатчик для автоматической оптимизации микроклимата теплиц //Техника в сельском хозяйстве. 2002. -№ 4.

47. Изаков Ф.Я., Пустыгин А.Н., Попова С.А. Функции чувствительности энергосберегающих систем автоматического управления температурным режимом в теплицах.- Вестник ЧГАУ, 1996, т. 17. Челябинск, 1996.- с.120-125.

48. Измерения и контроль в микроэлектронике / Дубовой H.H., Осокин В.И., Очков С.А. и др. Под ред. Сазонова A.A., М.: Высшая школа, 1984.-367 с.

49. Камерфорд А. Система для калибровки преобразователей данных // Электроника, 1981, -Т.54, №13, - с.5-7.

50. Климов В.В. Изучение микроклимата теплиц при конвективном обогреве Деп. ВНИИТЭИагропром 986.09.05. -М„ 1986 -17 с.

51. Клочан П.С. Измерение параметров ЦАП. Киев.: Наукова думка, 1978,- 128 с.

52. Куртенер Д.А., Усков И.Б. Управление микроклиматом сельскохозяйственных полей. Л., 1988.

53. Куртенер Д.А., Чудновский А.Ф. Расчет и регулирование теплового режима в открытом и защищенном грунте. Л., 1969.

54. Куртенер Д.А., Усков И.Б. Климатические факторы и тепловой режим сельскохозяйственных помещений. Л., 1982.

55. Липов А.Ю. Интеллектуальные системы управления технологическими процессами в культивационных сооружениях. // Тракторы и с.-х. машины. №1, 1999.-C. 31-34.

56. Ляпунов A.A. О логических схемах программ // Проблемы кибернетики, сб. статей, М.,- 1958 ,с. 47-74.

57. Мазуха А.П., Колашник В.И. Автоматическое регулирование влажности в теплице. // Техника и оборудование для села. № 7, 1998. -С.34-35.

58. Малеханов С.Ф., Елхин O.A., Гладильчиков М.П. Высокопроизводительные ПФИ для контроля интегральных ЦАП // Проблемы создания преобразователей формы информации: Тез. докл. 5 всесоюзн. симп. Киев, 1984.- 4.2.-с.45-46.

59. Малиновский В.Н. Панфилов В.А. Классификационные признаки схем с автоматической компенсацией систематических погрешностей // Измерительная техника. 1982.- № 12.- с.

60. Марова Н.В. Опыт внедрения и эксплуатации системы автоуправления микроклиматом теплиц во ФГУП "Тепличный" г. Иваново // "Гав-риш", № 4, 2002, с. 21.

61. Марова Н.В. Опыт внедрения и эксплуатации системы автоуправления микроклиматом теплиц на ФГУП "Тепличный"// "Промышленные АСУ и контроллеры" №1 2003 г.

62. Мароси Г. Быстродействующий микропроцессорный тестер для проверки аналого-цифровых преобразователей //Электроника. 1983. № 1.- с.91-95.

63. Мелик- Шахназаров A.M., Маркутун М.Г., Дмитриев В.А. Измерительные приборы со встроенными микропроцессорами. М.: Энерго-атомиздат, 1985.-240 с.

64. МИ 118-77. Методика поверки цифровых вольтметров и АЦП. М., Издательство стандартов, - 1977. - 23 с.

65. Микросхемы памяти, ЦАП и АЦП. Справочник / Лебедев О.Н;, Марцинкявичус А-Й.К., Богданскис Э.-А. К. и др.;- М.: КубК-а, 1996384 е., ил.

66. Михайлов Г.Х., Темногрудов A.B. Исследование составляющих погрешности АЦП// Измерительная техника, -1980, Н.4, -с. 10 -12.

67. Москаленко A.A. Автоматизированная иннформационно-измерительная установка для поверки цифровых вольтметров// Измерительная техника. 1976.- Н.4. - с.26-28.

68. Никамин В;А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. СПб.: Корона принт, 2003.

69. Нил М., Ньюто А. Динамический контроль аналого-цифровых пре-образователей//Электроника.-1982. №.4, с.49-57.

70. ОНТП-СХ 10-85. Общесоюзные нормы технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады, Гипрониисельпром, Орел, 1985, - 35 с.

71. Полонников Д.Е. и др. Задатчик напряжений для настройки ЦАП// Электросвязь, 1985.-Н.2.-С.39-41.

72. Попов В.П. Точные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи// Автометрия." 1982.-И 2.-С.60-67.

73. Попов Э.Г. Зависимость СО-газообмена огурца от условий внешней среды // Термоадаптация и продуктивность растений. Сб. трудов. Института биологии Карельского филиала РАН. Петрозаводск, 1986.

74. Попова С.А. Функциональная схема:системы автоматической оптимизации температурного режима в теплице. В кн. "Приборы и технические средства автоматизации технологических процессов в сельскохозяйственном производстве". Научные труды ЧИМЭСХ, 1989.

75. Попова С.А. Энергосберегающая система автоматического управления температурным режимом в теплице // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск, 1995.

76. Прищеп Л.Г. Резервы энергосбережения в АПК. // "Техника в сельском хозяйстве" №3, 1989.

77. Прэт У.JI. Аналого-цифровые преобразователи, сочетающие высокую линейность и быстродействие// Электроника,-1990.- 22.-C.61-65.

78. Пустыгин А.Н. A.c. 1485280. Функциональный генератор. Опубл. 7.6.89, БИ 21.

79. Пустыгин А.Н. Структурный метод определения погрешностей преобразования интегрирующих АЦП/ Ленинградский электротехнический институт, Л., 1989.-9с.-деп. ВИНИТИ 2.8.89. Н. 6195 - В89.

80. Пустыгин А.Н. Структурный метод определения и коррекции погрешностей аналого-цифровых преобразователей/ Ленинградский электротехнический институт, Л., 1989. - 11 с. - деп. ВИНИТИ 2.8.89. Н. 6196 -В89.

81. Пустыгин А.Н. A.c. 1547058. Устройство для измерения дифференциальной нелинейности цифро-аналоговых преобразователей. Опубл. 28.2.90, БИ 8.

82. Пустыгин А.Н. Анализ точности преобразования сигналов в каналах определения, параметров среды теплиц. Вестник ЧГАУ, т. 21, 1997.

83. Пустыгин А.Н. Компьютерный задатчик для энергосберегающей системы мониторинга и автоматического регулирования температурного режима помещений. ГРНТИ 50.43.15. Информлисток Челябинского ЦНТИ № 083 288 -01.

84. Пустыгин А.Н. Подсистема сбора и отображения информации для АСУТП химических производств. Информлисток Челябинского ЦНТИ N543- 93.

85. Пустыгин А.Н. Структурные свойства функций одной переменной и операции над ними// Вестник ЧГАУ, т. 39, 2003.

86. РД 50-148-79. Нормирование и определение динамических характеристик аналого-цифровых преобразователей мгновенного электрического напряжения и тока. М., - 1980, - 15 с.

87. Регеда В.В., Смирнов М.К. Использование замкнутых структур для исследования погрешностей АЦП и их узлов // Методы и аппаратураэкспериментального исследования аналого-цифровых преобразователей: Сб. статей. Изд-во Сарат. ун-та, 1984, с.30-36.

88. Розенвассер E.H. Юсупов P.M. Чувствительность систем управления. М., 1981.

89. Рысс A.A. Автоматическое управление температурным режимом теплиц. -М, 1986.

90. Рысс A.A. Автоматизация технологических процессов в защищенном грунте. -М., 1983.

91. Рысс A.A., Гурвич Л.И. Автоматическое управление температурным режимом в теплицах. М.: Агропромиздат, 1986. 128 с.

92. Собкин Б.Л. Автоматизация проектирования аналого-цифровых приборов на микропроцессорах." М., Машиностроение, 1986.-128 с.

93. Современные методы и средства автоматизированного контроля аналого-цифровой аппаратуры в условиях производства: Обзорная информация ЦНИИТЭИПРИБОРОСТРОЕНИЯ. -1984.-ТС-5. вып.4.-58с.

94. Солдатов В.В. Методы энергосберегающего управления обогревом тепличных комбинатов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 1993.

95. Солодовников A.A. Теория автоматического управления М., 1981.

96. Соренков З.И., Телига И.И., Шаталов A.C. Точность вычислительных устройств и алгоритмов. М., Машиностроение, 1976.-200 с.

97. Юб.Стахов А.П., Азаров А.Д., Марценюк В.П., Моисеев В.И. Параметры и схемотехника высокопроизводительных АЦП И ЦАП // Зарубежная радиоэлектроника , 1984. № 2.-С.79-91.

98. Судаченко В.Н., Терпигорев В.А., Попов Г.Ф., Лебл Д.С. Механизация и автоматизация работ в защищенном грунте. Л.: Колос, 1982 -223 с.

99. Сушко А.Ф., Лупейко М.П. Определение поверяемых точек шкалы матричного резистивного преобразователя напряжения // Измерительная техника. 1980. - N4. - с.32-33;

100. Сушко А.Ф., Лупейко М.П. Определение поверяемых точек шкалы матричного декодирующего преобразователя напряжения // Измерительная техника. 1978. -№6.,с. 56-58.

101. Таланов A.B., Марковская Е.Ф., Попов Э.Г., Курец В.К. Световые и температурные зависимости СО-газообмена интактного растения// Терморезистентность и продуктивность растений. Сб. трудов Института биологии Карельского филиала РАН. Петрозаводск, 1984.

102. Теплицы: Бюллетень информационно-консультацион-ной службы Московской области, 2001, вып. 2.

103. Теплицы и тепличные хозяйства. Справочник. Под ред. Шишко Г.Г., Киев, 1992.

104. Тимофеев В.А. Инженерные методы расчета динамических систем. -Л., 1975.

105. Федорков В.Г., Телец BIA., Дегтяренко В.П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. -- М.: Радио и связь, 1984, -120 с.

106. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. Пер. с англ. М.: МИР, 1985. - 572 с.

107. Шавров A.B. Методы многокритериального управления сельскохозяйственными технологическими процессами в условиях неопределенности // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Москва, 1993;

108. Шарупич В.П., Шарупич Т.С. Энергосбережение и интенсификация продукционного процесса в теплицах // "Гавриш", №4, 1997, С. 22.

109. Шиндов B.C. Автоматизированное измерение характеристики преобразования аналого-цифровых преобразователей// Методы и аппаратура экспериментального исследования аналого-цифровых преобразователей: Сб. статей. Изд-во Сарат. ун-та, 1984, с. 17-21.

110. Шлейфер А.Б., Крутчинская И.Р. Устройство автоматизированного контроля параметров АЦП// Проблемы создания преобразователей формы информации. Тез. докл. 5 всесоюзн. симп. КИЕВ, 1984, Ч.2.-с.68-70.

111. Шлыков Г.П. Аппаратурное определение погрешностей цифровых приборов. М.: Энергоатомиздат, 1984.-128 с.

112. Шлыков Г.П. Определение статических и динамических характеристик АЦП по профилю ступени квантования // Измерительная техника.- 1982. -№12,с. 57-59.

113. Шлыков Г.П. Расчет погрешности АЦП по экспериментальным данным // Измерительная техника. 1984. - № 6. - с.9-10.

114. Шлыков Г.П. Контроль каскадных делителей // Измерения, контроль, автоматизация. -1972, -Н.2(18). "с. 26-31.

115. Шлыков Г.П. Метод оценки погрешности двоичных декодирующих сеток// Информационно-измерительная техника: межвуз. сб.-ПЕНЗА, -1973, вып. 1,2, - с. 127-134.

116. Шлыков Г.П. Измерение параметров интегральных АЦП и ЦАП // Массовая библиотека инженера по электронике, вып. 45. М.:Радио и связь. 1985., 128 с.

117. Шлыков Г.П., Миронов В.Н. Сравнительный анализ методик поиска контролируемых точек испытуемого АЦП // Методы и средства аналого-цифрового преобразования параметров электрических сигналов и цепей: Тез .докл. Пенза, 1985.-с.78-79.

118. Шпяндин В.М. Цифровые измерительные устройства: Учеб. пособие, М.: Высшая школа, 1981. 335 с.

119. Юрков В.П. Проблема энергосбережения отрасли защищенного грунта проблема всего общества. "Федеральный строительный рынок", №5, 2002г.

120. Янов Ю.И. О логических схемах алгоритмов. В сб. Проблемы кибернетики № 1,М., 1958.1. Иностранная литература

121. Lee H.S., Hodges D.A. A self-salibrating 15-bit CMOS A/D converter // IEEE J. OF SOLID-STATE CIRCUITS.-1984.-V. SC-19.-N6,-P.813-819.

122. Williams T.B. The calibration of DAC using differential linearity measurement // IEEE TRANS.-1981. V. IM-31 .-N4.-P.

123. Maio K., etc. An antrimmed DAC with 14b resolution // IEEE INT.SOLID-STATE CIRCUITS CONF.-1981.-P.24-25.

124. Plassche R.J., Schouwonaars H.J. A monolithic 14 bit A/D converter// IEEE J. OF SOLID STATE. V.SS-14, N.6, - 1982, PP.

125. Itockton J., Knight R. Some proposals for improved forms of precision fast DA and AD converters // ELECTRONICS LETTERS.- 1978.-N24.-P.790-791.

126. Howell G., Winstberger J., Don't overlook selfheating of resistors/ ELECTRONICS, 1977, - AUG.,- 18, F-P. 117-119.

127. Watson D.L. 16-bit monolitic DAC attains modular performence //ELECTRONIC DESIGN.-1982.-Nil.-P.121-126,128,130.

128. Stuart P.M. Watch for superposition errors in data converter applications // EDN.-1984.-N 20.-P.255-258.

129. Sauders T.M., Flach D.R. An NBS calibration service for A/D and D/A converters // INT. TEST. CONF.- N.Y.,1981. P.290-303.

130. Pau L.F. Fast testing and trimming of ad and da converters in automatic test systems // P-ROC. AUTOTESTCON78." IEEE CATALOG 78 CH1416-7.-NOV. 1978.-P. 268-274.

131. Henkel Verner . Bestimmung der lenearitat von AD-umsetzern //ELEKTRONIK.-1984.-N 15. S.85-86.

132. Shibauama A. Calibration system for 18-bit digital analog converter // IEEE INT. SIMP. CIRCUITS AND SYST. FOC.-N.Y.,l984.-V.l."P. 432435.

133. Doernberg J., Lee H.S., Hodges D.A. Full-speed testing of a/d converters // IEEE J. SOLID-STATE CIRCUITS.- 1984.-N.6."P.820-827.

134. Tim W. Test analog-digital converter quiekly and efficiently //ELECTRONIC DESIGN.-1981. -N.15."P.

135. Burney W. High-resolution converter cuts linearity test to 12 seconds // ELECTRONICS. -1981."V.54.-N.19.-P.142 146.

136. Cralkn R.B., Morris Y.K. An 18-bit precision DC measurement system // IEEE TEST CONF.- 1981.

137. Naylor J.R. Testing digital/analog and analog/digital converters // IEEE TRANS.- 1978. V. CAS"25.-N.7."P.526-538.

138. Naylor J.R., BurklТ.Е., 3mythe D.L. A complete high speed votige output 16-bit monolithic DAC // IEEE JOURNEL OF SOLID STATE- V. SS-18, — N.6, PP. 729-736.

139. Sauders T.M.,Flach D.R An automated test set for high resolution AD and DAC // IEEE TRANS.-1979. V. IM-28. -N.4."P.239-244.

140. Havener R. Automated test methods to check fast analog-to digital converters // ELECTRONIC ENGINEERING. 1976. -N.583.-P.51-60.

141. Fritz R., etc. Analog/digital converter test using a logic analyzer // TECHNISCHES MESSEN.-1981. N. 10.-P.

142. Dauenhauer D. Test converter fast // ELECTRONIC DESIGN."1977.-,.24.-P.l 36-138.

143. Corcoran J.J., etc. A high resolution error plotter for analog to digital converters // IEEE TRANS.-1975.-V. IM-24.- P.1. Патентная литература

144. A.C. 752787 (СССР) Н03 К13/17. Устройство для определения погрешностей АЦП с гармоническим сигналом / ОП. БИ 1980. Н. 28.

145. A.C. 782144 (СССР) НОЗК 13/02 . Устройство для автоматической поверки АЦП / ОП. БИ N 43, 1980.

146. А.С.815899 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Автоматическая установка для поверки цифровых измерительных приборов и преобразователей 7 ОН. БИ 1981.-НИ.

147. A.C.824428 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для автоматического измерения метрологических характеристик цифровых измерительных приборов/ ОП. БИ 1981.-Н.15.

148. A.C. 884125 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения погрешностей АЦП / ОП. БИ 1981.-Н.43.

149. A.C. 886223 (СССР) МКИ Н03 К13/02. Устройство контроля АЦП / ОП. БИ 1981.-Н.44.

150. A.C. 991600 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для снятия характеристик аналого-цифровых преобразователей/ ОП. БИ 1983.-H.3.

151. A.C. 1058045 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для контроля аналого-цифровых преобразователей/ ОП. БИ 1984.-Н. 5.

152. A.C. 1115219 (СССР) МКИ НОЗ К13/02 / ОП. БИ 1984. Н.35.

153. A.C. 1115220 (СССР) МКИ Н03 К13/02./ ОП. БИ 1984.-Н.35.

154. A.C. 1058048 (СССР) МКИ НОЗ К13/02./ ОП. БИ 1984.-Н.5

155. A.C. 1128381 (СССР) МКИ НОЗ к 13/02. Устройство контроля аналого-цифровых преобразователей/ ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ СТРАН МИРА, 1985.- ВЫП. 126.-Н.5.

156. A.C. 1128393 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство измерения функции распределения погрешностей аналого-цифровых преобразователей/ ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ СТРАН МИРА,1985.-ВЫП.126.-Н.5.

157. A.C. 1148120 (СССР) МКИ НОЗ М1/10. Устройство для контроля погрешности аналого-цифровых преобразователей/ ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ СТРАН МИРА, 1985.-ВЫП. 126. -Н.1.

158. A.C. 1149407 (СССР) МКИ НОЗ Ml/10. Устройство определения математического ожидания погрешности АДП/ОП. БИ 1985.-H.13.

159. A.C. 1164638 (СССР) МКИ /ОП. БИ 1985.-Н.24.

160. A.C. 11/6452 (СССР) МКИ НОЗ М1/10. Измеритель нелинейности АЦП/ ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ СТРАН МИРА, 1985. -ВЫП.126.-Н.22.

161. A.C. 1252746 (СССР) МКИ GOI R35/00 . Способ оценки градуиро-вочной характеристики измерительного преобразователя / ОП. БИ 1986, -Н.31.

162. A.C. 1277030 (СССР) МКИ GOI Р35ЮО . Способ поверки цифровых измерительных приборов и устройство для его осуществления / ОП. БИ 1986, -Н.46.

163. A.C. 1273857 (СССР) МКИ GO 1 R35/00 Устройство для автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя / ОП.БИ 1986- Н. 49.

164. A.C. 817999 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. /ОП. БИ 1981.-Н.12.

165. A.C. 824430 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство контроля погрешностей цифро-аналоговых преобразователей / ОП. БИ 1981.-Н.15.

166. A.C. 834896 (СССР) МКИ НОЗ К13/00 / ОП. БИ 1981. Н. 20.

167. A.C. 884123 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения погрешности линейности ЦАП./ ОП. БИ 1981, Н.43.

168. A.C. 902245 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения погрешностей ЦАП /ОП. БИ 1982.-Н.4.

169. A.C. 919075 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для контроля ЦАП/ОП. БИ 1982.-Н.13.

170. A.C. 949801 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство контроля цифро-аналоговых преобразователей /ОП. БИ 1982.-Н.29.

171. A.C. 949802 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения нелинейности цифро-аналоговых преобразователей /ОП. БИ 1982.-Н.29.'

172. A.C. 995306 (СССР) МКИ К13/02. Способ определения нелинейности ЦАП / ОП. БИ 1983. Н. 5.

173. A.C. 1112546 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения погрешностей ЦАП/ОП. БИ 1984.-Н.ЗЗ.183: A.C. 1112547 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Измеритель нелинейности ЦАП/ОП. БИ 1984.-Н.ЗЗ.

174. A.C. 1051702 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Способ калибровки линейности ЦАП /ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ В СССР И ЗА РУБЕЖОМ, 1984.-Н.З.

175. A.C. 1064454 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения дифференциальной нелинейности цифро-аналоговых преобразователей / ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ В СССР И ЗА РУБЕЖОМ, 1984.-Н.8.

176. A.C. 1069153 (СССР) МКИ НОЗ К13/02. Устройство для измерения погрешности линейности ЦАП / ОП. ИЗОБРЕТЕНИЯ В СССР И ЗА РУБЕЖОМ, 1984.-Н.8.

177. ПАТ. 4344067 ( США) МКИ Н03 К13/20 Аналого-цифровой преобразователь и метод его калибровки.188.3АЯВКА 2529412 (ФРАНЦИЯ) МКИ Н03 К13/02 Цифро-аналоговый преобразователь с автоматической калибровкой и высокой разрешающей способностью.

178. ПАТЕНТ 4460891 (США) МКИ Н03 К13/02.Аналого-цифровой преобразователь с точной интерполяцией.

179. ПАТЕНТ 4399426 (США) МКИ НОЗ К13/02. Бортовые аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи с автокалибровкой / ОП. БИ 1984.-Н8.

180. Энергосберегающая система автоматического управления температурным режимом в теплице. Отчет о научно-исследовательской работе № госрегистрации 01860022324. Челябинск, - 1991.1. Источники Интернет192.http://www.rosinformagrotech.ru/ijm2/RJ02.HTM

181. Круглогодичное выращивание овощей в тепличных хозяйствах Финляндии Г.А.Паршина, начальник отдела внешнеэкономических связей АОЗТ «Лето».196. http://www.rci-coф.ru/systems/moscad.htm

182. Система MOSCAD фирма Motorola для контроля за микроклиматом в теплицах.197. http://esco-ecosys.narod.ru/20025/art22.htm

183. НПО "Системотехника" "Система автоматизированного управления микроклиматом блока теплиц".202.http://www.rIda.ru/ExampIee Greenhouse.htm

184. Применения модели КЬ-32ЯТО для обеспечения микроклимата в теплицах.203. http://www.optimalsystems.ru/ ООО НПО "Автоматика": автоматизированные системы управления микроклиматом теплиц (АСУМТ).