автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка и исследование алгоритмов управления жалюзийными экранами в условиях естественного освещения

На правах рукописи

□ОЗ165468

Донцов Венедикт Михайлович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЖАЛЮЗИЙНЫМИ ЭКРАНАМИ В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННОГО

ОСВЕЩЕНИЯ

Специальность 05 13 06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел-2008

003165468

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский государственный технический университет» (ОрелГТУ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Колоколов Юрий Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Жиляков Евгений Георгиевич

кандидат технических наук, доцент Тараканов Олег Викторович

Ведущая организация Научно-исследовательский проектный

институт «Градоагроэкопром» (г Орел)

Защита состоится « а » ^ 2008 г в 1С часов на заседании диссерта-

ционного совета Д 212 182 01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Орловский государственный технический университет по адресу 302020, РФ, г Орел, Наугорское шоссе, д 29, факс (4862) 41-98-19, тел (4862)41-66-84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета

Автореферат разослан « /&» а^сбр'?^ 2008 1

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212 182 01

/

доктор технических наук, профессор А И Суздальцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Технологический прогресс современного общества ведет к существенному росту энергетических потребностей Ограниченность ресурсов невозобновляемых источников энергии с одной стороны и негативное влияние энергетики на глобальный климат с другой вызывают существенный интерес к интенсификации использования солнечного излучения, которое является неисчерпаемым источником энергии В видимом диапазоне волн вблизи поверхности земли энергия солнечного излучения может достигать 20 мегаджоулей на квадратный метр за сутки

Существует ряд технологий, эффективность которых напрямую зависит от интенсивности облучения лучистым потоком объектов различной природы Технология промышленного производства плодоовощной продукции на заводах-автоматах является одной из них

Количество произведенной биомассы и качество продукции напрямую зависят от энергии облучения за период вегетации, спектрального состава излучения, а также от мгновенной облученности и цикличности облучения

В условиях заводов-автоматов при недостаточном количестве естественной солнечной энергии применяют искусственные источники облучения, удельное энергопотребление которых достигает 0,6-0,8 киловатт на квадратный метр производственной площади

Известен способ перераспределения светового потока и наиболее простое техническое решение светорегулятора в виде набора узких светоотражающих полос, размещенных под светопрозрачной кровлей сооружения, и электромеханической системы, позволяющей вращать полосы вдоль продольной оси Подобные конструкции носят название «Жалюзийный узкополосный экран» (ЖУЭ)

Тепловой режим сооружения зависит от интенсивности лучистого и конвекционного теплообмена с окружающей средой ЖУЭ, перераспределяя лучистые потоки и формируя в закрытом состоянии прослойку воздуха под кровлей сооружения, влияет на теплообмен, позволяя регулировать не только облученность объекта облучения, но и температуру воздуха в зоне объекта облучения

Перераспределение светового потока должно быть таковым, чтобы мгновенная облученность объекта облучения отвечала экстремуму некоторой функции качества облучения, которая в свою очередь формируется на основе анализа технологических требований процесса облучения

Вид зависимости качества облучения от углового положения жалюзи ЖУЭ меняется при каждом изменении контуров объекта облучения Положения экстремумов функции качества облучения неизвестны заранее и существенно изменяются в течение одного светового дня вслед за перемещением солнца по небосводу Соответственно, разработка и исследование алгоритмов автоматического управления положением ЖУЭ, обеспечивающих интенсификацию использования солнечного излучения является актуальной проблемой

В качестве объекта исследования выступает процесс преобразования естественного солнечного излучения жалюзийным узкополосным экраном, снабженным системой автоматического управления

Предмет исследования- алгоритмы и модели системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном

Цель диссертационной работы состоит в повышении уровня и пространственной равномерности лучистой экспозиции объектов в сооружениях, оборудованных жалюзийными узкополосными экранами, в условиях априорной неопределенности конфигурации объекта облучения и характеристик естественного излучения

Основные задачи исследования

> анализ процесса облучения объектов естественным солнечным излучением,

> разработка критериев оценки качества регулирования облученности объектов облучения, оборудованных жалюзийными экранами,

> разработка алгоритмов автоматического управления жалюзийным экраном и способов их сравнительной их оценки,

> разработка модели облучения объектов естественным солнечным излучением, и на ее базе имитационной модели системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном,

> экспериментальная проверка качества моделирования облучения объектов естественным солнечным излучением,

> экспериментальное исследование алгоритмов автоматического управления жалюзийным экраном на имитационных моделях,

> разработка, реализация, натурные испытания системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном (САУЖУЭ)

Методы и средства исследований Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, имитационного компьютерного моделирования, теории автоматического управления, экспериментальных исследований В работе применялись элементы математической статистики, теории аппроксимации экспериментальных данных, теории цифровой обработки сигналов Для формирования имитационной модели и обработки результатов моделирования и экспериментов использовались система управления базами данных, языки программирования высокого уровня, табличные и текстовые процессоры

Практическая реализация САУЖУЭ выполнялась с использованием методов теории конечных автоматов, теории надежности, теории цифровой обработки сигналов Использовались программно-аппаратные средства кросс-компиляции и отладки программного обеспечения микроконтроллеров Научная новизна работы

1 Предложен новый критерий оценки качества управления жалюзийным экраном, основанный на сравнении уровня и пространственной равномерности лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения за световой день с уровнем и пространственной равномерностью лучистой экспозиции для тождественного объекта облучения, не оборудованного жалюзийным экраном, при заданных ограничениях на мгновенную облученность

2 Разработан новый алгоритм автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, основанный на законе экстремального управления по облученности объекта облучения, и включающий а) коррекцию измеренных значений облученности объекта облучения с учетом динамики внешней облученности

во время поискового движения, б) вычисление поправки по равномерности облучения с введением ее в момент формирования управляющего воздействия

3 Разработана имитационная модель процесса облучения, включающая модели системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, объекта облучения, а также программу расчета естественной облученности, основанную на способе трассировки лучей и отличающуюся учетом динамики облачности

Практическая значимость работы и внедрение результатов:

1 Использование разработанной имитационной модели в процессе проектирования систем автоматического управления жалюзийными экранами дает возможность анализировать особенности алгоритмов управления экранами в широком диапазоне внешних условий, а также определять показатели качества облученности объектов, оснащаемых жалюзийными экранами

2 С применением предложенного алгоритма функционирования САУЖУЭ разработана проектно-конструкторская документация опытного образца системы «САРОРТ-7» автоматического регулирования облученности растений в теплицах Проведены испытания опытного образца «САРОРТ-7» в экспериментальной теплице

Положения, выносимые на защиту

1 Критерий оценки качества управления жалюзийным узкополосным экраном в условиях априорной неопределенности характеристик внешнего естественного облучения и конфигурации объекта облучения

2 Алгоритм функционирования системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, учитывающий динамику внешней естественной облученности во время поискового движения и формирующий поправку по равномерности облучения

3 Имитационная модель процесса облучения, включающая модели объекта управления, оборудованного жалюзийным узкополосным экраном с системой автоматического управления и модель естественного облучения, учитывающая динамику облачности

Апробация и публикация результатов работы. Основные результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах

> международный научный симпозиум «Техника и технология экологически чистых химических производств», - Москва, 1997,

> первая Всероссийская научно-техническая конференция «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» - Нижний Новгород, 1999,

>• шестая всероссийская научно-технической конференция «Методы и средства измерений физических величин» - Нижний Новгород, 2002,

> региональная научно-техническая конференция «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» - Воронеж, 2003,

> The Third International Conference on Neural Networks and Artificial Intelligence ICNNAI-2003 - Минск, Республика Беларусь, 2003,

> регулярно в процессе работы над диссертацией материалы рассматривались на научных семинарах кафедры «Проектирование и технология электронных и вы-

числительных систем» Орловского государственного технического университета

По содержанию диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных научных результатов диссертационных работ

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 114 наименований и приложений Работа изложена на 152 страницах (включая приложения), содержит 40 рисунков и 28 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформированы общие цели и задачи исследования, показано направление работы Описаны основные результаты, их научная новизна и практическая значимость, приведены положения, выносимые на защиту

В первой главе приведен анализ процесса облучения на заводах-автоматах по производству плодоовощной продукции

Прирост биомассы растения при прочих равных и оптимальных в смысле биологической продуктивности условиях напрямую определяется интегральным количеством лучистой энергии в спектральной области фотосинтетически активной радиации (ФАР), приходящейся на зеленые части растений (Ничипорович, 1963, 1976-1979, Тооминг, 1977 и др) В зависимости от внешних условий растения используют 0,2-4% энергии ФАР Фотосинтетический потенциал большинства растений во много раз больше, чем степень использования солнечной энергии в естественных условиях (Ничипорович, Шульгин, 1976 и др ) Вид зависимости урожайности от облученности растений ФАР повторяет по форме зависимость чистого фотосинтеза от облученности (Шульгин, 1976, Тооминг, 1977 и др ) Растение не в состоянии потребить бесконечное количество энергии, поэтому, начиная с некоторого уровня облученности, дальнейшее ее повышение приводит только к отрицательным последствиям вплоть до гибели растения (Ничипорович, 1971)

Выявлено, что вертикальный градиент света у растения оказывает значительное влияние на зависимость между облученностью и газообменом, указывающим на процессы фотосинтеза При увеличении пространственной равномерности облучения, поведение всего растения приближается к поведению листа (Росс, 1975, Тооминг, 1977)

При низкой облученности в теплице, что характерно для осени, зимы и весны в средней полосе России, чистый фотосинтез увеличивается примерно линейно при повышении облученности Даже в июне чистый фотосинтез растительного ценоза не доходит до насыщения (Ничипорович, 1976, 1977, Тарчевский, 1977) Это объясняется также градиентом облученности Насыщение излучением наступает у листьев нижних ярусов намного позже, чем у более высоких (Росс, 1975)

Таким образом качество процесса облучения определяют а) мгновенная облученность объекта облучения, б) средняя лучистая экспозиция объекта облуче-

ния за технологический цикл; в) пространственная равномерность мгновенной облучённости и лучистой экспозиции.

Лучистый теплообмен сооружения с окружающим пространством в значительной мере определяет температурный режим. В весенние, осенние, и зимние месяцы становится возможным поддержание в теплице оптимальной (в смысле продуктивности растений) температуры. Летом на первый план выходит проблема удержания температуры ниже некоторой допустимой границы.

» Падающий

солнечный

Рисунок 1 - Перераспределение прямого солнечного излучения посредством ЖУЭ.

Известен жалюзийный узкополосный экран (ЖУЭ), который имеет трансформирующуюся конструкцию и способен перераспределять поток естественного солнечного излучения, проникающего в сооружение — рис. 1 (Шарупич, 1985).

Применение ЖУЭ позволяет повысить эффективность использования естественного солнечного излучения путём регулирования распределения плотности потока излучения по поверхности объекта облучения.

Использование ЖУЭ возможно при условии создания системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном (САУЖУЭ). Объект облучения имеет медленную динамику, что наряду с изменчивостью и априорной неопределённостью параметров окружающей среды переводит задачу функционирования САУЖУЭ в разряд задач экстремального управления. Автоматизация управления ЖУЭ требует анализа процесса облучения на адекватной модели.

Во второй главе описана имитационная модель процесса облучения.

Целью моделирования является формирование и исследование алгоритмов автоматического управления ЖУЭ. Модель актуализирована на базе ПЭВМ IBM-PC 1-586. Функциональные блоки модели написаны на языках Си, Бэйсик. Статистическая обработка результатов моделирования выполнялась с использованием пакета OpenOffice.

Этапы моделирования: а) формирование алгоритмов функционирования САУЖУЭ; б) формирование критериев качества управления; в) расчёт пространственного распределения плотности потока фотосинтетически активной радиации в области объекта облучения как функции времени года, времени суток, характеристик атмосферы Земли, метеоусловий и углового положения жалюзи узкополосного жалюзийного экрана; г) моделирование внешних возмущающих воздействий, отвечающих таким процессам, как динамика облачности в течение све-

тового дня, изменение метеоусловий в течение нескольких суток, люфт электропривода ЖУЭ, д) имитация процесса облучения и определение критериев качества для исследуемых алгоритмов функционирования САУЖУЭ, е) сравнение эффективности алгоритмов функционирования САУЖУЭ

Дата Характеристики Случайные отклонения Вариант вида количества

время атмосферы положения жалюзи Изменение угла и расположения датчиков

Рисунок 2 — Структура имитационной модели процесса облучения Состояние объекта облучения характеризуется его облученностью Е(г,х,у г) В целях сокращения времени расчетов в работе использована упрощенная модель объекта облучения, ограниченная учетом распределения плотности потока излучения по поверхности объекта облучения

Структура имитационной модели процесса облучения приведена на рис 2 Расчет облученности поверхности объекта облучения выполнялся способом трассировки лучей, который позволяет учесть такие важные эффекты распространения света как отражение, преломление и поглощение

Расчет выполнялся отдельно для прямого солнечного излучения (см рис 1), излучения, рассеянного атмосферой и излучения, рассеянного самим объектом облучения

Облученность элементарной площадки объекта облучения

и

р _ р - , пДЧФФ у ,ДИФФ ,

С Ек гп ^ Е1ет ¿^ 1, Е1ст ,'

к, ^ В (1)

с ' — с ПРЯМ V тПРЯЯ , Г.РАСС V тРАСС

Ь Е1ет — Ькау 2-,', + & На, 1'

1=1 1=1

где 1"рям — нормированная интенсивность г-того луча, моделирующего прямое солнечное излучение, для лучей, отраженных от жалюзи интенсивность рассчитывается с учетом потерь, Е"™' — мощность, приходящаяся на один луч, определяемая из (2) и количества лучей на единицу площади, 1Р,АСС — нормированная интенсивность г-того луча, моделирующего рассеянное излучение,

Е^с — мощность, приходящаяся на один луч, определяемая из (3) и количества лучей, I, - нормированная интенсивность /-го луча, моделирующего излучение, рассеянное объектом облучения, Е'Шсп1, — мощность, прямого и рассеянного атмосферой излучения, падающая на элементарную площадку объекта облучения,

на которую попадает г'-ый луч; ¿л"""'' _ коэффициент диффузного рассеяния излучения объектом'облучения, определённый экспериментально.

Плотность потока прямого солнечного излучения в области ФАР: .;

Е"™> = С\-с1т,мГСОБЛ-С-ехр(-кАпГА4) , (2)

где _ коэффициент ослабления прямого солнечного

излучения за счёт облачности, 0.4«;С=?0.9 — коэффициент ослабления прямого солнечного излучения светопрозрачной кровлей сооружения, С,= 1367 ВтIм1 — солнечная постоянная , кАГМ — коэффициент прозрачности атмосферы, М - масса атмосферы (относительная длина пути светового луча через атмосферу).

Плотность потока рассеянного атмосферой излучения в области ФАР:

Е,'ЖС=с1ГАСС-СРАСС-С-{а]-\а(с<к(2))+аг) , (3)

где — коэффициент, зависящей от условий облачности и

наличия снежного покрова, г — зенитный угол солнца, коэффициенты я; и а2 выбираются в зависимости от прозрачности атмосферы.

Коэффициенты пересчёта интенсивности солнечного излучения в ФАР для прямого и рассеянного излучения с1прям = 0.4%; с/ржг.= 0,35 получены путём анализа спектра солнечного излучения вблизи поверхности земли (Шарупич, 1985 и др.)

Имитация динамики облачности в процессе функционирования системы управления выполнялась путём формирования реализации стационарного случайного процесса О0&7(/)=ХС„,„,,,„„,( ¿) . При этом в расчётах эффективности функционирования САУЖУЭ использовалось среднее значение ^расс—

В модели реализовано три алгоритма функционирования САУЖУЭ. Все алгоритмы состоят из следующей последовательности операций:

> жалюзи переводятся в положение «0°», — рис. 3, интервал а);

> выполняется поисковое движение, — жалюзи переводятся в положение «180°» с одновременным запоминани- | ем выборок значений внешней об- % лучённости ЕЕх1(а,) и облучённости | объекта облучения в нескольких зо- I нах £,„(«,) , где а, — угловое поло- | жение ЖУЭ, интервал б); I

> выполняется анализ полученных данных и выбор нового углового положе- а) ^ ^ г) время

ния жалюзи, интервал в); о т п

г у Рисунок 3 -Поисковое движение и

> жалюзи переводятся В найденное по- установка жалюзи в найденное ложение, интервал г). положение.

САУЖУЭ обеспечивает прерывисто-кратковременный режим работы механизмов ЖУЭ. Изменение углового положения жалюзи выполняется с интервалом в 20 минут и занимает от 10 до 25 секунд.

Наряду с известными алгоритмами, — алгоритмом 1) — поиском максимума средней облучённости объекта обучения и алгоритмом 2) — поиском максимума средней облучённости априорно заданной зоны объекта облучения с минимальной облучённостью, нами рассмотрен вновь разработанный алгоритм 3) — поиск мак-

симума равномерности облучения путем сравнения облученности нескольких областей объекта облучения на множестве угловых положений жалюзи, отвечающих нормированному среднему уровню облученности не менее коэффициента допустимого снижения облученности

В процессе анализа по алгоритму 3) выборок значений облученности выполняются следующие операции

J I

> усредняется внешняя облученность ■Е&Л01,) , (4)

' 1=1

где I - количество выборок облученности, т е количество анализируемых угловых положений жалюзи ,

> корректируются сигналы датчиков облученности объекта облучения £„(",) с

„ _ -Сет/ ч Е„{а,)—Ь ЕВс1

учетом изменения внешней облученности Е„ («,)=——-—, (5)

где коэффициент ¿=0 17 связан с соотношением прямого и рассеянного света, корректированные значения Ес;"[а<) сигналов датчиков облученности могут использоваться также в алгоритмах 1) или 2),

> вычисляются средние значения облученности по сигналам М датчиков для

___ 1 ы

каждого углового положения жалюзи Ес"т(а1)=-—'^ Е^,°гг(а1) , (6)

А/

м _

> вычисляется неравномерность облучения цс°гг(а)-т=х _ Л')

> определяется максимум средних значений облученности

Я^ = тох(ЯСот(«,)) , (8)

> выбирается ^ отсчетов ,ах, ,аР > для которых нормированная облученность не ниже коэффициента допустимого снижения облученности

, Ес'-[а/)1Ес^>кДт , (9)

> на выбранном наборе отсчетов отыскивается ах такой, что

а =а,5тт([{Г (<*/)) (10)

Таким образом, для выбора положения жалюзи используется корректированные сигналы датчиков облученности объекта облучения с учетом динамики внешней облученности, возникающей вследствие наличия облачности

Модель ЖУЭ включает в себя характеристики отражения материала жалюзи, для оценки которых были проведены экспериментальные исследования Определена зависимость коэффициента зеркального отражения от угла падения светового излучения в видимом диапазоне волн и также индикатриса рассеяния видимого света Показано, что отражение можно считать зеркальным

Адекватность полученной имитационной модели процесса облучения проверялась экспериментально На рис 4 показаны примеры зависимостей облученности контрольной площадки объекта облучения от углового положения жалюзи, полученных в натурном эксперименте и путем имитационного моделирования

Модель дает хорошее совпадение с экспериментом на участках высокой интенсивности облучения, ошибка не превышает погрешность измерения и находится в пределах 15% Расхождение модельных и экспериментальных данных на

участках зависимостей с малой интенсивностью облучения обусловлено отсутствием учёта в модели эффектов рассеяния излучения боковыми светопрозрачны-ми стенками сооружения. В промышленных объектах соотношение площади кровли к площади боковых стен в пять-десять раз больше имевшегося в эксперименте.

О 20 35 50 65 80 95 1 10 125 140 155 О 20 35 50 65 80 95 110 125 140 155

-Моят. —э»п.р»«нг Угловое положение жалюзи "'Мад.ль -э«о™Ри«.т Угловое положение жалюзи

а) Серия 1 (12.07.2006) 6) Серия 2 (19.07.2006)

Рисунок 4 - Облучённость контрольной площадки от углового положения жалюзи.

Таким образом, на основе известных астрономических, климатических, метеорологических, светотехнических данных, с использованием современных способов светотехнических расчётов, путём имитационного моделирования построена адекватная модель процесса облучения объекта, оборудованного жалю-зийным узкополосным экраном.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований, проведённых на имитационной модели: а) определены характеристики облучённости объекта облучения в сооружениях, не оборудованных ЖУЭ в разное время года для различных внешних условий; б) определены характеристики облучённости объекта облучения в сооружениях, оборудованных САУЖУЭ в разное время года для различных внешних условий и исследуемых алгоритмов управления;

в) определены характеристики облучённости объекта облучения в сооружениях, оборудованных САУЖУЭ с учётом возможного люфта электропривода ЖУЭ;

г) определены характеристики облучённости объекта облучения в сооружениях, оборудованных САУЖУЭ с учётом динамики внешней облучённости (динамики облачности); д) сформированы выводы и практические рекомендации по проектированию САУЖУЭ.

Характеристики облучённости объекта облучения в сооружениях, не оборудованных ЖУЭ являются базовыми для оценки качества функционирования САУЖУЭ. Сравнение рассматриваемых алгоритмов выполнялось по двум критериям: а) прирост уровня лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения, обусловленный использованием ЖУЭ; б) пространственная равномерность лучистой экспозиции по площади поверхности объекта облучения.

Прирост уровня лучистой экспозиции площади объекта облучения за световой день определяется как д рЖУ'э - @ -100% , (11)

д

где оя'уэ — лучистая экспозиция объекта, оборудованного САУЖУЭ, О —лучистая экспозиция объекта, не оборудованного ЖУЭ.

Пространственная равномерность лучистой экспозиции Ко рассчитывается исходя из предположения о наличии градиента облучённости по высоте. Объект облучения разбит на несколько зон по высоте. Определяется экспозиция за свето-

вой день в зонах с минимальной и максимальной облучённостью,

\lurn

Ямах

соответственно.

Кп —

пжю Умах

100%

(12)

Исследование динамки внешней облучённости выполнялось с привлечением методов Монте-Карло. Количество прогонов модели определялось автоматически исходя из выбранного уровня значимости и ширины доверительного интервала оценки лучистой экспозиции объекта облучения.

Время Полдень Восход Время ........'Алгоритм 1)--------Алгоритм 2)-Алгоритм 3)

Полдень

а) Нормированная облучённость б) Равномерность облучённости

Рисунок 5 - Результаты моделирования САУЖУЭ для идеальных условий.

На рис. 5 представлено сравнение результатов прогона модели по алгоритмам 1), 2) и 3) в идеальных внешних условиях. Более светлые области соответствуют более высокому нормированному уровню средней облучённости на рис. 5-а) и большей равномерности облучения на рис. 5-6).

Хорошо видно, что траектория углового положения жалюзи при функционировании САУЖУЭ по алгоритму 3) находится в зоне с лучшей равномерностью облучения, а при функционировании САУЖУЭ по алгоритму 1) — в зоне с большей средней облучённостью.

Графики, позволяющие дать сравнительную оценку алгоритмам функционирования САУЖУЭ, приведены на рис. 6 и 7. Результаты показаны в системе координат «равномерность — прирост экспозиции».

& 25%

V

а) Весна - осень

| 25%

5.

С 6 О. _ 5 0%

■V

Пространственная равномерность е - Алгоритм 1) £• - Алгоритм 2)

б) Лето

Ь 25% з: —

I ь

К/-

Пространственная равномерность э - Алгоритм 3)

Пространственная равномерность

в) Зима

Рисунок 6 — Сравнение алгоритмов функционирования САУЖУЭ в идеальных условиях

6 25/ к

5.

с

Ь

О о.

5 О/.

х 50У о

5

Ь 25%

Пространственная равномерность Алгоруттм 1) Р. Алгоритм 2)

V

Пространственная равномерность '-Алгоритм 3)

Ь 25% &

с

ь

о

ё" 0%

Пространственная равномерность

а) Весна - осень б) Лето в) Зима

Рисунок 7 — Сравнение алгоритмов функционирования САУЖУЭ в наихудших условиях На рис 7 прямоугольники иллюстрируют интервальные оценки соответствующих параметров

Видно, что в функционирование САУЖУЭ по алгоритму 3) позволяет обеспечить большую пространственную равномерность лучистой экспозиции по поверхности объекта облучения

Функциональная схема САУЖУЭ, работающей по алгоритму 3) приведена на рис 8 В течение светового дня через фиксированные интервалы времени производится изменение углового положения жалюзи (см рис 3 и 5)

При необходимости иметь максимально возможную лучистую экспозицию естественного облучения Алгоритм 3) может быть легко приведен к алгоритму 1) путем изменения коэффициента допустимого снижения облученности Таким образом, САУЖУЭ может функционировать по алгоритму 1) или 3) по выбору оператора

С о л н е ч н

ы и свет

Рисунок 8 - Функциональная схема САУЖУЭ, функционирующей по алгоритму 3) Внедрение САУЖУЭ на заводах-автоматах по производству плодоовощной продукции позволяет интенсифицировать использование солнечной энергии в зимний период и снизить энергозатраты на борьбу с повышенной температурой летом

В Заключении приведены теоретические и практические итоги работы, намечены пути дальнейших исследований

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Использование разработанного алгоритма автоматического управления ЖУЭ позволяет повысить уровень и пространственную равномерность лучистой экспозиции объектов в сооружениях, оборудованных ЖУЭ, при естественном облучении, что ведет к увеличению эффективности использования солнечной энергии

Теоретические итоги работы

1 В результате анализа процесса промышленного производства плодоовощной продукции выявлено а) в условиях средней полосы России облученность естественным солнечным излучением выступает фактором, лимитирующим продуктивность производства, б) фактором, снижающим продуктивность промышленного производства плодоовощной продукции является повышенная температура в помещении, в) использование жалюзийных узкополосных экранов позволяет увеличивать облученность и пространственную равномерность облучения объектов, г) использование ЖУЭ позволяет снимать небольшие перегревы объекта облучения без значительных энергетических затрат и стрессовых воздействий, присущих известным системам снижения температуры

2 На основе анализа процесса облучения объектов, оборудованных жалю-зийным экраном, предложены критерии оценки качества управления экраном, заключающиеся а) в определении лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения за световой день, б) в определении пространственной равномерности лучистой экспозиции площади объекта облучения за световой день

3 На основе анализа процесса облучения объектов, оборудованных ЖУЭ, и предложенных критериев качества разработан новый алгоритм автоматического управления жалюзийным экраном, основанный на законе экстремального управления и включающий а) коррекцию сигналов датчиков облученности объекта облучения по сигналу датчика внешней облученности, позволяющую учесть динамику облачности, б) поиск экстремума облученности объекта облучения, в) вычисление поправки по равномерности и введение ее в момент формирования управляющего воздействия

4 Использование астрономических, климатических, светотехнических данных и современных методов светотехнических расчетов позволило построить адекватную задачам анализа функционирования САУЖУЭ имитационную модель процесса облучения Результаты компьютерного моделирования распределения облучённости по поверхности объекта облучения и натурного эксперимента отличаются не более, чем на 15%

5 Имитационный эксперимент показал, что оснащение объектов облучения жалюзийным узкополосным экраном с системой управления, функционирующей по предложенному алгоритму позволяет а) повысить уровень лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения летом на 5-10%, весной и осенью на 15-20%, зимой на 20-25%, б) повысить пространственную равномерность лучистой экспозиции на 27-30%,

6 Имитационный эксперимент показал, что внешние условия и неидеальность функционирования САУЖУЭ могут неблагоприятно сказываться на качестве облучения, в частности а) динамика облачности ведет к снижению облученности на 5-8%, однако, введение в алгоритм функционирования САУЖУЭ опера-

ции коррекции сигналов датчиков облученности объекта облучения по сигналу датчика внешней облученности позволяет компенсировать неблагоприятное воздействие, б) отклонение жалюзи от положения, отвечающего экстремуму, в пределах четырех градусов, дает снижение лучистой экспозиции на 3-5% и снижение равномерности облучения на 2-3%

7 Функционирование САУЖУЭ в условиях заводов-автоматов по производству плодоовощной продукции позволяет экономить электроэнергию, расходуемую на искусственное облучение растений В зимний период удельная экономия составляет более 18 киловатт-часов на квадратный метр производственной площади

Практические итоги работы

1 Определен подход к инженерному проектированию САУЖУЭ, заключающийся в использовании имитационной модели процесса облучения для отработки особенностей алгоритмов управления экранами и определения показателей качества облучения

2 Сформулированы общие технические требования к системе автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, предназначенной для установки в промышленных теплицах на завода-автоматах по производству плодоовощной продукции

3 Разработана эскизная конструкторская документация, проведены сборка и испытания опытного образца системы «САРОРТ-7» автоматического регулирования облучения растений в теплицах

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных научных результатов диссертационных работ

1 Донцов В М Автоматизация технологического процесса облучения объектов, оборудованных жалюзийными узкополосными экранами // Известия ОрелПУ Серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии информационные системы и технологии» —2007 — №4 — С 201-209

2 Донцов В.М Компьютерное моделирование системы управления радиационным режимом объектов, оборудованных жалюзийным узкополосным экраном / В М Донцов, Ю В Колоколов // Известия Тульского государственного университета Технические науки Серия «Технологическая системотехника» Выпуск 13 — Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - С 41-48

Статьи и материалы конференций, опубликованные в Российских и зарубежных

изданиях

3 Донцов В М Промышленные автоматизированные системы управления облученностью с применением жалюзийных узкополосных экранов / В М Донцов, Ю В Колоколов, В П Шарупич // Автоматизация технологических процессов управление, моделирование, контроль, диагностика Приложение к журналу «Мехатроника, автоматизация, управление» — 2007 — № 7 — С 2-6

4 Донцов В М Формирование подходов к проектированию промышленных регуляторов облученности на базе узкополосных жалюзийных экранов // Электротехнические комплексы и системы управления — Воронеж, 2007 — № 1 — С 80-84

5 Донцов В М Компьютерное моделирование распределения светового поля в теплицах // Известия ОрелГТУ Серия «Машиностроение Приборостроение» -2005 — № 2 - С 21-22

6 Донцов В М Регулирование естественной облученности растений в теплицах при помощи жалюзийного экрана // Труды региональной научно-технической конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» — Воронеж Воронежский ГТУ, 2003 — С 24-26

7 Донцов В М Метод измерения облученности растений в теплицах // Методы и средства измерений физических величин Материалы шестой всероссийской научно-технической конференции — Н Новгород Межрегиональное ВерхнеВолжское отделение Академии технологических наук РФ, 2002 — С 28

8 Донцов В М Моделирование радиационного режима теплиц / Е Н Асо-сков, В М Донцов // Сб науч тр ученых Орловской области / Ассоциация молодых ученых и студентов ВыпЗ —Орел ОрелГТУ, 1998 —С 27-36

9 Донцов В М Формирование принципов построения регуляторов радиационного режима теплиц / Е Н Асосков, В М Донцов, Ю В Колоколов, // Труды / Проблемы автоматизации энергосберегающих технологий Межвузовский сборник научных трудов —Брянск Издательство БГТУ, 1998 - С 12-18

10 Донцов В М Система автоматического управления трансформирующимся экраном для блочных теплиц // Сб науч тр ученых Орловской области / Ассоциация молодых ученых и студентов Вып 2 — Орел ОрелГТУ, 1997 — С 68-72

11 Dontsov V.M The Analysis of Algorithms of Light-Control System Operation in Greenhouses // Proceedings of conference / The Third International Conference on Neural Networks and Artificial Intelligence ICNNAI-2003 — Минск, Республика Беларусь — С 38-45

Лицензия ИД № 00670 от 05 01 2000 Подписано в печать « //» 01 _ 2008 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная

Уел печ л 1 Тираж 100 экз Заказ № Отпечатано с готового оригинал-макета на полиграфической базе ОрелГТУ 302030, г Орел, ул Московская, 65

Обозначения, принятые в тексте.

Введение.

1 Анализ процесса облучения на заводах-автоматах по производству плодоовощной продукции.

1.1 Общие замечания.

1.2 Определение облучённости объектов облучения.

1.3 Световое облучение и продукционный процесс растений.

1.4 Температурный режим сооружений.

1.5 Автоматизированное управление параметрами микроклимата.

1.6 Управление микроклиматом посредством жалюзийных экранов.

1.7 Выводы.

2 Имитационная модель процесса облучения.

2.1 Общие замечания.

2.2 Построение имитационной модели.

2.3 Ограничения, принятые при построении модели.

2.4 Актуализация модели процесса облучения.

2.5 Экспериментальное исследование качества имитационной модели.

2.6 Выводы.

3 Экспериментальное исследование системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном.

3.1 Общие замечания.

3.2 Цели и задачи исследования САУЖУЭ.

3.3 Постановка эксперимента.

3.4 Результаты экспериментальных исследований.

3.5 Анализ результатов экспериментального исследования САУЖУЭ.

3.6 Выводы.

Актуальность проблемы

Непрерывный рост потребностей человечества, сопровождаемый последовательным усложнением технологических процессов и производств, ведёт к взрывному увеличению энергоёмкости как отдельных направлений, так и. целых отраслей экономики.

Наблюдающееся вместе с этим в настоящее время; квадратичное увеличение численности народонаселения Земли ведёт к стремительному увеличению потребности человечества в энергии [22]. , .

Разведанные запасы углеводородов; ограничены и невосстановимы. Наблюдаются; глобальные изменения климатических условий,, возможно, напрямую связанные с антропогенным; фактором нагрузки на окружающую среду [2].

Вопросы энергосбережения и в первую очередь интенсификации ис-. пользования энергии солнечного излучения выходят на первый план.

На границе атмосферы Земли интенсивность облучения солнечными лучами достигает более одного киловатта на квадратный метр. Земной поверхности достигает поток интенсивностью в среднем от 100 до 250 ватт на квадратный метр. В видимом диапазоне волн вблизи поверхности земли энергия солнечного излучения; может составлять до 20 мегаджоулей на квадратный метр за сутки [77].

Существует ряд технологий, эффективность которых напрямую зависит от интенсивности- облучения объектов различной, природы, тем или иным лучистым; потоком. Промышленное . производство: плодоовощной продукции на заводах-автоматах является, одной из таких технологий.

Количество произведённой биомассы и качество продукции1 напрямую зависят от энергии облучения за период вегетации, спектрального состава излучения, а также от мгновенной облучённости и цикличности облучения [74, 85].

При недостаточном количестве естественной солнечной радиации для производства плодоовощной продукции применяются искусственные источники облучения, потребляющие значительное количество электрической энергии [35].

Известен способ перераспределения светового потока и наиболее простое техническое решение светорегулятора в виде набора узких светоотражающих полос, способных менять угловое положение относительно продольной оси. Такие полосы возможно размещать под светопрозрачной кровлей вооружений так, чтобы в закрытом положении полосы перекрывали большую часть светового отверстия. Подобные конструкции носят название «жалюзийный узкополосный экран» - ЖУЭ [79].

Перспективным представляется' использование ЖУЭ в сооружениях защищённого грунта. Лучистый теплообмен между сооружением со светопрозрачной кровлей и окружающей средой влияет на микроклимат [6]. Изменяя интенсивность проникающего внутрь сооружения и уходящего наружу лучевых потоков можно добиться повышения качества регулирования параметров микроклимата с одновременным снижением энергетических затрат на функционирование таких систем поддержания микроклимата как системы подогрева и системы охлаждения (туманообразования).

Перераспределение светового потока должно быть таковым, чтобы мгновенная облучённость объекта облучения отвечала,экстремуму некоторой функции качества облучения, которая в свою очередь формируется на основе анализа требований процесса облучения [31].

Вид функциональной зависимости показателей качества облучения от углового положения жалюзи ЖУЭ меняется при'изменении конфигурации объекта облучения. Положения экстремумов показателей качества облучения неизвестны заранее и существенно изменяются в течение одного светового дня вслед за перемещением солнца по небосводу [81].

Задача автоматизации управления ЖУЭ требует системного подхода и формирования адекватной модели ЖУЭ с системой управления [10].

Анализ результатов-моделирования позволит сформировать обоснованные технические требования к системе автоматического управления жа-люзийным узкополосным экраном (САУЖУЭ).

В качестве объекта исследования выступает процесс преобразования естественного солнечного излучения жалюзийным узкополосным экраном, снабжённым системой автоматического управления.

Предмет исследования: алгоритмы и модели системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном.

Цель диссертационной работы состоит в повышении уровня и пространственной равномерности лучистой экспозиции объектов в сооружениях, оборудованных жалюзийными узкополосными экранами, в условиях априорной неопределённости- конфигурации- объекта облучения и характеристик естественного излучения.

Основные задачи исследования: анализ процесса облучения объектов естественным солнечным' излучением; разработка критериев оценки качества регулирования облучённости объектов облучения, оборудованных жалюзийными экранами; разработка алгоритмов автоматического управления жалюзийным экраном и способов их сравнительной их оценки;, разработка модели облучения объектов естественным солнечным излучением, и на её базе имитационной модели системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном; экспериментальная проверка качества моделирования облучения объектов естественным солнечным излучением; экспериментальное исследование алгоритмов автоматического управления жалюзийным экраном на имитационных моделях; разработка, реализация, натурные испытания системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном (САУЖУЭ).

Методы и средства исследований

Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, имитационного компьютерного моделирования, теории автоматического управления, экспериментальных исследований. В работе применялись элементы математической статистики, теории аппроксимации экспериментальных данных, теории цифровой обработки сигналов. Для формирования имитационной модели и обработки результатов моделирования и экспериментов использовались система управления базами данных, языки программирования высокого уровня, табличные и текстовые процессоры.

Практическая реализация САУЖУЭ выполнялась с использованием методов теории конечных автоматов, теории надёжности, теории цифровой обработки сигналов. Использовались программно-аппаратные средства кросс-компиляции и отладки программного обеспечения микроконтроллеров.

Научная новизна работы

1 Предложен новый критерий оценки качества управления жалюзийным узкополосным экраном, основанный на сравнении уровня и пространственной равномерности лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения за световой день с уровнем и пространственной равномерностью лучистой экспозиции для тождественного объекта облучения, не оборудованного жалюзийным узкополосным экраном, при заданных ограничениях на мгновенную облучённость.

2 Разработан новый алгоритм автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, основанный на законе экстремального управления по облучённости объекта облучения, включающий а) коррекцию измеренных значений облучённости объекта облучения с учётом динаи мики внешней облучённости во время поискового движения; б) вычисление поправки по равномерности облучения с введением её в момент формирования управляющего воздействия.

3 Разработана имитационная модель процесса облучения, включающая модели системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, объекта облучения, а также программу расчёта естественной облучённости, основанную на способе трассировки лучей и отличающуюся учётом динамики облачности.

Практическая значимость работы и внедрение результатов

1 Использование разработанной имитационной модели в процессе проектирования систем автоматического управления жалюзийными экранами даёт возможность анализировать особенности алгоритмов управления экранами в широком диапазоне внешних условий, а также определять показатели качества облучённости объектов, оснащаемых жалюзийными экранами.

2 С применением предложенного алгоритма функционирования САУЖУЭ разработана проектно-конструкторская документация опытного образца системы автоматического регулирования облучённости растений в теплицах «САРОРТ-7». Проведены испытания опытного образца «СА-РОРТ-7» в экспериментальной теплице.

Положения, выносимые на защиту

1 Критерий оценки качества управления жалюзийным узкополосным экраном в условиях априорной неопределённости характеристик внешнего естественного облучения и конфигурации объекта облучения.

2 Алгоритм функционирования системы автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, учитывающий динамику внешней естественной облучённости во время поискового движения и формирующий поправку по равномерности облучения.

3 Имитационная модель процесса облучения, включающая модели объекта управления, оборудованного жалюзийным узкополосным экраном с системой автоматического управления и модель естественного облучения, учитывающая динамику облачности.

Апробация и публикация результатов работы. Основные результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах: международный научный симпозиум «Техника и технология экологически чистых химических производств», - Москва, 1997; первая Всероссийская научно-техническая конференция «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» — Нижний Новгород, 1999; шестая всероссийская научно-технической конференция «Методы и средства измерений физических величин» - Нижний Новгород, 2002; региональная научно-техническая конференция «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании; управлении, производстве» -Воронеж, 2003;

The Third International Conference on Neural Networks and Artificial Intelligence. ICNNAI-2003 - Минск, Республика Беларусь, 2003; регулярно в процессе работы над диссертацией материалы рассматривались на научных семинарах кафедры «Проектирование и технология электронных и вычислительных систем» Орловского государственного технического университета.

По содержанию диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных научных результатов диссертационных работ.

3.6 Выводы

1 Имитационный эксперимент показал, что оснащение объектов облучения жалюзийными узкополосными экранами, снабжёнными системой автоматического управления, ведёт в идеальных условиях а) к повышению лучистой экспозиции естественного облучения площади объекта облучения в разное время года на 10-30%; б) к улучшению вертикальной равномерности облучения на 30-35%.

2 Динамика облачности оказывает негативное влияние на работу системы, приводя к снижению уровня и пространственной равномерности лучистой экспозиции площади объекта облучения. Введение в алгоритмы функционирования САУЖУЭ модуля коррекции влияния динамики облачности позволяет компенсировать снижение экспозиции на 5-8% в летний, весенний и осенний периоды и на 3-5% в зимний.

3 Отклонение углового положения жалюзи от точки экстремума на четыре угловых градуса ведёт к снижению лучистой экспозиции на 3-5% и пространственной равномерности облучения на 2-3%.

4 Функционирование САУЖУЭ в режиме «Светоловушка» в зимний период на заводах-автоматах по производству плодоовощной продукции даёт прямую экономию электроэнергии, расходуемой на искусственное облучение растений до 3%, что составляет удельную экономию до 18 киловатт-часов на квадратный метр.

Заключение

Проделанная работа позволила практически реализовать один из вариантов интенсификации использования солнечной энергии — внедрение в промышленное производство жалюзийных узкополосных экранов, оборудованных системой автоматического управления. Достигнута поставленная в диссертационной работе цель, заключающаяся в повышении уровня и пространственной равномерность естественного облучения объктов.

Сформулируем основные теоретические итоги работы.

1 В результате анализа процесса промышленного производства плодоовощной продукции выявлено: а) в условиях средней полосы России облучённость естественным солнечным излучением выступает фактором, лимитирующим продуктивность производства; б) фактором, снижающим продуктивность промышленного производства плодоовощной продукции является повышенная температура в помещении; в) использование жалюзийных узкополосных экранов позволяет увеличивать облучённость и пространственную равномерность облучения объектов; г) использование жалюзийных узкополосных экранов позволяет снимать небольшие перегревы объекта облучения без значительных энергетических затрат и стрессовых воздействий, присущих известным системам снижения температуры.

2 На основе анализа процесса облучения объектов, оборудованных жалюзийным экраном, предложены критерии оценки качества управления экраном, заключающиеся: а) в определении лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения за световой день; б) в определении пространственной равномерности лучистой экспозиции площади объекта облучения за световой день.

3 На основе анализа процесса облучения объектов, оборудованных жалюзийным экраном, и предложенных критериев качества разработан новый алгоритм автоматического управления жалюзийным экраном; основанный на законе экстремального управления и включающий: а) коррекцию сигналов-датчиков облучённости объекта облучения по сигналу датчика внешней облучённости, позволяющую учесть динамику облачности; б) поиск экстремума облучённости объекта облучения; в) вычисление поправки по равномерности и введение её в момент формирования управляющего воздействия.

4 Использование астрономических, климатических, светотехнических данных и современных методов светотехнических расчётов позволило построить адекватную задачам анализа функционирования системы управления жалюзийным экраном имитационную модель процесса облучения. Результаты компьютерного.моделирования распределения облучённости по поверхности объекта облучения и натурного эксперимента отличаются не более, чем<на> 15%.

5 Имитационный эксперимент показал, что оснащение объектов облучения жалюзийным узкополосным экраном с системой управления, функционирующей по предложенному алгоритму позволяет: а) повысить уровень лучистой экспозиции площади поверхности объекта облучения в разное время года на 5-25%; б) повысить пространственную равномерность лучистой экспозиции в разное время года на 27-30%;

6 Имитационный эксперимент показал, что неблагоприятные внешние условия и неидеальность функционирования жалюзийного узкополосного экрана следующим образом сказываются на качестве облучения: а) динамика облачности ведёт к изменению формы экстремальной характеристики облучения и снижению облучённости на 5-8%, однако, введение в алгоритм функционирования системы автоматического управления операции коррекции сигналов датчиков облучённости объекта облучения по сигналу датчика внешней облучённости позволяет компенсировать неблагоприятное воздействие; б) отклонению углового положения жалюзи от точки экстремума на каждые четыре градуса, даёт снижение лучистой* экспозиции- на 3-5% и снижение равномерности облучения на 2-3%.

7 Функционирование жалюзийного узкополосного экрана, снабжённого * системой автоматического управления, в режиме «Светоловушка» в условиях заводов-автоматов по производству плодоовощной продукции позволяет экономить электроэнергию, расходуемую на искусственное облучение растений. В зимний период удельная экономия составляет 18 киловатт-часов на квадратный метр площади теплицы.

Практические итоги работы.

1 Определён подход к инженерному проектированию систем .управления жалюзийными экранами, заключающийся в использовании имитационной модели процесса облучения для отработки особенностей алгоритмов управления экранами.

2 Сформулированы общие технические требования, к системе автоматического управления жалюзийным узкополосным экраном, предназначенной для установки, в промышленных теплицах на завода-автоматах по производству плодоовощной продукции.

3 Разработана эскизная конструкторская документация, проведены сборка и испытания опытного образца системы автоматического регулирования облучения растений в теплицах типа «САРОРТ-7».

Перспективы исследований.

В работе подробно анализировался односкатный плоский жалюзий-ный экран. Однако конструкции регуляторов потока светового излучения могут быть весьма разнообразны. Это двускатные жалюзийные экраны, размещаемые непосредственно под крышей сооружения. Это фасетчатые конструкции, позволяющие отражать солнечное излучение и излучение искусственных источников под любым углом.

Среди задач управления двускатным жалюзийным экраном на< первое место выходит вопрос сокращения времени поиска положения жалюзи, отвечающего экстремуму функции качества облучения, так как наличие двух скатов определяет и двумерный алгоритм поиска.

Будущие исследования могут коснуться проблем, связанных с реализацией жалюзийных экранов, регулирующих спектральный состав облучения [15, 53]. Здесь также возникает проблема многомерного поиска.

Узким местом практической реализации жалюзийных узкополосных экранов по-прежнему остаётся механизм передачи момента вращения от электропривода к жалюзи.

Интересным представляется продолжение исследований по реализации датчиков облучённости в виде систем, формирующих цветное растровое изображение, что позволит точнее измерять облучённость и снизит требования к точности установки датчиков.

Важнейшее направление исследований — дальнейшая интеграция систем управления температурой, влажностью, естественной и искусственной облучённостью.

Применение современных систем управления естественной и искусственной облучённостью позволяет не только интенсифицировать использование солнечной энергии, но и совершенствовать технологические процессы и целые производства, приводя к последовательному экономическому росту Российской и мировой экономики.

1. Айзенберг, Ю.Б. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Знак, 2006. - 972 с.

2. Андрижиевский, А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. — 2-е изд. испр. Минск: Вышэйшая школа, 2005. — 294 с.

3. Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели). / Под ред. Ю.С. Седунова и др. Д.: Гидрометиоиздат, 1991. - 510 с.

4. Бесекерский, В.А. Микропроцессорные системы автоматического управления / В.А. Бесекерский, Н.Б. Ефимов, С.И. Зиатдинов и др.; под общ. ред. В.А. Бесекерского.' Д.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 365 с.

5. Бесекерский, В.А. Теория автоматического регулирования. / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1974. - 340 с.

6. Блох, А.Г. Теплообмен излучением: справочник. / А.Г. Блох, Ю.А. Журавлев, Л.Н. Рыжков. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

7. Брянский, Л.Н. Краткий справочник метролога: справочник. / Л.Н. Брянский, А.С Дойников. М.: Издательство стандартов, 1991. -79 с.

8. Будак, В.П. Визуализация распределения яркости в трехмерных сценах наблюдения. М.: Издательство МЭИ, 2000. - 136 с.

9. Бусленко, Н.П. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем / Под ред. Н.П. Бусленко. М.: Наука, 1977. - 240 с.

10. Вальков, В.М. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. / В.М. Вальков, В.Е. Вершинин — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977. 237 с.

11. Виглеб, Г. Датчики. Пер. с нем. М.: Мир, 1989. - 196 с.

12. Воскресенская, Н.П. Фотосинтез и спектральный состав света. — М.: Наука, 1965-309 с.

13. Гольденберг, JI.M. Цифровая обработка сигналов: Справочник / JI.M. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк — М.:Радио и связь, 1985-312 с.

14. Дженнингс, Р. Руководство разработчика баз данных на Visual Basic 6. М.: Издательский Дом «Вильяме», 2001. - 976 с.

15. Донцов, В.М. Система автоматического управления трансформирующимся экраном-для блочных теплиц // Сб. науч. тр. учёных Орловской области / Ассоциация молодых учёных и студентов. Вып. 2. — Орёл: ОрёлГТУ, 1997. С. 68-72.

16. Дьяконов, В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ: Справочник. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 240 с.

17. Иванов, В.А. Математические основы теории автоматического регулирования: учеб. пособие для вузов. / Под ред. Б.К. Чемоданова. -М.: Высшая школа, 1971. 808 с.

18. Иванов, В.П. Трехмерная компьютерная графика. / В.П. Иванов, А.С. Батраков / Под ред. Г.М. Полищука. — М.: Радио и связь, 1995. -224 с.

19. Капица, С.П. Общая теория роста человечества. М.: Наука, 1999. -190 с.

20. Клочкова, М.П. Пересчет совместной интегральной облученности в ФАР / М.П. Клочкова, Т.С. Шарупич, В.П. ШарупичV/ Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1985. — № 5. — с. 32.

21. Клюев, А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев / под ред. А.С. Клюева. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990: - 464 с.

22. Кнорринг, Г.М. Осветительные установки. JL: Энергоатомиздат, Ле-нингр. отд-ние, 1981.-288 с.

23. Кондратьев, К.Я. Радиационный режим наклонных поверхностей. / К.Я. Кондратьев, З.И. Пивоварова, М.П. Федорова Л.: Гидрометеоиз-дат, 1978.-240 с.

24. Королюк, B.C. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / B.C. Королюк, Н.И. Портенко, А.В. Скороход, А.Ф. Турбин. М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. лит., 1985. - 640 с.

25. Корытин, A.M. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / A.M. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Ра-димов, Н.К. Шапарев. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Энергоатомтиз-дат, 1988.-432 с.

26. Костылев, А.А. Статистическая обработка результатов экспериментов на микро-ЭВМ и программируемых калькуляторах / А.А. Костылев, П.В. Миляев, Ю.Д. Дорский и др.: — Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1991.-304 с.

27. Красовский, А.А. Справочник по теории автоматического управления / Под ред; А.А. Красовского. Mi: Наука. Гл. ред. физ.-мат. Лит., 1987. -712 с.

28. Кунцевич,, В.М; Импульсные самонастраивающиеся и экстремальные-системы автоматического управления. Киев: Техшка, 1966. — 282:с.

29. Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: пер с англ./Дж: Купер, К. Макгилем. М.: Мир, 1989. - 379 с.

30. Курец, В.К. Моделирование продуктивности и холодоустойчивости растений / В.К. Курец, Э.Г. Попов. Л.: Наука, 1979. - 160 с.

31. Кухлинг, X. Справочник по физике: пер. с нем. М.: Мир, 1983. -' 520 с.

32. Леман, В'.М. Культура растений при электрическом свете. — М.: Колос, 1971.- 320 с.

33. Мак-Манус, Дж.П. Обработка баз данных на Visual Basic 6.- М.: Издательский Дом «Вильяме», 2000L-672 с.

34. Мейзда, Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 535 с.

35. Мирский, Г.Я. Электронные измерения: 4-ё изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1986. 440 с.

36. Ничипорович, А.А. О некоторых принципах оптимизации фотосинтетической деятельности растений в посевах. / А.А. Ничипорович, К.А. Асроров. // Фотосинтез и использование солнечной энергии. JI.: Наука, 1971.-С. 5-17.

37. Ничипорович, А.А. О путях повышения продуктивности фотосинтеза растений в посевах. // Фотосинтез и вопросы продуктивности растений. М.: Издательство АН СССР. - 1963. - С. 5-36.

38. Ничипорович, А.А. Потенциальная продуктивность растений и принципы её использования. // Сельскохозяйственная биология. Т.14. — 1979.-№6.-С. 683-694.

39. Ничипорович, А.А. Теория фотосинтетической продуктивности растений. // Физиология растений. Т.З. 1977. - С. 11-54.

40. Ничипорович, А.А. Фотосинтез и использование энергии солнечной радиации / А.А. Ничипорович, И.А. Шульгин // Ресурсы биосферы. Вып 2. Москва. - 1976. - С. 6-55.

41. Ничипорович, А.А. Фотосинтез и пути повышения продуктивности растений. // Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. Кишенев. — 1976. — С. 9-15.

42. Ничипорович, А.А. Энергетическая эффективность и продуктивность фотосинтезирующих систем как интегральная проблема. // Физиология растений. Т.25, вып. 5. 1978. - С. 922-937.

43. Ничипорович, А.А. Энергетическая эффективность фотосинтеза и продуктивность растений. // АН СССР. Научный центр биологических исследований. — Пущино: Препринт. 1979. — 37 с.

44. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений. / П.В. Новицкий, И.А. Зограф 2-е изд., перераб. и доп. - JL: Энерго-атомиздат, Ленингр. отд-ние, 1991. - 304 с.

45. Пат. 2001124921 РФ, МПК7 А 01 G 13/02, А 01 G 9/14, С 09 К 11/02. Люминесцентный материал для оптимизации процессов фотосинтеза и развития растений. / Заведея А.Е., Кузнецов А.П., Передерей А.Г. -№2001124921/13; заявл. 12.09.2001; опубл. 10.09.2004 . '

46. Пат. 2004105943 РФ, МПК7 G 02 F 1/00. Переключаемые элекгрохром-ные устровства с равномерным переключением и затенением предпочтительных зон. / Рукавина Томас Дж. (US), Лин Чиа-Ченг. (US) — №2004105943/28; заявл. 01.07.2002; опубл. 10.04.2005.

47. Пат. 2019080 РФ, МПК6 А 01 G 9/14, А 01 G 9/22, А 01 G 9/26. Теплица. / Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Мудрак Е.И., Костенецкий В.И. -№4947647/15; заявл. 21.06.1991; опубл. 15.09.1994.

48. Пат. 2020795 РФ, МПК5 А 01 G 9/14, А 01 G 9/22. Теплица. / Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Смехун О.В., Хорхордин Е.В., Попов Н.Г. -№5066961/15; заявл. 07.18.92; опубл. 15.10.94.

49. Пат. 2032315 РФ, МПК6 А 01 G 9/26, А 01 G 9/14, А 01 G 31/02. Устройство для регулирования освещения теплицы. / Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Смехун О.В., Хорхордин Е.В., Попов Н.Г. -№5007528/15; заявл. 01.11.91; опубл. 10.04.95.

50. Пат. 2065693 РФ, МПК6 А 01 G 31/00. Способ выращивания рассады томата на гидропонной установке. / Шарупич В.П. — №5049234/13; заявл. 23.06.92; опубл. 27.08.96.

51. Пат. 2085071» РФ, МПК6 А 01 G 9/14. Теплица. / Шарупич В.П., Шарупич Т.С., Михайличенко А.В., Скуратовский И.В. №4947590/13; заявл. 21.06.91; опубл. 27.07.97.

52. Пат. 2192123 РФ, МПК7 А 01 G 9/14, А 01 G 9/22. Теплица. / Бычков В.К., Миронов В.М. №2001103360/13; заявл. 02.02.2001; опубл. 10.11.2002.

53. Пат. 2264080 РФ, МПК7 А 01 G 9/24, А 01 G 9/14, Е 04 D 13/18, F 24 J 2/10, F 24 J 2/34. Солнечный интенсифицированный тепличный комплекс. / Чабанов А.И., Соболев В.М., Соловьёв А.А., и др. — №2002135940/12; заявл. 20.12.2002; опубл. 20.11.2005.

54. Пат. 92014241 РФ, МПК6 А 01 G 9/24. Теплица / Шарупич В.П. -№92014241/13; заявл. 23.12.92; опубл. 20.04.97.

55. Пат. 93009923 РФ, МПК6 А 01 G 9/24, А 01 G 9/26. Устройство для определения положения жалюзийного экрана. / Шарупич В.П. — №93009923/15; заявл. 25.02.93; опубл. 25.10.95.

56. Препарата, Ф. Вычислительная геометрия: введение: пер. с англ. / Ф. Препарата, М. Шеймос. М.: Мир, 1989 - 478 с.

57. Пых, Ю.А. Математические модели^фотосинтеза листа в общей модели продуктивности агроэкосистем. // Сб. трудов АФИ. вып. 38. — Л.: Изд.АФИ, 1976. С. 30-46.

58. Растригин, Л.А. Системы экстремального управления. — М.: Наука, 1974.-632 с.

59. Роджерс, Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989.-512 с.

60. Росс, Ю.К. Радиационный режим и архитектоника растительного покрова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 327 с.

61. Рысс, А.А. Автоматизация технологических процессов в защищенном грунте. Ml: Россельхозиздат, 1983. - 80 с.

62. Скляров, В.А. Программирование на языках Си и Си++. — М.: Высшая школа, 1999.-288 с.

63. Слейтер, Р. Водный режим растений. М.: Мир, 1970. — 367 с.

64. Смехун О.В. Монтаж и наладка жалюзийных экранов в теплицах. / О.В. Смехун, В.П. Шарупич. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1989. — № 1. С. 15-17.

65. Соболь, И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. лит., 1973. — 311 с.

66. Советов, Б.Я. Моделирование систем. Практикум: учеб. пособие для вузов / Б.Я Советов, С.А. Яковлев. — 2-е изд., перераб и доп. — М.: Высшая школа, 2003. — 295 с.

67. Советов, Б.Я. Моделирование систем. Учеб. для вузов. / Б.Я. Советов, С.А Яковлев 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2001. -343 с.

68. Стоцкий, JI.P. Физические величины и их единицы: справ, кн. для учителя. М.: Просвещение, 1984. - 239 с.

69. Тарчевский, И.А. Основы фотосинтеза. М.: Высшая школа, 1977. -253 с.

70. Тихомиров, А.А. Светокультура растений: биофизические и биотехнологические основы: Учеб. пособие / А.А. Тихомиров, В.П. Шарупич, Г.М. Лисовский. Новосибирск: Изд-во Сибир. отд-ния Рос. Акад. Наук, 2000.-213 с.

71. Тооминг, Х.Г. Солнечная радиация и формирование урожая. — Л.: Гид-рометеоиздат, 1977.-215 с.

72. Харченко, Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энерго-атомиздат, 1991. - 208 с.

73. Хромов, С.П. Метеорология и климатология. / С.П. Хромов, М.А. Пет-росянц — 4-е изд. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994. 528 с.

74. Шарупич, В.П. Радиационный режим и светотехническое оборудование теплиц 0-VII световых зон СССР. Орёл: МИИП "Поиск", 1992. -216 с.

75. Шарупич, В.П. Управление приводом жалюзийного экрана в блочных теплицах // Техника в сельском хозяйстве. 1985. — №10. — С. 26-27.

76. Шарупич, Т.С. Технологии финансирования, энергосбережения, выращивания и строительства в защищенном грунте России. Учебник для вузов. / Т.С. Шарупич, В.П. Шарупич, А.А. Барков, А.Н. Киселев. -Орёл: Изд. «Труд», 2005. 276 с.

77. Шарупич, Т.С. Энергоресурсосбережение и интенсификация продукционного процесса в отрасли защищенного грунта. Учебное пособие для ВУЗов. Орёл: Изд. «Патент», Град-РИЦ, ПФ «Картуш», 2006. -172 с.

78. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука: пер. с англ. -М.: Мир, 1978.-418 с.

79. Шульгин, И.А. Растение и солнце. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.I340 с.

80. Яворский, Б.М. Справочник по физике: 2-е изд., перераб. / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. — М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. лит., 1985. -512 с.

81. Люксметр Ю-116. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Москва: В/О Машприборинторг.

82. ГОСТ 2.052-2006. Электронная модель изделия. Общие положения. -М.: Стандартинформ, 2006. 16 с.

83. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями.

84. Методы обработки результатов измерений. — М.: Издательство стандартов, 2001. 7 с.

85. ГОСТ Р 50779.21-2004. Статистические методы. Правила определения и методы расчёта статистических характеристик по выборочным данным. Часть 1. Нормальное распределение. М.: Издательство стандартов, 2004 -50 с.

86. Пособие по проектированию теплиц и парников: (к СНиП 2.10.04-85 ) / Гипронисельпром. — М.: Стройиздат, 1988.

87. Справочное пособие 2.91 к СНиП 2.04.05-91 Расчет поступления теплоты солнечной радиации в помещения. М.: Стройиздат, 1991.

88. Справочное пособие к СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология. -М.: Стройиздат, 1982.

89. Бадалян, А.Х. Цифровая система автоматического регулированйя микроклимата в теплицах с прогнозированием изменения солнечной радиации и наружной температуры: дисс. канд. техн. наук — 05.13.07 — Ереван, 1987.- 177 с.

90. Вагин, B.C. Оптимизация системы «растение-теплица-свет»: дисс. канд. физ.-мат. наук. 03.00.02. - Красноярск, 1986. - 155 с.

91. Клеринг, Ханс-Петер Оптимизация использования солнечной радиации и других видов энергии в производстве тепличных овощей: дисс. канд. сельскохоз. наук. 06.01.06, 05.20.02. - М., 1982. - 132 с.

92. Корбут, B.JI. Оптимизация фотосинтеза растений регулированием их облученности: дисс. канд. сельскохоз. наук. — 06.01.06. — М., 1973. -149 с.

93. Andrew, Ed. An Introduction to Ray Tracing. / Ed. Andrew S. Glassner. -New York: Academic Press, 1989. 329 p.

94. Dietzer, G. Guidelines for lighting of plants in controlled environments. /j

95. G. Dietzer, R. Langhans, J. Sager, A. Spomer, T. Tibbitts. // In Proceedings of Workshop on International Lighting in Controlled Environments, NASA Publication, 1994. CP-95-3309. - pp. 391-393

96. Grant, R.H. Obscured overcast sky radiance distributions for the ultraviolet and photosyntheticallyactive radiation wavebands. / R.H. Grant, G.M. Heisler. // J. Appl. Meteorol. 36, 1997. pp. 1336-1345.

97. Hanan, J.J. Greenhouses Advanced Technology for Protected Horticulture. CRC Press. Kendrick, R.E. and G.H.M. Kronenberg (eds.), 1998.

98. Moller, T. Fast, Minimum Storage Ray-Triangle Intersection. / Tomas Moller, Ben Trumbore // J. Graphics Tools 2(1), 1997. pp. 21-28.

99. Montenbruck, О. Astronomy on the Personal Computer. / Oliver Montenbruck, Thomas Pfleger Springer-Verlag, 1991, 1994, 1998, 2000. -364 p.

100. Wells, D. Ray Tracing Creations. Generate 3-D Photorealistic Images on the PC. / D. Wells, C. Young. Corte Madera: Waite Group Press, 1993. -573 p.

101. BPW21R Silicon PN Photodiode. Vishay Semiconductors. Document Number 81519 Rev. 1.4, 08-Mar-05 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.vishay.com/doc781519, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

102. Measurement Techniques. Vishay Semiconductors. Document Number: 80085 Rev. 1.2, 14-Apr-04 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.vishay.com/doc780085, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

103. ZLIB библиотека для сжатия общего назначения версии 1.1.4 Электронный ресурс. — Режим доступа: http://zlib.net.ru, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.