автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка теоретических и экспериментальных аспектов непрерывного смесеприготовления в условиях управляемого процесса дозирования

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ АСПЕКТОВ НЕПРЕРЫВНОГО СМЕСЕПРИГОТОВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ УПРАВЛЯЕМОГО ПРОЦЕССА ДОЗИРОВАНИЯ

Специальность: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

НАЗИМОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Кемерово 2004

Работа выполнена на кафедрах «Процессы и аппараты пищевых производств» и «Автоматизация производственных процессов и АСУ» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Научные руководители: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Иванец В. Н.

Ведущая организация - государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет

Защита состоится «20» мая 2004г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета К 212.089.01 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности.

Автореферат разослан «]£» апреля 2004г.

Ученый секретарь

кандидат технических наук, профессор Федосенков Б. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Попов А. М.

кандидат технических наук, доцент

Медведев А. Е.

диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обеспечение продовольственной безопасности государства является важной народнохозяйственной задачей. При этом разработка аппаратурного оформления процессов производства пищевых продуктов, основанных на переработке сухих сыпучих материалов, и его совершенствование является важным условием решения задач, определенных «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения РФ до 2005 года».

Разработка технологий и пищевых продуктов нового поколения, в том числе функциональных, основана на использовании пищевых и биологически активных добавок. Важной особенностью их использования является заданная концентрация в пищевых продуктах, основанная на суточной дозе потребления.

При получении пищевых продуктов с заданными свойствами и безопасных в гигиеническом отношении, определенные трудности возникают на этапе дозирования добавок и их дальнейшего равномерного распределения при смешивании, что связано с высокими процентными соотношениями смешиваемых компонентов, существенными отличиями их гранулометрического состава и агрегатного состояния.

Особую значимость приобретает дозирование при механизированных способах производства многокомпонентных пищевых продуктов, основанных на использовании аппаратов непрерывного действия. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов получения смесей на основе сыпучих компонентов, проведенных в России и за рубежом, показывает значительное преимущество смесеприготовительных агрегатов (СА) непрерывного действия по сравнению с периодическими.

Однако до последнего времени непрерывнодействующие смесительные аппараты не получили широкого применения в промышленности из-за нерешенности ряда вопросов. В частности, недостаточно изучен вопрос влияния входных сигналов, формируемых дозаторами различного типа, на структурные параметры выходных потоков, а также совместное влияние этих факторов и динамических характеристик смесителей непрерывного действия (СНД) на качество готовой смеси. Особенно это важно при получении комбинированных продуктов, когда соотношение смешиваемых компонентов составляет 1:1000 и выше.

В последние годы рядом российских и зарубежных ученых (Макаров Ю.И., Александровский А.А., Ахмадиев Ф.Г., Зайцев А.И., Иванец В.Н., Gi-Ы^го R.G. и др.) опубликованы исследования в области разработки теории непрерывного смешивания. Однако разработке теоретических аспектов процесса дозирования посвящено сравнительно небольшое количество работ. Незавершенность подобных исследований сдерживает разработку новых, более универсальных, разновидностей СА, которые бы полнее удовлетворяли постоянно

растущие требования к качеству производства.

пр^ттуЕ-г/ма а конкретного

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ! БИБЛИОТЕКА I СПетер 09 »0 <*

Кроме того, в настоящее время недостаточно развит системный подход к изучению процессов получения сыпучих смесей, который бы увязывал в единую цепочку процессы дозирования и смешивания с точки зрения кибернетических представлений о динамических системах смесеприготовления.

При этом широко используемые в составе смесительных агрегатов более простые в изготовлении и эксплуатации дозирующие устройства объемного принципа действия обладают в ряде случаев относительно большими погрешностями дозирования - в сравнении с весовыми, которые не всегда возможно сгладить при смешивании.

Поэтому разработка, совершенствование и исследование технологических способов смесеприготовления, методов автоматизированного контроля и управления динамикой смесеприготовительного агрегата на базе теоретических и экспериментальных исследований процессов дозирования и смешивания, создание теории и методики их расчета с использованием математических моделей смесеприготовления, реализуемых на компьютерной основе, является актуальной задачей, представляющей научный и практический интерес для перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР по грантам Министерства образования РФ на 2003-2004гг.: 1) ТО2-06.7-1238 «Научно-практические основы разработки непрерывнодействующих смесителей центробежного типа с регулируемой инерционностью для получения сухих и увлажненных композиционных материалов», научный руководитель - Иванец В.Н.; 2) ТО2-03.2-2440 «Система технологического мониторинга и автоматизированного управления динамикой непрерывных технологических процессов в агрегатах для производства пищевых дисперсных композиций на базе вспле-сковых преобразований», научный руководитель - Федосенков Б.А.

Цель работы. Разработка теоретических и экспериментальных аспектов смесеприготовления в агрегатах непрерывного действия в режиме автоматизированного управления динамикой процессов дозирования.

Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решались следующие задачи: разработка и анализ математических моделей процессов непрерывного и дискретного дозирования; исследование влияния режимов работы дозаторов непрерывного и дискретного действия на погрешность дозирования сыпучих материалов; разработка аппаратно-программного комплекса, способов идентификации и контроля текущих режимов работы дозирующих устройств с использованием математического подхода на основе вейвлет-преобразований; создание векторной автоматизированной системы управления процессами дозирования с обратной связью по двумерным время-частотным координатам; формирование математической модели СА и разработка метода ее исследования, позволяющего на интерактивном уровне рационально согласовать режимные параметры работы блока дозирующих устройств (БДУ) и смесителя непрерывного действия для получения смесей требуемого качества; проверка разработанных математических моделей на адекватность реальному процессу дозирования.

Научная новизна. Созданы математические модели процессов дозирования в непрерывнодействующих смесеприготовительных агрегатах, позволяющие анализировать возможности получения смесей заданного качества; получены экспериментальные данные исследований дозирующих устройств, дающие возможность - в совокупности с математическим подходом на базе вейв-лет-преобразований - контролировать и идентифицировать текущие режимы их работы; разработан способ мониторинга и автоматизированного управления динамикой технологических процессов дозирования, обеспечивающий коррекцию последних в реальном времени и непрерывный структурный анализ мате-риалопотоковых сигналов дозирующих устройств; разработаны математические модели СА непрерывного действия с различными конфигурациями БДУ и смесителей непрерывного действия, позволяющие на основе их анализа реали-зовывать новые технологические способы получения смесей заданного качества путем структурной организации материалопотоков блока дозаторов, а также рециркуляционных и согласно-параллельных каналов смесительного оборудования; выявлены качественные и количественные закономерности сглаживания входных сигналов смесителями непрерывного действия, обладающими разными инерционными свойствами.

Практическая значимость и реализация. Разработка теоретических и экспериментальных аспектов процессов дозирования и смешивания в СА непрерывного действия позволила усовершенствовать работу БДУ (уменьшить погрешность дозирования сухих сыпучих материалов устройствами объемного типа на 15-20%) и использовать в его составе более простые по конструкции (менее инерционные) центробежные СНД для получения смесей высокого качества; разработана автоматизированная система управления процессом дозирования, дающая возможность повысить качество готовых смесей по ключевым компонентам на 1045%; предложен способ производства сахарного печенья с приготовлением теста на смеси сыпучих компонентов, полученной в смесепри-готовительном агрегате непрерывного действия, техническая новизна которого подтверждается заявкой на патент; приведенные в диссертационной работе материалы внедрены в научно-учебные комплексы кафедр «Процессы и аппараты пищевых производств» и «Автоматизация производственных процессов и АСУ» Кемеровского технологического института пищевой промышленности, и используются при подготовке бакалавров, инженеров и магистров.

На защиту выносятся; Математическое описание процессов дозирования на основе комплексного использования кибернетического подхода и алгоритмов вейвлет-анализа, позволяющих обеспечить способ автоматизированной идентификации и контроля текущих режимов работы дозирующего оборудования; результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов дозирования устройствами непрерывного и дискретного действия; способ и автоматизированная система управления и синхронизации рабочих режимов дозаторов с целью стабилизации их рациональных параметров; результаты цифрового интерактивного моделирования процессов в СА непрерывного действия с целью выявления рациональных режимов функционирования его фрагментов (БДУ, СНД).

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертационной работе, были представлены и обсуждены: на ежегодных научных конференциях КемТИПП (2001-2004), 10-и международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях и симпозиумах, в том числе: международных - «Инженерная защита окружающей среды» (Москва, 2001), «Теп-лофизические измерения в начале 21 века» (Тамбов, 2001), «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-15» (Тамбов, 2002), «Федеральные и региональные аспекты государственной политики в области здорового питания» (Кемерово, 2002), «Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-16» (Санкт-Петербург, 2003), «Пища. Экология. Качество.» (Новосибирск, 2003), «Пища. Экология. Человек.» (Москва, 2003); всероссийских и региональных - «AS'2001 Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2001), «Молодые ученые Сибири» (Улан-Удэ, 2003), «Информационные недра Кузбасса» (Кемерово, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 20 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений; включает 100 рисунков, 16 таблиц. Основной текст изложен на 120 страницах машинописного текста, приложения - на 20 страницах. Список литературы включает 120 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель работы, приведена ее общая характеристика.

В первой главе определены и систематизированы факторы, влияющие на отклонения расхода при непрерывном и дискретном процессах дозирования.

Сформулирована проблема влияния нестационарностей процессов на этапе дозирования на качество приготавливаемых продуктов.

Проанализировано современное состояние теории и математического описания процессов непрерывного дозирования и смешивания сухих сыпучих материалов. Показано, что для моделирования нестационарностей в сигналах дозирующих устройств и идентификации моментов времени их появления целесообразно использовать метод всплесковых (вейвлет-) преобразований на основе адаптивной аппроксимации исследуемых сигналов базовыми локальными волновыми составляющими (вейвлет-функциями).

Показано, что синхронизация и стабилизация режимов работы дозирую--щих устройств на базе комплексного использования кибернетического подхода и методов вейвлет-анализа позволяет улучшить качество готовой смеси.

Во второй главе рассматривается математическое описание технологического процесса дозирования сухих сыпучих материалов, базирующееся на кибернетических концепциях и методах вейвлет-анализа.

Структурная модель смесеприготовительного агрегата (рис. 1) включает в себя объект исследований - БДУ, транспортный питающе-формирующий узел

(ПФУ с передаточной функцией ИУд) и смесительное устройство непрерывного действия. Дозаторы создают входные загрузочные воздействия в виде весовых расходов ХлО) питающих потоков, приложенные через суммирующий (бункерный) элемент (СЭ1) и ПФУ к смесительному устройству. В исследованиях были использованы смесители с прямоточной передачей смешиваемых материалов и устройства с дополнительной направленной организацией потоков. Последние подразумевают использование одного или двух контуров рецикла и / или дополнительного опережающего канала (с передаточной функцией Н/), сформированного согласно-параллельно участку передачи прямого материало-потока. Блоки ОС2, соответствуют каналам обратной связи по двумерным координатам для 1 - го дозатора Кроме того, для интенсификации процесса смесеприготовления система снабжена глобальным рециркуляционным каналом ().

В структурной модели смеситель непрерывного действия разбивается на директивные каналы (каналы направленной организации материалопотоков): прямоточный согласно-параллельный (№/) и локальный рециркуляцион-

ный (¡V/,).

На схеме К1ги Кр - коэффициенты передачи локального и глобального рецикл-каналов; / = 1..М -сигналы дозирующих устройств; XЛ^^-т), Л^Д/), Ху^), Лг„(<) сигналы материалопотока БДУ, ПФУ, глобального и локального рециркуляционных каналов и на выходе СНД соответственно. Блок

Рис.1. Структурно-функциональная схема смесеприготовительного агрегата

дозирующих устройств представлен в виде совокупности N формирующих фильтров, передаточные функции которых (1) определяются таким образом, что при подаче на их вход воздействия из моделирующей системы ^з) на выходе возникают сигналы Х^), ¡ = \,Ы, соответствующие реальным материало-потокам:

о)

Сигналы шнековых и спиральных дозаторов интерпретированы как гармонические с наличием постоянной составляющей. В качестве расходового сигнала обобщенного режима порционного дозирования была рассмотрена совокуп-

ность трапецеидальных импульсов, каждый из которых сформирован четырьмя последовательными участками: вход дозатора в номинальный режим; собственно номинальный режим работы дозатора; режимы отсечки и «холостого хода» (рис.2). Для описания материалопотоковых сигналов порционного дозирования на протяжении произвольного количества циклов используется модель

IX

(2), где

(ХН , Т, 0.

- амплитуда расхода,

©г

- соответственно значения скважностей порционного дозирования, интервала формирования дозы до начала отсечки и интервала достижения режима номинального дозирования, - длительность формирования дозы, - момент начала отсечки дозатора (длительность интервала дозирования с учетом нестационарного входа в номинальный режим), бдлительность переднего фронта импульса дозирования, - период дозирования, - количество формируемых

циклов, г - номер цикла.

И[Хцу(/-1) + 1] ЩЯ.ц(/-1) + 1]

Хцу Хц

Рис. 2. Обшая параметризация сигнала порционного дозирования

Для дальнейших исследований и моделирования стационарных процессов дозирования были выбраны Фурье-модели, в наибольшей степени соответствующие требованию обеспечения минимальной ошибки аппроксимации реального дозирующего воздействия при наименьшем порядке модели.

В качестве метода анализа нестационарных сигналов материалопотоков и идентификации режимов работы агрегата в реальном времени в автоматизированном формате предложен метод вейвлет-преобразований. Непрерывное вейв-лет-преобразование записывается в виде интегральной свертки:

где

материнская (базисная) вейвлет-функция; Г - смещение анализи-

рующего окна; s - масштаб вейвлет-функции. Базисный набор вейвлет-функций генерируется на основе базисного вейвлета при помощи сжатий (s) и сдвигов (г) с сохранением нормы.

Усовершенствование в адаптивности предоставляет метод вейвлет-поиска соответствия (ВПС), в котором решается задача разложения сигнала по избыточному словарю. ВПС итеративно подбирает волновые формы из словаря для локальных структур сигнала. Результатом работы такого алгоритма является возможность высокоточной локализации структурных составляющих анализируемых одномерных сигналов расхода в виде их отображений (совокупности атомов) на базе двумерных квадратичных распределений; при этом регистрируются время-частотные отображения текущих режимов работы дозаторов (карты Вигнера).

В третьей главе рассматриваются вопросы аппаратурного обеспечения экспериментальных исследований процессов дозирования и в целом смесительного агрегата непрерывного действия для приготовления сыпучих смесей.

Спроектирован и создан лабораторно-экспериментальный стенд для изучения режимов работы дозирующих и смесительных устройств. При исследовании процессов дозирования использовались мелкозернистые и дисперсные материалы с различными физико-механическими характеристиками, широко применяемые в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Разработан мониторинговый аппаратно-программный комплекс для измерения концентраций и расходов материалопотоков и определения рациональных режимов смесеприготовления, сформированный на платформе ПЭВМ IBM PC PIV-1,7 GHz, и включающий интерфейсную систему (рис.3), блок внешних измерительных преобразователей и интегрированное программное обеспечение. На рис.3:1 - нормирующие усилители, 2 - восьмиканальный коммутатор,

'i

аналоговые-*'— входы ¡"lis

Рис.3. Блок-схема интерфейсной системы

3 - 10-ти разрядный аналого-цифровой преобразователь со временем преобразования 30 мкс, 4 - параллельный порт, 5 — буфер шины данных, 6 - устройство дешифрации адреса, 7 -блок сопряжения, 8 - блок опорных частот, 9 -частотомер.

Комплекс позволяет достоверно и оперативно производить количественное определение качественных характеристик сыпучих смесевых композиций, а совместно с разработанным программным обеспечением - осуществлять рационализацию производства конечного продукта и текущее управление динамикой режимов работы дозирующих устройств.

В четвертой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов непрерывного и дискретного дозирования и смешивания в СА. В качестве исследуемых материалов были использованы

пищевые продукты: соль поваренная пищевая, питьевая сода, сахар-песок, пшеничные отруби (ПО) и зародышевые хлопья (ПЗХ). Исследовались дозато-' ры трех типов: спиральный, шнековый и порционный - с целью определения погрешности дозирования и производительности, а также установления факторов, оказывающих воздействие на их работу.

Результаты экспериментальных исследований дозаторов (рис.4) показали, что погрешность дозирования сыпучих материалов зависит от их физико-механических (дисперсность, насыпная плотность) и функциональных (структура, склонность к вибрационному уплотнению) свойств. Погрешность дозирования сыпучих материалов, склонных к вибрационному уплотнению, с дисперсностью частиц от 2 до 4 мм (ПЗХ и ПО), при их дозировании дозаторами непрерывного действия с увеличением частоты вращения плавно уменьшается до 3-4 %. Для материалов с дисперсностью от 0,1 до 1 мм (соль поваренная пищевая, сода питьевая, и т.д.), у которых склонность к вибрационному уплотнению слабо выражена, погрешность дозирования может быть снижена до 2 %.

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

£1(Ц

ее

4 «ОАЬ ■ ПЗХ

• 1

\ 4

уЬ* А ту •

* •

*7 к

|б 3

а5

« В 10 12 1« 16 18 20 22 24 26

напряжение питания, В 2,5 3,5 4,5 5,5 6 6,5 7,5 6 9 »,5 10 частота вращения спирали, обУе

а)

Г*

с

0

■ . ч. • .а. ■

■ ■

» >уб* 4

*

• • • 4

• ил» так • ♦

*

Рис.4. Зависимость погрешности дозирования пищевых сыпучих материалов а) спиральным б) шнековым и в) порционным дозаторами

При использовании управляемого дозирования на базе вейвлет-подхода, из ряда факторов, оказывающих влияние на погрешность дозирования и зависящих от дозирующего устройства (взаимодействия дозируемых материалов с доза-

20 30 40 50 60 70 <0 »0 100 110 120

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

торами; характеристик дозируемых материалов; источников электроснабжения и нестабильности работы электроприводов двигателей дозаторов) были исключены последние.

Результаты моделирования материалопотоков блока дозирующих устройств представлены во временной и время-частотной областях (рис.5), при

этом данные позволяют идентифицировать и контролировать текущие режимы работы дозирующих устройств, поскольку приведенные карты являются двумерными отображениями (динамическими спектрами) одномерных материало-потоковых сигналов.

30 с

10

7,5 5 13.

О 5 10 15 20 25 30 с 0 3 10 13 20 23 30 с

а) б)

Рис 5 Сигналы БДУ, сформированные на основе математических моделей и их время-частотные карты В составе БДУ а) спиральный и порционный дозатор с рабочими частотами 6,89 Гц и 0,28 Гц, б) два спиральных и порционный дозаторы с рабочими частотами 6,89 Гц, 4,02 Гц и 0,28 Гц

зо> с

н то б)

150 200 150

Рис 6 Нестационарные сигналы, формируемые шнековым дозатором обусловленные переходом на иные рецептуры а) при перестройке режима работы от 130 В (1,14 Гц) до 20 В (0,65 Гц), б) при перестройке режима работы от 0,65 Гц до 1,14 Гц

На время-частотных картах исследуемых сигналов образования, по форме напоминающие горизонтальные линии, соответствуют функционированию спиральных / шнековых дозаторов; эллипсы, вытянутые по вертикали (по частоте) или по горизонтали (по времени) - порционных. Кроме того, с помощью время-частотных карт возможна идентификация нестационарных режимов работы дозирующих устройств (рис.6), обусловленных переходом на иную количественно-структурную рецептуру (уменьшение или увеличение производительности дозатора).

Сравнительный анализ сигналов дозаторов (блока дозаторов), фиксируемых пьезоэлектрическими и тензометрическими датчиками (экспериментально)

и получаемых с помощью математических

ТТГЧТТ ТТ •РГ'Ч^Л/Г (Т_ТТОГ»'ТГЧ'ТТТГЧТТ ГЧ^ТТОГ»ТГГУ ттгчтттчэ<^гчтттт

1 1

ЕДУ

ДИМ 1 и

**

¿¿)«омгтам Х(0 т яеймвМЬЕМсу ' гчаслом функПА #

—Т—

нмк

(ши ОС)

[21

П^имлмрмчт-матцмммтж юрт мфромт

Рис.7. Схема обработки сигнала и управления агрегатом

ИМК - интерфейс мониторингового комплекса, ДИМ - исполнительные механизмы блокадозаторов,

моделей (аналитически) во времен-т адекватность последних.

Коррекция режимов работы дозирующих устройств (управление их динамикой) в смесеприготови-тельном агрегате позволяет снизить погрешность дозирования и коэффициент неоднородности готовой смеси по ключевым компонентам. Алгоритмическая схема процедур обработки материалопотокового сигнала и управления объектом -блоком дозирующих устройств -приведена на рис.7. На рис.8 представлен алгоритм реализации процедуры формирования управляющих воздействий, указанной в блоках 3,4, 5 (рис.7). В соответствии со схемой формируются управляющие воздействия в виде напряжения питания постоянного тока - А£/у+у, подаваемого на двигатель дозатора в случае девиации опорного время-частотного атома за пределы зоны (фрейма) его допустимых перемещений (рис.9 - для дозаторов дискретного и непрерывного действия), соответствующей (-го) номинальНОМу режиму работы дозатора.

Рис. 8. Алгоритмическая схема формирования управляющих воздействий

Исследования показали, что эффективное управление агрегатом уже воз-

можно при возникновении «разбежки» значений результирующих показателей вектора параметров в диапазоне 10.. 15% по время-частотной карте.

г/с 40

30

20

10

О

05 1 2 25 3 35 4с

| Л,=1сек\

1а)

г/с 2»

27.2 26.5 25.7 25

105 I/ 7?2 25 3 16)

Л"У

ГцО 2 4 6 > 10 12 14 16 18 20с 1нр 2 4 6 I Ц 12 14 16 1» 20с

Я

5

О 2 4 6 в 10 12 14 16 II 20с 0 2 4 6 « 10 12 14 16 1Н 20с

2a^ 26\

Рис 9 Одномерные сигналы дозаторов и их двумерные управляемые координаты, соответствующие номинальным (а) и возмущенным (б) (текущим) режимам работы дозаторов с зонами допустимых перемещений время-частотных атомов 1) порционного и 2) непрерывного действия (спирального)

Исполнительными механизмами дозаторов являются двигатели постоянного тока. Режим работы дозатора зависит от напряжения питания, определяющего рабочую частоту в спектре сигнала. На рис.10 представлены зависимости рабочих частот дозирования от режимов работы дозирующих устройств. Установленные зависимости позволяют проводить интерактивное моделирование процессов смесеприготовления и управлять динамикой режимов работы дозаторов.

Приведены результаты исследования степени сглаживания флуктуации ма-териалопотоков смесительной аппаратурой (рис.11). Расчет проводился при условиях: (27=3,14 с' - частота гармонического сигнала на входе СНД; К/=0,1.. .0,9, Кь.=0,1 ...0,9, Кг=0,1...0,9, 7}=1 с, 7},=1 с, Гг,=2 с - коэффициенты передачи опережающего, внутреннего и внешнего рецикл-каналов и их постоянные времени

соответственно; Г|=14,5 С, 72=6,3 с - постоянные времени прямоточного канала Г=5 С - время запаздывания ПФУ.

смесителя и

•.о г т.в

22 —

J

>н i

54

37 t

20 - , г i

0 10 12 14 10 К 29 22 режим работы (напряжение питания, В) 21 1,5 45 5 5 6 0,5 7,5 I ( 0,5 частота аращеиия спирали, об/с

а)

30 40 50 60 70 »0 >0 100 110 120

режим работы (напряжение питания. В) 0.25 0,35 0,45 0,53 0.« 0 65 0,75 О в 0,9 1 частота вращения шнека, об/с

1.6

<.<2

"1

i 0.В&

0,6i

J

б)

Рис. 10. Зависимости рабочих частот

(периодов) дозирования от режимов работы дозирующих устройств: а) спирального; б) шнекового; в) порционного

Установлено, что в реальном диапазоне частот дозирования увеличение расхода через прямоточный канал при уменьшении расхода через прямоточный канал при уменьшении расхода через согласно-параллельный канал с одновременным увеличением расходов через рециркуляционные каналы ведет к повышению сглаживающей способности смесительного устройства и качества смешивания.

Рис. 11. Зависимость степени сглаживания пульсаций входного материалопотока от режимных параметров центробежного СВД

В смесеприготовительном агрегате получены смеси сыпучих компонентов для приготовления сахарного печенья. По выборке 30 проб из готовой смеси определялись концентрации ключевых компонентов (питьевой соды и пищевой поваренной соли). Результаты определения коэффициента неоднородности (показателя качества смеси) по этим компонентам в исследуемых смесевых композициях представлены на рис.12. Из рисунка видно, что функционирование СА в

режиме управляемого дозирования позволяет уменьшить коэффициент неоднородности (КН) по ключевым компонентам в готовой смеси на 10-15%. В результате уменьшения погрешности дозирования есть возможность использовать в составе смесеприготовительного агрегата более простой по конструктивному исполнению цештюбежный смеситель.

В пятой главе исследована возможность использования СА для приготовления смеси сыпучих компонентов в производстве мучных кондитерских изделий на примере печенья. На основании теоретических предпосылок и полученных экспериментальных данных разработан способ приготовления сахарного печенья, сущность которого заключается в приготовлении теста с использованием смеси сыпучих компонентов, полученной в рамках технологии производства смесевых композиций в режиме автоматизированного управляемого дозирования, позволяющий повысить качество готовых изделий. Апробация способа проведена в условиях пекарни учебно-производственного центра КемТИПП.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан комплекс математических моделей процессов дозирования на базе кибернетического подхода и методов вейвлет-преобразования. Сравнительный анализ экспериментальных данных и результатов цифрового машинного моделирования подтвердил их адекватность.

2. Экспериментально изучен процесс дозирования сыпучих материалов на модельных установках. Предложены их согласованные режимы работы, что позволило уменьшить неравномерность суммарного сигнала БДУ на 20-30% и улучшить тем самым качество готовой смеси.

3. Разработан автоматизированный способ непрерывных вейвлет-идентификации, контроля и управления динамикой текущих режимов дозирования, позволяющий уменьшить погрешность дозирования сухих хорошо сыпучих материалов на 15-20%, а плохо сыпучих на 10-15%.

4. Разработан и программно реализован в универсальном пакете MatLab/Lmux алгоритм для определения вектора рациональных параметров смесительного агрегата, обеспечивающих заданный уровень неравномерности сигнала на его выходе. Получены закономерности сглаживания пульсаций дозирующей аппаратуры центробежным смесителем.

5. Разработан способ производства сахарного печенья с использованием смеси сыпучих компонентов, полученной в смесеприготовительном агрегате непрерывного действия, функционирующего в условиях управляемого процесса дозирования. Коэффициенты неоднородности по ключевым компонентам

иК Н по «люч«аыы компонента*» • режим* неуправляемого дозирования • КН по ключевым компонентам • ражим* управляемого дозирования 5,32

3,35 3.01

-1 л

■»«ЦЗЙ» ■Мчм.

питьевая сода пищевая поваренная соль

ключевые компоненты

Рис.12. Коэффициент неоднородности по ключевым компонентам в смеси сыпучих компонентов для приготовления сахарного печенья

(питьевая сода и пищевая поваренная соль) в готовых смесях составили 3,01% и 4,7% соответственно.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Иванец В.Н., Федосенков Б.А., Назимов А.С., Шебуков А.В. Управление смесеприготовительным агрегатом на базе вейвлет-преобразований // Деп. рук. Ук-ль ВИНИТИ «Депонированные рукописи»,-М., 2004, № 2182-В2003.

2. Федосенков Б.А., Назимов А.С. Анализ и идентификация материалопотоковых сигналов методами вейвлет-преобразований // «Технология и техника пищевых производств» - 2004. №1 - С. 174-177.

3. Вопросы идентификации, контроля и управления динамикой процессов в смесеприготовительном агрегате / Федосенков Б.А., Назимов А.С. // «Информационные недра Кузбасса»: материалы региональной научно-практической конференции. Кемерово, 2004. С. 277.

4. Управление режимами смесеприготовления посредством алгоритма вейвлет-поиска соответствия / Федосенков Б.А., Назимов А.С., Шебуков А.В. // «ММТТ-16»: материалы XVI международной научной конференции. Санкт-Петербург, 2003. - С. 75-78.

5. Об управлении динамикой смесеприготовительного агрегата / Федосенков Б.А., Назимов А.С. // «Пищевые продукты и здоровье человека»: материалы ежегодной региональной аспирантско-студенческой конференции. Кемерово, 2003.-С. 80-81.

6. Актуальность оптимизации процесса дозирования при использовании пищевых добавок / Назимов А.С. // «Развитие пищевой промышленности Сибири в 20-21 веках»: материалы региональной научно-практической конференции. Кемерово, 2003. - С. 50-51.

7. Идентификация специфических режимов работы блока дозаторов / Федосен-ков Б.А., Назимов А.С. // «Пища. Экология. Качество.»: материалы III межд. научно-практ. конф. Новосибирск, 2003. - С. 513-518.

8. Контроль режимов и управление динамикой процесса смесеприготовления методами вэйвлет-преобразований / Федосенков Б.А., Назимов А.С, Шебу-ков А.В. // «Молодые ученые Сибири»: мат. всероссийской молодежной на-учно-техн. конф. Улан-Удэ, 2003. - С. 121-124.

9. Контроль режимов работы и управления динамикой смесеприготовительного агрегата / Федосенков Б.А., Назимов А.С, Шебуков А.В. // «Пища. Экология. Человек»: материалы пятой международной научно-практической конференции. Москва, 2003. - С. 176-177.

10. Программно-аппаратный комплекс в производстве сыпучих многокомпонентных смесей / Федосенков Б.А., Назимов А.С, Шебуков А.В. // «Пища. Экология. Человек»: материалы пятой международной научно-практической конференции. Москва, 2003. - С. 188-189.

11. Особенности технологии сдобного печенья с использованием смеси сухого сухого сырья / Назимова Г.И., Федосенков Б.А., Назимов А.С. // «Технологические и экономические аспекты обеспечения качества продукции и ус-

луг в торговле и общественном питании»: материалы региональной научно-практической конф. Кемерово, 2003. - С. 106-108.

12.Вопросы оценки влияния режимных параметров дозирования на формирование структуры материалопотока / Федосенков Б.А., Назимов А.С. // «ММТГ-15»: мат. межд. научн. конф. Тамбов, 2002. - С. 137-139.

13.Вейвлет управление в среде смесеприготовителыюго агрегата / Федосенков Б.А., Назимов А.С, Шебуков А.В. // «ММТТ-15»: мат. межд. научн. конф. Тамбов, 2002.-С. 140-141.

14.Оценка влияния параметров каналов направленного действия на качество приготовляемой смеси / Федосенков Б.А., Назимов А.С. // «ШМУ-7»: мат. межд. научной конференции. Тамбов, 2002. - С. 139-140.

15.Особенности формирования и контроля показателей качества и безопасности пищевых продуктов при использовании пищевых добавок / Назимова Г.И., Федосенков Б.А., Назимов А.С. // "Федеральные и региональные аспекты государственной политики в области здорового питания": мат. межд. симпозиума. Кемерово, 2002. - С. 111-112.

16.Исследование процессов дозирования сыпучих материалов при перестройке режимных параметров блока дозаторов / Федосенков Б.А., Чеботарев А.Л., Назимов А.С.// "Инженерная защита окружающей среды": мат. межд. науч-но-техн. конференции. М, 2001.-С. 105-106.

17.Гармонизация материалопотоков в смесеприготовительном агрегате непрерывного действия / Федосенков Б.А., Шебуков А.В., Назимов А.С. // «Теп-лофизические измерения в начале 21 века»: материалы международной на-учно-техн. конференции. Тамбов, 2001. - С. 100-101.

18.Вопросы технологической значимости оптимизации дозирования в производстве пищевых продуктов / Федосенков Б.А., Назимова Г.И., Назимов А.С. // "Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов -выпуск 3.": сб. научн. работ КемТИПП. Кемерово, 2001. - С. 121-122.

19.Направленное формирование структуры материалопотока на предсмеси-телыюй стадии / Федосенков Б.А., Назимов А.С., Шебуков А.В. // "А8'2001 Системы автоматизации в образовании, науке и производстве": мат. всерос. научно-техн. конф. Новокузнецк, 2001. - С. 200-202.

20.Способ оптимизации процесса управления смесеприготовительным агрегатом в условиях мультидискретного дозирования на основе всплесковых преобразований / Федосенков Б.А., Шебуков А.В., Назимов А.С. // "А8'2001 Системы автоматизации в образовании, науке и производстве": мат. всерос. научно-техн. конф. Новокузнецк, 2001. - С. 195-197.

Подписано к печати 14.04.2004 г. Формат 60x90/16 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 69 Отпечатано на ризографе Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47 отпечатано в лаборатории множительной техники КемТИППа 650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 1 ПРОЦЕСС ДОЗИРОВАНИЯ В СМЕСЕПРИГОТОВИ

ТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

1.1 Технологическая значимость процесса дозирования в производстве пищевых продуктов

1.2 Способы дозирования сыпучих материалов

1.3 Нестационарности процессов дозирования в системах непрерывного смесеприготовления

1.3.1 Погрешности при непрерывном дозировании

1.3.2 Частотные нестационарности в режимах работы дозирующей аппаратуры

1.4 Обоснование выбора объекта исследований. Влияние пульсаций питающих потоков на процесс непрерывного смесеприготовления

1.5 Математическое моделирование процессов дозирования и непрерывного смесеприготовления

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МАТЕМАТИЧЕСКИХ 41 МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ДОЗИРОВАНИЯ

2.1 Характеристика общей структурно-функциональной схемы смесеприготовительного комплекса

2.2 Описание дозирующих воздействий в смесительном агрегате и их параметризация

2.2.1 Формирование моделей сигналов мгновенной производительности дозаторов непрерывного действия (спирального и шнекового)

2.2.2 Модели расходовых сигналов порционных дозаторов

2.3 Оценка флуктуаций материалопотоков на предсмесительной стадии

2.4 Время-частотный анализ материалопотоковых сигналов на базе вейвлет-преобразований

2.4.1 Непрерывное вейвлет-преобразование

2.4.2 Алгоритм адаптивной аппроксимации материалопотоковых сигналов средствами вейвлет-поиска 63 соответствия

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА И 70 МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДО

ВАНИЙ

3.1 Описание исследовательского стенда

3.2 Дозировочное оборудование 71 3.2.1 Шнековый дозатор

3.2.2 Спиральный дозатор

3.2.3 Порционный дозатор

3.3 Центробежный смеситель непрерывного действия

3.4 Аппаратно - программный комплекс для регистрации, об- 79 работки материалопотоковых сигналов и управления смесеприготовительным агрегатом 3.4.1 Система управления динамикой текущих режимов ра- 81 боты дозирующих устройств

3.4.2 Первичные измерительные преобразователи для ре- 83 гистрации материалопотоковых сигналов

3.4.2.1 Пьезоэлектрические преобразователи

3.4.2.2 Тензометрические устройства

3.5 Методики определения погрешности дозирования и качества смесей

3.6 Физико-механические характеристики исследуемых сыпучих компонентов

3.7 Методика определения аналитических моделей сигналов дозирующих устройств ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЗИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ, РАБОТЫ МОНИТОРИНГОВОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО КОМПЛЕКСА И МАШИННЫЙ АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ СМЕСЕПРИГОТОВИ-ТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

4.1 Исследование работы дозирующих устройств

4.1.1 Погрешность и производительность дозирования

4.1.2 Аналитические зависимости сигналов дозирующих 99 устройств:

4.1.2.1 непрерывного действия

4.1.2.2 порционного типа

4.2 Методика обработки материалопотоковых сигналов, регистрируемых первичными измерительными устройствами

4.3 Модельные и экспериментальные осциллограммы блока дозаторов

4.4 Преобразование одномерных сигналов блока дозаторов в двумерные модифицированные переменные (координаты)

4.5 Способ управления динамикой процессов дозирования на основе время-частотного представления материалопото-кового сигнала

4.6 Время-частотные отображения материалопотоков в под- 124 контрольных точках смесительного агрегата

4.7 Частотное исследование систем непрерывного смесеприготовления

4.7.1 Влияние режимно-конструктивных параметров блока 128 дозаторов на флуктуации материалопотока на пред-смесительной стадии

4.7.2 Исследование влияния режимно-конструктивных па- 134 раметров центробежного смесителя непрерывного действия на степень сглаживания пульсаций входного материалопотока

4.7.3 Определение рациональных режимов совместного 137 функционирования блока дозаторов и центробежного смесителя непрерывного действия

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

5.1 Обоснование использования смесей сыпучих компонентов в производстве мучных кондитерских изделий в аг- 141 регатах непрерывного действия

5.2 Практические основы использования смесительного агрегата с управляемым дозированием при получении смесей 146 сыпучих компонентов в производстве печенья

ВЫВОДЫ

Обеспечение продовольственной безопасности государства является важной народнохозяйственной задачей. При этом разработка аппаратурного оформления процессов производства пищевых продуктов, основанных на переработке сухих сыпучих материалов, и его совершенствование является важным условием решения задач, определенных «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения РФ до 2005 года».

Разработка технологий и пищевых продуктов нового поколения, в том числе функциональных, основано на использовании пищевых и биологически активных добавок. Важной особенностью их использования является заданная концентрация в пищевых продуктах, основанная на суточной дозе потребления.

При получении пищевых продуктов с заданными свойствами и безопасных в гигиеническом отношении, определенные трудности возникают на этапе дозирования добавок и их дальнейшего равномерного распределения при смешивании, что связано с высокими процентными соотношениями смешиваемых компонентов, существенными отличиями их гранулометрического состава и агрегатного состояния.

Особую значимость приобретает дозирование при механизированных способах производства многокомпонентных пищевых продуктов, основанных на использовании аппаратов непрерывного действия. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов получения смесей на основе сыпучих компонентов, проведенных в России и за рубежом, показывает значительное преимущество смесеприготовительных агрегатов (СА) непрерывного действия по сравнению с периодическими.

Однако до последнего времени непрерывнодействующие смесительные аппараты не получили широкого применения в промышленности из-за нерешенности ряда вопросов. В частности, недостаточно изучен вопрос влияния входных сигналов, формируемых дозаторами различного типа, на структурные параметры выходных потоков, а также совместное влияние этих факторов и динамических характеристик смесителей непрерывного действия (СНД) на качество готовой смеси. Особенно это важно при получении комбинированных продуктов, когда соотношение смешиваемых компонентов составляет 1:1 ООО и выше.

В последние годы рядом российских и зарубежных ученых (Макаров Ю.И., Александровский А.А., Ахмадиев Ф.Г., Зайцев А.И., Иванец В.Н., Gi-bilaro R.G. и др.) опубликованы исследования в области разработки теории непрерывного смешивания. Однако разработке теоретических основ процесса дозирования посвящено сравнительно небольшое количество работ. Незавершенность подобных исследований сдерживает разработку новых, более универсальных, разновидностей СА, которые бы полнее удовлетворяли постоянно растущие требования к качеству готовых продуктов и условиям конкретного производства.

Кроме того, в настоящее время недостаточно развит системный подход к изучению процессов получения сыпучих смесей, который бы увязывал в единую цепочку процессы дозирования и смешивания с точки зрения кибернетических представлений о динамических системах смесеприготовления.

При этом широко используемые в составе смесительных агрегатов более простые в изготовлении и эксплуатации дозирующие устройства объемного принципа действия обладают в ряде случаев относительно большими погрешностями дозирования - в сравнении с весовыми, которые не всегда возможно сгладить при смешивании.

Поэтому разработка, совершенствование и исследование технологических способов смесеприготовления, методов автоматизированного контроля и управления динамикой смесеприготовительного агрегата на базе теоретических и экспериментальных исследований процессов дозирования и смешивания, создание теории и методики их расчета с использованием математических моделей смесеприготовления, реализуемых на компьютерной основе, является актуальной задачей, представляющей научный и практический интерес для перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР по грантам Министерства образования РФ на 2003-2004гг.: 1) Т02-06.7-1238 «Научно-практические основы разработки непрерывнодействующих смесителей центробежного типа с регулируемой инерционностью для получения сухих и увлажненных композиционных материалов», научный руководитель - Иванец В.Н.; 2) Т02-03.2-2440 «Система технологического мониторинга и автоматизированного управления динамикой непрерывных технологических процессов в агрегатах для производства пищевых дисперсных композиций на базе всплесковых преобразований», научный руководитель - Федосенков Б.А.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Цель работы - разработка теоретических и экспериментальных аспектов смесеприготовления в агрегатах непрерывного действия в режиме автоматизированного управления динамикой процессов дозирования.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решались следующие задачи:

- разработка и анализ математических моделей процессов непрерывного и дискретного дозирования;

- исследование влияния различных режимов работы дозаторов непрерывного и дискретного действия на погрешность дозирования сыпучих материалов;

- разработка аппаратно-программного комплекса, способов идентификации и контроля текущих режимов работы дозирующих устройств с использованием математического подхода на основе вейвлет-преобразований;

- создание векторной автоматизированной системы управления процессами дозирования с обратной связью по двумерным время-частотным координатам;

- формирование математической модели СА и разработка метода ее исследования, позволяющего на интерактивном уровне рационально согласовать режимные параметры работы блока дозирующих устройств (БДУ) и смесителя непрерывного действия для получения смесей требуемого качества;

- проверка разработанных математических моделей на адекватность реальному процессу дозирования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

Созданы математические модели процессов дозирования в непрерывно-действующих смесеприготовительных агрегатах, позволяющие анализировать возможности получения смесей заданного качества; получены экспериментальные данные исследований дозирующих устройств, дающие возможность - в совокупности с математическим подходом на базе вейвлет-преобразований - контролировать и идентифицировать текущие режимы их работы; разработан способ мониторинга и автоматизированного управления динамикой технологических процессов дозирования, обеспечивающий коррекцию последних в реальном времени и непрерывный структурный анализ материалопотоковых сигналов дозирующих устройств; разработаны математические модели СА непрерывного действия с различными конфигурациями БДУ и смесителей непрерывного действия, позволяющие на основе их анализа реализовывать новые технологические способы получения смесей заданного качества путем структурной организации материалопотоков блока дозаторов, а также рециркуляционных и согласно-параллельных каналов смесительного оборудования; выявлены качественные и количественные закономерности сглаживания входных сигналов смесителями непрерывного действия, обладающими разными инерционными свойствами.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

Разработка теоретических и экспериментальных аспектов процессов дозирования и смешивания в СА непрерывного действия позволила усовершенствовать работу БДУ (уменьшить погрешность дозирования сухих сыпучих материалов устройствами объемного типа на 15-20%) и использовать в его составе более простые по конструкции (менее инерционные) центробежные СНД для получения смесей высокого качества; разработана автоматизированная система управления процессом дозирования, дающая возможность повысить качество готовых смесей по ключевым компонентам на 1(Н-15%; предложен способ производства сахарного печенья с приготовлением теста на смеси сыпучих компонентов, полученной в смесеприготовительном агрегате непрерывного действия, техническая новизна которого подтверждается заявкой на патент; приведенные в диссертационной работе материалы внедрены в научно-учебные комплексы кафедр «Процессы и аппараты пищевых производств» и «Автоматизация производственных процессов и АСУ» Кемеровского технологического института пищевой промышленности, и используются при подготовке бакалавров, инженеров и магистров.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

1. Математическое описание процессов дозирования на основе комплексного использования кибернетического подхода и алгоритмов вейвлет-анализа, позволяющих обеспечить способ автоматизированной идентификации и контроля текущих режимов работы дозирующего оборудования;

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов дозирования устройствами непрерывного и дискретного действия;

3. Способ и автоматизированная система управления и синхронизации рабочих режимов дозаторов с целью стабилизации их рациональных параметров;

4. Результаты цифрового интерактивного моделирования процессов в СА непрерывного действия с целью выявления рациональных режимов функционирования его фрагментов (БДУ, СНД).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан комплекс математических моделей процессов дозирования на базе кибернетического подхода и методов вейвлет-преобразования. Сравнительный анализ экспериментальных данных и результатов цифрового машинного моделирования подтвердил их адекватность.

2. Экспериментально изучен процесс дозирования сыпучих материалов на модельных установках. Предложены их согласованные режимы работы, что позволило уменьшить неравномерность суммарного сигнала БДУ на 20-30% и улучшить тем самым качество готовой смеси.

3. Разработан автоматизированный способ непрерывных вейвлет-идентификации, контроля и управления динамикой текущих режимов дозирования, позволяющий уменьшить погрешность дозирования сухих хорошо сыпучих материалов на 15-20%, а плохо сыпучих на 1015%.

4. Разработан и программно реализован в универсальном пакете MatLab/Linux алгоритм для определения вектора рациональных параметров смесительного агрегата, обеспечивающих заданный уровень неравномерности сигнала на его выходе. Получены закономерности сглаживания пульсаций дозирующей аппаратуры центробежным смесителем.

5. Разработан способ производства сахарного печенья с использованием смеси сыпучих компонентов, полученной в смесеприготовительном агрегате непрерывного действия, функционирующего в условиях управляемого дозирования. Коэффициенты неоднородности по ключевым компонентам (питьевая сода и пищевая поваренная соль) в готовых смесях составили 3,01% и 4,7% соответственно.

156

1. Александровский А.А. Исследование процесса смешивания и разработка аппаратуры для приготовления композиций, содержащих твердую фазу: Автореф. дисс. д-ра. техн. наук. - Казань, 1976. - 48с.

2. Алексеев А.А., ИмаевД.Х., Кузьмин КН., Яковлев В.Б. Теория управления.— СПб.: Изд-во СП6ТЭТУ «ЛЭТИ», 1999.

3. Арутюнов С.Ю. Моделирование и оптимизация процесса измельчения зернистых материалов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М, 1982. 24с.

4. А.с. 2132725 Россия, МКИ В01 F7/26 Центробежный смеситель. / В.Н. Иванец, И.А. Бакин, Б.А. Федосенков. (Россия) Опубл. в Б.И., 1999, №19.

5. А.с. № 1744489 СССР, МКИ G 01 F11/18. Устройство для объёмного дозирования./ Шушпанников А.Б., Иванец В.Н., и др. 1992. Бюл. № 24.

6. А.с. № 1478048 СССР, МКИ G 01 F11/18. Устройство для объёмного дозирования./ Сулеин Г.С., Иванец В.Н.-1989. Бюл. № 17.

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

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

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

10. Ахмадиев Ф.Г., Александровский А.А. Дорохов И.И. О моделировании процесса массообмена с учетом флукгуаций физико-химических параметров. // Инженерно-физический журнал. -1982, т.43, №2. С.274-280.

11. Ахмадиев Ф.Г., Александровский А.А. Современное состояние и проблемы математического моделирования процессов смешения сыпучих материалов. // В сб. «Интенсификация процессов механической переработки сыпучих материалов». Иваново, 1987. — С.3-6.

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

13. Батурина С.И. Разработка центробежного смесителя-диспергатора для переработки порошкообразных материалов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1990.- 16 с.

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

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

16. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 480с.

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

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

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

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

21. Генералов М.Б. Истечение сыпучих материалов из аппаратов / Теор. основы хим. технол. 1985. Т.19. № 1. С.53.

22. Гордеев JI.C. и др. Анализ структуры потоков в каскаде аппаратов идеального смешения с дополнительным потоком в каждый аппарат. // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. 1981, т.24, №4. - С.503-509.

23. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления. М.: Наука, 1970.

24. Джинджихадзе С.Р., Макаров ЮЛ., Цирлин А.М. Структурный подход к анализу процесса смешения сыпучих материалов в циркуляционных смесителях. // Теоретические основы химической технологии. — 1975, т.21, №2. С.425-429.

25. Дидук Г.А. Машинные методы исследования автоматических систем.

26. Л.: Энергоатомиздат, 1983.

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

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

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

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

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

32. Иванец В.Н. Смесители порошкообразных материалов для витаминизации пищевых и кормовых продуктов. // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 1988, №1. - С.89-97.

33. Иванец В.Н., Бакин И.А., Бородулин Д.М. Разработка новых конструкций центробежных смесителей непрерывного действия для переработки дисперсных материалов. / Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 2003, № 4. - С 94 - 98.

34. Имаев ДХ., Краснопроша А.А., Яковлев В.Б. Теория автоматического Управления. Ч. 1: Линейные системы автоматического управления.— Киев: Высшая школа, 1992.

35. Карпин Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов пищевых производств. М.: Пищевая промышленность, 1977. — 431 с.

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

37. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1971 784с.

38. Каталымов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. -Л.: Химия, 1990. -240с.

39. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Химия, 1976. - 464с.

40. Кафаров В.В., Петров BJI, Мешалкин В.Г. Принципы математического моделирования химико-технологических систем.—М.: Химия, 1974.—344с.

41. Кафаров В.В., Иванов В.А., Бродский СЛ. Рециклические процессы в химической технологии. // В кн. «Итоги науки и техники. Процессы и аппараты химической технологии». -М.: ВИНИТИ, 1982, т. 10. С.87.

42. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химических технологий. -М.: Наука, 1976. 499с.

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

44. Кафаров В.В., Гордин И.В., Петров В.Л., Теоретические пределы усреднения состава потока в аппаратах непрерывного действия. // Теоретические основы химической технологии. 1984, т. 12, №2. - С.219-226.

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

46. Кузовков Н.Т. Динамика систем автоматического управления.— М. Машиностроение, 1968.

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

48. Макаров Ю.И., Зайцев А.И. Новые типы машин и аппаратов для переработки сыпучих материалов. М.: МИХМ, 1982. - 75с.

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

50. Нагиев М.Ф. Теория рециркуляции и повышение оптимальности химических процессов. М.: Наука, 1970. - 265 с.

51. Новиков И.Я., Стечкин С.Б. Основы теории всплесков // Успехи математических наук. 1998. V. 53. № 6. С. 9-13.

52. Новиков JI. В. Основы вейвлет-анализа сигналов. Учебное пособие. СПб.: Изд-во ООО "МОДУС+", 1999. 152 с.

53. Новобратский B.JI. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса непрерывного смешивания сыпучих материалов в лопастном каскадном смесителе: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М.: 1971. 18с.

54. Острем К. Виттенмарк Б. Введение в стохастическую теорию управления.-М.:Мир, 1973.

55. Острем К. Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ. М.: Мир, 1987

56. Патент № № 2188066, РФ, В 01 F 3/20. Способ дозирования сыпучих материалов./ Иванец В.Н., Федосенков Б.А., Иванец Г.Е., Поздняков Д.Л., Антипов Е.В. 2001.

57. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. М.: Наука, 1976.

58. Петухов А.П. Введение в теорию базисов всплесков. СПб: Изд-во СПбГТУ, 1999. 132 с.

59. Плотников В.А. Разработка и исследование новых смесительных агрегатов непрерывного действия мелкодисперсных твердых материалов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., МИХМ, 1981, 16 с.

60. Плотников В.А. и др. Современные методы определения качества смешивания сыпучих материалов // Научн. труды / КузПИ, Кемерово, 1987. С.139-149.

61. Рецептуры на печенье / ВНШКП. М.: Пищевая промышленность, 1986.- 240с.

62. Рогинский Г.А. Дозирование сыпучих материалов. М.: Химия, 1978.- 176с.

63. Рэй У. Методы управления технологическими процессами — М.: Мир, 1983.-368 с.

64. Теория автоматического управления / под ред. А.А. Воронова. М.: Высшая школа, 1986. - 504 с.

65. Теория автоматического управления. Часть 1 / под ред. Нетушила. -М.: Высшая школа, 1976. 400 с.

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

67. Федосенков Б.А., Иванец В.Н. Методы частотно-временной локализации при анализе процессов приготовления сыпучих пищевых смесей // Известия ВУЗов. Пищевая технология. 1999, №4. - с. 75-78.

68. Федосенков Б.А., Иванец В.Н., Поздняков Д.Л. Особенности технологии порционного дозирования сыпучих материалов // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 2003, №2. - с. 20-22.

69. Федосенков Б.А., Иванец В.Н., Назимов А.С., Шебуков А.В. Управление смесеприготовительным агрегатом на базе вейвлет-преобразований // Деп. рук. указатель ВИНИТИ «Депонированные рукописи», М.: 2004, № 2182-В2003.

70. Федосенков Б.А., Антипов Е.В., Чеботарев A.JI. Технологический мониторинг смесеприготовительного агрегата методами вейвлет-анализа // В сб.: «Кибернетика и технологии XXI века»: Материалы международной науч.-техн. конф.: Тез. докл. / Воронеж, 2000.

71. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем.— М.: Наука, 1977.

72. Чуй К. Введение в вейвлеты. М.: МИР, 2001.

73. Шаферман М.И. Дозирование и смешение ингредиентов комбикормов. -М.: Колос, 1976.

74. Agnew J.L. and Knapp R.C. Linear Algebra with Application. Pacific Grove, С A: Brooks/Cole, 1989.

75. Ashton M.D., Valentin F.H. The Mixing of Powders and Particles in Industrial Mixers // Trans. Inst. Chem. Engrs., 1966, v. 44, N 5, pp. 166169.

76. Atherton D.P. Nonlinear Control Engineering. London: Van Nostrand Reinhold, 1982

77. Baker G.A., Jr., Gammel J.L. The Pade Approximant in Theoretical Physics, Academic Press, New York, 1970.

78. Baker G.A., Tr. Essentials of Pade Approximations, Academic Press, New York, 1975.

79. Bernstein D.S. A Student Guide to Classical Control/IEEE Control Systems Magazine. 1997. N 4. P. 96—100.

80. Brogan W.L. Modern Control Theory, 3rd ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1991.

81. Chemical Processing // 1982, 45, # 9, p.66.

82. Chui Charles K. A Tutorial in Theory and Applications (Wavelet Analysis and Its Applications, Vol 2). Academic Press; ISBN: 0121745902; Januaiy 1992; 723 pages.

83. Chui Charles K. An Introduction to Wavelets (Wavelet Analysis and Its Applications, Vol. 1). Academic Press; ISBN: 0121745848; January 1992; 264 pages.

84. Cohen Albert. Wavelets and Multiscale Signal Processing (Applied Mathematics and Mathematical Computation). CRC Press; ASIN: 0412575906; December 1995; 248 pages.

85. Cohn D., Healey T. W. And Fuerstenau D. W. Blender geometry in the mixing of solids. // Ind. Eng. Chem. Process Design Develop. 1965. - № 4, p.318-322.

86. Daubechies I. Ten lectures on wavelets. CBMS-NSF. Regional conference series in applied mathematics, SIAM. 1992.

87. DeSilva C.W. Control Sensors and Actuators. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1989

88. M.E.El-Hawary. Control System Engineering. Reston, VA: Reston Publishing Company, 1984.

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

90. Freidland В. Control System Design. New York: McGraw-Hill, 1986.

91. Gibilaro L.G., Ph.P. Thesis, Loughborough University of Technology, 1967.

92. Graupe D. Identification of Systems. Huntington, NY: R.E. Kreiger, 1976.

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

94. Lewis F.L. and Syrmos Y.L. Optimal Control, 2nd ed. New York: Wiley, 1996.

95. Ljung L. and Ljung EJ. System Identification: Theory for the User. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1998.

96. Kaiman R.F. On the General Theory of Control Systems // Proc. IF AC. Vol. 1, Butterworths, London, 1961. PP. 481-492.

97. Mallat Stephane G. A Wavelet Tour of Signal Processing. Academic Press; ISBN: 012466606X; 2nd edition; September 1999; 637 pages.

98. Mallat S. and Zhang Z. Matching pursuits with time-frequency dictionaries. IEEE Transactions on Signal Processing, 41(12):3397-3415, December 1993.

99. Mallat S., Multiresolution approximation and wavelet orthonormal basis of L2(R) // J. de Math. Pures et App. Vol. 67. 1988. P. 227-263.

100. MATHCAD 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. / Перевод с англ. — М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 1996. 712с.

101. Palm W.J. Control System Engineering. New York: Wiley, 1986.

102. Phillips C.L. and Harbor R.D. Feedback Control System, 3rd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1996.

103. Phillips C.L. and Parr J.M. Signals, Systems, and Transforms, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999.

104. Rose H. E., Robinson D. J. The Application of the Digital Computers to the Study of Some Problems in the Mixing of Powders. A. J. Ch. E // Chem. E. Symposium Ser., № 106, London, Inst. Chem. Engrs., 1965.

105. Palm W.J. Control System Engineering. New York: Wiley, 1986.

106. Phillips C.L. and Harbor R.D. Feedback Control System, 3rd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1996

107. Phillips C.L. and Parr J.M. Signals, Systems, and Transforms, 2nd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999.

108. Roseman B. Mixing in Solids // The Industrial Chemist, 1973, P. 84-90.

109. Roy Penny W. Recent Trends in Mixing // Chemical Engineering, 1971. № 22. P. 86-98.

110. Qian S. and Chen D. Signal representation via adaptive normalized Gaussian functions. IEEE Transactions on Signal Processing, 36(1), January 1994.

111. Van Valkenburg M.E. Network Analysis. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1974.

112. Vetterli Martin, Kovacevic Jelena. Wavelets and Subband Coding. Prentice Hall PTR; ISBN: 0130970808; 1st edition; April 21, 1995; 488 pages.

113. In Wavelets: time-frequency methods and phase space. N.Y.: Springer -Verlag, 1989-1990. -P.2-20.

114. Yudeii L. Kuke. Mathematical functions and their approximations. Academic Press Inc., 1975.