ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Презентація мікроклімат

•Download as PPTX, PDF•
•
V
Victoria Yena

теплиця

1 of 16
Downloaded 35 times
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИКИ ФАКУЛЬТЕТ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИКИ Кафедра автоматики та робототехнічних систем ім. акад. І.І. Мартиненка Спеціальність: Автоматизоване управління технологічними процесами Спеціалізація: виробнича Магістерська програма: Комп’ютерно-інтегровані системи управління технологічними процесами в рослинництві Виконала: Єна В.О. Керівник магістерської роботи : к.т.н. доцент Решетюк В.М. Київ – 2014
Актуальність теми Актуальною науковою задачею, розв'язуваною в магістерській роботі, є опалення та вентиляція теплиць і парників разом з іншими системами повинні забезпечувати в них параметри мікроклімату (температуру повітря і ґрунту, відносну вологість та швидкість руху внутрішнього повітря), встановлені вимогами норм технологічного проектування теплиць для вирощування різних видів сільськогосподарської продукції.
Мета, об'єкт та предмет дослідження Мета і задачі досліджень. Метою випускної магістерської роботи є дослідження технологічних процесів підтримання параметрів мікроклімату в теплиці, зокрема розробка системи автоматичного регулювання температури та рівня відносної вологості та їх підтримання на технологічно обґрунтованому рівні для створення оптимальних умов для розвитку рослин і максимізації прибутку від реалізації овочевої продукції закритого ґрунту. Об’єктом дослідження є процеси обігріву теплиці, поливу рослин в теплиці, вентиляції та системи освітлення. Предметом досліджень є зменшення енергозатрат при вирощуванні різних видів сільськогосподарської продукції за рахунок розробки та впровадження автоматизованої системи управління мікрокліматом в теплиці, що побудована на базі управляючої обчислювальної техніки , мікропроцесорних контролерів та персональних комп’ютерів..
Завдання роботи  проведення системотехнічного аналізу об'єкта та системи управління;  розробка та адаптація динамічних математичних моделей для виконання задач оптимального управління системою;  аналіз динамічних характеристик об'єкта автоматизації (сучасної блочної теплиці) по каналу регулювання температури та вологості;  вибір сучасних технічних засобів реалізації системи автоматичного регулювання мікроклімату;  розробка функціональної структури мікропроцесорної системи управління на основі визначених задач;  аналіз показників якості роботи розробленої системи;  оцінка економічної ефективності впровадження та використання розробленої системи.
Загальна схема мікроклімату в теплиці Кліматичні комп'ютери забезпечують комплексний контроль за мікрокліматом теплиці, а саме управління температурою, вологістю, вентиляцією, обігрівом та CO2, поливом, рециркуляцією повітря та іншими системами(рис.1). Управління цими параметрами здійснюється в автоматичному та напівавтоматичному режимі. Рис.1. Система клімат-контролю
Структурна схема математичної моделі об’єкта.
Функціональна схема автоматизації системи управління температурою повітря в теплиці
Система вентиляції для охолодження повітря
Схема моделі опалення блочної теплиці
Результати моделювання Температура повітря в теплиці – +23 град. С; Температура гарячої води – +57 град. С; Температура води на виході з теплиці – +46 град. С; Середня температура води опалювальної системи – 51,5 град. С; Система стабілізується по температурі води за час – 3100 -3400 с; По температурі повітря в теплиці – 5500 - 6000 с; Час запізнення об’єкта складає – 1900 с; Модельна зміна температури навколишнього середовища від +5 до 0 град.С.
Передаточна функція теплиці отримана при обробці графіка розгінної характеристики температури повітря в теплиці (графічний спосіб) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 ч=1900 с Tоу=2620 с  휗 iзdt− 휗 idt+Pdt=Vdi 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000  де 휗 − подача вентиляторів, м3/с;  iз − тепловміст зовнішнього повітря, Дж/м3;  i − тепловміст повітря в теплиці, Дж/м3;  Р − теплота, що виділяється за 1 с в теплиці об'ємом V (м3), Вт
Структурно-функціональна схема системи автоматичного регулювання температурою повітря в теплиці в режимі обігріву
Графічні побудови до розрахунку параметрів ПІ-регулятора за умов обмеження системи на заданий запис стійкості за амплітудою 0.05 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.05 0.1 0.05 0.1 ÀÔÕ ÎÓ Öåíòð êîëà Êîëî Âåêòîðè ÎÅ Âåêòîðè ED Im(W(w)) 0  y(x) ayi byi Re(W(w))   r x axi  bxi
Годограф АФХ для розрахунку параметра І-регулятора за умов обмеження системи на заданий запис стійкості за амплітудою 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 Im(Wâ(w))  0.15 Re(Wâ(w) )
Стійкість САР температури при обігріві повітря
Висновки: На основі відомих залежностей виведено математичну модель для дослідження температурно- вологісного режиму в теплиці. На базі математичної моделі в пакеті прикладних програм Matlabпобудовано структурну схему системи автоматичного регулювання температури та вологості в теплиці. Досліджено розроблену САР: графіка перехідного процесу в САР температури визначено час регулювання даної системи =370 с, кількість напівхвиль n=2, статична похибка відсутня, а перерегулювання , а із побудованого графіка перехідного процесу в САР вологості визначено, що час регулювання даної системи =40 с, кількість напівхвиль n=2, статична похибка відсутня, а пере регулювання складає: , що повністю задовольняє технологічним вимогам. На основі проведених досліджень вибрано ПІ закон регулювання параметрами мікроклімату в теплиці. Економічні розрахунки показали доцільність впровадження розробленої системи регулювання мікрокліматом в теплиці, оскільки строк її окупності складає 5,4 місяці. Дякую за увагу!

More Related Content

Презентація мікроклімат

  • 1. НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИКИ ФАКУЛЬТЕТ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИКИ Кафедра автоматики та робототехнічних систем ім. акад. І.І. Мартиненка Спеціальність: Автоматизоване управління технологічними процесами Спеціалізація: виробнича Магістерська програма: Комп’ютерно-інтегровані системи управління технологічними процесами в рослинництві Виконала: Єна В.О. Керівник магістерської роботи : к.т.н. доцент Решетюк В.М. Київ – 2014
  • 2. Актуальність теми Актуальною науковою задачею, розв'язуваною в магістерській роботі, є опалення та вентиляція теплиць і парників разом з іншими системами повинні забезпечувати в них параметри мікроклімату (температуру повітря і ґрунту, відносну вологість та швидкість руху внутрішнього повітря), встановлені вимогами норм технологічного проектування теплиць для вирощування різних видів сільськогосподарської продукції.
  • 3. Мета, об'єкт та предмет дослідження Мета і задачі досліджень. Метою випускної магістерської роботи є дослідження технологічних процесів підтримання параметрів мікроклімату в теплиці, зокрема розробка системи автоматичного регулювання температури та рівня відносної вологості та їх підтримання на технологічно обґрунтованому рівні для створення оптимальних умов для розвитку рослин і максимізації прибутку від реалізації овочевої продукції закритого ґрунту. Об’єктом дослідження є процеси обігріву теплиці, поливу рослин в теплиці, вентиляції та системи освітлення. Предметом досліджень є зменшення енергозатрат при вирощуванні різних видів сільськогосподарської продукції за рахунок розробки та впровадження автоматизованої системи управління мікрокліматом в теплиці, що побудована на базі управляючої обчислювальної техніки , мікропроцесорних контролерів та персональних комп’ютерів..
  • 4. Завдання роботи  проведення системотехнічного аналізу об'єкта та системи управління;  розробка та адаптація динамічних математичних моделей для виконання задач оптимального управління системою;  аналіз динамічних характеристик об'єкта автоматизації (сучасної блочної теплиці) по каналу регулювання температури та вологості;  вибір сучасних технічних засобів реалізації системи автоматичного регулювання мікроклімату;  розробка функціональної структури мікропроцесорної системи управління на основі визначених задач;  аналіз показників якості роботи розробленої системи;  оцінка економічної ефективності впровадження та використання розробленої системи.
  • 5. Загальна схема мікроклімату в теплиці Кліматичні комп'ютери забезпечують комплексний контроль за мікрокліматом теплиці, а саме управління температурою, вологістю, вентиляцією, обігрівом та CO2, поливом, рециркуляцією повітря та іншими системами(рис.1). Управління цими параметрами здійснюється в автоматичному та напівавтоматичному режимі. Рис.1. Система клімат-контролю
  • 7. Функціональна схема автоматизації системи управління температурою повітря в теплиці
  • 8. Система вентиляції для охолодження повітря
  • 9. Схема моделі опалення блочної теплиці
  • 10. Результати моделювання Температура повітря в теплиці – +23 град. С; Температура гарячої води – +57 град. С; Температура води на виході з теплиці – +46 град. С; Середня температура води опалювальної системи – 51,5 град. С; Система стабілізується по температурі води за час – 3100 -3400 с; По температурі повітря в теплиці – 5500 - 6000 с; Час запізнення об’єкта складає – 1900 с; Модельна зміна температури навколишнього середовища від +5 до 0 град.С.
  • 11. Передаточна функція теплиці отримана при обробці графіка розгінної характеристики температури повітря в теплиці (графічний спосіб) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 ч=1900 с Tоу=2620 с  휗 iзdt− 휗 idt+Pdt=Vdi 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000  де 휗 − подача вентиляторів, м3/с;  iз − тепловміст зовнішнього повітря, Дж/м3;  i − тепловміст повітря в теплиці, Дж/м3;  Р − теплота, що виділяється за 1 с в теплиці об'ємом V (м3), Вт
  • 12. Структурно-функціональна схема системи автоматичного регулювання температурою повітря в теплиці в режимі обігріву
  • 13. Графічні побудови до розрахунку параметрів ПІ-регулятора за умов обмеження системи на заданий запис стійкості за амплітудою 0.05 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.05 0.1 0.05 0.1 ÀÔÕ ÎÓ Öåíòð êîëà Êîëî Âåêòîðè ÎÅ Âåêòîðè ED Im(W(w)) 0  y(x) ayi byi Re(W(w))   r x axi  bxi
  • 14. Годограф АФХ для розрахунку параметра І-регулятора за умов обмеження системи на заданий запис стійкості за амплітудою 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 Im(Wâ(w))  0.15 Re(Wâ(w) )
  • 15. Стійкість САР температури при обігріві повітря
  • 16. Висновки: На основі відомих залежностей виведено математичну модель для дослідження температурно- вологісного режиму в теплиці. На базі математичної моделі в пакеті прикладних програм Matlabпобудовано структурну схему системи автоматичного регулювання температури та вологості в теплиці. Досліджено розроблену САР: графіка перехідного процесу в САР температури визначено час регулювання даної системи =370 с, кількість напівхвиль n=2, статична похибка відсутня, а перерегулювання , а із побудованого графіка перехідного процесу в САР вологості визначено, що час регулювання даної системи =40 с, кількість напівхвиль n=2, статична похибка відсутня, а пере регулювання складає: , що повністю задовольняє технологічним вимогам. На основі проведених досліджень вибрано ПІ закон регулювання параметрами мікроклімату в теплиці. Економічні розрахунки показали доцільність впровадження розробленої системи регулювання мікрокліматом в теплиці, оскільки строк її окупності складає 5,4 місяці. Дякую за увагу!