Способ регулирования режима лучистого и контактного обогрева сельскохозяйственных животных и устройство для его осуществления

 

Использование: сельское хозяйство в области животноводства для регулирования режимов общего и локального обогрева л роизводственных помещений сельскохозяйственного назначения в системах отопления, вентиляции и электрообогрева с элементами автоматизации. Сущность изобретения: изобретение позволяет повысить точность обогрева сельскохозяйственных животных произвольного вида и возраста при использовании универсальной имитационной модели животного, которая применяется в качестве первичного преобразователя комплекса тепловых воздействий окружающей среды внутри помещения для сельскохозяйственных животных. Способ предполагает выключение внешнего-лучистого или кон

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (яу А 01 К 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

В (21) 4918378/15 (22) 13.03.91 (46) 15.06.93. Бюл. М 22 (75) А.В.Дубровин (56) Авторское свидетельство СССР

3Ф 1523132, кл. А 01 К 29/00, 1987. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА

ЛУЧИСТОГО И. КОНТАКТНОГО ОБОГРЕВА

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

4 (57) Использование: сельское хозяйство в области животноводства для регулирования режимов общего и локального обогрева и ро„„ЯЦ „„1821110 А1 изводствен ных помещений сел ьскохозя йственного назначения в системах отопления. вентиляции и электрообогрева с элементами автоматизации. Сущность изобретения: изобретение позволяет повысить точность обогрева сельскохозяйственных животных произвольного вида и возраста при использовании универсальной имитационной модели животного, которая применяется в качестве первичного преобразователя комплекса тепловых воздействий окружающей среды внутри помещения для сельскохозяйственных животных. Способ предполагает выключение внешнего-лучистого или кон1821110

15

35 ва дуктивного обогревателя 14 зоны 1 с животными на время, в течение которого в зоне

1 обогрева задают и поддерживают сочетания температуры и скорости движения воз духа, контролируемые датчиками 5, 6, причем устанавливают равенство измеренной температуры поверхности универсальной имитационной модели 2 животного и заранее известной для данного режима конвективного обогрева температуры поверхности животного или птицы конкретного вида и возраста за счет регулирования

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть применено при созда.нии и практической перенастройке в производственных:условиях имитационных моделей животных различных видов и пород, либо при настройке универсальной имитационной модели животного на определенный характер теплообмена животного конкретного вида. Преимущественна данное изобретение ориентировано на использование в.технологических процессах обогрева сельскохозяйственных животных и птиц, в которых посредством подобной животному по характеристикам его теплообмена с окружающей средой имитационной модели животного производится измерение и управление режимом работы обогревателей с произвольным типом теплопередачи.

Целью изобретения является повышение точности регулирования режима лучистого и контактного обогрева сельскохозяйственных животных произвольного вида и возраста при применении имитационной модели животного.

На фиг.1 — 7 изображена схема устройстУстройство содержит первый эадатчик

1, систему обогрева зоны обитания животных с лучистыми и контактными источниками обогрева 2, имитационную модель животного 3, снабженную внутренним нагревателем 4, датчик температуры ее поверхности 5, выходом связанный с первым входом первого регулятора 6, второй вход которого соединен с выходом первого вычислительного блока 7, а первый вход последнего подключен к выходу датчика скорости движения воздуха в зоне обогрева

8, отличающееся тем, что, с целью повышевеличины внутреннего нагрева модели 2. По полученным установившимся значениям мощности, температуры воздуха, скорости движения воздуха автоматически определяются значения коэффициентов закона управления внутренним нагревом универсальной модели 2, которые в соответствии со способом легко определить для животного произвольного вида и возраста. 2 с.п. ф-лы, 7 ил, ния точности регулирования, оно снабжено датчиком температуры воздуха в зоне обогрева 9, вторым, третьим, четвертым и пятым вычислительными блоками 10, 11, 12, 13, 5 вторым, третьим и четвертым регуляторами

14, 15, 16, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым задатчиками 17, 18, 19, 20, 21, 22, блоком памяти 23, блоком задания коэффициентов имитационной модели животного 24, и блоком переключения

25, а система обогрева зоны обитания животных оснащена калорифером 26 и вентилятором 27, при этом выходы второго и третьего задатчиков 17, 18 связаны с входами первого задатчика 1 и блока задания коэффициентов имитационной модели животного 24, выход которого подключен к второму входу первого вычислительного блока

7, и к первым входам второго и третьего вычислительных блоков 10, 11, а вторые входы последних объединены с первыми входами второго регулятора 14, блока памяти 23, четвертого вычислительного блока 12 и соединены с выходом датчика скорости движения воздуха в зоне обогрева 8, при этом выход датчика температуры воздуха в зоне обогрева 9 связан с обьединенными первым входом третьего регулятора 15, третьим входом первого вычислительного блока 7 и вторым входом блока памяти 23, выходы которого через пятый вычислительный блок

13 соединены со вторым, третьим, четвертым и пятым входами четвертого вычислительного блока !2, а выход последнего через первую контактную группу блока переключения 25-1 подключен к управляющему входу внутреннего нагревателя имитационной модели животного 4 и объединенным выходу первого регулятора 6 и третьему входу блока памяти 23, четвертый и пятый входы

1821110 которого связаны с выходами, соответственно, четвертого и пятого эадатчиков 19, 20 и через, соответственно, шестой и седь мой задатчики 21, 22 подключены ко вторым входам третьего и второго регуляторов l5, 14, а выходы последних через. соответст-, венно, вторую и третью контактные группы блока переключения 25-2. 25-3 связаны с управляющими входами калорифера 26 и вентилятора 27, причем выход датчика тем- 1 пературы поверхности имитационной модели животного 5 соединен с третьим входом второго вычислительного блока 10, выход которого подключен к объединенным шес тому входу четвертого вычислительного блока 12 и третьему входу третьего вычислительного блок 11 ° а выходы последнего и первого задатчика 1 соединены через четвертый регулятор 16 и четвертую контактную группу блока переключения 25-4 с управляющим входом лучистых и контактных источников обогрева 2, при этом шестой вход блока памяти 23 через пятую контактную группу блока переключения 255 связан с общей шиной устройства.

Способ осуществляется следующим образом и иллюстрируется приводимым примером.

Имеется изготовленная с соблюдением основных принципов подобия — физическое 30 подобие сред и геометрическое подобие систем, подобие условий на границе раздела сред, равенство коэффициентов подобия— имитационная модель животного. Обыкно-. венно, наиболее близкая геометрическая форма имитационной модели животного— эллипсоид вращения или цилиндр, что хорошо известно из специальной биологической и зоотехнической литературы. Предположим, что известен закон управления внутренними тепловыделениями в имитационной модели животного конкретного вида и возраста, который обеспечивает уподобление имитационной модели имитируемому объекту в одинаковых условиях 4 теплообмена с окружающей средой по известному критерию равенства температур поверхностей имитационной модели животного и собственно животного. Следовательно, имеется имитационная модель 50 теплообмена животного, которую целесообразно испольэовать при управлении обогревом животного именно данного вида и возраста. Однако, необходима соответствующая коррекция закона регулирования 55 внутреннего нагрева модели в зависимости от вида и от возраста выращиваемого поголовья в условиях воздействия на имитационную модель животного неблагоприятных факторов среды обитания сельскохозяйственных животных.

Такую видовую и возрастную коррекцию в производственном сельскохозяйственном помещении можно осуществить в соответствии со способом: на короткое время выключать внешний, как правило, лучистый обогрев поголовья инфракрасными лампами, и в нескольких вариантах чисто конвективного обогрева с принудительным движением воздуха запоминать данные о потребной мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного для достижения температурой поверхности имитационной модели животного нового, измененного в зависимости от вида и от возраста поголовья и априорно известного, поданным биологов, значения температуры поверхности животного конкретного вида и возраста. Затем, проводя выравнивание экспериментальных данных известными аналитическими или статистическими математическими методами, получают новые величины коэффициентов математической связи между температурой воздуха, скоростью движения воздуха и мощностью внутреннего нагрева имитационной модели животного. Как только опыты по получению уточненных величин коэффициентов закона управления внутренним нагревом имитационной модели животного проведены, можно продолжать автоматизированное управление обогревом животных. Несмотря на то, что видовая и возрастная зависимость коррекции внутреннего нагрева может быть также заранее установлена. применение способа целесообразно по той простой причине, что в процессе эксплуатации модели в животноводческом помещении она подвергается влиянию животных и среды, что приводит к неконтролируемому изменению ее теплофизических ха рактеристик, и пе риодическая.ее автоматизированная проверка необходима.

Пусть в помещении с данной имитационной моделью животного, например, в зоотроне на испытательной сельскохозяйственной станции. выращивается поголовье птицы в условиях инфракрасного или контактного обогрева, У птицы зависимость температуры оперения от фак-. торов окружающей среды имеет заметные отличия, например, от соответствующей для поросят, ягнят (фиг.2):

tpg А1я tb+ 8tl) Нь+ С1и tb Vb + Dlij =

1821110 тп11 0,65 tb - 5,56 Vb+ 0,139 tb Vb -.

+ 14,38 С, (1) где tb — температура воздуха, С;

Чь — скорость движения воздуха, м/с;

А1Ц, 8tlj. С1Ц, 01Ц вЂ” модельные коэффициенты данной зависимости: 0,65; -5,56;

0,139; 14,38 — коэффициенты для суточных цыплят;

1 — вид животных или птиц в зоне обогрева, можно для цыплят принять, например, 1-1, для поросят, например, I 2. и такдля животного произвольного типа; J — возраст поголовья, сут.

В соответствии со способом отключают внешний(лучистыь или контактный) обогрев . зоны с животными, задают и поддерживают

РЯд сочетаний tbk и Vbm, где К m — номеРа опытов с установленными различными значениями tb и Чь. Формируют соответствующие tn

УСтаНОВИВШИЕСЯ ЗНаЧЕНИЯ tbk, Vbm, Qgkmi ГДЕ О п — потребная мощность. внутреннего нагрева модели в опыте с номерами К m соответственно по tb и Чь, Полученный массив данных запоминают в процессе опытов и используют для построения закона управления внутренними тепловыделениями в модели, например, для упрощения будем искать этот закон по математической зависимости вида:

QglJ = AglJ tb+ BglJ Vb+ Cglj tb ЧЬ+ Dglj, (2) где Qgij — мощность внутреннего нагрева имитационной модели животного при имитировании теплообмена животного вида I è возраста j, Вт.

AgIJi BglJ, CglJ, DgiJ — модельные коэффициенты данной зависимости.

На фиг,3 изображен стандартный вид явкой теплоотдачи тела животного или птицы в зависимости от факторов температуры и скорости движения воздушной среды. Подобные данные имеются по многим видам животных и птиц и сравнительно легко могут быть получены по. остальным в условиях чисто конвективного обогрева, что исключает погрешности измерения при дополнительных источниках с лучистой или контактной теплопередачей.

Пусть, например, эксперименты проведены при k-1,2; m = 1,2; т.е. при сочетаниях (tb1i Чь1); (tbti Чь2), (tb2i Чь1); (ть2, Чь2), каждому из которых соответствуют значения мощ5 н ости Оц1сщ, 011 012 021 022 и ри температурах поверхности tg>>, kg<2,

Составим систему уравнений для взятого примера без учета вида и возраста живо10 тных i, J, или для конкретного животного при

I const, j - сопзс

Ой = Agljtbt + ВцЦЧЬ1+ СофЬ1ЧЬ1+ 0цЦ; (3)

15 021 = Аццть2+ BglJVb1+Cgljtb2Vb1+ Оцц (4) Вычтем иэ (3) уравнение (4) при Чь1=0:

20 Q11- 021 = Agij (tb1 - tb2).

Получено значение первого из четырех неизвестных коэффициентов:

Ацl =

011 — 021

tb1 - ib2 (5) Подставив полученное значение Ацц в уравнение, например, (3), получим значение

30 второго из коэффициентов:

DglJ = Q11- А цть1 (6) Приняв новое значение Vbg > Vbt = О, 35 получим значение третьего коэффициента закона управления внутренним нагревом имитационной модели животного:

Qt2 = AgiJtbi + ВцЦЧЬ2 + СцЦтЬ1ЧЬ9.+ Dglj;

40— (7)

022 АдфЬ2+ BgiJVb2 +©gljtb2Vbt.+ Dglj (8)

Q12 - 022 =- АцЦ(ть1 - ть2) + СцЦЧь2 (ть1 tb2)

45 (9) С,цИз уравнения, например, (7) легко найти ве50 личину четвертого коэффициента:

012 — tbi А ) +С i ЧЬ2 — D (10)

Вg J Vh2

55 Таким образом, найдены в частном простейшем случае данного примера все коэффициенты математической модели, связывающей конкретную имитационную

1821110

+ 2,56. Sm (12) 50

ИфьЦ + 821JVb+ модель животного и само имитируемое животное по критериальному условию равенства температур их поверхностей в сходных тепловых условиях окружающей среды.

При необходимости более достоверно- 5 го вычисления величин коэффициентов в модели закона регулирования тепловыделений применяются значительно более сложные вычислительные процедуры и возрастает сложность соответствующих 10 технических средств, реализующих способ, то есть блоков управления, памяти, вычисления в устройстве. Однако, для имитационных моделей животных с близким к линейному законом управления внутрен- 15 ним нагревом, что всегда имеет. место при моделях простых геометрических форм—

map, цилиндр, — вычисление коэффициентов по двум точкам траектории управления дает точность регулирования, по опытным 20 данным, не хуже 2,5, что в терминах ощущаемой температуры помещения соответствует точности управления обогревом животных порядка +0,8 С в диапазоне температур сельскохозяйственного помещения 25 и определяемом зоотребованиями.

Например, для конкретного конструктива имитационной модели цыпленка в форме цилиндра диаметром порядка 50 10з м и длиной образующей термочувствительной 30 поверхности порядка 50 10з м зависимость мощности при условии соответствия температуры ее поверхности формуле (1) и йри многочисленных опытных данных имеет вид; 35

Оц11- 0,0627tb+ 2,80Vb - 0,0687tbVb+

+ 2,5733, Bm (11)

Использование предложенных формул (5), (6). (9), (10) дает:

0д11 " -0,0625ть+ 2,64Vb - 0,0625тьЧь+

° что весьма точно отражает характер закономврности, причем незначительное расхождение обусловлено лишь погрешностью конкретного измерения температуры и скорости движения воздуха и величины потребной мощности внутреннего нагрева.

Именно по данной причине отличительные признаки способа и устройства предполагают автоматическое поддержание заданных величин этих параметров воздушной среды до наступления состояния динамического уверенного равновесия, Понятно, что при изменении вида жи этного!и, соответственно, тепловых условий на поверхности модели изменится и условие подобия типа (1), что повлечет получение в результате расчета других величин коэффициентов в законе (2), То же произойдет при коррекции закона управления с изменением возраста поголовья J, Следует обратить особое внимание на то, что при изготовлении партии универсальных имитационных моделей животного неизбежны неконтролируемые отклонения их форм, качества их поверхностей, сопротивления электронагревательных элементов, чувствительности датчиков температуры поверхности. При этом проверки изготавливаемых имитационных мо-. делей животного по указанному способу также целесообразны, так как по получаемым автоматически. величинам модельных коэффициентов поэволяют провести своевременную корректировку конструктивов.

Итак, закон управления тепловыделениями внутри имитационной модели определен через определение величин его коэффициентов для случая Обогрева животных конкретного вида I и возраста J. ТеперЬ:-: в соответствии со способом прекращают принудительное вентилирование нагретым воздухом зоны обогрева животных, включают внешний обогрев, что приводит к установлению некоторого нового значения д1 .

По обратной формуле (1) находят такое. значение температуры воздуха в условиях чисто конвективного обогрева с измеряемой скорости движения воздуха, .когда животное имеет температуру поверхности величиной

v )

А1Ц + C1lj Чь

Затем по условию неизменности уровня тепловыделений животного Q

1821110 к

+С2фЬЦЧЬ + D2JI = А2Ц tonij + 02Ц j (14)

tonlj tblj + В2Ц/А2Ц Vb +

+ С2Ц/А2ЦтьЦ Vb tblj +Е2ЦЧЬ + F2ljtbljVb ("5) где А2Ц, В2Ц, С2Ц, 02Ц вЂ” коэффициенты математической модели зависимости тепловыделений животного от температуры и 10 скорости движения окружающего воздуха;

Е2Ц, F2 — производные коэффициенты.

Остается только сравнить вычисленное значение ощущаемой температуры с заданным для животного данного вида и возраста 15 и произвести регулирование внешнего обогрева.

Устройство работает следующим образом.

В режиме определения закона управле- 20 ния внутренним нагревом имитационной модели животного 3 устанавливают контактные группы блока переключения 25 в положение первое (см. фиг.1). При этом прекращается внешний обогрев зоны оби- 25 . тания животных лучистыми и контактными источниками обогрева 2, и начинается принудительный конвективный обогрев и при-нудительная вентиляция зоны обитания животных и размещения имитационной мо- 30 дели животного 3 посредством калорифера

26 и вентилятора 27. Блок памяти 23 подготавливается к приему экспериментальных данных. Внутренний нагреватель имитационной модели животного 4 подключается к 35 выходу первого регулятора 6, который используется только в режиме эксперимента.

Второй и третий задатчики 17, 18 задают вид и возраст животных, после чего блок задания коэффициентов имитационной мо- 40 дели животного 24 формирует величины соответствующих коэффициентов математических моделей зависимостей

tnt (ть, Vb).т6Ц tgljx, Vb) Qsbjl*(ьцх, Vb) и отправляет их в первый, второй и третий 45 вычислительные блоки 7, 10, 11 для вычисления требуемой температуры поверхности животного, эффективной температуры воздуха в климатической камере и ощущаемой температуры помещения. Одновременно, по -50 сигналам второго и третьего задатчиков 17, 18 и данным зоотехнологии содержания животных формируется в первом задатчике 1 требуемое значение ощущаемой температуры в зоне обогрева.

Опытные режимы конвективного обог- 55 рева задаются четвертым и пятым задатчи- ками 19, 20 в виде сигналов, например,; уровней напряжения, которые формируют заданные величины tb и Чь в зоне обогрева в шестом.и седьмом задатчиках 21, 22 и адреса ячеек памяти в блоке памяти 23. Посредством третьего и второго регуляторов

15, 14 и исполнительных элементов — калорифера 26 и вентилятора 27 в зоне обогрева устанавливаются и автоматически поддерживаются требуемые режимы конвективного обогрева, контролируемые датчиками 9, 8 соответственно температуры и скорости движения воздуха, данные о чем также автоматически засылаются в блоке памяти 23.

Туда же поступают данные о потребной мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного 3, поскольку эта мощность стабилизируется на некотором уровне, определяемом состоянием динамического равновесия измеряемой температуры поверхности имитационной модели животного 3 и вычисляемой температуры поверхности животного в заданном вторым и третьим задвтчиками 17, 18 режиме.

Запомненные сочетания параметров хранятся в блоке памяти 23 до очередной градуировки мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного 3 и используются для вычисления коэффициентов закона управления ее внутренним нагревом в пятом вычислительном блоке 13.

Таким образом, при переборе ряда сочетаний температуры воздуха и скорости его движения в первом режиме работы устройства оно самостоятельно формирует на выходе пятого вычислительного блока 13 искомые коэффициенты закона управления внутренним нагревом имитационной модели животного конкретного вида и возраста.

Затем начинается собственно режим обогрева зоны обитания животных. Контактные группы блока переключения 25 устанавливаются во второе положение (см. фиг.1), Вычисленное значение эффективной температуры tb", полученное по данным измерений скорости Чь и температуры поверхности имитационной модели tg a условиях лучистого обогрева, используется в четвертом вычислительном блоке 12 для расчета потребной мощности нагрева имитационной модели животного 3 и в третьем вычислительном блоке 11 для вычисления величины ощущаемой температуры в зоне обогрева. Четвертый регулятор 16 посредством лучистых и контактных источников обогрева 2 обеспечивает поддержание в зоне обогрева заданного первым задатчиком 12 значения ощущаемой температуры.

1821110

10

45

При необходимости коррекции закона внутреннего нагрева универсальной имитационной модели животного 3, например. при изменении вида, возраста обогреваемых животных, вновь устанавливается на короткое время режим чисто конвективного обогрева. Затем, после уточнения величин коэффициентов закона внутреннего нагрева, продолжают внешний обогрев зоны.

На фиг.5 изображены схемы первого, второго, третьего и четвертого вычислительных блоков 7, 10, 11, 12.

Первый вычислительный блок 7 содержит первый элемент умножения 28, первый и второй входы и выход которого подключены соответственно к первому входу блока, к третьему входу блока, к первому входу первого элемента суммирования 29, второй элемент умножения 30, первый и второй входы и выход которого соединены соответственно со вторым, с третьим входами блока и с третьим входом элемента суммирования 29, третий элемент умножения 31, первый, второй, третий входы и выход которого соединены соответственно с первым, .с третьим и со вторым входами блока и со вторым входом первого элемента суммирования 29, четвертый вход и выход которого подключены соответственно к третьему входу блока и к выходу блока. При этом третий вход блока представляет собой четырехпроводную линию связи с задатчиками значений констант

Àt. В1. Ñ1. Ät в блоке задания коэффициентов имитационной модели животного 24. Работа блока осуществляется по (1), а результате чего по данным измерений tb u

Чь и заданным коэффициентам на его выходе формируется величина 4 животного.

Четвертый вычислительный блок 12 содержит четвертый элемент.умножения 32, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с шестым входом блока и с первым входом пятого элемента умножения 33. с первым входом блока, с первым входом второго элемента суммирования 34, шестой элемент умножения 35, первый и второй вход и выход которого соединены соответственно с пятым входом блока и с третьим входом пятого элемента умножения 33. со вторым входом блока, с третьим входом второго элемента суммирования 34, выход, четвертый и второй входы которого подключены соответственно к выходу блока, к четвертому входу блока, к выходу пятого элемента умножения 33, второй вход которого соединен с третьим входом блока. Работа блока происходит по (2), причем на его первый, второй, третий и четвертый входы поступают сигналы Ад, В„, Cg. 0g. на пятый — сигнал Vb. на шестой вхад— сигнал эффективной температуры воздуха

tb В результате на выходе блока Формируется мощность внутреннего нагрева имитационной модели животного Од, Второй вычислительный блок 10 содержит первый элемент вычитания 36, первый и второй вход и выход которого соединены соответственно с первым входом блока, с выходом седьмого элемента умножения 37, с первым входом второго элемента вычитания 38, второй вход и выход которого подключены соответственно к третьему входу блока и к первому входу первого элемента деления 39, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента суммирования 40 и с выходом блока, второй и первый входы седьмого элемента умножения соединены соответственно с третьим входом блока, со вторым входом блока и с первым входом восьмого элемента умножения 41, второй

25 вход и выход которого подключены соответственно к третьему входу блока и первому входу третьего элемента суммирования 40, второй вход которого подключен к третьему входу блока. При этом третий вход блокА

30 является четырехпроводной линией связи с задатчиками значения констант А1, B>, C>, 01 в блоке задания коэффициентов имита- ционной модели животного 24. Работа блока происходит по (13), в результате чего на

35 выходе блока формируется сигнал эффективной температуры воздуха tb".

Третий вычислительный блок 11 содержит девятый элемент умножения 42, первый и второй входы и выход которого

40 соединены соответственно со вторым входом блока и со вторым входом десятого элемента умножения 43, с выходом второго элемента деления 44, с третьим входом четвертого элемента суммирования 45, выход, первый и второй входы которого соединены с выходом блока, с первым входом блока и первым входом десятого элемента умножения 43, с выходом десятого элемента.умножения 43, третий вход которого подключен

50 к выходу третьего элемента деления 46, второй вход которого соединен с вторым аходом второго элемента деления 44 и подключен к третьему входу блока. к которому присоединены первые входы второго и третьего элементов деления 44 и 46. При этом третьим входом блока является трехпроводная линия связи с задатчиками значений коэффициентов А, В, Cz блока

1821110 задания коэффициентов имитационной модели животного 24. Работа блока осуществляется по (15), в результате чего по значениям Ь" и Чь вычисляется величина ощущаемой температуры ton в зоне обогрева животных, На фиг.6 изображена схема блока памяти 23.

Блок памяти 23 содержит первый и второй управляемые коммутаторы 47, 48, пер- вую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую схемы совпадения 49, 50, 51, 52, 53; 54, 55, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой управляемые ключи 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы памяти 63, 64, 65, 66, 67, 68 и 69, причем третий вход блока соединен с первыми входами первого. второго третьего и четвертого управляемых ключей 56, 57, 58, 59, выходы которых подключены ко входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого элементов памяти 63, 64, 65, 66, второй вход блока соединен с первыми входами пятого и шестого управляемых ключей 60, 61, выходы которых соединены со входами соответственно пятого и шестого элементов памяти

67, 68, первый вход блока подключен к первому входу седьмого управляемого ключа

62, выход которого соединен со входом седьмого элемента памяти 69, четвертый вход блока подключен ко входу первого управляемого коммутатора 47, первый выход которого соединен с первыми входами первой, третьей и пятой схем совпадения 49, 51, 53, à его второй выход- с первыми входами второй, четвертой и шестой схем совпадения 50, 52, 54, пятый вход блока подключен ко входу второго управляемого коммутатора

48, первый выход которого соединен со вторыми входами первой и второй схем совпадения 49, 50, второй выход которого подключен ко вторым входам третьей и четвертой схем совпадения 51, 52 и к первому входу седьмой схемы совпадения 55, шестой вход блока соединен с третьими входами первой, второй, третьей, четвертой схем совпадения 49, 50, 51, 52 и со вторыми входами пятой, шестой, седьмой схем совпадения 53, 54, 55, а выходы. схем совпадения 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55 соединены с управля ющими входами соответствующих управляемых ключей 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, и ри этом выходы элементов памяти являются соответствующими выходами блока, На фиг.7 изображена схема пятого вычислительного блока 13, Пятый вычислительный блок 13 содержит третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы вычитания 70, 71, 72, 73, 74, 75, пятый, шестой и седьмой элементы суммирования 76, 77, 78, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый элементы умножения 79, 80, 81, 82, четвертый, пятый и шестой элементы деления 83, 84, 85, при этом первый и второй входы блока соединены соответст10 венно с соединением первых входов третьего и четвертого элементов вычитания 70, 71 и пятого элемента суммирования 76, и с соединением второго входа третьего элемента вычитания 70 и первого входа шестого элемента суммирования 77, второй вход и выход четвертого элемента вычитания 71 подключены соответственно к выходу одиннадцатого элемента умножения 79 и к соединению четвертого выхода блока и первого входа пятого элемента вычитания 72, выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом пятого элемента деления 84, и с выходом шестого элемента

20 вычитания 73, первый и второй входы которого являются соответственно соединением третьего входа блока и второго входа шестого элемента суммирования 77 и выходом соответственно выходом седьмого элемента суммирования 78 и соединением пятогб входа блока, первого входа седьмого элемента вычитания 74, второго входа одиннадцатого элемента умножения 79, первый вход и выход которого подключены соответственно к соединению первого входа седьмого элемента суммирования 78, первого выхода блока и выхода четвертого элемента деления 83, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом третьего элемента вычитания 70 и с соединением выхода седьмого элемента вычитания 74 и первого входа двенадцатого элемента умножения 80, второй вход и выход которого соединены соответственно с соединением седьмого входа блока, второго входа пятого элемента деления 84; второго входа тринадцатого элемента умножения 81 и со вторым входом шестого элемента деле50 ния 85, первый вход и выход которого подключены соответственно к выходу восьмого элемента вычитания 75 и к соединению третьего входа блока и первого входа тринадцатого элемента умножения 81, выход которого подключен ко второму входу седьмого элемента суммирования 78, при этом шестой и четвертый входы блока соединены четырнадцатого элемента умножения 82, 30 первый и второй входы которого являются

1821110

18 соответственно со вторыми входами седьмого элемента вычитания и пятого элемента суммирования 76, выход которого подключен ко второму входу восьмого элемента вычитания 75, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента суммирования 77, а выход пятого элемента деления 84 является вторым выходом блока..

Блок задания коэффициентов имитационной модели животного 24 содержит параллельно включенные по своим входам и выходам делители с регулируемым коэффициентом передачи, величина которого определяется уровнем выходных сигналов второго и третьего задатчиков 17, 18. На выходе блока устанавливаются значения констант Ащ, Вщ, Сщ, A2ij Вги, Сгц, Ргл.

Блоки 7, 10, 11, 12, 13, 23, 24 работают в соответствии с приведенными математическими формулами, реализуя их в виде электрических зависимостей, следующим образом. . На первый и второй входы первого вычислительногоо блока 7 поступают соответственно сигналы tb u Vb. На соответствующие первую, вторую, третью и четвертую шины третьего входа блока поступают сигналы

Ащ. Вщ Сщ. Рщ с выхода блока задания коэффициентов имитационной модели животного 24. На выходах первого, второго и третьего элементов умножения 28, 30, 31 получаются сигналы произведения величин вида Ащть, ВщЧь, СщтьЧь. На выходе первого элемента суммирования 29 и на выходе блока формируется искомая функция температуры поверхности t>lj .как сумма электрических сигналов вида Ащ ь + ВщЧь +

С1цтьЧь + 011J.

На первый и второй входы второго вычислительного блока 10 поступают сигналы соответственно тд и Vb, а на первую, вторую, третью и четвертую шины его третьего входа подаются сигналы Ащ, Вщ, Сщ, Рщ с выхода блока задания значений констант

27. Нэ выходе седьмого элемента умножения 37 формируется сигнал ВщЧь, который вычитается из сигнала тц в первом элементе вычитания 36, а затем из полученной разности (tg - ВщЧь) вычитается во втором элементе вычитания 38 сигнал Рщ, в результате чего на первый вход первого элемента деления 39 подается сигнал (tg - Вщ; Vb—

Рщ1. На выходе восьмого элемента умножения 41 формируется произведение СщЧь, а на выходе третьего элемента суммирования

40 образуется сумма (Ащ + СщУь), поступающая на второй вход первого элемента деления 39. В результате деления на выходе

35 .решающим запоминание, т.е. работу блока

50 Чь1 - 0 и Чьг Ф О) проходят измеренные значения 01, Q21, 01г, Q22, tbt, tb2, Чьг. В перечисленных элементах памяти 63...69 эти величины запоминаются и корректируются при очередных испытаниях в отсутст55 вие тепловых излучений в зоне обогрева животных. Использование без искажений хранящейся информации в рабочем режиме устройства достигается замыканием ключа

15 блока получается сигнал фактической эффективной температуры воздуха tbiJ" в виде (Гд- В щЧь - Рщ)/(Ащ+ СщЧь) в соответствии с (13).

Нэ первый и второй входы третьего вычислительного блока 11 подаются сигналы соответственно tbsp" и Vb, а первую, вторую . и третью шины его третьего входа поступают сигналы Alj, Вги, C2lj с соответствующих. выходов блока задания коэффициентов имитационной модели животного 24. На выходе второго элемента деления 44 формируется сигнал (Вгл/Azij). который является производным коэффициентом Егл в уравнении (15). Аналогично, на выходе третьего элемента деления 46 формируется величина (Сгц/Агц>, равная Егц по (15). На выходе девятого элемента умножения 44 появляется сигнал ЕгиЧь, а на выходе десятого элемента умножения 43 формируется произведение

FgJJtbJJ"Vb. На выходе четвертого элемента суммирования 45 и на выходе блока формируется искомая величина ощущаемой температуры а>л в виде суммы величин (tb j" +

E2JJVb+ F2iJVbtbiJ") в соответствии с (15).

На первый, второй и третий входы блока памяти 23 поступают соответственно сигналы Vb, tb, Qgq. На его четвертый и пятый входы подаются сигналы К m соответствия номеру опыта по величине tb и Чь в виде уровня, например. напряжения или тока

Шестой вход блока 23 соединен с общей шиной устройства через контакт ключа 25-5 и является при разомкнутом ключе 25-5 разпо изменению хранящейся в нем информации. При определенном сочетании порядковых номеров опытов К m открыты одни схемы совпадения и закрыты другие из 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, поскольку первый и второй управляемые коммутаторы 47, 48 выставляют на одном из своих выходов "нуль", а на другом "единицу" в зависимости от уровня сигналов k, m. В результате открываются соответствующие из управляемых ключей 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62 и на входе элементов памяти 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 по мере проведения опытов М1, f42, МЗ, М4 (два опыта при tbt и тьг), плюс два опыта по

1821110

25-5 и запретом на вхождение в блок памяти

23 новых данных. Элементы памяти строятся по обычным аналоговым схемам в виде, например, пикового детектора, либо по известным цифровым схемам и предусматривают элементы сброса памяти и,другие необходимые широко распространенные элементы электронной автоматики, На первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы пятого вычислительного блока 13 поступают запомненные сигналы соответственно 011, 021;

012 022,.tbl ца, Чь2. На выходе третьего элемента вычитания 70 формируется сигнал (011-021) и поступает на первый вход четвертого элемента деления 83. На выходе седьмого элемента вычитания 74 формируется разность (tb1 - tb2) В результате деления в элементе 83 на первом выходе блока образуется величина (011- 021)/(tb1- tb2), которая является коэффициентом Ацц. Одновременно, на выходе одиннадцатого элемента умножения 79 получается произведение

Agijtbi, а на выходе четвертого элемента вычитания 71 формируется разность (011Agij tb1j, ЯвлЯюЩаЯсЯ коэффиЦиентом Рцц и выходным сигналом четвертого выхода блока. На выходе двенадцатого элемента умножения 80 формируется произведение Vb(tb1

- tb2), поступаюшее на второй вход шестого элемента деления 85. На его первый вход поступает сигнал выражения (012- 022 - 011

+ 021 (012 " 022 "Aglj (tb1 tb2)) формирую щееся следующим образом, На выходе шестого элемента, суммирования 77 . формируется сигнал (021+ 012), а на выходе пятого элемента суммирования 76 образуется сигнал (011+ 022). Разность этих сигналов . получается на выходе восьмого элемента вычитания 75: (021 + 012 - 011 - 022) Из уравнения (5) известно, что (011- 021) = Ацц (tb1 - tb2). Поэтому на выходе шестого элемента деления 85 и на третьем выходе блока формируется величина.коэффициента Cgij по(9). Для формирования последнего из четырех коэффициентов математической модели (2) на выходе тринадцатого элемента умножения 81 получается сигнал произведения СццЧы. который складывается в седьмом элементе суммирования с величиной

Ацц, и полученный суммарный сигнал (Agij+

СццЧы) умножается четырнадцатым элементом умножения 82 на сигнал tb1. Полученное пРоизвеДение tb1 (Agij + СцЦЧь2) вычитаетсЯ из сигнала 012 в шеетОм ЭлЕмЕнте вЫчитания 73, после чего из полученной разности (Q12 " гы (AglJ + СцЦЧь2)1 Bbl l

Dglj в пятом элементе вычитания 72. На пер20 вый вход пятого элемента деления 84 подаетсЯ сигнал виДа ((012 tbl (АцЦ + Cgij I/b2))Оцц ), а на его втоРой вход постУпает сигнал

Vb2, и результатом деления и выходным сигналом блока на его втором выходе является величина { (012-tb1(Ацц+ СцЦЧы))- Dglj )/Чь2, . Или коэффициент Bgij, Таким образом, структура и функции блока рассчитаны на линейное представление зависимостей

10 мощности внутренних телповыделений имитационной модели животного от температуры и скорости движения воздуха и при отсутствии дополнительных источников . тепловых излучений, что всегда имеет место

15 при простых геометрических формах имитационной модели животного (шар, цилиндр, эллипсоид вращения и подобные). Поэтому

@остаточным является расчет величин коэффициентов по двум парам опытных измере2р ний. то есть при k = 2 и m = 2, при этом однозначно определяется прямая линия по принадлежащим ей двум точкам.

Наконец, на пятый и шестой входы четвертого вычислительного блока 12 поступа25 ют сигналы Чь и tblj", а на его первый, второй, третий и четвертый входы подаются сигналы соответственно Ацц, BglJ, Cglj, Dgij из пятого вычислительного блока 13. На выходе четвертого элемента умножения 32 фор30 миРУетсЯ сигнал Аццгьц, на выходе пЯтого элемента умножения ЗЗ формируется произведение Cgljtblj"Чь, на выходе шестого элемента умножения 35 образуется сигнал

БццЧь. На выходе второго элемента сумми- .

35 рования 36 и на выходе блока формируется суммарный сигнал Ацц tbij "+ Bgij, Чь+ Сцц гы)"

Vb + Dgjj) j, который является сигналом со .." ответствия мощности внутреннего нагрева

QglJ имитационной модели животного 3.

40 На первый и второй входы блока задания коэффициентов имитационной модели, животного 24 поступают в виде уровней напряжения или тока сигналы соответственно о виде! и о возрасте) сельскохозяйственных

45 животных или птиц в зоне обогрева. Они управляют коэффициентом передачи управляемых делителей, на входе которых включен эталонный источник электропитания, в результате чего на их выходах автоматиче50 ски устанавливаются сигналы электрических величин коэффициентов А1Ц, B1lj, C1lj

D1lj, А2Ц, В2Ц, С2Ц D2IJ.

Аналогично работает по сигналам 1, первый.задатчик 1, в котором единственный

55 двухвходовой управляемый делитель выСтавляет по уровням входных сигналов i u j свой выходной сигнал соответствия заданной по технологии выращивания или содер22

21 жания животных или птиц ощущаемой температуры то .. з

Таким образом, способ и устройство позволяют достичь поставленную цель изобретения, значительно облегчают настройку имитационной модели животного как в заводских, так и хозяйственных условиях, повышают точность управления обогревом .любых сельскохозяйственных

ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ, llPM ЭТОМ ВОЗМОЖНО ИСпользование единственной незаменяемой универсальной имитационной модели животного, легко реализуются на базе аналоговой или цифровой электронной схемотехники широкого применения и дают в сельскохозяйственном производстве значительный экономический эффект за счет увеличения сохранности и продуктивности животных и птицы в результате рационального управления обогревом, а также за счет снижения затрат на перенастройку системы управления при изменениях вида и возраста обогреваемого поголовья.

Формула изобретения

1.Способ регулирования режима лучистого и контактного обогрева сельскохозяйственных животных, включающий расположение имитационной модели животного в зоне обогрева, внутренний нагрев имитационной модели животного, измерение текущих значений температуры поверхности последней и скорости движения воздуха в зоне обогрева с последующими корректировкой мощности внутреннего нагрева имитационной модели животного и регулированием режима внешнего лучистого и контактного обогрева зоны обитания животных, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, прекращают внешний лучистый и контактный обогрев зоны обитания животных, последовательно задают не менее трех пар соответствующих друг другу требуемых значений температуры и скорости движения воздуха в зоне обогрева, измеряют текущие значения температуры воздуха в каждомрежиме и регулируют обьем и температуру конвективно подаваемого в зону обогрева воздуха до момента установления термодинамического равновесия при равенстве измеренных и заданных требуемых значений температуры и скорости движения воздуха в зоне обогрева, при этом в зависимости от вида и возраста обогреваемых животных и величин температуры и скорости движения воздуха для каждого иэ режимов термодинамического равновесия задают требуемое значение температуры поверхности имитационной модели животного и корректируют мощность внутреннего нагрева последней

5 до момента равенства заданных требуемых и измеренных величин температуры поверхности имитационной модели с. последующим определением в зависимости от установившихся в каждом режиме термоди1ð -намического равновесия величин температуры и скорости движения воздуха и мощности внутреннего нагрева имитационной модели действительных значений модельных . коэффициентов закона

15 управления внутренним нагревом данной имитационной модели животного, после чего включают внешний лучистый и контактный обогрев зоны обитания животных и отключают конвективный обогрев, повтор20 но измеряют текущую величину температуры поверхности имитационной модели животного. определяют действительную величину ощущаемой температуры воздуха в зоне обогрева с учетом вычисленных дейст25 вительных значений модельных коэффициентов этой имитационной модели животного, в зависимости от вида и возраста животных задают требуемое значение ощущаемой температуры воздуха помеще 0 ния в зоне обогрева и по результату его сравнения с действительным значением этого параметра корректируют режим лучистого и контактного обогрева зоны обитания животных до момента равенства этих вели35 """

2. Ус:.ройство для регулирования режима лучистого и контактного обогрева сельскохозяйственных животных, содержащее первый задатчик, систему обогрева зоны

40 обитания животных с лучистыми и контактными источниками обогрева, снабженную внутренним нагревателем, имитационную модель животного, датчик температуры ее поверхности, выходом связанный с первым

4 входом первого регулятора, второй вход которого соединен с выходом первого вычислительного блока, а первый вход последнего подключен к выходу датчика скорости движения воздуха в зоне обогрева, о т л и ч а ю} щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно снабжено датчиком температуры воздуха в зоне обогрева, вторым, третьим, четвертым и пятым вычис. лительными .блоками, вторым, третьим и

55 четвертым регуляторами, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым задатчиками, блоком памяти, блоком задания коэффициентов имитационной модели и

1821110

23 блоком переключения, а система обогрева зоны обитания животных оснащена калорифером,и вентилятором, при этом выходы второго и третьего задатчиков связаны с входами первого задатчика и блока задания коэффициентов имитационной модели, выход-которого подключен к второму входу первого вычислительного блока и к первым входам второго и третьего вычислительных блоков, а вторые входы последних объединен(и с первыми входами второго. регулятора, блоКа . памяти, четвертого вычислительного блока и соединены с выходом датчика скорости движения воздуха в зоне обогрева, при этом выход датчика тем-. пературы воздуха в зоне обогрева связан с объединенными первым входом третьего регулятора, третьим входом первого вычислительного блока и вторым входом блока памяти, выходы которого через пятый вычислительный блок соединены с вторым, третьим, четвертым и пятым входами четвертого вычислительного блока, а выход последнего через первую контактную группу блока переключения подключен к управляющему входу внутреннего нагревателя ими2а ! тационной модели животного и к объеди-. ненным выходу первого регулятора и треть. ему входу блока памяти, четвертый и пятый .входы которого связаны с выходами соот :.ветственно четвертого и пятого задатчиков и через соответственно шестой и седьмой задатчики подключены к вторым входам третьего и второго регуляторов, а выходы последних через соответственно вторую и

10 третью контактные группы блока переклю-; чения связаны с управляющими входами калорифера и вентилятора, причем выход датчика температуры поверхности имитационной модели. животного соединен с треть-:

15 им входом второго вычислительного блока, выход которого подключен к объединенным Шестому входу четвертого вычислительного блока и третьему входу третьего вычисли-. тельного блока, а выходы последнего и пер20 вого задатчиков соединены через четвертый регулятор и четвертую контактную группу блока переключения с управляющим входом лучистых и контактных источййков б661;" рева, при этом шестой вход блока памяти

25 через пятую контактную группу связан с общей шиной устройства.

1821110

1821110

Составитель А.Дубровин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О,Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2073 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/б