WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«УДК 631.535 Н.В. Цугленок, В.В. Матюшев, А.А. Беляков ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ИСКУССТВЕННО ОБЕЗВОЖЕННЫХ КОРМОВ ...»

Техника

Т ЕХНИ КА

УДК 631.535 Н.В. Цугленок, В.В. Матюшев, А.А. Беляков

ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ИСКУССТВЕННО ОБЕЗВОЖЕННЫХ КОРМОВ

В статье представлены результаты расчетов морфологической структуры технологии заготовки искусственно обезвоженных кормов посредством динамической

модели исследования, допускающей новую интерпретацию определений стабильности производства и его финальных состояний и управляемости системы в целом.

Рекомендуемая методика энергетической оценки системы заготовки кормов позволяет исключать несовершенные операции в технологической линии.

Одной из важнейших задач увеличения производства продукции животноводства является создание прочной кормовой базы, разработки и внедрения безотходных ресурсо- и энергосберегающих технологий.

Интенсификация производства кормов предусматривает приготовление силоса, сенажа, сена естественной сушки, травяной сечки, брикетов или муки искусственной сушки в рассыпном или гранулированном виде, химическое, радиобиологическое консервирование, консервирование холодом.

Применение искусственно обезвоженных кормов в рационах животных – надежное средство повышения их продуктивности. Это обусловлено тем, что при обезвоживании кормов в них сохраняется значительно больше питательных веществ, чем в кормах, которые заготовлены по традиционным технологиям.


Исследованиями Г.А. Романенко и А.И. Тютюнникова [1] выявлено, что термическая сушка травы позволяет не только почти полностью сохранить в ней имеющиеся питательные вещества, но и повысить усвояемость их организмом животного, хотя попытки объяснить это явление изменением состава или соотношением аминокислот белка при нагревании не увенчались успехом. Установлено, что введение в рацион свиней 10–15% высококачественной травяной муки взамен концентратов повышают привесы животных и увеличивают общую интенсивность их откорма. Травяную муку используют и при кормлении молодняка крупного рогатого скота.

В рацион двухмесячных телят включают 10–15% муки, более старшего возраста – до 40%. В зависимости от продуктивности дойного стада, в рацион включают 30–60% муки от общей питательности рациона [2–3].

Животноводство может нормально развиваться при условии устойчивого развития энергосберегающих и экономически рентабельных технологий заготовки и переработки кормов при оптимальном формировании набора возделываемых культур зеленого конвейера.

Для правильной организации консервирования кормов чрезвычайно важна разработка сырьевых конвейеров, схемы которых должны быть увязаны с конкретными условиями хозяйства, и особенно с показателями урожайности кормовых культур, набора необходимой техникии рекомендациями научноисследовательских учреждений этих районов [4].

В зависимости от почвенно-климатических условий и направлений хозяйства, набор культур может изменяться в широких пределах. Для получения первого урожая можно высевать озимые и зимующие, для второго – теплолюбивые, для третьего – холодостойкие культуры. При выборе растений следует учитывать требования отдельных культур к почвенным и климатическим условиям, их урожайности, продолжительности вегетационного периода и другие факторы [5].

Интенсификация животноводства связана с увеличением производства и расширением их качества. С этой целью, наряду с возделыванием традиционных бобовых культур, особое значение в решении белковой проблемы приобретает производство нетрадиционных для региона новых высокопродуктивных растений. К этим культурам можно отнести топинамбур. На основании вышеизложенного предлагается зеленый конвейер с включением в него зеленой массы топинамбура. Схема зеленого конвейера составлена с учетом наивысшей питательной ценности растений (рис. 1).

–  –  –

На основании данных питательной ценности основных видов кормов можно рассчитать, проанализировать и сформировать рациональную схему сырьевого конвейера для производства искусственно обезвоженных прессованных кормов.

В виду того, что получение планового урожая нельзя гарантировать, предусматривается увеличение площади под культурами на 15% по сравнению с расчетными значениями. Потребность в исходном сырье для производства искусственно обезвоженных прессованных кормов планируется с учетом средней влажности зеленых растений.

Технология производства сухих зеленых кормов в виде травяной резки, муки, брикетов и гранул складывается из операций по заготовке и транспортированию к пункту сушки растительного сырья; высушивания сырья до кондиционной влажности; прессования травяной резки в брикеты и травяной муки в гранулы; охлаждения и закладки высушенных кормов на хранение.

Операции по заготовке растительного сырья (скашивание, измельчение, погрузка в транспортные средства и доставка на АВМ-1,5) выполняют по технологии уборки трав на сено и сенаж с соблюдением агротехнических сроков и технологических требований.

Планирование производства кормов и рационального использования урожая зеленых растений для их приготовления является одной из сложных задач правильного ведения кормопроизводства. Это наиболее полно обеспечивается при использовании математических методов и современной вычислительной техники (рис. 2).

–  –  –

Рис. 2. Составляющие компоненты системы энергоэкономичных моделей Техника Процесс решения моделей включает в себя анализ проблемы и разработку программного обеспечения с проведением и адаптацией результатов вычислительных экспериментов. На каждой из ступеней проводится корректировка модели.

Для организации производства травяной муки поточным методом необходимо, чтобы производительность кормоуборочных машин, транспортных средств, грануляторов была равна производительности сушильных агрегатов – главного звена в технологическом процессе.

Для обеспечения запланированного объема работ в требуемые сроки с соблюдением агрозоотребований в наиболее напряженный период заготовительного сезона необходимо определить оптимальный состав технических средств. Из всех вариантов, отвечающих указанным требованиям, принимается комплекс машин и параметры оборудования, для которых прогнозируются минимальные удельные приведенные затраты на производство кормов и максимальный биоэнергетический КПД.

В практике производства гранулированных кормов применяют два способа: из свежескошенной травы и из травы провяленной в течение трех четырех часов в поле. В зонах со значительными осадками в период уборки следует приготовлять гранулы из свежескошенной травы, а в зонах с сухим климатом – из провяленной. При заготовке травяной муки, скармливаемой крупному рогатому скоту, для которого содержание каротина в корме имеет не такое большое значение как для свиней и птицы, предварительное провяливание массы, повышающее производительность сушильных агрегатов, допустимо. При заготовке травяной муки для свиней и птицы скошенная масса должна поступать на сушку немедленно [6].

Система машин в структурно-логической схеме производства искусственно-обезвоженных кормов выбрана согласно рекомендациям [7]. До недавнего времени для формирования машинно-тракторного парка использовались нормы потребности в сельскохозяйственной технике для машин общего назначения на 1000 га пашни и для специализированной техники на 1000 га площади под культурой, для возделывания которой она предназначалась.

Эти нормы были ориентированы для расчета потребности колхозов и совхозов в тракторах, комбайнах и других сельскохозяйственных машинах. Достоверность их гарантировалась тем, что они разрабатывались на типовые технологии, севообороты и технологические требования, что неизбежно реализовывалось в условиях больших объемов работ, выполняемых в рамках всего набора технологических операций.

Так как МТС в объеме севооборота в настоящее время в основном производит только часть операций, а остальные работы выполняются товаропроизводителями с их техническими средствами, структурами технического сервиса на селе, то нормы потребности в сельскохозяйственной технике на 1000 га для технико-экономических расчетов в рамках МТС не всегда приемлемы. Поэтому существующая методика расчета норм потребности в сельскохозяйственной технике требует корректировки [8].

Особенностью индустриально-поточных технологий по заготовке искусственно-обезвоженных кормов является то, что в роли основной технологической операции выступает сушка исходного сырья, а в качестве ведущей машины принимается сушильный агрегат, часовая производительность которого определяет такт работы ПТЛ [9]. Все остальные технологические операции должны быть согласованы с основной по качественным показателям, ритму работы и производительности, т.е. должно быть обеспечено выполнение основного условия поточности производства.





Пропускная способность сушильного агрегата резко снижается с ростом начальной влажности обрабатываемого продукта. Коэффициент пропускной способности сушильного агрегата при меньших значениях начальной влажности зеленой массы изменяется в зависимости от конечной влажности в пределах 5... 14%, а при больших значениях соответственно от 3 до 7%. Расход зеленой массы на 1 т готового корма с ростом начальной влажности трав резко возрастает. Конечная влажность обрабатываемого продукта оказывает незначительное равномерное влияние на расход зеленой массы во всем диапазоне изменения исходной влажности растительного материала [10].

Снижение энергозатрат при заготовке кормов можно достичь при применении технологии механического обезвоживания растений.

Система организации технологического комплекса процесса заготовки искусственно обезвоженных кормов, условно разбитая на две части (подсистемы), представлена на рис. 3.

–  –  –

ПТ СА ОГ ХР КУМ ТС ОР Рис. 3. Схема организации технологического комплекса процесса заготовки искусственно обезвоженных кормов: КУМ – кормоуборочная машина; ТС – транспортное средство; ПТ – питатель зеленой массы растений ПЗМ-1,5; ОР – линия механического обезвоживания растений; СА – сушильный агрегат АВМ-1,5 АЖ; ОГ – оборудование гранулирования кормов ОГМ-1,5; ХР – хранение кормов В состав первой подсистемы входят кормоуборочные машины (КУМ), автомобили – транспортное средство (ТС), которые составляют уборочно-транспортный комплекс. После погрузки, перевозки и выгрузки в питатель зеленой массы растений (ПТ) из накопителя-питателя корм подается на переработку, после чего транспортируется на дальнейшие операции с травой (гранулирование, пневмотранспортировка, охлаждение и др.). При использовании предварительного механического обезвоживания растения из накопителяпитателя ПЗМ-1,5 транспортируются в шнековый пресс, после чего жом поступает на переработку в сушильный агрегат (СА). Предполагается, что производительность оборудования, выполняющего эти операции, и вместимость компенсирующих емкостей достаточны для того, чтобы обеспечить непрерывный технологический процесс.

Технология производства искусственно обезвоженных кормов должна обеспечивать непрерывное поступление зеленой массы на сушильные пункты в течение нормативной загрузки АВМ-1,5.

Из-за нестабильности цены на реализацию сельскохозяйственной продукции с дифференциацией по природно-климатическим зонам и качеству продукции основное внимание должно быть направлено на прогнозирование эффективности использования новых технологий и технических средств при заготовке кормов в режиме реального времени.

Методы прогнозирования в основном сводятся к экстраполяции, экспертной оценке, морфологическому расчленению и моделированию.

При формировании рационального технологического комплекса заготовки кормов можно воспользоваться методом нормативного технологического прогнозирования, морфологическим моделированием, являющимися основой системно-энергетического анализа [11].

Морфологический метод исследования предполагает постановку цели, задачи формирования технологических комплексов с выбором культур зеленого конвейера, для достижения которой необходимо обеспечить в прогнозируемой перспективе увеличение дохода с учетом корректировки модели по исходной и текущей информации.

На основе морфологического анализа системы зеленого конвейера предлагается динамическая модель структуры и вариантов развития событий в технологических линиях заготовки искусственно обезвоженных кормов для животных и птицы (рис. 4).

При исследовании динамики технологического процесса во времени набор культур P выполняет функцию входного сигнала, а рацион R – выходного сигнала, используемого для оценки функционирования системы зеленого конвейера. Машины и оборудование, входящие в подсистемы косилок K, транспортных средств T, обезвоживания кормов A и M, обеспечивают непрерывность технологического процесса получения рационов.

Варианты прогнозов работы зеленого конвейера моделируются заданием вектора интенсивностей взаимодействий его подсистем:

Техника. (1) ; ; ; ; ; ;

PK KT KA TA TM MA AR

–  –  –

K; дает степень влияния производительности косилок на цикличность транспортных перевозок; TA KT согласовывает объем перевозок с производительностью подсистемы производства обезвоженных кормов;

TM и MA характеризуют преобразование базисной технологии в новую; AR – интенсивность переработки травы в травяную муку.

При использовании новой технологии по схеме K A R интенсивность перехода T M A принята равной нулю, то есть TA 0. По базовой схеме K T A R в системе отсутстT вуют переходы T A и соответственно принято TM 0, MA 0.

M Разбиение предполагаемых вариантов развития событий на классы эквивалентности является сутью морфологического метода исследований [12]. Этот метод целесообразно применить к анализу структуры использования технологий зеленого конвейера на основе целевых функций экономической Wэко и энергетической Wэ эффективности.

Для целей прогнозирования динамики конвейера каждому показателю присваивается определенная значимость:

Wэ, (2) W Wэко где W – обобщенный показатель эффективности, выраженный через свертку экономического и энергетического критериев оптимизации с неотрицательными весовыми коэффициентами и, где 1.

При 1и 0 получаем экономический показатель эффективности, характеризующий развитие производства, а при 0, 1 – энергетический показатель, отражающий устойчивость системы зеленого конвейера. В противном случае, получается смешанный показатель эффективности W. Поэтому разумное сочетание экономического и энергетического факторов работы обеспечивается выбором значений весовых коэффициентов, и вектора интенсивностей. Если 1 – экономический (руб/ед. прод.) и

– энергетический (МДж/ед. прод.) доходы технологии заготовки кормов, оцененные в подсистеме R, то

–  –  –

Вестник КрасГАУ. 2006. №11 На основе разработанной Maple-программы имитационным моделированием вариантов развития событий устанавливаются качественные особенности поведения системы и ее звеньев. Анализ различных вариантов результатов расчетов с помощью прикладной Maple-программы показывает, что поведение подсистемы рационов по новой технологии обладает свойством асимптотической устойчивости и большей степенью возрастания по сравнению с базовой технологией производства.

Рассмотрим взаимодействие внешней среды посредством вектора возмущающих факторов на звенья P, K, T, M, A, R системы зеленого конвейера в виде эволюционно-стохастической модели (рис. 7), отражающей неопределенные события в системе.

–  –  –

Решим систему (25) методом наименьших квадратов, воспользовавшись пакетом linalg системы компьютерной математики Maple.

Поведение системы во времени характеризуется возможностью управления процессами W t (11) в пространстве состояний (рис. 8) с учетом внешних воздействий (*) и управления u.

–  –  –

В соответствии с критерием Калмана, управляемости системы составляют блочную матрицу вида:

b 3b nb, (27) G b b или при n 5 вида (28) G b b b b b и вычисляют ее ранг rg G. Если rg G n (для рассматриваемого случая n 5 ), то система будет не полностью управляемой. Тогда можно выделить часть системы порядка r rg G, которая будет управляемой, а остальная часть – неуправляемой.

Для применения критерия управляемости к системе составлена прикладная программа на языке Maple [16]. Результаты расчетов позволили сделать вывод, что предлагаемая технология заготовки кормов с предварительным механическим обезвоживанием растений обеспечивает управляемость каждого звена и системы в целом, а управление системы корректирует влияние внешних факторов.

Полученные методы и результаты моделирования морфологической структуры технологии заготовки кормов позволяют исключить несовершенные операции и, тем самым, достичь стабильности и управляемости системы заготовки кормов.

Литература

1. Романенко, Г.А. Агробиологические основы возделывания однолетних растений на корм / Г.А. Романенко, А.И. Тютюнников. – М.: Изд-во РАСХН. – 1999. – 502 с.

2. Менькин, В.К. Кормление животных / В.К. Менькин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: КолосС, 2003. – 360 с.

3. Хохрин, С.Н. Кормление сельскохозяйственных животных / С.Н. Хохрин. – М.: КолосС, 2004. – 692 с.

4. Бандаренко, Ю. Анализ программы на урожай кукурузы / Ю. Бандаренко, Г. Руснак // Сельское хоз-во Молдавии. – 1987. – №9. – С. 28–29.

5. Девяткин, A.И. Рациональное использование кормов в промышленном животноводстве / A.И. Девяткин, Е.И. Ткаченко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Россельхозиздат, 1981. – 224 с.

6. Производство кормов в Сибири и на Дальнем Востоке / П.К. Сидоренко, А.И. Мачехин, А.А. Яковлев [и др.]; под ред. А.М. Тютюнникова. – М.: Россельхозиздат, 1981. – 238 с.

7. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986–1995 годы // Растениеводство. – М., 1988. – Ч. 1. – 958 с.

8. Сборник нормативных материалов на работы, выполняемые машинно-технологическими станциями (МТС). – М.: Росинформагротех, 2001. – 190 с.

9. Дравининкас, А.М. Механизация заготовки кормов / A.M. Дравининкас [и др.] // Опыт хозяйств Литовской ССР. – М.: Колос, 1983. – 122 с.

10. Валушис, В.Ю. Основы высокотемпературной сушки кормов / В.Ю. Валушис. – М.: Колос, 1977. – 304 с.

11. Цугленок, Н.В. Система питания шнековых прессов: моногр. / Н.В. Цугленок, В.В. Матюшев. – Красноярск, 2004. – 200 с.

12. Цугленок, Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК / Н.В. Цугленок // Вестн.

КрасГАУ. – Красноярск, 2000. – № 5. – C. 1–8.

13. Математическое обеспечение ЕС ЭВМ: Руководство для программиста. – Минск, 1979. – Вып. 2. – С. 195–203.

14. Матросов, А.В. Maple 6. Решение задач высшей математики и механики / А.В. Матросов. – СПб.: БХВПетербург, 2001. – 528 с.

15. Вержбицский, В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения): учеб. пособие / В.М. Вержбицский. – М., 2005. – 400 с.

16. Попов, Н.В. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука. 1989. – 304 с.



Похожие работы:

«О ВЕСЕЛОВСКОМ Д. Н. — в ПОМПОЛИТ ВЕСЕЛОВСКАЯ Екатерина Сергеевна, родилась в 1880-х. Получила высшее образование, литературовед. Вышла замуж за Николая Константиновича Веселовского, в семье — сын Дмитрий. Проживала в Санкт-Петербу...»

«Аннотация к рабочей программе по учебному предмету «Изобразительное искусство» 1 – 4 класс Программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытое акционерное общество Акционерная нефтяная Компания Башнефть Код эмитента: 00013-A за 1 квартал 2011 г. Место нахождения эмитента: 450008 Россия,...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФВДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (СПбГу) ПРИКАЗ oi.fi шь Г ~1 г Об утверждении Правил...»

«НАШИ ИНТЕРВЬЮ Интервью с деканом философского факультета МГУ В. В. Мироновым ВФ: Владимир Васильевич, спасибо, что Вы откликнулись на просьбу редакции “Вопросов философии” дать интервью в связи с Вашим 60-летним юбилеем. Есть и еще один повод: недавно философский факуль...»

«Регламент проведения электронных торгов на электронной торговой площадке «СтройТорги» РЕГЛАМЕНТ проведения электронных торгов на электронной торговой площадке «СтройТорги» Страница 1 Регламент проведения электронных торгов на электронной торговой площадке «СтройТ...»

«Проект изменений и дополнений в Правила биржевой торговли ЗАО «КФБ» Действующая редакция Изменения и дополнения Примечание 1. Общие положения. Вводится оглавление.2. Участники торгов Биржи...»

«Идеологические течения среди южно азиатских мусульман в Великобритании Особенностью ислама по сравнению с христианством является от сутствие в нем четко выраженной иерархии служителей культа. Автори тет того или иного религиозного лидера или института в исламе опреде ляются личными качествами человека и особенностями учреждения. Поэто...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.