СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОЕНИЯ КОРОВ Российский патент 2014 года по МПК A01J7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам управления процессом доения на молочных комплексах.

Известен способ молоковыведения по четвертям вымени с изменением глубины вакуума доильного аппарата в зависимости от изменения скорости молокоотдачи (опубл. SU 1702985), состоящий в том, что в такте сжатия уменьшают подачу вакуума в межстенную камеру и осуществляют воздействия на сосок микроколебаниями вакуума в подсосковой камере и такт сосания, проводят в две фазы: в первой фазе разрежение в подсосковой и межстенной камерах повышают, а во второй - уменьшают.

Недостатком такого способа является то, что используемый жесткий алгоритм управления, не учитывающий полностью индивидуальные особенности функции молокоотдачи коровы, приводит к снижению эффективности процесса доения коров.

За прототип принят способ управления процессом доения коров (опубл. RU 2311022), состоящий в выдаивании с одновременным измерением интенсивности молоковыведения и изменении длительности такта сосания в зависимости от характеристик молоковыведения, в котором после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают глубину вакуума, равную 0,8Р_н, через период времени 4τ_ср глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ_ср по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ_вi и скорость изменения молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума под соском снова повышают на ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, вычисляют скорость изменения интенсивности молоковыведения и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р_н, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления на промежуток времени τ_вi, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ_кi и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р_н, затем через каждый промежуток времени 4τ_кi подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления на период τ_кi, затем вакуум Р_н, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ_ср - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р_н - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р_н<ΔР<0,1Р_н.

Существенным недостатком этого способа является то, что при реализации данного способа управления процессом доения у «слабодойных» коров функция молоотдачи будет тормозиться, а для «тугодойных» коров, напротив - управляющие воздействия будут преждевременными. Кроме того, в период лактации изменяется физиологическое состояние коровы и степень раздоя вымени, что не полностью учитывает данный способ.

Задачей изобретения является повышение эффективности извлечения молока за счет организации молоковыведения по каждой доле вымени адекватного молокоотдаче.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе управления процессом доения коров, включающем выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения в каждом доильном стакане и изменение длительности такта сосания в зависимости от характеристик молоковыведения, в качестве которых используют результаты вычислений интенсивности и скорость интенсивности молоковыведения, и заключающемся в том, что после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8Р_н, через период времени 4τ_ср глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ_ср по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ_вi и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, вычисляют скорость изменения интенсивности молоковыведения и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р_н, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р_α на промежуток времени τ_вi, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ_кi и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р_н, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ_кi, подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р_α на промежуток времени τ_кi и затем вакуум Р_н, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ_ср - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р_н - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р_н. Все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_кi участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством 4, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τ_ср принимают равным τ_iср, а τ_кi - равным τ_kcp, где i - порядковый номер интервалов вычисления, соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема автоматизированного доильного аппарата, а на фиг.2 - переходная характеристика интенсивности молоковыведения - зависимость молоковыведения от времени q(t) и соответствующий ей график изменения давления под соском вымени.

Способ управления доением доли вымени коровы осуществляется следующим образом.

Система управления процессом доения включает в себя доильные стаканы 1, датчики интенсивности молоковыведения 2, преобразовательное устройство 3, управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4, электропривод 5, регулятор вакуума 6.

После надевания доильных стаканов 1 (фиг.1) на вымя животного в подсосковом пространстве доильных стаканов 1 управляющее устройство с постоянным запоминающий устройством 4 устанавливает пониженную глубину вакуума 0,8Р_н через период времени 4τ_ср, сигналы x_i, поступающие с датчика интенсивности молоковыведения 2, обрабатываются преобразовательным устройством 3, после чего сигналы q_i поступают на управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4, которое вычисляет интенсивность q и скорость интенсивности молоковыведения $$\frac{dq}{dt}$$ , формирует управляющий сигнал u_i на электропривод 5 регулятора вакуума 6, который в свою очередь ступенчато изменяет глубину вакуума в подсосковом пространстве доильного стакана 1 на величину ΔР, находящуюся в пределах: 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р_н, на промежуток времени 4τ_ср, по истечении которого переходной характеристике интенсивности молоковыведения управляющее устройство с постоянным запоминающий устройством 4 вычисляет значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ_вi и скорость изменения молоковыведения $$\frac{dq}{dt}$$ (фиг.2) на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то есть $$\frac{dq}{dt}>0$$ , то управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вновь формирует управляющий сигнал u_i на электропривод 5 регулятор вакуума 6, который увеличивает глубину вакуума на величину ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась, то есть $$\frac{dq}{dt}<0$$ , глубина вакуума под соском остается на прежне уровне. Далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вычисляет скорость изменения интенсивности молоковыведения $$\frac{dq}{dt}$$ и при ее возрастании управляющее устройство с ПЗУ 4 формирует управляющий сигнал u_i, приводящий к увеличению глубины вакуума под соском, но не более значения, равного 1,1Р_н. При снижении интенсивности молоковыведения, то есть при $$\frac{dq}{dt}<0$$ , управляющее устройство с посточнным запоминающим устройством 4 посредством электропривода 5 регулятора вакуума 6, создает атмосферное давление Р_α в подсосковом пространстве доильного стакана 1 на промежуток времени τ_вi, а затем вычисляет постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ_ki, если при этом интенсивность молоковыведения увеличилась, то есть $$\frac{dq}{dt}>0$$ , управляющее устройство оставляет вакуум под соском на прежнем уровне на промежуток времени 4τ_ki, если уменьшилась, то управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вновь формирует управляющий сигнал u_i, который обеспечивает под соском вымени атмосферное давление Р_α на промежуток времени τ_km, затем номинальную глубину вакуума Р_н на промежуток времени 4τ_km. Так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения q_i не уменьшится до 3,3 г/с, при этом доение данной доли вымени прекращается. Причем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_ki участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством 4, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τ_ср принимают равным τ_iср, а τ_кi - равным τ_kcp, а где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения.

Управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вычисляет значение постоянной времени τ_вi по формуле:

$${\tau }_{вi}=\frac{\Delta t}{\ln \frac{q_2}{q_3-q_1}}$$ ,

где q₁, q₂, q₃ - значения интенсивности молоковыведения соответственно в моменты времени t₁, t₂, t₃, например, равные τ_ср, 2τ_ср, 3τ_ср (фиг.2), а скорость изменения интенсивности молоковыведения - как $$\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{q_4-q_3}{t_{CP}}$$ .

При снижении интенсивности молоковыведения управляющее устройство с ПЗУ 4 вычисляет постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ_кi по формуле:

$${\tau }_{ki}=\frac{{\tau }_{вi}}{\ln \frac{q_5}{q_6}}$$

где q₅, q₆ - интенсивность молоковыведения на спадающей части переходной характеристики (фиг.2).

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к управлению процессом доения на молочных комплексах. Осуществляют выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения в каждом доильном стакане. В зависимости от интенсивности молоковыведения изменяют длительность такта сосания. В подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают пониженную глубину вакуума, которую ступенчато увеличивают. Вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени. Далее через каждый промежуток времени вычисляют скорость изменения интенсивности молоковыведения и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском. При снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления. Вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума. Затем через каждый промежуток времени подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления и вакуум. Все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих и спадающих участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством. Повышается эффективность доения. 2 ил.

Способ управления процессом доения коров, включающий выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения в каждом доильном стакане и изменение длительности такта сосания в зависимости от интенсивности молоковыведения, причем после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8Р_н, через период времени 4τ_ср глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ_ср по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ_вi и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, вычисляют скорость изменения интенсивности молоковыведения и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р_н, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_вi, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ_ki и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р_н, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ_ki, подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_ki и затем вакуум Р_н, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ_ср - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р_н - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р_н, отличающийся тем, что все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_ki участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τ_ср принимают равным τ_iср, а τ_ki - равным τ_kcp, где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения.