Способ регулирования режима лучистого и контактного обогрева сельскохозяйственных животных и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A01K29/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйствуй может быть применено при создании 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. Преимущественно 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 устройства.

Устройство содержит первый задатчик 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 повышения точности регулирования, оно снабжено датчиком температуры воздуха в зоне обогрева 9. вторым, третьим, четвертым и пятым вычислительными блоками 10, 11, 12, 13,

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 вентиля- . тором 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 объединенными 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 12, 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

которого связаны с выходами, соответственно, четвертого и пятого зэдатчиков 19. 20 и через, соответственно, шестой и седьмой задатчики 21,22 подключены ко вторым входам третьего и второго регуляторов 15, 14, а выходы последних через, соответственно, вторую и третью контактные группы блока переключения 25-2, 25-3 связаны с управляющими входами калорифера 26 и вентилятора 27, причем выход датчика температуры поверхности имитационной модели животного 5 соединен с третьим входом второго вычислительного блока 10, выход которого подключен к объединенным шестому 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 25- 5 связан с общей шиной устройства.

Способ осуществляется следующим образом и иллюстрируется приводимым примером.,

Имеется изготовленная с соблюдением основных принципов подобия - физическое подобие сред и геометрическое подобие систем, подобие условий на границе раздела сред, равенство коэффициентов подобия - имитационная модель животного. Обыкновенно, 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 теплообмена с окружающей средой по известному критерию равенства температур поверхностей имитационной модели животного и собственно животного. Следовательно, имеется имитационная модель теплообмена животного, которую целесообразно использовать при управлении обогревом животного именно данного вида и возраста. Однако, необходима соответствующая коррекция закона регулирования внутреннего нагрева модели в зависимости от вида и от возраста выращиваемого поголовья в условиях воздействия на имитаци0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

онную 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 нотой простой причине, что в процессе эксплуатации модели в животноводческом помещении она подвергается влиянию животных и среды, что приводит к неконтролируемому изменению ее теплофизических характеристик, и периодическая ее автоматизированная проверка необходима.

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

Tnlj AIIJ tb + Bii Vb + Cuj tb Vb + Dnj

гпц 0,65 tb - 5,56 Vb + 0,139 tb Vb H- 14,38°C.

(D

°C;

где гь - температура воздуха

Vb - скорость движения воздуха, м/с;

AIIJ, BIIJ. Ciij, DIIJ - модельные коэффициенты данной зависимости: 0,65; -5,56; 0,139; 14,38 - коэффициенты для суточных цыплят;

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

В соответствии со способом отключают внешний (лучистый или контактный) обогрев зоны с животными, задают и поддерживают ряд сочетаний tbk и Vbm, где kt m - номера опытов с установленными различными значениями tb и Vb. Формируют соответствующие Тпюп с которыми сравнивают измеренную тдш - температуру поверхности имитационной модели животного, по результату сравнения регулируют ее внутренний нагрев. При Гд гп наступает режим равновесия, при этом запоминают установившиеся значения tbk, Vbm, Qgkm. где Qgkm потребная мощность.внутреннего нагрева модели в опыте с номерами k/m соответственно по tb и Vb.

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:

Пусть, например, эксперименты проведены при k 1.2; m 1,2; т.е. при сочетаниях (tbi. Vbi): (tbi, Vb2); (tb2, VM); (tb2, Vb2), каждому из которых соответствуют значения мощ- ности Qgkm, Qii, Qi2, Qai, Q22 при температурах поверхности rgn,rgi2,

Tg21 . Гд22 ..

Составим систему уравнений для взятого примера без учета вида и возраста живо- тных I, J, или для конкретного животного при I- const,} const:

f Q11 AgljtM + BgljVbl + Cgljtbl Vb1 + DgijI 15 I Q21 Ag|jtb2 + BgljVbl +Cgljtb2Vb1 + Dglj

Вычтем из (З) уравнение (4) при 20Qii-Q2i Agij(tbi-tb2).

Получено значение первого из четырех неизвестных коэффициентов:

Aglj

Q11 -021 tb1 tb2

(5)

Подставив полученное значение А0ц в уравнение, например, (3), получим значение второго из коэффициентов:

Dg|J- Ql1-Ag|jtb1(6)

Приняв новое значение Vb2 Vbi 0, получим значение третьего коэффициента закона управления внутренним нагревом имитационной модели животного:

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

QglJ AglJ tb + Bglj Vb + Cglj tb Vb + Dglj,

где Qgij - мощность BHytpeHHero нагрева имитационной модели животного при имитировании теплообмена животного вида I и возраста J, Вт.

Aglj, Bglj, Cglj, Dglj - МОДвЛЬНЫС КОЭффИциенты данной зависимости.

На фиг.З изображен стандартный вид явной 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 исключа- ет погрешности измерения при дополнительных источниках с лучистой или контактной теплопередачей.

40

45

5055

{Q12 Agijtbl + BgljVb2 + Cg|jtblVbl+ Dglj; (7) Q22 Ag|jtb2 + Bg|jVb2 +Cgljtb2Vbt+ Dglj

(8)

Q12 - Q22 Ag|j(tb1 - tb2) + CgljVb2 (tb1 - tb2);

Г и - Q12 Q22-Ag|j(tb1 tb2),Q} Cg J Vb2(tb1-tb2) (9)

Из уравнения, например, (7) легко найти величину четвертого коэффициента:

В - Qi2 tbi (Адц + Cgij Vb2) - Dglj ,1Ш

9Vb2

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

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

При необходимости более достоверного вычисления величин коэффициентов в модели закона регулирования тепловыделений применяются значительно более сложные вычислительные процедуры и возрастает сложность соответствующих технических средств, реализующих способ, то есть блоков управления, памяти, вычисления в устройстве. Однако, для имитацион- ных моделей животных с близким к линейному законом управления внутренним нагревом, что всегда имеет место при моделях простых геометрических форм - шар , цилиндр, - вычисление коэффициентов по двум точкам траектории управления дает точность регулирования, по опытным 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 и определяемом зоотребованиями.

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

Од11 - 0,p627tb + 2.80Vb - 0,0687tbVb + + 2,5733, Вт(11)

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

Qgil - -0,0625tb + 2,64Vb - 0,0625tbVb + + 2,56.Bm(12)

что весьма точно отражает характер закономерности, 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 ЖИЕЭ- тного I и, соответственно, тепловых условий 5 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 из0 менением возраста поголовья J.

Следует обратить особое внимание на то, что при изготовлении партии универсальных имитационных моделей животного неизбежны неконтролируемые отклонения

5 их форм, качества их поверхностей, сопротивления электронагревательных элементов, чувствительности датчиков температуры поверхности. При этом проверки изготавливаемых имитационных мо0 делей животного по указанному способу также целесообразны, так как по получаемым автоматически величинам модельных коэффициентов позволяют провести своевременную корректировку конструктивов.

5 Итак, закон управления тепловыделениями внутри имитационной модели определен через определение величин его коэффициентов для случая обогрева животных конкретного вида I и возраста J. Теперь

0 в соответствии со способом прекращают принудительное вентилирование нагретым воздухом зоны обогрева животных, включают внешний обогрев, что приводит к установлению некоторого нового значения

5 «8«.

По обратной формуле (1) находят такое- значение температуры воздуха в условиях чисто конвективного обогрева с измеряе- ; мой скорости движения воздуха, когда жи- 0 вотное имеет температуру поверхности величиной

...-tgU-BiijVfa-Dnj

tblj

AHJ + Cnj Vb

(13)

Затем по условию неизменности уровня тепловыделений животного Ояы; в реальном помещении с tbtjx и Vb 0 и в климатической камере без источников и поглотителей лучистой теплоты с ощущаемой температурой ton, численно равной температуре воздуха в камере в условиях естественной конвекции, т.е. Vb -0, и отсутствия тепловых

излучений вычисляют величину ощущаемой животным температуры (см. фиг.4):

A2ljtbljX + B2ljVb

+

+C2ytbijVb + D2fj A2ij tonij + D2IJ} (14) tonlj - tblj + B2IJ/A2IJ Vb +

+ C2lj/A2ljtblJXVb tbtj +E2ljVb + F2ljtbljVb (15)

где A2ij. Baij, C2ij, D2ij - коэффициенты математической модели зависимости тепловыделений животного от температуры и скорости движения окружающего воздуха;

E2ij, F2ij - производные коэффициенты.

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

Устройство работает следующим образом.

В режиме определения закона управле- 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- тания животных лучистыми и контактными источниками обогрева 2, и начинается принудительный конвективный обогрев и принудительная вентиляция зоны обитания животных и размещения имитационной мо- 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 выходу первого регулятора 6, который используется только в режиме эксперимента.

Второй и третий задатчики 1.7,18 задают вид и возраст животных, после чего блок задания коэффициентов имитационной мо- дели животного 24 формирует величины соответствующихкоэффициентовматематических моделей зависимостей

T/nlj (tb, Vb). t&IJ tg|JX, Vb), Qabjl(tbljX, Vb) Й

отправляет их в первый, второй и третий вычислительные блоки 7, 10, 11 для вычисления требуемой температуры поверхности животного, эффективной температуры воздуха в климатической камере и ощущаемой температуры помещения. Одновременно, по сигналам второго и третьего задаггчиков 17,18 и данным зоотехнологии содержания животных формируется в первом задатчике 1 требуемое значение ощущаемой температуры в зоне обогрева.

Опытные режимы конвективного обог- рева задаются четвертым и пятым задатчиками 19, 20 в виде сигналов, например уровней напряжения, которые формируют

заданные величины tb3 и Vb3 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 задатчиками 17, 18 режиме.

Запомненные сочетания параметров хранятся Б 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 tbx. полученное по данным измерений скорости Уь и температуры поверхности имитационной модели Тд в 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.

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 Ai, Bi, Ci, At в блоке задания коэффициентов имитационной модели животного 24. Работа блока осуществляется по (1), в результате чего по данным измерений tb и Vb и заданным коэффициентам на его выходе формируется величина Тп 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, грптий и четвертый входы поступают сигналы Ag, Bg, Cg. Dg. на пятый - сигнал Уь. на шестой вход - сигнал эффективной температуры воздуха 5 1ьх. В результате на выходе блока формируется мощность внутреннего нагрева имитационной модели животного Qg.

Второй вычислительный блок 10 содержит первый элемент вычитания 36, первый

0 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 под-.

5 ключены 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 вы0 ходом 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

5 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 блоки

0 является четырехпроводной линией связи с задатчиками значения констант Ai, Bi, Ci, Di в блоке задания коэффициентов имитационной модели животного 24. Работа блока происходит по (13); в результате чего на

5 выходе блока формируется сигнал эффективной температуры воздуха tb.

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

0 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,

5 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

0 к выходу третьего элемента деления 46, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента деления 44 и подключен к третьему входу блока, к которому присоединены первые входы второго и

5 третьего элементов деления 44 и 46. При этом третьим входом блока является трех- проводная линия связи с задатчиками значений коэффициентов Аг, 82, Са блока

задания коэффициентов имитационной модели животного 24. Работа блока осуществляется по (1-5), в результате чего по значениям гь и Vb 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, первую, 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, причём 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, а его второй выход- с первыми входами второй, четвертой и шестой схем совпадения 50, 52, 54, пятый вход блока подключён 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 управляющими входами соответствующих управляемых ключей56,57,58,59.60,61,62. при этом выходы элементов памяти являются соответствующими выходами блока.

На фиг.7 изображена схема пятого вычислительного блока 1.3.

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 соответственно 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

вычитания 73, первый и второй входы которого являются соответственно соединением третьего входа блока и второго входа шестого элемента суммирования 77 и выходом четырнадцатого элемента умножения 82,

первый и второй входы которого являются соответственно выходом седьмого элемента суммирования 78 и соединением пятого 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 деления 85. первый вход и выход которого подключены соответственно к выходу восьмого элемента вычитания 75 и к соединению третьего входа блока и первого входа три5 надцатого элемента умножения 81, выход которого подключен ко второму входу седьмого элемента суммирования 78, при этом шестой и четвертый входы блока соединены

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 AIIJ, BUJ, Cnj, Аац. Baij, Caij, Daij.

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 вычислительного блока 7 поступают соответственно сигналы tb и Vb. На соответствующие первую, вторую, третью и четвертую шины третьего входа блока поступают сигналы AIIJ. BUJ, Giij. Diij 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 Anjtb, BiijVb, CiijtbVb. На выходе первого элемента суммирования 29 и на выходе блока формируется искомая функция температуры поверхности rnij как сумма электрических сигналов вида Anjtb + BiijVb + CiijtbVb + DIIJ.

На первый и второй входы второго вычислительного блока 10 поступают сигналы соответственно rg и Vb, а на первую, вто- рую, третью и четвертую шины его третьего входа подаются сигналы AUJ, BUJ, Cnj, Dnj с выхода блока задания значений констант 27. На выходе седьмого элемента умножения 37 формируется сигнал ВцгУь, который вычитается из сигнала тд в первом элементе вычитания 36, а затем из полученной разности ( тg - BiijVb) вычитается во втором элементе вычитания 38 сигнал DHJ, в результате чего на первый вход первого элемента деления 39 подается сигнал ( rg - Bitj; Vb PIIJ). На выходе восьмого элемента умножения 41 формируется произведение CiijVb, a на выходе третьего элемента суммирования 40 образуется сумма (Aiij + CiijVb), поступающая на второй вход первого элемента деления 39. В результате деления на выходе

блока получается сигнал фактической эффективной температуры воздуха tbijx в виде ( Тд- ВiijVb-Diij)/(Aiij + CiijVb) в соответствии с (13).

5На первый и второй входы третьего вычислительного блока 11 подаются сигналы соответственно tbijx и Vb, а первую, вторую и третью шины его третьего входа поступают сигналы Aaij, B2ij. C2IJ с соответствующих

0 выходов блока задания коэффициентов имитационной модели животного 24. На выходе второго элемента деления 44 формируется сигнал (B2ij/A2ij). который является производным коэффициентом Eaij в уравне5 кии (15). Аналогично, на выходе третьего элемента деления 46 формируется величина (C2IJ/A2IJ), равная Faij по (15). На выходе девятого элемента умножения 44 появляется сигнал EaijVb, а на выходе десятого элемента

0 умножения 43 формируется произведение F2ijtbijxVb. На выходе четвертого элемента суммирования 45 и на выходе блока формируется искомая величина ощущаемой температуры ton в виде суммы величин (tbijx +

5 E2ijVb +F2ijVbtbijx) в соответствии с (15).

На первый, второй и третий входы блока памяти 23 поступают соответственно сигналы Vb, tb, Qgij. На его четвертый и пятый входы подаются сигналы k, m соответствия

0 номеру опыта по величине tb и Vb 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 раз5 решающим запоминание, т.е. работу блока по изменению хранящейся в нем информации. При определенном сочетании порядко- вых номеров опытов k, m открыты одни схемы совпадения и закрыты другие из 49,

0 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 открыва5 ются 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 №1, №2, №3, №4 (два опыта при гы и tba), плюс два опыта по

0 Vbi 0 и Vb2 0) проходят измеренные значения Qn, Ctev, Qi2. Q22, т.ы. tb2. Vb2. В перечисленных элементах памяти 63...69 эти величины запоминаются и корректируются при очередных испытаниях в отсутст5 вне тепловых излучений в зоне обогрева животных. Использование без .искажений хранящейся информации в рабочем режиме устройства достигается замыканием ключа

5-5 и запретом на вхождение в блок памяти 3 новых данных. Элементы памяти строятя по обычным аналоговым схемам D виде, апример, пикового детектора, либо по из-, вестным цифровым схемам и предусматривают элементы сброса памяти и .другие необходимые широко распространенные элементы электронной автоматики.

Нэ первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы пятого вычислительного блока 13 поступают запомненные сигналы соответственно Qii, 0.21, 0.12 0.22, tbi. tb2, Vb2. На выходе третьего элемента вычитания 70 формируется сигнал (Qii-Q2i) и поступает на первый вход четвертого элемента деления 83. На выходе седьмого элемента вычитания 74 формируется разность (tbi - tb2). В результате деления в элементе 83 на первом выходе блока образуется величина (Qn - Q.2i)/(tbi -tb2), которая является коэффициентом Agij. Одновременно, на выходе одиннадцатого элемента умножения 79 получается произведение Agijtbi, а на выходе четвертого элемента вычитания 71 формируется разность (0ц - Agij tbi), являющаяся коэффициентом Dgij и выходным сигналом четвертого выхода блока. На выходе двенадцатого элемента умножения 80 формируется произведение /ь (tbi - tb2), поступающее на второй вход шестого элемента деления 85. На его первый вход поступает сигнал выражения (Qi2 - Q22 - Qn + Q21 0.12 - Q22 - Agi (tbi - tb2)j. Формирующееся следующим образом. На выходе шестого элемента. суммирования 77 формируется сигнал (СЫ + Q12), а на выходе пятого элемента суммирования 76 образуется сигнал (Qn + 022). Разность этих сигналов получается на выходе восьмого элемента вычитания 75: (Q2i + Qi2 - Qn- Q22). Из уравнения (5) известно, что (Он - Q21) Agij (tbi - 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 Cg(Vb2. который складывается а седьмом элементе суммирования с величиной Agij, и полученный суммарный сигнал (Agij + ) умножается четырнадцатым элементом умножения 82 на сигнал tbi. Полученное произведение ты (Agij + ) вычитается из сигнала Qi2 в шестом элементе вычитания 73, после чего из полученной разности Q12 - tbi (Agij + CgijVb2)3 вычитается сигнал Dgij в пятом элементе вычитания 72. На пер1

вый вход пятого элемента деления 84 подается сигнал вида { Qia - Хы (Agij + CgijVb2) - Dgij}, а на его второй вход поступает сигнал ,Vb2, и результатом деления и выходным сиг- 5 налом блока на его втором выходе является величина -tbi (Agij + CgijVb2)J- Dgij }/Vb2, 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 имеетместо

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

достаточным является расчет величин коэффициентов по двум парам опытных измере20 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 Vb и tbijx, а на его первый, второй, третий и четвертый входы подаются

СИГНалЫ СООТВеТСТВеННО Agij, BglJ, Cglj, Dgij ИЗ

пятого вычислительного блока 13. На выходе четвертого элемента умножения 32 фор30. мируется сигнал Agijtbijx, на выходе пятого элемента умножения 33 формируется произведение CgijtbijxVb, на выходе шестого элемента умножения 35 образуется сигнал BgijVb. На выходе второго элемента сумми35 рования 36 и на выходе блока формируется суммарный сигнал Agij . Vb + Cgij tbi Vb + Dgjj)lj который является сигналом со-- ответствия мощности внутреннего нагрева Qgij 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 1 и о возрасте j сельскохозяйственных

5 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 автоматиче0 ски устанавливаются сигналы электрических величин коэффициентов AIIJ, BUJ, Cnj, Diij, A2ij, B2IJ..C2IJ, Daij. ,

Аналогично pa6ofaef по сигналам I, j первый задатчик 1, в котором единственный 5 двухвходовой управляемый делитель выставляет по уровням входных сигналов 1 и j свой выходной сигнал соответствия заданной по технологии выращивания или содержания животных или птиц ощущаемой температуры ton3.

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, при 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

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

je управления внутренним нагревом данной имитационной модели животного, после чего включают внешний лучистый и контактный обогрев зоны обитания животных и отключают конвективный обогрев, повтор2Q 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 помещеg 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 вели5 чин

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

5 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, отличаю0 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 вычислительными .блоками, вторым, третьим и

е четвертым регуляторами, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым за- датчиками, блоком памяти, блоком задания

коэффициентов имитационной модели и

блоком переключения, а система обогрева зоны обитания животных оснащена калорифером .и вентилятором, при этом выходы второго и третьего задатчиков связаны с вводами 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 объединены с первыми входами второго регулятора, памяти, четвертого вычислительного блока и соединены с выходом датчика скорости движения воздуха в зоне обогрева, при этом выход датчика температуры 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 ,

у i«r- ел Ч -3

, V

&«

0 ь

4 %

тационной модели животного и к объединенным выходу первого регулятора и треть- . ему входу блока памяти, четвертый и пятый входы которого связаны с выходами соот1-ввтственно четвертого и пятого задатчиков и через соответственно шестой и седьмой Зддатчики подключены к вторым входам третьего и второго регуляторов, а выходы последних через соответственно вторую и

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

им входом второго вычислительного блока, выход которого подключен к объединенным Шестому входу четвертого вычислительного блока и третьему входу третьего вычислительного блока, а выходы последнего и первого задатчиков соединен ы через четверты и регулятор и четвертую контактную группу блока переключения с управляющим вжк дом лучистыхи контактныхйстбчнйко ёдбйг- рева, при этом шестой вход блока памяти

через пятую контактную группу связан с общей шиной устройства.

%t 1tj%i №

:Ч. ъ

ФмЛ

t€°c

И

4--

i

-t

ь

p/r V

5-3

з-ir 3-i

№

л Г t 3-2 A 5-3

«2.

Ь e

40

j

- - - «

fe. 5

L

Tut.G

-J

«fit. r