📄Работа №209474
Тема: Управление системой подготовки питательного раствора для полива растений
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
83 листов
Год:
2021
Просмотров:
25
4830
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 8
1.1 Обзор литературы 8
1.1.1 Классификация растворных узлов 8
1.1.2 Структура и функции растворного узла 10
1.1.3 Обзор методов и систем управления приготовления питательных
растворов 11
1.1.4 Патентный обзор систем управления приготовления питательных
растворов 13
1.2 Описание объекта автоматизации 19
1.2.1 Разработка функциональный схемы автоматизации 19
1.2.2 Разработка функциональный схемы управления 21
1.3 Цели и задачи выпускной квалификационной работы 22
2 ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ 24
2.1 Выбор исполнительных элементов 24
2.2 Выбор чувствительных элементов 31
2.3 Выбор вычислителя 33
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСОСА 36
3.1 3D модель насоса 36
3.2 Математическая модель насоса 38
3.3 Структурная схема насоса 45
4 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА 47
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 50
5.1 Экспериментальные исследования работы насоса 50
5.2 Экспериментальные исследования подготовки питательного раствора в
Excel 52
5.3 Расчет в Excel 54
5.4 Расчет в Matlab 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
ПРИЛОЖЕНИЯ 82
ПРИЛОЖЕНИЕ A 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 85
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 8
1.1 Обзор литературы 8
1.1.1 Классификация растворных узлов 8
1.1.2 Структура и функции растворного узла 10
1.1.3 Обзор методов и систем управления приготовления питательных
растворов 11
1.1.4 Патентный обзор систем управления приготовления питательных
растворов 13
1.2 Описание объекта автоматизации 19
1.2.1 Разработка функциональный схемы автоматизации 19
1.2.2 Разработка функциональный схемы управления 21
1.3 Цели и задачи выпускной квалификационной работы 22
2 ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ 24
2.1 Выбор исполнительных элементов 24
2.2 Выбор чувствительных элементов 31
2.3 Выбор вычислителя 33
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСОСА 36
3.1 3D модель насоса 36
3.2 Математическая модель насоса 38
3.3 Структурная схема насоса 45
4 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА 47
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 50
5.1 Экспериментальные исследования работы насоса 50
5.2 Экспериментальные исследования подготовки питательного раствора в
Excel 52
5.3 Расчет в Excel 54
5.4 Расчет в Matlab 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
ПРИЛОЖЕНИЯ 82
ПРИЛОЖЕНИЕ A 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 85
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе разработана система управления для автоматизированного приготовления оптимального питательного раствора для полива растений методом фертигации. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности и точности управления питанием растений в условиях защищенного грунта для обеспечения их нормального развития и повышения урожайности при минимизации затрат ресурсов. Основными результатами работы являются: построение общей, функциональной и автоматизированной схем системы; подбор соответствующего оборудования; разработка трехмерной модели ключевого компонента (насоса) в среде Solid Edge 2020; создание математической и структурной моделей системы; а также математическая постановка задачи оптимизации по стоимостному критерию с учетом требуемых параметров электропроводности и соотношения маточных растворов. Практическая значимость заключается в возможности внедрения разработанных схем и моделей для создания реальных систем управления растворными узлами, что позволяет автоматизировать процесс, обеспечить точное дозирование компонентов и снизить расход концентратов. Научная ценность работы состоит в разработанном математическом аппарате для оптимизации процесса. Теоретическая база исследования опирается на анализ классификации и структуры растворных узлов, включая работы А.А. Вагонова, С.С. Новикова, А.Л. Синякова, а также исследования в области управляемого выращивания растений, представленные П.П. Долгих и С.В. Трепуз.
📖 Введение
Чтобы растение нормально развивалось и плодоносило, необходимо полноценное питание. В естественных условиях растительные организмы добывают его из почвы. В теплицах растения получают необходимое питание за счет растворов и субстратов.
Водный раствор веществ, необходимых растению для жизни и роста, называется питательным раствором. При выращивании растений в теплице питательный раствор для них должен содержать все необходимые элементы питания в правильной пропорции.
Фертигация - метод введения растворенных удобрений, микроэлементов или пестицидов с оросительной водой. Подача минеральных компонентов в поливную воду осуществляется с требуемой частотой и дозировкой. Концентрированный состав удобрений, называемый маточным раствором, находится в специальной ёмкости. После запуска системы внесения удобрений, маточный раствор поступает в смесительную емкость для смешивания с другими маточными растворами и водой. Далее полученный раствор доставляется к корням растений.
Система подготовки питательного раствора для полива растений позволяет организовать необходимый уход за растениями, получить хороший урожай.
Целью выпускной квалификационной работы является построение системы управления приготовления оптимального питательного раствора для полива растений посредством решения следующих задач:
- описание технологического процесса и составление общей схемы системы;
- построение функциональной схемы автоматизации;
- построение функциональной схемы управления;
- выбор оборудования системы;
- построение 3D модели системы;
- построение чертежа общего вида;
- составление математической модели системы;- составление структурной схемы системы;
- решение задачи оптимизации состава питательного раствора;
- разработка алгоритма работы системы.
Водный раствор веществ, необходимых растению для жизни и роста, называется питательным раствором. При выращивании растений в теплице питательный раствор для них должен содержать все необходимые элементы питания в правильной пропорции.
Фертигация - метод введения растворенных удобрений, микроэлементов или пестицидов с оросительной водой. Подача минеральных компонентов в поливную воду осуществляется с требуемой частотой и дозировкой. Концентрированный состав удобрений, называемый маточным раствором, находится в специальной ёмкости. После запуска системы внесения удобрений, маточный раствор поступает в смесительную емкость для смешивания с другими маточными растворами и водой. Далее полученный раствор доставляется к корням растений.
Система подготовки питательного раствора для полива растений позволяет организовать необходимый уход за растениями, получить хороший урожай.
Целью выпускной квалификационной работы является построение системы управления приготовления оптимального питательного раствора для полива растений посредством решения следующих задач:
- описание технологического процесса и составление общей схемы системы;
- построение функциональной схемы автоматизации;
- построение функциональной схемы управления;
- выбор оборудования системы;
- построение 3D модели системы;
- построение чертежа общего вида;
- составление математической модели системы;- составление структурной схемы системы;
- решение задачи оптимизации состава питательного раствора;
- разработка алгоритма работы системы.
✅ Заключение
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была построена система управления приготовления оптимального питательного раствора для полива растений.
В ходе работы был проведен обзор решений по управлению системой подготовки питательного раствора для полива растений, описан технологический процесс приготовления питательного раствора в растворном узле для полива, построена общая схема системы и схема автоматизации, с помощью которых удалось разобраться в принципе работы растворного узла. На основе разбора технологического процесса построена функциональная схема управления, позволяющая управлять насосом.
Для выполнения поставленных задач оборудование должно удовлетворять требованиям, для этого были рассчитаны необходимые параметры и подобрано оборудование.
В программе Solid Edge 2020 была смоделирована система, состоящая из вала, ротора, статора и крыльчатки насоса. Также была составлена математическая модель системы, на основе которой построена структурная схема.
Также была математически описана постановка задачи оптимизации подготовки питательного раствора по стоимостному критерию экономии используемых концентратов при соблюдении требуемой электропроводности и требуемого соотношения маточных растворов.
Были проведены эксперименты: построены графики переходных
характеристик насоса, произведен поиск решения соотношения молярных концентраций в Excel, была произведена идентификация концентраций в Excel, в Matlab Simulink продемонстрирован процесс замешивания в виде графика, также с помощью блока Matlab Function произведена идентификация концентраций, также был разработан алгоритм приготовления питательного раствора.
В ходе работы был проведен обзор решений по управлению системой подготовки питательного раствора для полива растений, описан технологический процесс приготовления питательного раствора в растворном узле для полива, построена общая схема системы и схема автоматизации, с помощью которых удалось разобраться в принципе работы растворного узла. На основе разбора технологического процесса построена функциональная схема управления, позволяющая управлять насосом.
Для выполнения поставленных задач оборудование должно удовлетворять требованиям, для этого были рассчитаны необходимые параметры и подобрано оборудование.
В программе Solid Edge 2020 была смоделирована система, состоящая из вала, ротора, статора и крыльчатки насоса. Также была составлена математическая модель системы, на основе которой построена структурная схема.
Также была математически описана постановка задачи оптимизации подготовки питательного раствора по стоимостному критерию экономии используемых концентратов при соблюдении требуемой электропроводности и требуемого соотношения маточных растворов.
Были проведены эксперименты: построены графики переходных
характеристик насоса, произведен поиск решения соотношения молярных концентраций в Excel, была произведена идентификация концентраций в Excel, в Matlab Simulink продемонстрирован процесс замешивания в виде графика, также с помощью блока Matlab Function произведена идентификация концентраций, также был разработан алгоритм приготовления питательного раствора.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.