СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОЕНИЯ КОРОВ
COW MILKING PROCESS CONTROL METHOD

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.
н
ср
ср
вi
вi
вi
н
вi
кi
н
кi
кi
н
ср
н
н
н
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, через период времени 4τ глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ 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, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ, вычисляют скорость изменения интенсивности молоковыведения и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления на промежуток времени τ, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р, затем через каждый промежуток времени 4τ подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления на период τ, затем вакуум Р, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р<ΔР<0,1Р.
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.
н
ср
ср
вi
вi
вi
н
α
вi
кi
н
кi
α
кi
н
ср
н
н
н
вi
кi
iср
kcp
ср
iср
кi
kcp
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, через период времени 4τ глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ, вычисляют скорость изменения интенсивности молоковыведения и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р на промежуток времени τ, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ, подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р на промежуток времени τ и затем вакуум Р, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р≤ΔР≤0,1Р. Все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ и спадающих τ 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 и τ, и в последующем доении доли вымени коровы τ принимают равным τ, а τ - равным τ, 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.
н
ср
i
i
i
н
н
ср
вi
i
вi
вi
i
н
α
вi
ki
ki
i
α
km
н
km
i
вi
ki
iср
kcp
ср
iср
кi
kcp
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>></mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo><</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo><</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><mi>d</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>></mo><mn>0</mn></mrow>
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 через период времени 4τ, сигналы x, поступающие с датчика интенсивности молоковыведения 2, обрабатываются преобразовательным устройством 3, после чего сигналы q поступают на управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4, которое вычисляет интенсивность q и скорость интенсивности молоковыведения
, формирует управляющий сигнал u 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≤ΔР≤0,1Р, на промежуток времени 4τ, 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 и скорость изменения молоковыведения
(фиг.2) на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то есть
, то управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вновь формирует управляющий сигнал u на электропривод 5 регулятор вакуума 6, который увеличивает глубину вакуума на величину ΔР на период времени 4τ, если уменьшилась, то есть
, глубина вакуума под соском остается на прежне уровне. Далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ, управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вычисляет скорость изменения интенсивности молоковыведения
и при ее возрастании управляющее устройство с ПЗУ 4 формирует управляющий сигнал u, приводящий к увеличению глубины вакуума под соском, но не более значения, равного 1,1Р. При снижении интенсивности молоковыведения, то есть при
, управляющее устройство с посточнным запоминающим устройством 4 посредством электропривода 5 регулятора вакуума 6, создает атмосферное давление Р в подсосковом пространстве доильного стакана 1 на промежуток времени τ, а затем вычисляет постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ, если при этом интенсивность молоковыведения увеличилась, то есть
, управляющее устройство оставляет вакуум под соском на прежнем уровне на промежуток времени 4τ, если уменьшилась, то управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вновь формирует управляющий сигнал u, который обеспечивает под соском вымени атмосферное давление Р на промежуток времени τ, затем номинальную глубину вакуума Р на промежуток времени 4τ. Так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения q не уменьшится до 3,3 г/с, при этом доение данной доли вымени прекращается. Причем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ и спадающих τ 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 и τ, и в последующем доении доли вымени коровы τ принимают равным τ, а τ - равным τ, а где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения.
вi
Управляющее устройство с постоянным запоминающим устройством 4 вычисляет значение постоянной времени τ по формуле:
<mrow><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>в</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mrow><mi>ln</mi><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></mfrac></mrow>
,
1
2
3
1
2
3
ср
ср
ср
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>q</mi></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mn>4</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>C</mi><mi>P</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
где q, q, q - значения интенсивности молоковыведения соответственно в моменты времени t, t, t, например, равные τ, 2τ, 3τ (фиг.2), а скорость изменения интенсивности молоковыведения - как
.
кi
При снижении интенсивности молоковыведения управляющее устройство с ПЗУ 4 вычисляет постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ по формуле:
<mrow><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>k</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>в</mi><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>ln</mi><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mn>5</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>q</mi><mn>6</mn></msub></mrow></mfrac></mrow></mfrac></mrow>
5
6
где q, q - интенсивность молоковыведения на спадающей части переходной характеристики (фиг.2).