Интеллектуальное управление биотехническими системами | На примере решения задачи откорма с.-х. животных или птиц | Intelligent management of the biotechnical systems

English. The problem of biotechnical process optimal control, as a mathematical model adopted as a system of nonlinear differential equations of the first of order of large dimension is formulated. The management's tasks general solution is defined on its particular solution basis and is implemented as a scanning system of real-time by hardware. The structural scheme and functioning system optimal control's algorithm are given. The example of the biotechnological process control is given, when the gain of weight of the particular biological object (animals, poultry) through their consumption of a certain amount of feed, when the room's temperature where is the biological object, varies according to some of rule. The rate of the live weight (weight gain) increasing is the phase coordinate, and the intake of feeding intensity, the premise's air temperature - are managing variables. The mass of the biological object when it placing on the fattening also takes into account, as well as the bioobject's maximum weight, at which the feeding is ended, the permissible limits of temperature variation of the air in the premise, the lower limit of the daily dose of forage delivery to bioobject depending on its current weight, fattening period's duration. As the functional task the consumed feed and heat energy maintaining indoor climate costs's sum is examined. As to the sum of these costs in the cold season accounts for 75-80% of the total cultivation of the bioobject cost, and as a result of solving this problem these costs are reduced, the considered process's optimal managing will reduce the production costs and improve its economic performance.

Russian. Сформулирована задача оптимального управления биотехническим процессом, в качестве математической модели которого принята система нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка большой размерности. Общее решение задачи управления определено на основе ее частного решения и аппаратно реализовано как сканирующая система реального времени. Даны структурная схема и алгоритм функционирования системы оптимального управления. Приведен пример задачи управления биотехническим процессом, когда рассматривается прирост живой массы определенного биообъекта (животных, птицы) в результате потребления им определенного количества корма, при условии, когда температура воздуха в помещении, где биообъект содержится, изменяется по некоторому закону. Скорость увеличения живой массы (привес) является фазовой координатой, интенсивность потребления корма, температура воздуха в помещении – управляющие переменные. Учитываются также масса биообъекта при постановке на откорм, предельная масса биообъекта, по достижении которой откорм завершается, допустимые пределы варьирования температуры воздуха в помещении, нижняя граница суточной дозы выдачи корма биообъекту в зависимости от его текущей массы, продолжительность периода откорма. В качестве функционала задачи рассмотрена сумма затрат на израсходованные корма и тепловую энергию на поддержание микроклимата в помещении. Поскольку сумма указанных затрат в холодный период составляет 75-80% общих затрат на выращивание биообъекта, и эти затраты в результате решения данной задачи снижаются, оптимальное управление рассматриваемым процессом позволит снизить издержки на производство и улучшить его экономические показатели.