Холодозабезпечення холодильних камер смарт-промислових холодильників із системами нейро-нечіткого керування процесами заморожування продуктів харчування

ХОЛОДОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ХОЛОДИЛЬНИХ КАМЕР СМАРТ-ПРОМИСЛОВИХ ХОЛОДИЛЬНИКІВ ІЗ СИСТЕМАМИ НЕЙРО-НЕЧІТКОГО КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСАМИ ЗАМОРОЖУВАННЯ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ

REFRIGERATION SUPPLY OF REFRIGERATION CHAMBERS OF SMART INDUSTRIAL REFRIGERATORS WITH NEURON-FUZZY CONTROL SYSTEMS OF FOOD FREEZING PROCESSES

 Сторінки: 264-271. Номер: №6, 2021 (303) 
Автори:
ХОРОЛЬСЬКИЙ В. П.
Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського
ORCID ID: 0000-0003-4040-3229
e-mail: khorolv@ukr.net
ОМЕЛЬЧЕНКО О. В.
Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського
ORCID ID: 0000-0003-0704-5909
e-mail: omelchenko@donnuet.edu.ua
КОРЕНЕЦЬ Ю. М.
Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського
ORCID ID: 0000-0002-5873-7908
e-mail: korenets@donnuet.edu.ua
ГОНЧАРЕНКО В. А.
Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського
e-mail: Vladimir.Goncharenko94@gmail.com
ПЕТРУШИНА Ю. М.
Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського
e-mail: petrushka.u1979@gmail.com
Valentyn KHOROLSKY, Oleksandr OMELCHENKO,
Yurii KORENETS, Volodymyr HONCHARENKO, Yulіya PETRUSHYNA
Donetsk National Economy and Trade and Trade named after Mikhail Tugan-Baranovsky
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2021-303-6-264-271
Рецензія/Peer review : 20.12.2021 р.
Надрукована/Printed : 30.12.2021 р.

Анотація мовою оригіналу

Досліджена сукупність теоретичних, методологічних і практичних задач, зв’язаних зі створенням інтелектуального комплексу для адаптивного керування параметрами мікроклімату процесів заморожування продуктів харчування в холодильних камерах промислового холодильника. Відповідно для цієї задачі розроблено структуру нейромережевого регулятора холодопродуктивності холодильних машин АСУТП промислового холодильника, в якому інформація надходить в базу даних, нейромережу з модулем навчання та перетворюється в модулі формування рішень в управлінські впливи на виконавчі інтелектуальні механізми компресорів, конденсаторів, випарників, мінімізуючи викиди СО₂ . Розроблено модель холодозабезпечення холодильних камер промислового холодильника, в якій параметри геометрії завантаження та швидкості заморожування, тиску холодоагенту у випарнику в реальному масштабі часу визначають параметри холодозабезпечення холодильних камер. Мікроклімат холодильної камери оцінюють за допомогою багатопараметричної моделі нейрон-нечітного дерева рішень з двома інтегрованими вихідними вузлами класифікації стану холодозабезпечення холодильних камер. Для особи, що приймає рішення розроблено інтелектуальну систему підтримки прийняття рішень головного блоку верхнього рівня АСУТП промислового холодильника, яка відрізняється від аналогів точністю прогнозування якості заморожуваного продукту за рахунок навчання нейромережі методом зворотного розповсюдження.
Імітаційні дослідження системи нейромережевого керування холодозабезпеченням холодильних камер і процесу заморожування продуктів зі змінними структурами довело, що система забезпечує задані параметри  якості управління, мінімізацію викидів СО₂ і запобігає втрату смакових властивостей заморожуваного продукту.
Ключові слова: холодозабезпечення, камери, керування, нечітке дерево рішень, інтелектуальна система, прийняття рішень.

Розширена анотація англійською мовою

A set of theoretical, methodological and practical problems associated with the creation of an intelligent complex for adaptive control of microclimate parameters, the processes of freezing food products in the refrigerating chambers of an industrial refrigerator has been studied. Accordingly, for this task, the structure of the neural network controller of the refrigeration capacity of refrigeration machines of the process control system of an industrial refrigerator was developed, in which information enters the database, a neural network with a learning module and turns into decision-making modules into management actions on the executive intelligent mechanisms of compressors, condensers, evaporators, minimizing CO₂ emissions. A model of refrigeration supply for refrigerating chambers of an industrial refrigerator has been developed, in which the parameters of loading geometry and freezing speed, refrigerant pressure in the evaporator in real time determine the parameters of refrigeration supply for refrigerating chambers. The microclimate of the refrigerating chamber is estimated using a multi-parameter model of a neuron-odd decision tree with two integrated output nodes for classifying the state of refrigeration supply of refrigerating chambers. For the decision maker, an intelligent decision support system has been developed for the main block of the upper level of the process control system for an industrial refrigerator, which differs from analogues in the accuracy of predicting the quality of the frozen product by training the neural network using the backpropagation method.
Simulation studies of the neural network control system for the refrigeration supply of refrigerating chambers and the process of freezing products with interchangeable structures proved that the system provides the specified control quality parameters, minimizes CO₂ emissions and prevents the loss of taste properties of the frozen product.
Key words: refrigeration, cameras, control, fuzzy decision tree, intelligent system, decision making.

 References

1. Maslikov M. M. Kholodylna tekhnolohiia kharchovykh produktiv : navch. posib. / M. M. Maslikov. – K.: NUKhT, 2007. – 335 s.
2. Titlov O. S., Horykin S. F. Kholodylne obladnannia pidpryiemstv kharchovoi promyslovosti : navch. posib. / O. S. Titlov, S.Horykin. – Lviv : Novyi svit 2000, 2011. – 286 s.
3. Kholodylni ustanovky : Pidruchnyk / I. H. Chumak, V. P. Chepurnenko, Yu. Larianovskyi ta in.; Za red. I. H. Chumaka. – Odesa : Refpryntinfo, 2006. – 550 s.
4. Khorolskyi V.P., Korenets Yu.M., Honcharenko V.A., Yarovyi D.V., Raschekhmarov I.V. Teoretychni osnovy bahatorivnevoho avtomatyzovanoho keruvannia kholodozabezpechenniam promyslovykh kholodylnykiv // Obladnannia ta tekhnolohii kharchovykh vyrobnytstv. – Kryvyi Rih : DonNUET, 2021. Vyp. 2 (43). – S. 122–130.
5. Dyachek P. I. Holodilnye mashiny i ustanovki : ucheb. posob. / P. Dyachek. – Rostov n/D: Feniks, 2007. – 424 s.
6. Vladimirov V. M. Mali kholodylni kompresory : navch. posib. / V. M. Vladimirov. – Donetsk : DonNUET, 2006. – 326 s.
7. Teplokholodotekhnika : Navch. posib. / S. M. Vasylenko, V .I. Pavelko, A. V. Forsiuk ta in.; Za zah. red. S. M. Vasylenko – K. : Lira-K, 2019. – 258 s.
8. Khmelniuk M. H., Podmazko O. S., Podmazko I. O. Kholodylni ustanovky ta sfery yikh vykorystannia : Pidruchnyk / M. H. Khmelniuk, O. S. Podmazko, I. O. Podmazko. – Kherson : FOP Hrin D. S., 2014. – 484 s.
9. Rumyancev Yu. D., Kalyunov V. S. Holodilnaya tehnika : Uchebnik / Yu. D. Rumyancev, V. S. Kalyunov. –SPb.: Izd-vo «Professiya», 2005. – 360 s.
10. Pokotilov V. V. Reguliruyushie klapany avtomatizirovannyh sistem teplo- i holodosnabzheniya / V. V. Pokotilov. – Vena : firma «HERZ Armaturen», 2010. – 178 s.
11. Maake V., Ekkert G. –Yu., Koshpen Zhan Lui. Uchebnik po holodilnoj tehnike : Osnovy-Komplektuyushie-Raschety / Per. s fr. pod red. dokt. tehn. nauk V. B. Sapozhnikova. – M. : Izd-vo Moskovskogo universiteta, 1998. – 1142 s.
12. Nejro-nechyotkie metody v intellektualnyh sistem obrabotki i analiza mnogomernoj informacii / T. V. Abramova, E. V. Vaganova, S. V. Gorbachev, V. I. Syryamkin, M. V. Syryamkin. Tomsk: Izd-vo Tomskogo universiteta, 2014. – 442 s.
13. Kompyuternye tehnologii pri proektirovanii i ekspluatacii tehnologicheskogo oborudovaniya : uchebnoe posobie / G. V. Alekseev i dr. – Saratov : Vuzovskoe obrazovanie, 2017. – 171 s.
14. Frajden Dzh. Sovremennye datchiki : spravochnik. – M. : Tehnosfera, 2005. – 592 s.