CC BY
42
9. Минаков В. Ф., Шарипов И. К., Редькин В. М. Принципы создания блочной многофункциональной защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1993. - № 6. - С. 77-78.
10. Галстян А. Ш., Глушко Д. С., Минаков В. Ф., Шиянова А. А. Повышение эффективности работы предприятий электросвязи на основе различных вариантов вложения средств // Инфокоммуникационные технологии. - 2007. - № 3. - С. 114119.
References
1. Platonov V. V. Analiz strategii razvitija jelektrojenergetiki Rossii. - Novocherkassk: JuRGTU (NPI). - 2005. - 48 s.
2. D'jakov A. F., Platonov V. V. Zanizhenie tarifov na jelektrojenergiju - populistskoe nasilie, razrushajushhee jekonomiku Rossii // Jenergetik. - 2002. - № 6. - S. 2-7.
3. D'jakov A. F., Platonov V. V. Sostojanie i problemy razvitija vysshego professional'nogo obrazovanija v oblasti jelektrojenergetiki i jelektrotehniki // Jelektrichestvo. - 2013. - № 6. - S. 2 -7.
4. Minakov V. F. Obobshhenie modelej i harakteristik raboty trehfaznyh jelektrodvigatelej v setjah 0,4 i 6 kV i sovershenstvovanie sredstv ih relejnoj zashhity. Diss. ... dokt. tehn. nauk. - Novocherkassk. - 1999. - 630 s.
5. Minakova T. E., Minakov V. F. Blochnaja struktura sredstv relejnoj zashhity i avtomatiki // Al'manah sovremennoj nauki i obrazovanija. Tambov: Gramota. - 2013. - № 10 (77). - S. 114-116.
6. Minakov V. F., Minakova T. E. Sposob bystrodejstvujushhej zashhity jelektrodvigatelej ot nesostojavshihsja puskov // Al'manah sovremennoj nauki i obrazovanija. Tambov: Gramota. - 2013. - № 9 (76). - S. 113-115.
7. Minakova T. E., Minakov V. F. Integracija sredstv zashhity jelektrodvigatelej sel'skohozjajstvennogo proizvodstva // Nauchnoe obozrenie. - 2013. № 10. - S. 172-176.
8. Minakova T. E., Minakov V. F. Parallel'naja rabota kabel'noj i vozdushnoj linij jelektroperedachi // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal = Research Journal of International Studies. - 2013. - № 11-1 (18). - S. 113-114.
9. Minakov V. F., Sharipov I. K., Red'kin V. M. Principy sozdanija blochnoj mnogofunkcional'noj zashhity asinhronnyh jelektrodvigatelej 0,4 kV // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Jelektromehanika. - 1993. - № 6. - S. 77-78.
10. Galstjan A. Sh., Glushko D. S., Minakov V. F., Shijanova A. A. Povyshenie jeffektivnosti raboty predprijatij jelektrosvjazi na osnove razlichnyh variantov vlozhenija sredstv // Infokommunikacionnye tehnologii. - 2007. - № 3. - S. 114-119.
Шафоростов В.Д.1, Припоров И.Е.2
'Доктор технических наук, ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта; 2кандидат технических наук, Кубанский государственный аграрный университет
КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ФОТОСЕПАРАТОРА ПО ФРАКЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ
РАЗДЕЛЕНИИ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА
Анннотация
В статье определены показатели качества работы фотосепаратора по существующей технологии (без фракционирования) и фракционной технологии при разделении семян подсолнечника. Производственные испытания работы фотосепаратора по данным технологиям показали, что наиболее перспективной является фракционная, позволяющая повысить выход семян на 1,7-2,0 % за счет уменьшения их потерь в отход.
Ключевые слова: семена подсолнечника, показатели качества работы, фотосепаратор, фракционная технология.
Shaforostov V.D.1, Priporov I.E.2
'Dr.Sci.Tech, FSBSE All-Russia Research Institute of Oil Crops by the V.S. Pustovoit; 2Cand.Tech.Sci., Kuban state agrarian university
QUALITY INDICATORS OF WORK OF THE PHOTOSEPARATOR ON FRACTIONAL TECHNOLOGIES AT DIVISION
OF SUNFLOWER SEED
Abstract
In article indicators of quality of work of a photoseparator on the existing technology (without fractionation) and fractional technology are defined at division of sunflower seed. Production tests of work of a photoseparator on these technologies showed that the most perspective is fractional, allowing to raise an exit of seeds to 1.7-2.0% due to reduction of their losses in withdrawal.
Keywords: sunflower seeds, indicators of quality of work, photoseparator, fractional technology.
Традиционная технология очистки вороха семян подсолнечника в сельском хозяйстве предусматривает последовательный пропуск его через весь комплект семяочистительных машин [1, 2, 3], установленных в семяочистительном комплексе, на каждой стадии из которых выделяются те или иные примеси, а именно органическая примесь, битые семена, щуплые и обрушенные семена. При этом семена основной культуры подвергаются многократным воздействиям рабочих органов, приводящее к их травмированию и необходимости комплектования поточной линии машинами одинаковой производительности, что является не рациональным [2, 3].
Одним из путей повышения процесса разделения семенного материала в поточной линии является его фракционирование [3, 4] путем применения фотосепаратора [5] на конечной стадии обработки семян.
Цель исследования - определить качественные показатели работы фотосепаратора по фракционной технологии при разделении семян подсолнечника.
Исследования проводились ВНИИМК на фотосепараторе Ф5.1 по существующей технологии (без фракционирования) и фракционной технологии. Производственные испытания осуществлялись на размерных фракциях 07-08 мм, 08-09 мм семян подсолнечника сорта СПК.
Биометрические и физико-механические свойства семян подсолнечника сорта СПК, поступающих в фотосепаратор при их разделении, варьируются в следующих пределах: индивидуальная масса семян изменяется от 0,10 до 0,14 г, толщина от 3,2 до 4,4 мм, ширина от 7,0 до 9,0 мм, скорость витания от 7,2 до 9,9м/с.
Фотосепаратор Ф 5.1 работает следующим образом. Семена, поступающие в фотосепаратор (рисунок 1), движутся по лотку с определенной скоростью. От момента обнаружения дефекта до срабатывания форсунки проходит некоторое время. Семена с разными характеристиками (размеры, масса) имеют разную скорость, следовательно, пролетают это расстояние за разное время. Тогда, для гарантированного выделения дефектных семян подсолнечника, время открытия форсунок (продолжительность воздействия сжатым воздухом на семенной материал) надо увеличивать, вследствие чего вместе с дефектными семенами удаляются и кондиционные. Чтобы минимизировать попадание кондиционных семян в отходы, надо использовать более выровненный по своим характеристикам семенной материал. Таким образом, очистка разделенных на размерные фракции семян позволит воздействовать на дефектные семена более точно. Время воздействия воздушного потока на семена уменьшится, что приведет к увеличению выхода кондиционных семян.
23
Рис. 1 - Технологическая схема фотосепаратора Ф5.1: 1 - бункер загрузочный; 2 - вибролоток питающий; 3 - каналы распределительные; 4 - сенсор оптоэлектронный; 5 - камеры CCD; 6 - подсветка (на 1 лотке - 2 камеры, 54 эжектора); 7 -
пневмоклапан (эжектор)
Результаты сравнительных испытаний работы фотосепаратора Ф5.1 при разделении семян подсолнечника сорта СПК представлены в таблице 1.
___________Таблица 1 - Показатели качества разделения семян подсолнечника сорта СПК на фотосепараторе Ф5.1___
Наименование показателя Существующая технология, без фракционирования Фракция семян
07-08 мм (59,60 %) 08-09 мм (40,40 %)
Выход очищенных семян, % 91,20 93,20 92,90
Чистота семян, % 99,84 99,80 99,98
Содержание в отходе семян основной культуры, % 85,52 65,60 68,83
Масса 1000 семян, г 130 117 146
Анализ представленных данных (таблица 1) показывает, что по результатам разделения семян подсолнечника сорта СПК на фотосепараторе Ф5.1 были получены две размерные фракции. При этом чистота семян изменяется от 99,80 до 99,98 % в зависимости от их размеров 07-08 мм и 08-09 мм соответственно. Содержание семян основной культуры в отходе колеблется от 65,60 % (фракция 07-08 мм) до 68,83 % (фракция 08-09мм). Масса 1000 семян изменяется от 117 г (фракция 07-08 мм) до 146г (фракция 08-09мм). Полученные семена во фракциях и существующей технологии (без фракционирования) соответствуют требованиям ГОСТ.
Выход очищенных семян без фракционирования составил 91,20 %, при фракционировании выход семян изменяется от 93,20 % (фракция 07-08 мм) до 92,90 % (фракция 08-09 мм).
Таким образом, проведенные производственные испытания работы фотосепаратора Ф5.1 по фракционной технологии показали преимущества по сравнению с существующей технологией (без фракционирования) при разделении семян подсолнечника, при которой повышается выход семян на 1,7-2,0% за счет уменьшения их потерь в отход.
Литература
1. Припоров И. Е. Повышение эффективности работы воздушно-решётных семяочистительных машин / Шафоростов В.Д., И. Е. Припоров // Процессы и машины в агробизнесе: Материалы науч. конф. факультета механизации. - Краснодар: КубГАУ, 2013. -С. 19-21.
2. Ермольев Ю.И. Фракционная очистка зерна в зерноочистительном агрегате / Ю.И. Ермольев, М.Ю. Кочкин, Г.И. Лукинов // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: сб. науч. тр. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2010. - С. 89-93.
3. Шафоростов В.Д. Основные направления совершенствования технологии подготовки семенного материала высших репродукций / В.Д. Шафоростов, А.А. Тюрин, Е.А. Перетягин // Науч.-техн. бюл. ВНИИ масличных культур. - 2005. - Вып. № 2 (133). - С. 58-63.
4. Шафоростов В.Д. Машинная подготовка семян подсолнечника / В.Д. Шафоростов. - Краснодар: ВНИИМК, 1998. - С. 48.
5. Припоров И. Е. Модернизация универсального семяочистительного комплекса / Шафоростов В. Д., И. Е. Припоров // «Science and Education-2014»: Materials of the I International scientific and practical conference. - Belgorod-Sheffield, 2014. - Volume 14. - С. 38-42.
References
1. Priporov I. E. Povyshenie jeffektivnosti raboty vozdushno-reshjotnyh semjaochistitel'nyh mashin / Shaforostov V.D., I. E. Priporov // Processy i mashiny v agrobiznese: Materialy nauch. konf. fakul'teta mehanizacii. - Krasnodar: KubGAU, 2013. - S. 19-21.
2. Ermol'ev Ju.I. Frakcionnaja ochistka zerna v zernoochistitel'nom agregate / Ju.I. Ermol'ev, M.Ju. Kochkin, G.I. Lukinov // Sostojanie i perspektivy razvitija sel'skohozjajstvennogo mashinostroenija: sb. nauch. tr. / DGTU. - Rostov n/D, 2010. - S. 89-93.
3.Shaforostov V.D. Osnovnye napravlenija sovershenstvovanija tehnologii podgotovki semennogo materiala vysshih reprodukcij / V.D. Shaforostov, A.A. Tjurin, E.A. Peretjagin // Nauch.-tehn. bjul. VNII maslichnyh kul'tur. - 2005. - Vyp. № 2 (133). - S. 58-63.
4. Shaforostov V.D. Mashinnaja podgotovka semjan podsolnechnika / V.D. Shaforostov. - Krasnodar: VNIIMK, 1998. - S. 48.
24
5. Priporov I. E. Modemizacija universal'nogo semjaochistitel'nogo kompleksa / Shaforostov V. D., I. E. Priporov // «Science and Education-2014»: Materials of the I International scientific and practical conference. - Belgorod-Sheffield, 2014. - Volume 14. - S. 38-42.
Санников М А.
Студент, Томский политехнический университет
РАЗРАБОТКА ОПЕРАТОРОВ СКРЕЩИВАНИЯ И МУТАЦИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ КОММИВОЯЖЕРА
Аннотация
В статье рассмотрены основные этапы эволюционных алгоритмов, простейшие операторы скрещивания и мутации, предложены их модификации, которые можно успешно применять для решения задачи коммивояжера.
Ключевые слова: эволюционный алгоритм, задача коммивояжера, оператор скрещивания, мутации.
Sannikov M. A.
Student, Tomsk polytechnic university
DEVELOPMENT OF CROSSOVER AND MUTATION OPERATORS FOR TRAVELLING SALESMAN PROBLEM
SOLVING USING EVOLUTIONARY ALGORITHM
Abstract
The article contains description of main parts of evolutionary algorithms, native crossover and mutation operators and some its modification for travelling salesman problem solving provided
Keywords: evolutionary algorithm, travelling salesman problem, crossover operator, mutations.
Задача коммивояжера является одной из самых известных NP-полных задач, к которой можно свести почти любую другую NP-полную задачу. Задача заключается в поиске маршрута в графе, который проходит через все вершины по одному разу и при этом заканчивается в той же вершине, в которой он начинается. Существует множество эвристик, используемых для решения задачи коммивояжера, которые показывают неплохие результаты в зависимости от её постановки и используемых метрик. Однако, все они не лишены недостатков. Поэтому, в настоящее время актуальным является разработка новых алгоритмов решения задачи коммивояжера и улучшение производительности уже существующих.
Рассмотрим как можно применить эволюционные алгоритмы для решения поставленной задачи. В достаточно общем виде произвольный эволюционный (или генетический) алгоритм можно представить в виде итерационно повторяющейся последовательности следующих шагов: выбор родителей из популяции, создание потомков (оператор скрещивания), мутации (оператор мутации), добавление полученных особей к популяции и сокращение численности популяции до первоначального размера (селекция). В простейшем варианте оператор скрещивания двух родительских хромосом представляет собой случайный выбор точки разбиения хромосом и формирование двух потомков: начало хромосомы первого родителя, объединенный с концом хромосомы второго родителя и наоборот. Оператор мутации обычно реализует случайное изменение некоторых генов хромосомы с наперед заданной вероятностью.
Однако, операторы скрещивания и мутации в вышеописанной форме невозможно применить для решения задачи коммивояжера, что связано прежде всего с тем, что каждая вершина должна встречаться в хромосоме ровно один раз. Поэтому в качестве оператора скрещивания можно использовать следующую его модификацию: для каждого гена вычисляем случайное число, распределенное равномерно в отрезке от 0 до 1 и если его значение больше, чем наперед заданная константа из этого же отрезка (таким образом реализуется вероятность скрещивания и мутации), то эти гены от обоих родителей переходят в соответствующих им потомков в те же позиции и мы запоминаем для каждого родителя, что эти вершины (значения генов) уже использованы (для того, чтобы в последовательности вершин не было повторяющихся). После этого для каждого родителя известна информация о тех вершинах, которые уже попали в потомков и тех, которые еще необходимо распределить между ними. Для распределения переберем номера всех вершин и если текущая вершина свободна, то запишем её в первую свободную позицию в хромосоме противоположного потомка (то есть первый родитель со вторым потомком, а второй родитель с первым потомком). Это один из вариантов оператора скрещивания, в котором некоторые гены переходят в те же позиции своего потомка (сохраняются), а оставшиеся переходят в другого потомка в том же порядке, в котором они находились в родителе.
Для задачи коммивояжера очень сложно разработать оператор мутации, который бы делал хоть сколько-нибудь значимую работу, потому что он также ограничен условиями поставленной задачи. Однако наиболее естественным предназначением оператора мутации можно считать изменение позиций двух случайно выбранных генов в хромосоме.
Таким образом, рассмотрен эволюционный подход для решения задачи коммивояжера, предложены модификации операторов скрещивания и мутации, что в дальнейшем позволит использовать полученные результаты для создания реализаций и сравнения их производительности с другими алгоритмами и эвристиками.
Литература
1. Генетические алгоритмы и не только [Электронный ресурс] - Режим доступа: свободный, http://www.qai.narod.ru/ - Дата обращения 22.11.2014.
2. Искусственный интеллект [Электронный ресурс] - Режим доступа: свободный, http://www.gotai.net/ - Дата обращения 01.12.2014.
3. Вороновский Г.К., Махотило К.В., Петрашев С.Н., Сергеев С.А., Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности, Харьков, ОСНОВА, 1997. - 112с.
4. Holland J. H. Adaptation in natural and artificial systems. An introductory analysis with application to biology, control, and artificial intelligence.— London: Bradford book edition, 1994 —211 p.
5. De Jong K.A. An analysis of the behavior of a class of genetic adaptive systems. Unpublished PhD thesis. University of Michigan, Ann Arbor, 1975. (Also University Microfilms No. 76-9381).
References
1. Geneticheskie algoritmy i ne tol'ko [Jelektronnyj resurs] - Rezhim dostupa: svobodnyj, http://www.qai.narod.ru/ - Data obrashhenija 22.11.2014.
2. Iskusstvennyj intellekt [Jelektronnyj resurs] - Rezhim dostupa: svobodnyj, http://www.gotai.net/ - Data obrashhenija 01.12.2014.
3. Voronovskij G.K., Mahotilo K.V., Petrashev S.N., Sergeev S.A., Geneticheskie algoritmy, iskusstvennye nejronnye seti i problemy virtual'noj real'nosti, Har'kov, OSNOVA, 1997. - 112s.
4. Holland J. H. Adaptation in natural and artificial systems. An introductory analysis with application to biology, control, and artificial intelligence.— London: Bradford book edition, 1994 —211 p.
5. De Jong K.A. An analysis of the behavior of a class of genetic adaptive systems. Unpublished PhD thesis. University of Michigan, Ann Arbor, 1975. (Also University Microfilms No. 76-9381).
25
