nghiên cứu thực nghiệm
4.2.4. Nghiên cứu ảnh h−ởng của các thông số đến tỷ lệ vỡ hạt
a. Xây dựng ph−ơng trình hồi quy của hàm đến tỷ lệ vỡ hạt
T−ơng tự nh− hàm tỷ lệ hạt sót ph−ơng trình hồi quy dạng mã hàm tỷ lệ hạt vỡ đ−ợc xây dựng theo ch−ơng trình QHH của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau Thu hoạch trên máy vi tính:
Yv = 1,702 + 0,454x1 + 0,108x2 - 0,530x3 - 0,187x1x2 + 0,451x1x3 - 0,112x2x3 + 0,082x12 + 0,338x22 + 0,134x32 (4.6)
Ph−ơng trình hồi quy tỷ lệ vỡ hạt cũng đ−ợc kiểm tra t−ơng thích theo chuẩn Fisher (F) bằng cách so sánh chuẩn F tính toán (Ftt) với chuẩn F tra bảng (Fb). Ch−ơng trình QHH cho kết quả Ftt của hàm tỷ lệ hạt vỡ là Ftt = 3,346. Tra bảng theo mức ý nghĩa α = 0,05, γ1 = 1, γ2 = 22 ta đ−ợc Fb = 4,30. Nh− vậy mô hình hồi quy tỷ lệ vỡ hạt theo ph−ơng trình 4.5 là t−ơng thích với các số liệu thí nghiệm vì Ftt < Fb.
Các hệ số của ph−ơng trình hồi quy đ−ợc kiểm tra mức ý nghĩa theo chuẩn Student (t). Nếu kết quả tính toán ttt > tb hệ số có nghĩa. Chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa α = 0,05, số bậc tự do 22 là tb = 1,72. Kết quả tính toán trên máy vi tính cho thấy: t0 = 63,180 > tb = 1,72, hệ số b0 có đủ mức ý nghĩa. t1 = 13,158 > tb = 1,72, hệ số b1 có đủ mức ý nghĩa. t2 = 3,118 > tb = 1,72, hệ số b2 có đủ mức ý nghĩa. t3 = 15,345> tb = 1,72, hệ số b3 có đủ mức ý nghĩa. t11 = 2,616 > tb = 1,72, hệ số b11 có đủ mức ý nghĩa. t21 = 4,438 > tb = 1,72, hệ số b21 có đủ mức ý nghĩa. t22 = 10,742 > tb = 1,72, hệ số b22 có đủ mức ý nghĩa.
t31 = 10,657 > tb = 1,72, hệ số b31 có đủ mức ý nghĩa. t32 = 2,641 > tb = 1,72, hệ số b32 có đủ mức ý nghĩa. t33 = 4,268 > tb = 1,72, hệ số b33 có đủ mức ý nghĩa.
Nh− vậy tất cả các hệ số hồi quy đều có đủ mức ý nghĩa nghĩa.
b. Tìm tâm mặt quy hoạch và nhận dạng bề mặt hàm mục tiêu tỷ lệ hạt vỡ
Để giải bài toán phân tích ảnh h−ởng của các thông số vào và tìm tối −u của hàm chỉ tiêu tỷ lệ hạt vỡ Yv theo ph−ơng trình 4.5 cần phải nhận dạng bề mặt và tìm tâm hình của nó. Tâm hình của một hàm chính là các toạ độ điểm cực trị của hàm đó (Yvs, xis (i = 1,2,3)). Ch−ơng trình máy tính QHH giải hệ ph−ơng trình đạo hàm bậc nhất =0, ∂ ∂ i v x Y
i = 1, 2, 3 cho kết quả vị trí tâm mặt quy hoạch của hàm tỷ lệ vỡ hạt là:
x1s = 2,266; x2s = 0,180; x3s = - 1,759; Yvs = 2,693 (4.7)
Nh− vậy tâm mặt quy hoạch nằm ngoài vùng nghiên cứu. Để tìm ví trí tối −u trong vùng nghiên cứu phải giải bài toán tìm cựu trị có điều kiện theo ch−ơng trình vi tính MATLAB.
Để nhận dạng bề mặt hàm mục tiêu ta chuyển ph−ơng trình về dạng chính tắc: Yv = B11X12 + B22X22 + B33X32 (4.8)
Đây là hàm nhận đ−ợc từ hàm 4.5 sau khi chuyển gốc toạ độ từ tâm thực nghiệm Yv0 ( Xi = 0; i = 1, 2, 3) về tâm hình Yvs, (Xis) và xoay các trục tọa độ xi để triệt tiêu hết các tham số tuyến tính và t−ơng tác cặp. Ch−ơng trình QHH trên máy vi tính cho kết quả:
Yv - 2,692 = 0,441X12 - 0,121X22 + 0,233X32 (4.9) Trong đó Xi là thông số ảnh h−ởng thứ i trong hệ toạ độ chính tắc.
Chúng tôi thấy rằng các hệ số Bii có dấu vừa âm vừa d−ơng nên bề mặt hàm tỷ lệ hạt vỡ có dạng minmax, hình yên ngựa và tâm hình Yvs (Xis) không phải là giá trị mong muốn (cực tiểu hoặc cực đại của hàm chỉ tiêu).
c. Phân tích ảnh h−ởng của các thông số đến tỷ lệ hạt vỡ
Do các hệ số chính tắc B11 và B33 có giá trị lớn hơn so với hệ số B22 do vậy ảnh h−ởng của vận tốc tiếp tuyến đỉnh răng trống (x1) và khe hở giữa răng trống và máng (x2) đến tỷ lệ hạt vỡ nhiều hơn so với l−ợng cung cấp. Nếu chọn thông số vào l−ợng cung cấp ở mức cơ sở x2 = 0 và thay vào ph−ơng trình 4.6 chúng tôi thu đ−ợc ph−ơng trình hồi quy tỷ lệ vỡ chịu tác động bởi hai thông số vào vận tốc tuyếp tuyến đỉnh răng trống và khe hở giữa đỉnh răng trống và máng nh− sau:
Ys = 1,702 - 0,454x1 - 0,530x3 + 0,451x1x3 + 0,082x12 + 0,134x32 (4.10) Để thấy rõ tác động của hai thông số vận tốc tiếp tuyến đỉnh răng trống (x1) và khe hở giữa răng trống và máng (x2) đến tỷ lệ vỡ hạt trong vùng nghiên cứu chúng tôi vẽ đồ thị ph−ơng trình 4.10 thể hiện ở hình 4.5.
-1 -0.5 -0.5 0 0.5 1 -1 -0.5 0 0.5 1 0.5 1 1.5 2 2.5 Van toc v (x1) Khe hon dap delta (x3)
Ty le % h at v o (Y v) Hình 4.5. Đồ thị ảnh h−ởng của 2 thông số x1 và x2 đến tỷ lệ hạt vỡ
Chúng tôi thấy rằng tỷ lệ vỡ hạt của máy đập đậu t−ơng giống chịu tác động tổng hợp cùng lúc của nhiều yếu tố. Phần lớn hạt bị nứt vỡ là do răng trống đập tác động trực tiếp vào hạt. Vì vậy mật độ hạt trong không gian hoạt động của răng trống quyết định tỷ lệ nứt vỡ hạt. Trong đó không gian hoạt động của răng trống chính là phần diện tích mà răng trống đi qua trong một đơn vị thời gian, nó chịu tác động của hai thông số vào là vận tốc tiếp tuyến đỉnh răng trống (X1) và khe hở giữa đỉnh răng trống và máng (X3). Mật độ hạt trong buồng đập phụ thuộc vào l−ợng cung cấp (X2), khả năng phân ly hạt và tốc độ di chuyển dọc trục của khối cây trong buồng đập. Trong đó tốc độ di chuyển dọc trục của khối cây trong buồng đập lại phụ thuộc vận tốc, khe hở và l−ợng cung cấp. Khả năng phân ly hạt phụ thuộc vào cấu tạo của trống và máng.
Nh− vậy:
- Nếu vận tốc tiếp tuyến đỉnh răng trống tăng tỷ lệ vỡ hạt sẽ tăng do ảnh h−ởng của thông số này là lớn hơn 2 thông số còn lại.
- Đối với thông số khe hở giữa đỉnh răng trống và máng và l−ợng cung cấp cũng ảnh h−ởng trực tiếp đến tỷ lệ vỡ hạt thông qua những quan hệ phức tạp và đ−ợc chọn tối −u thông qua xử lý kết quả thực nghiệm.
d. Xác định tối −u các thông số vào theo chỉ tiêu tỷ lệ hạt vỡ
Chúng tôi giải bài toán tìm cực trị có điều kiện để tìm giá trị nhỏ nhất (Ymin) của hàm tỷ lệ hạt vỡ bằng ch−ơng trình MATLAB trên máy vi tính. Các điều kiện là :
-1 ≤ x1 1 hay 11 m/s ≤ ≤ V ≤ 17 m/s -1 ≤ x2 1 hay 0,2 kg/s ≤ ≤ q ≤ 0,4 kg/s -1 ≤ x3 1 hay 10 mm ≤ ≤ δ ≤ 30 mm
Kết quả thu đ−ợc là: Tỷ lệ vỡ hạt tối −u Yv min = 0,46% t−ơng ứng với các thông số vào d−ới dạng mã là: x1 = - 1; x2 = - 0,232; x3 = 1.