Минобрнауки России

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

УГС	230000	Информатика и вычислительная техника
Направление подготовки	230100.62	Информатика и вычислительная техника
Форма обучения		Заочная
Факультет		Информационных технологий и управления
Кафедра		Систем автоматизированного проектирования и управления
Учебная дисциплина		Основы разработки автоматизированных систем

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

	Программный комплекс для расчета и исследования
	состава сополимера с использованием терминальной модели

Заведующая кафедрой, лектор

проф., д-р техн. наук, проф. Т.Б. Чистякова

(подпись, дата)

Руководитель

курсового проекта

доц., канд. техн. наук, доц. А.В.Козлов

(оценка, подпись, дата)

Исполнитель

студент группы 9982б А.В.Жуков

(подпись, дата)

Санкт-Петербург

2014

Минобрнауки России

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

УГС	230000	Информатика и вычислительная техника
Направление подготовки	230100.62	Информатика и вычислительная техника
Форма обучения		Заочная
Факультет		Информационных технологий и управления
Кафедра		Систем автоматизированного проектирования и управления
Учебная дисциплина		Основы разработки автоматизированных систем

Студент

Жуков Александр Владимирович

Группа

9082б

Тема	Программный комплекс для расчета и исследования
	состава сополимера с использованием терминальной модели

Исходные данные к проекту:

1 Норенков, И. П. Автоматизированные информационные системы : учеб. пособие для вузов / И. П. Норенков. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 342 с.; Интеллектуальные системы технологического проектирования, управления и обучения в многоассортиментном производстве гранулированных пористых материалов из тонкодисперсных частиц / Т. Б. Чистякова [и др.]. – СПб. : Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2012. – 324 с.; Чистякова, Т. Б. Интеллектуальное управление многоассортиментным коксохимическим производством / Т. Б. Чистякова, О. Г. Бойкова, Н. А. Чистяков. – СПб. : ЦОП «Профессия», 2010. – 187 с.

2 Чистякова, Т. Б. Основы разработки автоматизированных систем : конспект лекций / Т. Б. Чистякова, И. В. Новожилова, А. Н. Полосин ; СПбГТИ(ТУ). – СПб., 2014.

3 Семчиков, Ю. Д. Высокомолекулярные соединения : учебник для вузов / Ю. Д. Семчиков. – М. : ИЦ «Академия», 2003. – 368 с. ; Хэм, Д. Сополимеризация / Пер. с англ. ; под общ. ред. Д. Хэма. – М.: Химия, 2005. – 520 с.

4 Лавров, Н. А. Межмолекулярные взаимодействия в процессах радикальной сополимеризации : учебное пособие / Н. А. Лавров, Е. В. Сивцов. – СПб. : СПбГТИ(ТУ), 2010. – 44 с. ; Лавров, Н. А. Полимеры на основе N-винилсукцинимида / Н. А. Лавров. – СПб. : Профессия, 2011. – 240 с. Пластмассы со специальными свойствами. Сборник научных трудов/ Под общ. ред. Лаврова Н.А. – СПб.: Профессия, 2011. –344 с.

5 Гольцева, Л. В. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Базовый курс : учеб. пособие / Л. В. Гольцева, А. В. Козлов, А. Н. Полосин ; СПбГТИ(ТУ). – СПб. : [б. и.], 2012. – 85 с.; Чистякова, Т. Б. Программирование на языках высокого уровня. Базовый курс : учеб. пособие / Т. Б. Чистякова, Р. В. Антипин, И. В. Новожилова ; СПбГТИ(ТУ). – СПб. : [б. и.], 2008. – 101 с.

6 Тенишев, Д. Ш. Лингвистическое и программное обеспечение автоматизированных систем : учеб. пособие для вузов / Д. Ш. Тенишев ; под ред. Т. Б. Чистяковой. – СПб. : ЦОП «Профессия», 2010. – 403 с.

Перечень вопросов, подлежащих разработке:

1 Аналитический обзор:

1.1 Характеристика функциональной структуры и подсистем типовой автоматизированной системы управления технологическим процессом.

1.2 Анализ процесса сополимеризации и его кинетических параметров.

1.3 Обзор и обоснование выбора инструментальных средств разработки программного комплекса.

2 Технологическая часть – Технология разработки программного комплекса:

2.1 Информационное описание кинетических характеристик процесса. Постановка задачи исследования процесса и расчета состава сополимера в зависимости от значений констант сополимеризации

2.2 Разработка функциональной структуры программного комплекса.

2.3 Построение алгоритма исследования сополимеризации и расчета состава сополимера.

2.4 Разработка структуры интерфейсов пользователей (исследователя, разработчика).

2.5 Разработка программного обеспечения автоматизированной системы.

2.6 Тестирование программного комплекса.

2.7 Оформление документации (пояснительной записки) и презентации проекта для защиты.

Перечень графического материала:

1 Информационное описание кинетических характеристик процесса. Постановка задачи исследования процесса и расчета состава сополимера в зависимости от значений констант сополимеризации

2 Функциональная структура программного комплекса.

3 Структура математической модели для расчета состава сополимера.

4 Блок-схема алгоритма расчета состава сополимера.

5 UML-диаграммы вариантов использования для оператора и разработчика.

6 Структура программного обеспечения.

7 Тестовый пример работы программного комплекса.

8 Характеристика программного и аппаратного обеспечений.

Требования к аппаратному и программному обеспечению:

Аппаратное обеспечение: IBM PC-совместимый компьютер на базе микропроцессора Intel Core 2 Duo (3 ГГц), ОЗУ 4 Гб, НЖМД 500 Гб, монитор ЖК (17), CD-ROM дисковод, клавиатура, мышь. Программное обеспечение: операционная система Microsoft Windows 7 Professional, среда разработки Borland C++ Builder 6, текстовый процессор Microsoft Office Word 2007, графический пакет Microsoft Office Visio 2007, презентационная программа Microsoft Office PowerPoint 2007.

Дата выдачи задания			01.09.2014
Дата представления проекта к защите			12.12.2014
Заведующая кафедрой					Т.Б. Чистякова
Руководитель курсового проекта					А.В. Козлов
Задание принял к выполнению					А.В. Жуков

Содержание :

1.Аналитический обзор

Объектом автоматизированной системы является програмный комплекс для расчета состава сополимера.

Тип автоматизированной системы – автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) [1].

1.1 Характеристика функциональной структуры и подсистем типовой автоматизированной системы управления технологическим процессом

Современные промышленные объекты управления представляют собой технологические процессы, характеризующиеся широким ассортиментом продукции, множеством типов оборудования, используемого на каждой стадии процесса, большим числом режимов функционирования оборудования для каждого типа продукта и производительности, различными требованиями к качеству продукции разных типов [2, 3]. Функциональная структура программного обеспечения (ПО) для исследования указанных объектов управления представлена на рисунке 1, где использованы следующие обозначения:

X – вектор входных параметров процесса;

T_M – вектор типов сырьевых материалов;

T_P – тип продукта;

T_EQ – вектор типов технологического оборудования;

R – вектор входных контролируемых параметров;

F – вектор неконтролируемых возмущающих воздействий на процесс;

Рисунок 1 – Функциональная структура программного обеспечения для исследования объекта управления

U^* – вектор допустимых (оптимальных) значений управляющих воздействий на процесс;

U – вектор текущих значений управляющих воздействий на процесс;

Y – вектор выходных параметров процесса; S – вектор параметров состояния;

K – вектор критериальных показателей (показателей эффективности);

S_M – вектор измеряемых на объекте параметров состояния;

S_C – вектор рассчитываемых по математической модели объекта параметров состояния;

G – производительность процесса, кг/с;

Q_SP – вектор показателей качества полуфабрикатов;

Q_P – вектор показателей качества продукта;

Y₀ – задание на исследование объекта управления;

G₀ – заданная производительность, кг/с;

U^min, U^max – векторы пороговых регламентных значений управляющих воздействий;

Q_SP⁰, Q_P⁰ – векторы требуемых техническим регламентом значений показателей качества полуфабрикатов и продукта.

ПО для исследования объекта управления включает модуль формирования регламентных диапазонов управляющих воздействий на объект, подсистему расчета выходных параметров объекта и поиска допустимых (оптимальных) управляющих воздействий, информационную подсистему – банк данных характеристик объекта, интерфейс оператора процесса [4], интерфейс администратора [5]. Модуль формирования регламентных диапазонов управляющих воздействий по заданию на исследование объекта управления, вводимому оператором, формирует из базы данных технологических параметров процесса пороговые регламентные значения управляющих воздействий. Сформированные регламентные диапазоны управляющих воздействий передаются в подсистему расчета выходных параметров, взаимодействующую с библиотекой математических моделей для расчета характеристик технологического процесса и показателей качества полуфабрикатов и продуктов, базами данных характеристик оборудования и свойств сырьевых материалов. Рассчитанные при изменении управляющих воздействий в регламентных диапазонах критериальные показатели объекта управления визуализируются на интерфейсе оператора в виде трехмерных графиков для исследования причинно-следственных связей в объекте и передаются в модуль поиска допустимых (оптимальных) управляющих воздействий. Этот модуль взаимодействует с библиотекой методов оптимизации и базой данных требований к качеству полуфабрикатов и продуктов. Рассчитанные допустимые значения или оптимальные значения (обеспечивающие экстремум целевой функции объекта – критерия управления, например максимум наиболее важного показателя качества продукта или минимум энергопотребления процесса, при условии выполнения критериальных ограничений) управляющих воздействий отображаются на интерфейсе в виде советов оператору по управлению технологическим процессом. Оператор принимает решение по управлению и реализует управляющие воздействия на объекте путем задания их значений подсистеме связи с объектом (контроллеру), вырабатывающей управляющие сигналы для рабочих органов оборудования.

Таким образом, имеется возможность рассчитать оптимальные параметры, для получения максимального количества материала при заданном качестве.