МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Отделение информационных технологий и энергетических систем Кафедра системного анализа и информатики Направление подготовки: 01.03.02 – Прикладная математика и информатика отчет по производственной практике
Выполнил
студент Асаева Т. Г.,
группа 2131101курс3
Руководитель практики
Доцент кафедры САИ, к.т.н.
Каримов В.С.
	подпись
Оценка
Дата
Набережные Челны – 2015

Содержание

Введение 3

1 Краткие теоретические сведения 5

1.1  Полный факторный эксперимент 5

1.1.1  Планирование полного факторного эксперимента. 6

1.2  Многопараметровая оптимизация рабочего процесса дизеля по расходу топлива и выбросам вредных веществ с отработавшими газами 10

2 Построение факторной модели динамической системы с использованием полного факторного эксперимента. 16

заключение 18

Введение

Перед современным двигателестроением, среди прочих, выделяются два важнейших направления развития, одно из которых связано с экономным расходованием моторных топлив, обусловленным продолжающимся истощением мировых запасов нефти, а другое -повышением уровня экологической безопасности применения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в хозяйственной деятельности человека. Конкретные пути совершенствования и рационального применения ДВС во многом определяются необходимостью дальнейшего повышения их топливной экономичности при одновременном снижении уровня выбросов вредных веществ (ВВ) с ОГ.

Транспортные дизели, по сравнению с двигателями с принудительным воспламенением рабочей смеси, обладают лучшей эксплуатационной топливной экономичностью, в них используются более тяжелые и, как правило, более дешевые фракции нефти. В настоящее время снижению токсичности и дымности OГ дизелей придается большое значение, в связи с расширением сферы их применения и увеличением общего количества автомобилей, автобусов, строительной, коммунальной техники, средств малой механизации и других машин, с дизельными силовыми установками. Многие из них эксплуатируются в крупных городах, карьерах, шахтах, парниках, на животноводческих фермах и других жилых и промышленных зонах с ограниченным воздухообменом и повышенными требованиями к чистоте воздуха.

Большинство мероприятий, направленных на снижение токсичности ОГ, как известно из многочисленных исследований, неблагоприятно сказывается на топливной экономичности двигателей. Поэтому актуальным является поиск методов, снижающих токсичность ОГ, рациональных, с позиций обеспечения высокой эксплуатационной экономичности дизеля.

Нашей целью в данной практической работе является:

• изучить теоретический материал о полном факторном эксперименте, а также о оптимизации рабочего процесса дизеля по расходу топлива и выбросам вредных веществ с отработавшими газами;

• построение факторной модели динамической системы с использованием полного факторного эксперимента.

1. Краткие теоретические сведения

   1. Полный факторный эксперимент

При изучении различных устройств и систем достаточно часто используются так называемые факторные математические модели.

Факторные модели -математические модели, отражающие зависимости выходных параметров системы от входных (внешних) параметров.

Для получения факторных моделей используется метод планирования эксперимента и регрессионный анализ. Как правило, для получения факторных моделей используется экспериментальные методы получения зависимостей между параметрами и переменными. Эксперименты при этом могут проводиться на самих объектах, на физических моделях (макетах и стендах), на полных математических моделях.

Различают эксперимент пассивный и активный.

Пассивный эксперимент – если нельзя (нет возможности) управлять необходимыми параметрами (факторами) и они принимают случайные значения. В этом случае в каждом опыте измеряют значения внешних и выходных параметров, а после проведенияN опытов, полученная информация обрабатывается по правилам регрессионного анализа.

Активный эксперимент – если управляемые параметры в ходе эксперимента принимают заданные значения. Результаты опытов фиксируются и обрабатываются.

Именно активный эксперимент целесообразно проводить при оперировании полной моделью на ЭВМ. Проведение таких экспериментов осуществляется по правилам теории планирования эксперимента (метод планирования эксперимента – МПЭ).

Планирование эксперимента, как и любое планирование, предполагает поиск рациональной последовательности действий для получения данных о свойствах изучаемых объектов.

Общая форма факторной модели: Y =F(Q) ,

где Y – вектор выходных параметров – отклик системы,Q – вектор внешних

(управляемых) параметров – факторы.

Факторы могут быть качественные и количественные. Основными требованиями, предъявляемыми к факторам, являются управляемость и однозначность. К совокупности факторов предъявляются требования совместимости друг с другом и отсутствие линейных взаимных корреляций.

Выбор факторов, их уровней, интервалов варьирования – очень ответственный этап при подготовке к эксперименту.

Математическая модель, получаемая в ходе планирования и проведенияэкспериментов типа , имеет вид полинома. Полином линеен относительно неизвестных коэффициентов и это значительно упрощает обработку наблюдений (измерений).

Полином может быть 1, 2 и более высокого порядка. Коэффициенты полинома вычисляются по результатам опытов. Чем больше число коэффициентов в полиноме, тем больше количество опытов необходимо поставить для их определения.

Число коэффициентов зависит от степени полинома: чем выше степень, тем больше число коэффициентов. Так, например, для случая двух факторов:

полином 0 порядка у =b₀;

полином 1 порядка у =b₀+b₁x₁+b₂x₂;

полином 2 порядка y =b₀+b₁x₁+b₂x₂+b₁₂ x₁x₂ +b₁₁x₁²+b₂₂x₂² ;

полином 3 порядка y =b₀+b₁x₁+b₂x₂+b₁₂ x₁x₂ +b₁₁x₁²+b₂₂x₂²+b₁₂₂ x₁x₂² +

+b₁₁₂x₁²х₂+b₁₁₁х₁³+b₂₂₂х₂³;

и т.д.

На первом этапе планирования для аппроксимации неизвестной функции отклика целесообразно использовать полином 1 порядка.