
- •Тема 01: Принципы компьютерного моделирования химических процессов и их применение в автоматизированных системах.
- •§1. Математическое моделирование.
- •1.1. Принципы системного анализа технологических процессов:
- •1.6. Алгоритм решения системы уравнений мо или моделирующий алгоритм (ма)
- •1.13. Компьютерное моделирование хтп:
- •§3. Системы автоматизированного проектирования, управления и научных исследований сапр (cad) асу (cam) асни (cae)
1.6. Алгоритм решения системы уравнений мо или моделирующий алгоритм (ма)
1.7.
Математическая модель
Математическая Модель – это реализованный
на компьютере алгоритм (МА) решения
системы уравнений математического
описания (МО).Математическая
модель – система уравнений, которая
связывает между собой входные и выходные
переменные реального процесса (МО), для
прогнозирования свойств которого
необходимо с помощью специального
алгоритма решить эту систему уравнений
и реализовать этот алгоритм на компьютере.
1.8.
Адекватность математической модели:
Адекватность – соответствие математической
модели реальному объекту и качественное
(тенденции изменения переменных в модели
и в объекте одинаковы) и количественное
(экспериментальные данные).
где ε
не меньше погрешности экспериментальных
измерений
1.9.
Идентификация математической модели
Если адекватность
не достигнута,
то нужно решить задачу идентификации:
Идентификация – частный случай
оптимизации, когда ищется наименьшее
значение критерия рассогласования
_____________________________________________________________________Структурная
идентификация:
_____________________________________________________________________
Параметрическая
идентификация:
1.11.
Оптимизация процесса с использованием
компьютерной модели
1) Целевая функция – критерий
оптимальностиR
Виды
критериев оптимальности:
•
Технологические •
Экономические •
Технико-экономические •
Термодинамические
_____________________________________________________________________
2)Ресурсы оптимизации
-
оптимизирующие (управляющие) переменные
3)
Алгоритм оптимизации Формулировка
задачи оптимизации для многих переменных:
Результат
решения задачи оптимизации:
Решение задачи
для одной переменной:
Результат решения
задачи одномерной оптимизации:
Графическое
изображение оптимального значения в
параметрической плоскости для двух
оптимизирующих переменных
1.12.
Формулировка задачи нелинейного
программирования (НЛП):
Ограничения
Первого рода:
Ограничения
Второго рода:
1.13. Компьютерное моделирование хтп:
§2.
Технологическое проектирование.
Для решения задач технологического
проектирования необходимо применять
эффективную стратегию решения задачи
анализа, оптимизации и синтеза ХТС. Эти
задачи решаются с использованием
компьютерных моделей ХТС и соответственно
методологии компьютерного моделирования.
При этом для оценки качества
функционирования ХТС используется
критерий эффективности ХТС - Кэ
Кэ
- это некоторый количественный показатель,
по которому оценивается степень
приспособленности ХТС к выполнению
поставленных целей функционирования.
В общем случае Кэ,
также как и выходные переменные
производства,
зависит от следующих векторов: 1.Входных
переменных
2.Технологических (режимных) параметров
аппаратов
3.Конструкционных параметров аппаратов
4.Технологической топологии ХТС
5.Физико-химических
способов получения продуктов
6.Типов аппаратов технологической
схемы производства
Расчёт выходных переменных
и
коэффициента эффективности ХТС Кэ
может быть представлен с помощью
вектор-функции
в
которой
отражён способ получения решения задачи
с использованием реализованных численных
алгоритмов.
2.1. Основные задачи: 1.Строительство нового производства 2.Расширение действующего производства 3.Реконструкция или техническое перевооружение действующего производства
2.2. Проектирование: 1.Синтез оптимальных производств и определение параметров технологического регламента. 2.Расчёт материальных и тепловых балансов. 3.Расчёт и выбор типоразмеров аппаратов. 4.Гидравлический расчёт трубопроводной системы и выбор насосов и компрессоров. 5.Прочностной расчёт технологического оборудования. 6.Прочностной расчёт трубопроводной системы. 7.Расчёт оптимальной системы управления и выбор КИПиА.
2.3.
Анализ ХТС. Анализ
ХТС – это операция определения
и
при
варьировании значений остальных
переменных и параметров производства:
Дано:
Известно:
Определить:
Необходим: alg
MM
2.4.
Оптимизация ХТС. Оптимизация
ХТС – это операция определения оптимальных
значений
при известном виде выражения
критерия оптимальности (целевой функции)
и заданных значениях
Дано:
Известен:
R
Определить:
Необходимы: alg
MM
alg
ОПТ
2.5.
Синтез ХТС.
Синтез ХТС – это операция создания
ХТС для производства заданной химической
продукции с учётом определённых
требований к функционированию ХТС, а
также различных физико-химических и
технологических ограничений на их
выполнение. Дано:
Известны:
физико-химические и технологические
ограничения Определить:
Необходимы: alg
MM
alg
ОПТ alg
SYNTH
2.6. Общеинженерное проектирование. 1.Монтажное проектирование 2.Трассировка коммуникаций 3.Водо и электроснабжение 4.Санитарно-техническое проектирование 5.Архитектурно-строительное проектирование