Завдання: Скласти рівняння миттєвих матеріальних і теплових
балансів, математичний опис і структурну схему моделі
безперервного технологічного процесу що протікає в апараті
ідеального змішування. Швидкість процесу обмежена швидкістю реакції,
яку необхідно вибрати відповідно до виконуваних варіантом.



Призначення пристрою, що запам'ятовує в зберіганні числовий
інформації та передачі її в інші пристрої машини при вирішенні завдань.
Ємність запам'ятовуючого пристрою визначається кількістю осередків
пам'яті. Кожна комірка строго фіксована, і призначена для зберігання
числа або команди програми, званих звичайно машинним словом.
Машинне слово являє собою сукупність цифр, кожній з яких
відповідає один розряд. Кількість розрядів відведений для запису
одного слова, визначає розрядність машини або так звана
розрядна сітка. Важливою характеристикою ЗУ є час вибірки
одного слова інформації. При цьому під часом відгуку розуміється
час, необхідний для знаходження слова в загальному масиві слів пам'яті
машини та пересилання його в потрібний пристрій. Величина часу вибірки
безпосередньо пов'язана з швидкодією ЦВМ. У сучасних
обчислювальних машинах зазвичай використовуються два типи ЗУ: оперативне
запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) і зовнішній запам'ятовуючий пристрій
(довгострокове), (ДЗУ). ОЗУ характеризується малим часом відгуку і
безперервно використовується в процесі обчислення. ДЗУ має відносно
більший час вибірки, але інформації з них використовується не
безперервно, а періодичним шляхом обміну з ОЗУ, причому цей обмін, як
правило проводиться великими масивами. Подібне двоступенева
побудова пам'яті дозволяє зберігати великі масиви інформації та
швидко її обробляти.
22.1.2. Пристрій введення.
Вихідна програма та інформація, відповідним чином закоді-
рованные і перенесені на матеріальний носій інформації (ПЕРФОРА-
рованные стрічки, перфокарта і т.д.), вводяться в машину за допомогою
електронно-механічних пристроїв.
У процесі введення читання інформації з перфострiчок, перфокарт, звичайно
проізводітсяфотосчітивающіміустройствамі, що перетворюють
послідовність отворів на носії в послідовність
електричних імпульсів.
Загальна організація введення початкової інформації та програми полягає
з таких етапів: нанесення оператором, за допомогою клавішних
пристроїв числових даних і програми на первинний носій
інформації; контролю підготовлених даних; введення вихідних даних у
обчислювальну машину.
При автономній роботі вхідних пристроїв вводиться,
надходить в буферний запам'ятовуючий пристрій, звідки в міру необхід-
мости передається в ОЗУ або ДЗУ.
2.1.3. Пристрій виводу.

- 3 -

Пристрій виведення призначена для виведення результатів обчислювальному
ний. Організація висновку може бути автономною. У цьому випадку вивідний
пристрій працює не синхронно з машиною і виводить інформацію з
власного буферного пристрою, що запам'ятовує. У міру отримання
результатів інформація переноситься в ОЗУ в буферна ЗУ виходних
пристроїв, де виробляється її обробка і виведення на друк.
22.1.4. Арифметичне пристрій.
Арифметичне пристрій дозволяє здійснити в машині будь-яку
операцію над числами. Воно містить окремі блоки для виконання
різних операцій (ділення, множення, додавання і т.д.). Візуальна
індикація результатів виконання операцій дозволяє програмісту в
процесі налагодження програми стежити за правильністю виконання
програми. Повний цикл арифметичного пристрою складається з трьох
етапів: виведення інформації в регістри з ОЗУ, виконання операції,
передачі результату з регістрів в ОЗУ.
22.1.5. Пристрій керування.
Пристрій керування забезпечує автоматизацію обчислювальних
процесів у відповідності із заданою програмою. Програма рішення за-
дачі являє собою певний набір команд, порядок проходження
яких встановлюється заздалегідь при реалізації обраного алгоритму
рішення. Кожна команда визначає виконання однієї операції. Це мо-
гут бути операції введення інформації або програми, операції звернення до
пристрої, що запам'ятовує, арифметичні і логічні операції, опера-
ції зміни послідовності обчислень (операції переходу).
22.2. Підготовка і рішення задач на ЦВМ.
Рішення задач на ЦВМ включає наступні етапи: Постановка задачі
- Формулювання моделі процесу; Математичне формулювання завдання -
складання математичного опису; Вибір чисельних методів рішення
управлінь; Розробка загальному алгоритму; Програмування; Виявлення
помилок (налагодження програми); Рішення.

Блоки обведені подвійною лінією, при використанні системи
автоматичного регулювання (програмування) можуть бути оброблені
машиною автоматично. Природно, така повинна володіти блоками
синтезу та аналізу структур. Формування моделі процесу цілком
є компетенцією дослідника або технолога. Саме на цьому
етапі визначається фізичний зміст задачі і все коло явищ,
включених до розгляду. Слід чітко уявляти мету, яку

- 4 -

необхідно досягти при завершенні розрахунків, а так само можливість
подальшої перевірки розрахункових результатів та їх практичної
реалізації.
Завдання складання математичного опису процесу найбільш
точно відповідає реальним умовам його протікання, залежить перш за
за все від ступеня вивченості окремих складових елементів і ступеня-
ні їх взаємозв'язку.
Найбільш загальним прийомам розробки математичного опису про-
процесу є блоковий принцип. Згідно з цим принципом складання
математичного опису передує аналіз окремих "елементарних"
процесів, що протікають в об'єкті моделювання.
У складі математичного опису, розробленого на основі фі-
зіческой природи модельованого процесу, зазвичай можна виділити наступних
щие групи рівнянь:
Рівняння балансу маси та енергії, записані з урахуванням
гідродинамічного режиму в об'єкті; ця група зазвичай визначає
розподіл температури в потоках, суглобів та пов'язаних з ними
властивостей, наприклад щільності, в'язкості і т.д.;
Рівняння елементарних процесів, що визначають зміна
змінних стану потоків речовин та їх взаємодія. До цієї груп-
пе відносяться опису процесів хімічних перетворень, масо-і
теплообміну.
Теоретичні, напів-емпіричні або емпіричні між різними-
ми параметрами моделі, наприклад, залежність коефіцієнта массопереда-
чи від швидкості потоків фаз, залежність щільності розчину від складу
і т.д.
Крім перерахованих вище груп рівнянь до складу математичного
описи можуть входити різні обмеження на допустимі області ис-
користування теоретичних або емпіричних залежностей, обмеження
на діапазон зміни деяких з змінних і т.д.

_ 23. Цілі і завдання оптимізації технологічних систем.
Бурхливий развітіетехнікі, інтенсіфікаціяпроізводства,
необхідність збільшення продуктивності праці висунули перед
ученими інженерами що працюють в області автоматики, завдання створення
високоякісних систем автоматичного управління (САУ), які
здатні вирішувати все більш складні завдання управління і замінити
людини в складних сферах його діяльності.
Паралельно з розвитком техніки розвивалася технічна кіберне-
тика, що є базою сучасної автоматики і телемеханіки. Одним з
найважливіших напрямків технічної кібернетики є теорія опти-
мінімальних автоматичних систем, яка зародилася в кінці 40-х років.
Під оптимальної САУ розуміється найкраща у відомому сенсі
система. Рішення проблеми оптимальності дозволить довести до максимуму
ефективність використання виробничих агрегатів, збільшити
продуктивність і якість продукції, забезпечити економію енергії і
цінної сировини і т.д. У різних галузях техніки управління
розгляду проблем оптимальності систем призводить до завдань
побудови оптимальних за швидкодією САУ, оптимальної фільтрації
сигналу приймається на тлі перешкод, побудови оптимальних
прогнозуючих пристроїв, оптимальних методів розпізнавання образів,
оптимальної організації автоматичного пошуку і т.д. Між всіма
цими різними на перший погляд завданнями є внутрішній зв'язок,
яка є базою для побудови єдиної теорії оптимальних
систем.
Критерії оптимальності, на основі яких будується система, можуть
бути різні і залежать від специфіки розв'язуваної задачі. Це можуть бути
простота, економічність, надійність. Для процесів САУ критеріями мо-
гут бути час регулювання, вигляд кривої перехідного процесу, точ-
ність відтворення вхідного сигналу при наявності перешкод і т.п.
Значення теорії оптимальних систем для практики виключно ве-
лико. Без неї важко створювати оптимальні САУ. Теорія оптимальних
систем дозволяє оцінити та межа, який може бути досягнутий в


- 5 -

оптимальної системи, порівняти її з показниками чинних не опти-
бітної системи і з'ясувати, чи доцільно в даному випадку
займатися розробкою оптимальної системи.
Принципи оптимального управління одержують все більше
поширення на практиці. Вони дозволили створити нові
автоматичні регулятори, і досягти істотного процесу в їх
основні властивості. Незважаючи на отримані результати ряд найважливіших
проблем оптимального управління залишається ще не вирішеним. До них
відносяться проблеми побудови систем, близьким до оптимальним, синтез
оптимальних керуючих пристроїв та ін
Оптимізація будь-якого процесу полягає в знаходженні оптимуму
розглянутої функції або відповідно до оптимальних умов прове-
дення даного процесу.
Для оцінки оптимальності необхідно перш за все вибрати критерії
оптимізації. В залежності від конкретних умов як критерій
оптимізації можна взяти технологічний критерій, наприклад,
максимальний знімання продукції з одиниці об'єму апарату; економічний
критерій - мінімальна вартість продукту при заданій
продуктивності та ін
На підставі обраного критерію оптимізації складається так
звана цільова функція або функція вигоди, що представляє собою
залежність критерію оптимізації від параметрів, які впливають на його
значення. Задача оптимізації зводиться до знаходження екстремуму цільової
функції. Слід мати на увазі, що проблеми оптимізації виникають в
тих випадках, коли необхідно вирішувати компромісну завдання
переважного поліпшення двох або більше кількісних
характеристик, різним чином впливають на змінні процесу,
балансуючи одну проти іншої. Наприклад, ефективність процесу
балансує проти продуктивності; якість - проти кількості;
запас одиниць продукції - проти реалізації їх; продуктивність -
- Проти витрат і т.д.
Для автоматично керованого процесу, автоматично управляє-
мій системи, розрізняють дві стадії оптимізації: статичну і динамічних
ний.
Статична оптимізація вирішує питання створення і реалізації
оптимальної моделі процесу, а динамічна - створення і реалізація
системи оптимального управління процесом.
Залежно від характеру розглянутих математичних моделей
приймаються різні математичні методи оптимізації. Всі вони
зводяться до того, щоб знайти мінімум або максимум, описуваної
рівнянням цільової функції.
При виборі методу оптимізації необхідно враховувати що можуть
виникнути обчислювальні труднощі: обсяг обчислень, складність
самого методу, розмірність завдань і т.п. Доцільно проводити за
можливості попередні оцінки положення оптимуму будь-якої
конкретного завдання. Для цього необхідно детально розглянути вихідні
дані і основні співвідношення між змінними. Для скорочення
розмірності задачі часто використовується прийом відомості декількох
змінних до найбільш істотним.
Доцільно застосування однотипних обчислювальних схем. При
використанні обчислювальних машин за допомогою стандартних підпрограм
вдається спростити розрахунки і лише для цільових функцій потрібно
створювати спеціальну програму.
Видається неможливим викласти тверді правила спрощення
завдань для всіх можливих випадків; необхідно кожен раз підходити до
вибору методу оптимізації та вирішення завдання, виходячи з конкретного су-
вин самого завдання.

24. Основи системного аналізу процесів і апаратів
1Сістемний аналіз 0 це методологія дослідження будь-яких об'єктів
засобом представлення їх у якості систем та аналізу цих систем.
1Сістема 0 це сукупність взаємопов'язаних елементів, об'єднаних для
досягнення поставленої мети. Для виявлення елементів виробляють де-


- 6 -

композицію системи. 1 Технологічна система - 0 сукупність технологи-
чеських процесів і засобів для їх реалізації.
Будь-яку технологічну систему розчленовують на 4 основні елементи:
1) Власне технологічний процес.
2) Апарат для реалізації процесу.
3) Засоби контролю і управління.
4) Інформаційні зв'язки між трьома попередніми підсистемами.
Залежно від масштабів технологічні системи бувають:
1) Малі системи (один типовий процес, один типовий апарат).
2) Великі системи - сукупність малих систем.
Процеси в системному аналізі бувають 1 детерміновані 0 і 1стохасті-
1ческіе. Детерміновані 0 характеризуються однозначною безперервної за-
лежно між вхідними і вихідними величинами. при цьому кожному
значенню вхідної величини відповідає певна значень вихідних
величини. У 1 стохастичних 0 процесах зміна визначальних величин
безладно відбувається хаотично і найчастіше дискретно. Значення
вихідної величини не знаходиться у відповідності із вхідними.
24.1. Основні етапи системного аналізу.
Етап 1
1.1. Аналіз сучасного стану об'єкта. Вивчення фізико-хімічних
особливостей, конструктивне і апаратне оформлення системи,
технологічних особливостей.
1.2. Засоби контролю та управління, техніко-економічні та
екологічно-соціальні особливості системи.
 Етап 2: Постановка задачі оптимізації.
2.1. Формування вихідного числового матеріалу для математичного
моделювання (по сировині, реагентів, енергії, збуту, кількості).
2.2. Формулювання критерію оптимізації.
Етап 3: Вибір математичної моделі.
3.1. Вибір типової математичної моделі.
3.2. Формулювання робочої гіпотези про роботу механізму процесу.
3.3. Прийняття припущень, ідеалізує реальну систему. Приведення
моделі до остаточного робочого виду (залежить від засобів реалізації
ЕОМ).
3.4. Формування алгоритмів, що реалізують математичні моделі.
Етап 4: Ідентифікація математичної моделі.
4.1. Перевірка експерименту.
4.2. Порівняння результатів експерименту і розрахунку.
Етап 5: Аналіз результатів моделювання.
5.1. Аналіз основних зв'язків незалежних змінних з вхідними величи-
нами і критеріями оптимізації (аналіз статичних характеристик).
5.2. Аналіз чутливості можливих критеріїв оптимізації і відсів
неістотно впливають зв'язків.
5.3. Аналіз допустимих розв'язків задач оптимізації.
5.4. Аналіз економічної доцільності автоматичної оптимізації
системи
Етап 6: Уточненоие задачі оптимізації.
6.1. Аналіз можливості реалізації алгоритму оптимізації існуючих
математичним забезпеченням.
6.2. Формування алгоритму оптимізації. Складання якісної
оцінки контрольного варіанту.
1Оптімізація - 0 процедура пошуку екстремального значення 1 0 обраного
критерію при виконанні накладених обмежень і умов фізичної
реалізованості.
Етап 7: Аналіз результатів експерименту.
7.1. Виявлення властивостей оптимальних режимів системи.
7.2. Розробка структури системи автоматичної оптимізації.
7.3. Розробка завдання на створення алгоритмів оптимізації,
що використовують властивості оптимальних режимів.
Далі розробляється ескізний проект, технічне завдання та робочий
проект.

 
25. Список літератури.
1. БояреновА.І., КофаровВ.В. "Методи оптимізації в хімічній
технології ", М-72, Изд. Наука, 487 стор
2. КафаровВ.В., "Методи кібернетики в хімії та хімічній технології",
М-71, "Хімія", 496 стор.