Тема 6 Моделирование объектов и систем

Лекция 11 Моделирование объектов и систем

В лекции рассмотрены основные понятия моделирования; основные виды моделей и их свойства; цели моделирования; основные принципы моделирования; технология моделирования; основные методы решения задач моделирования; математическое описание физико-химических и тепловых процессов в промышленных технологиях. Основной материал по проблеме моделирования объектов и систем рассмотрен нами в предыдущем семестре при изучении дисциплины «Моделирование и идентификация объектов управления» [1]

Основные понятия моделирования.

Методы математического описания объектов. Классификация объектов управления. Математическим описанием автоматизируемого объекта называют выраженные в виде уравнений и неравенств основные закономерности, присущие данному объекту и характеризующие статические и динамические связи между его входными и выходными величинами.

На нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах приходится иметь дело с большим числом объектов, различающихся по конструкции, назначению, характеру протекающих в них процессов, по виду регулируемой величины и т.д. Поэтому не представляется возможным дать здесь математическое описание всех машин, механизмов и аппаратов, являющихся объектами управления на заводах. Кроме того, имеется большое число объектов, процессы в которых к настоящему времени изучены недостаточно, что усложняет задачу их математического описания.

Существуют аналитические и экспериментальные методы составления математического описания объектов.

Аналитические методы основаны на изучении конструкций объектов и протекающих в них физических и химических процессов. Они позволяют получать математические описания, качественно отражающие происходящие в объекте явления. Следовательно, составление математического описания аналитическим путем возможно только для тех объектов, процессы в которых достаточно изучены. Для действующих объектов, процессы в которых изучены недостаточно, математическое описание можно получить обработкой результатов специально поставленных экспериментов. В ряде случаев математическое описание объекта можно составить при помощи физического моделирования. В этом случае на основе теории подобия, по математическому описанию модели объекта составляется математическое описание реального объекта.

Аналитические методы составления математических описаний весьма разнообразны, так как они зависят от тех физических и химических законов, которые используется в том или ином процессе.

Экспериментальные методы определения математического описания объектов делятся на активные и пассивные. При активных методах исследуемый объект подвергается специальным внешним воздействиям, которые приводят к изменениям выходных величин. Эти изменения фиксируется, а результаты определенным образом обрабатываются.

При пассивных методах используют информацию, полученную в результате нормальной эксплуатации объекта без специальных внешних воздействий на объект.

Иногда для получения математического описания сложных объектов используют как аналитические, так и экспериментальные методы. Такое сочетание взаимно дополняет каждый из этих методов, поскольку аналитические методы отражают сущность происходящих в объекте явлений, а эксперимент дает возможность проверить составленные уравнения и определить числовые значения входящих в них величин.