ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Санкт-Петербургский государственный горный институт

имени (технический университет)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе,

____________ проф.

« ____» ______________ 2009 г.

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

«РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ»

(24 часа)

Санкт-Петербург

2009

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ

Цель программы - повышение квалификации и научного потенциала, а также обеспечение современного профессионального уровня ведущих спе­циалистов нефтехимического и металлургического комплекса России в создании ресурсо - и энер­госберегающих технологий.

Задачи программы:

–  Совершенствование образовательной деятельности в соответствии с передовыми отечественными и мировыми тенденциями с учетом требований отраслей экономики;

–  Обеспечение профессиональной подготовки кадров в соответствии с современными тенденциями отечественного и зарубежного рынка труда в условиях кризиса;

–  Распространение и систематизация передового опыта и прикладных методов в области создания современных систем управления технологических процессов с использованием математических моделей технологических объектов.

–  Обобщение опыта создания новых и эксплуатации действующих автоматизированных установок, применяемых в различных отраслях промышленно­сти.

–  Внедрение в практику современных методов, позволяющих значи­тельно сократить затраты времени и материальных ресурсов на про­ведение исследовательских работ, необходимых для выбора опти­мального управления и модернизации действующих производств и соз­дании новых технологий переработки сырьевых ресурсов.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

–  Освоение методологии, обеспечения конкурентоспособности техно­логий и продукции в сфере переработки сырьевых ресурсов.

2. ВИДЫ ЗАНЯТИЙ, КОЛИЧЕСТВО УЧЕБНЫХ ЧАСОВ

Вид учебной работы

Всего часов

Общая трудоемкость дисциплины

24

Лекции

12

Практические занятия

8

Индивидуальные занятия с

преподавателем (консультации)

2

Самостоятельные занятия

2

Вид итогового контроля

Зачет

3. Содержание дисциплины

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ пп.

Раздел дисциплины

Лекции, час.

ЛР, час.

1

Разработка математических моделей сложных технологических объектов.

4

2

Программный комплекс ReactOp для моделирования сложных технологических объектов

1

3

Создание модели технологического объекта в среде программного комплекса ReactOp

1

4

Решение модели с использованием подрограммы Simulation

Wizard

2

5

Решение проблемы параметрической идентификации модели

по результатам функционирования объекта

2

6

Определение оптимальных условий функционирования

технологических объектов с помощью подпрограммы

Optimization Wizard

2

3.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Разработка математических моделей сложных технологических объектов.

1.1. Системный подход к созданию математических моделей сложных технологических объектов.

1.2. Блочный принцип составления математических моделей.

1.3. Структура сложного технологического объекта.

1.4. Гидродинамические модели для описания процессов переноса массы.

1.5. Модели для описания процессов химического превращения.

1.6. Создание моделей технологических процессов на основе моделей гидродинамики и химической кинетики.

Раздел 2. Программный комплекс ReactOp для моделирования сложных технологических объектов.

2.1. Структура программного комплекса ReactOp.

2.2. Подпрограмма Model Wizard. Состав банка моделей реакторов.

2.3. Тепловые режимы моделей реакторов.

Раздел 3. Создание модели технологического объекта в среде программного комплекса ReactOp.

3.1. Выбор гидродинамической модели с учетом условий теплообмена из банка моделей.

3.2. Ввод схемы реакций химических превращений.

3.3. Ввод кинетических констант.

3.4. Сохранение модели в папке пользователя.

3.5. Создание нестандартных моделей путем модификации стандартных.

Раздел 4. Решение модели с использованием подрограммы Simulation Wizard.

4.1. Создание задачи моделирования в программном комплексе Simulation Wizard.

4.2. Выбор необходимых групп переменных, соответствующих задаче моделирования.

4.3. Задание начальных условий, постоянных и условий функционирования реакторов.

4.4. Выбор параметров решения: размерности переменных, точности и числа точек выдачи.

4.5.Сохранение результатов решения и составление отчета.

Раздел 5. Решение проблемы параметрической идентификации модели по результатам функционирования объекта.

5.1. Создание задачи нахождения параметров модели с помощью подпрограммы Estimation Wizard.

5.2. Формирование массива экспериментальных данных в формате созданной модели.

5.3. Задание начальных приближений и выбор метода поиска параметров модели.

5.4. Статистическая оценка адекватности модели.

5.5. Формирование отчета о нахождении параметров модели.

Раздел 6. Определение оптимальных условий функционирования технологических объектов с помощью подпрограммы Optimization Wizard.

6.1. Формулировка критерия оптимальности на основе переменных

состояния.

6.2. Выбор управляющих переменных и задание области управления.

6.3. Решение задачи оптимизации и формирование отчета.

6.4. Анализ полученного решения и выбор условий технической реализации полученного оптимального управления.

4. НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ

Практические задачи решаются с использованием программного комплекса ReactOp в компьютерном классе кафедры АТПП

№

п. п

Темы практических занятий

Кол-во часов

1

Методика создания стандартных моделей в подсистеме Model Wizard и их решение в подпрограмме Simulation Wizard.

2

2

Создание нестандартных моделей в подсистеме Model Wizard и их решение.

2

3

Решение задач определения параметров математических моделей технологических объектов в подсистеме Estimation wizard.

2

4

Решение задач оптимизации в подсистеме Optimization wizard.

2

5. ТЕМАТИКА И ФОРМЫ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАБОТЫ

Индивидуальные консультации по темам лекций и практических занятий.

6. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.  1., , МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И ОБЪЕКТОВ В МЕТАЛЛУРГИИ, Санкт-Петербург,2006 г..

Дополнительная

2.  , , и др. Математическое моделирование и методы реализации математических моделей, СПб.: «Руда и металлы», 20с. ,

3.  , , Кирьянова моделирование и оптимизация химико-технологических процессов:Практическое руководство. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2003. — 480.

4.  Кафаров кибернетики в химии и химической технологии. М: Химия, 19с.

5.  , Мешалкин и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991.

6.  , , и др. Методы оптимизации химико-технологических систем: Учебное пособие / СПб.: Изд-во СПб ГТУ, 19с.

7.  , Кафаров оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 19с.

8.  Анализ процессов в химических реакторах. Л.: Химия, 19с.

9.  , , Авдеев моделирование и оптимизация плазмохимических процессов. М.: Химия, 1989.224 с.

10.  , , Добролюбов и программирование инженерных задач средствами МАТКАДА: Учеб. пособие. М.: МГУ-ИЭ, 20с.

11.  Закгейм в моделирование химико-технологических процессов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 19с.

Составитель

Профессор, д. т.н.

Декан Металлургического факультета, заведующий кафедрой ATПП,

профессор