Реферат: Системный анализ

Содержание.

_ 21.Расчетноезадание. . 0 1

_ 22.Моделирование технологических процессов с помощи ЦВМ. . 0 1

22.1.Устройство Цифровой Вычислительной Машины (ЦВМ). 0 1

22.1.1.Запоминающее устройство. 0 2

22.1.2.Устройство ввода. 0 2

22.1.3.Устройство вывода. 0 2

22.1.4.Арифметическое устройство. 0 3

22.1.5.Устройство управления. 0 3

22.2.Подготовка и решение задач на ЦВМ. 0 3

_ 23.Цели и задачи оптимизации технологических систем. . 0 4

_ 24.Основы системного анализа процессов иаппаратов . 0 5

24.1.Основные этапы системного анализа. 0 6

_ 25.Список литературы. . 0 7

.

_ 21.Расчетное задание.

Задание: Составить уравнения мгновенных материальных и тепловых

балансов,математическое описание и структурную схему модели

непрерывноготехнологического процесса протекающего в аппарате

идеальногосмешения. Скорость процесса ограниченаскоростью реакции,

которуюнеобходимо выбрать в соответствии с выполняемым вариантом.

вариант 4

5┌ 4────────────── 5┐

5│ 0 k1 5 │

Q 41 0 5│ 0 A ────>B 5 │ 0 Q 42 0 пр. изотермическая

────>┤ k2 5 ├───── 0───>

C 4A 50 0 5│ 0 A────> C 5 │ 0C 4A, 0C 4B 0,C 4C 0 обр. изотермическая

5│ 0 5│

5└──────────────┘

7(

72 0dC 4A 7/ 0dt=Q 41 0C 4A 50 7/ 0V 4a 0-k 41 0C 4A 0-k 42 0C 4A 0-Q 42 0C 4A 7/ 0V 4a

72

7* 0dC 4B 7/ 0dt=k 41 0C 4A 0-Q 42 0C 4B 7/ 0V 4a

72

72 0dC 4C 7/ 0dt=kC 4A 0-Q 42 0C 4C 7/ 0V 4a

79

7(

72 0dU 4A 7/ 0d 7t 0=-k 51 0U 4A 0-k 52 0U 4A

72

7* 0dU 4B 7/ 0d 7t 0=k 51 0U 4A

72

72 0dU 4C 7/ 0d 7t 0=k 52 0U 4A

79

5┌───────── 0> 5────────────┐

5│ 7' 5 │ 7 ' '

5│ 0 │--U 4A 50 0 7^ 0 │+U 4B 50 0 │+U 4C 50

5│ 0 ┌──┴──┐ 5│ 0┌──┴──┐ 5 0 ┌──┴──┐

5│ 0 5│ 0 │ +U 4A 0( 7t 0)┌──┐ 5│ 0 │ │ +U 4B 0( 7t 0) 4 0 │ │+U 4C 0( 7t 0)

5└─ 0< 5─┤ 0 73 0 │───┬────┤k 51 0├ 5┴─ 0>┤ 73 0 ├──────> ┌───>┤ 73 0 ├────>

┌──>┤ │ │ └──┘ 5 0 │ │ 5 0 │ │ │

│ └─────┘ │ 5 0 └─────┘ 5 0 │ └─────┘

│ │ 5 0 5 0 │

│ ┌─┴┐ 5 0 5 0 │

│ │k 52 0├────────────── 5────── 0────>──┤

│ └──┘ 5 0 5 0 │

└────────────────────────────── 5──────────── 0┘

_ 22. Моделированиетехнологических процессов с помощи ЦВМ.

22.1. Устройство ЦифровойВычислительной Машины (ЦВМ).

ЦВМ состоит из следующих блоков:

- Запоминающееустройство (ЗУ)

- Устройствоввода (УВ)

- Устройствовывода (УП)

- Арифметическоеустройство

- Устройствоуправления (УУ)

— 2 -

┌───────────────────────────┐

┌────────────┐┌───>┤ Арифметическое устройство├──┐ ┌────────────┐

│ │ │ │ (АУ) │ │ │ │

│ │ │ └──────┬─────────────┬──────┘ │ │ │

│ │ │ 7% 0 7^ 0 │ │ │

│ │ │ ┌──────┴─────────────┴──────┐ │ │ │

│ ├─┼───>┤ Оперативно запоминающее ├──┤>┤ │

│ Устройство │ │┌─>┤ устройство (ОЗУ) ├┐ │ │ Устройство│

│ ввода │ ││ └──────┬─────────────┬──────┘││ │ вывода │

│ (УВ) │ ││ 7% 0 7^ 0 │ │ │ (УВВ) │

│ │ │ │ ┌──────┴─────────────┴──────┐││ │ │

│ │ │ │ │Долговременноезапоминающее││ │ │ │

│ │ │ │ │ устройство (ДЗУ) ││ │ │ │

│ │ │ │ └──────┬─────────────┬──────┘││ │ │

│ │ │ │ 7% 0 7^ 0 │ │ │ │

│ │ │└──┬──────┴─────────────┴──────┬<│ │ │

└─┬──────┬───┘└────┤ Устройство управления ├<─┘└───┬─────┬──┘

7% 0 └─────────>┤ (УУ) ├<───────┘ 7%

└─────────────────┴───────────────────────────┴──────────────┘

22.1.1. Запоминающееустройство.

Назначение запоминающего устройства в хранении числовой

информации ипередачи ее в другие устройства машины при решении задач.

Емкость запоминающего устройства определяется количеством ячеек

памяти. Каждаяячейка строго фиксирована, и предназначена для хранения

числа или команды программы, называемых обычно машинным словом.

Машинное словопредставляет собой совокупность цифр, каждой из которых

соответствует один разряд. Количество разрядов отведенное для записи

одного слова, определяет разрядность машины или так называемая

разрядная сетка. Важной характеристикой ЗУ является время выборки

одного словаинформации. При этом под временем выборки понимается

время, необходимое для нахождения слова в общеммассиве слов памяти

машины ипересылки его в нужное устройство. Величина времени выборки

непосредственно связана с быстродействием ЦВМ. В современных

вычислительныхмашинах обычно используются два типа ЗУ: оперативное

запоминающее устройство (ОЗУ) и внешнее запоминающее устройство

(долговременное), (ДЗУ). ОЗУ характеризуется малым временемвыборки и

непрерывноиспользуется в процессе вычисления. ДЗУимеет относительно

большее время выборки, но информации из них используется не

непрерывно, апериодическим путем обмена с ОЗУ, причем этот обмен, как

правило производится большими массивами. Подобное двухступенчатое

построение памяти позволяет хранить большие массивы информации и

быстро ееобрабатывать.

22.1.2. Устройствоввода.

Исходная программа и информация, соответствующим образом закоди-

рованные иперенесенные на материальный носитель информации (перфори-

рованные ленты, перфокарта и т.д.), вводятся в машину при помощи

электронно-механическихустройств.

В процессе ввода чтение информации сперфолент, перфокарт, обычно

производится фотосчитывающими устройствами, преобразующими

последовательность отверстий на носителе в последовательность

электрическихимпульсов.

Общая организация ввода исходнойинформации и программы состоит

из следующих этапов: нанесение оператором, при помощи клавишных

устройств числовых данных и программы на первичный носитель

информации; контроля подготовленных данных; вводаисходных данных в

вычислительнуюмашину.

При автономной работе входных устройств вводимая информация

поступает вбуферное запоминающее устройство, откуда по мере необходи-

мости передаетсяв ОЗУ или ДЗУ.

22.1.3. Устройствовывода.

— 3 -

Устройство вывода предназначено для вывода результатов вычисле-

ний. Организациявывода может быть автономной. В этомслучае выводное

устройствоработает не синхронно с машиной и выводит информацию из

собственногобуферного запоминающего устройства. По мере получения

результатовинформация переносится в ОЗУ в буферное ЗУ выходных

устройств, гдепроизводится ее обработка и вывод на печать.

22.1.4. Арифметическоеустройство.

Арифметическое устройство позволяетосуществить в машине любую

операцию над числами. Оно содержит отдельные блоки для выполнения

различныхопераций (деления, умножения, сложения и т.д.). Визуальная

индикация результатов выполнения операций позволяет программисту в

процессе отладки программы следить за правильностью выполнения

программы. Полныйцикл арифметического устройства складывается из трех

этапов: вывода информации в регистры из ОЗУ, выполнения операции,

передачирезультата из регистров в ОЗУ.

22.1.5. Устройствоуправления.

Устройство управления обеспечивает автоматизацию вычислительных

процессов всоответствии с заданной программой. Программа решения за-

дачи представляетсобой определенный набор команд, порядокследования

которыхустанавливается заранее при реализации выбранного алгоритма

решения. Каждая команда определяет выполнение однойоперации. Это мо-

гут быть операцииввода информации или программы, операции обращения к

запоминающемуустройству, арифметические и логические операции, опера-

ции измененияпоследовательности вычислений (операции перехода).

22.2. Подготовка и решениезадач на ЦВМ.

Решение задач на ЦВМ включает следующиеэтапы: Постановка задачи

- формулированиемодели процесса; Математическая формулировка задачи -

составлениематематического описания; Выборчисленных методов решения

управлений; Разработка общего алгоритма; Программирование; Выявление

ошибок (отладкапрограммы); Решение.

_Блок схема последовательностивыполнения этапов.

╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║┌──────────────────┐ ┌───────────┐ ┌─────────┐да ┌─────────────┐║

║│Выбор численного │ │Составление│ │Проверка├────>┤Соответствие │║

║│методаи алгоритма├┬─>┤ программы ├─>┤работы │ нет │ модели │║

║│ решения ││ └───────────┘ │программы├──┐ │ выбранным │║

║└─┬──────────┬─────┘│ └─────────┘ │ │ критериям │║

║ ^ ^ │ ┌─────────────────┐ │ │ оценки │║

║ │ │ └──<─┤Отладкапрограммы├<──────┘ └──┬───────┬──┘║

║ │ │ └─────────────────┘ │ │ ║

║ │ │ нет│ │да ║

║ │ ┌─────┴────────────┐ ┌──────────────────┐ │ │ ║

║ │ │Внесение коренных │ │Внесениеизменений├<──────┘ │ ║

║ │ │изменений в метод ├<──┤ вматематическое │ │ ║

║ │ │и алгоритм расчета│ │ описание │ │ ║

║ │ └───────────────┬──┘ └──────────────────┘ ┌──────────┴──┐║

╚══╪═══════════════╗ ^ нет │Соответствие │║

┌─┴───────────┐ ║ └──────────────────────────────┤программы │║

│ Составление │ ╚═════════════════════════════════╗│ заданным │║

│мат. описания│┌───────┐ ┌─────────────────┐да║ │ критериям │║

└─┬───────────┘│РЕШЕНИЕ├<────│Разработкамодели├<──╫─│эффективности│║

^ └───────┘ │ закончена │ ║└─────────────┘║

┌─┴───────────┐ └─────────────────┘ ╚════════════════╝

│Постановка │

│ задачи │

└─────────────┘

Блоки обведенные двойной линией, при использовании системы

автоматическогорегулирования (программирования) могут быть обработаны

машиной автоматически. Естественно, такая должна обладать блоками

синтеза и анализа структур. Формирование модели процесса целиком

является компетенцией исследователя или технолога. Именно на этом

этапеопределяется физическое содержание задачи и весь круг явлений,

включенных в рассмотрение. Следует четко представлять цель, которую

— 4 -

необходимодостигнуть при завершении расчетов, атак же возможность

последующей проверки расчетных результатов и их практической

реализации.

Задача составления математического описания процесса наиболее

точноотвечающего реальным условиям его протекания, зависит прежде

всего от степениизученности отдельных составляющих элементов и степе-

ни ихвзаимосвязи.

Наиболее общим приемам разработкиматематического описания про-

цесса является блочный принцип. Согласно этомупринципу составлению

математическогоописания предшествует анализ отдельных «элементарных»

процессов, протекающихв объекте моделирования.

В составе математического описания, разработанного на основе фи-

зической природымоделируемого процесса, обычно можно выделить следую-

щие группыуравнений:

Уравнения баланса массы и энергии, записанные с учетом

гидродинамическогорежима в объекте; эта группа обычно определяет

распределениетемпературы в потоках, составов и связанных с ними

свойств, напримерплотности, вязкости и т.д.;

Уравнения элементарных процессов, определяющих изменение

переменныхсостояния потоков веществ и их взаимодействие. К этой груп-

пе относятся описания процессов химических превращений, массо- и

теплообмена.

Теоретические, полу-эмпирические илиэмпирические между различны-

ми параметрамимодели, например, зависимость коэффициента массопереда-

чи от скоростипотоков фаз, зависимость плотностираствора от состава

и т.д.

Кроме перечисленных выше групп уравнений всостав математического

описания могутвходить различные ограничения на допустимые области ис-

пользованиятеоретических или эмпирических зависимостей, ограничения

на диапазонизменения некоторых из переменных и т.д.

_ 23. Цели и задачиоптимизации технологических систем.

Бурное развитие техники, интенсификация производства,

необходимость увеличения производительности труда выдвинули перед

ученымиинженерами работающими в области автоматики, задачи создания

высококачественных систем автоматического управления (САУ), которые

способны решать все более сложные задачи управления и заменить

человека всложных сферах его деятельности.

Параллельно с развитием техникиразвивалась техническая киберне-

тика, являющаясябазой современной автоматики и телемеханики. Одним из

важнейшихнаправлений технической кибернетики является теория опти-

мальныхавтоматических систем, которая зародилась в конце 40-х годов.

Под оптимальной САУ понимается наилучшая в известном смысле

система. Решение проблемы оптимальности позволитдовести до максимума

эффективность использования производственных агрегатов, увеличить

производительностьи качество продукции, обеспечить экономию энергии и

ценного сырья и т.д. В различных отраслях техники управления

рассмотрения проблем оптимальности систем приводит к задачам

построенияоптимальных по быстродействию САУ, оптимальной фильтрации

сигнала принимаемого на фоне помех, построения оптимальных

прогнозирующихустройств, оптимальных методовраспознавания образов,

оптимальной организации автоматического поиска и т.д. Между всеми

этими различнымина первый взгляд задачами имеется внутренняя связь,

которая является базой для построения единой теории оптимальных

систем.

Критерии оптимальности, на основе которыхстроится система, могут

быть различны изависят от специфики решаемой задачи. Это могут быть

простота, экономичность, надежность. Для процессов САУкритериями мо-

гут быть времярегулирования, вид кривойпереходного процесса, точ-

ностьвоспроизведения входного сигнала при наличии помех и т.п.

Значение теории оптимальных систем дляпрактики исключительно ве-

лико. Без нее трудно создавать оптимальныеСАУ. Теория оптимальных

систем позволяетоценить тот предел, который можетбыть достигнут в

— 5 -

оптимальной системе, сравнить ее с показателями действующей не опти-

мальной системы ивыяснить, целесообразно ли врассматриваемом случае

заниматьсяразработкой оптимальной системы.

Принципы оптимального управления получают все большее

распространение на практике. Они позволили создать новые

автоматическиерегуляторы, и достигнуть существенногопроцесса в их

основных свойствах. Несмотря на полученные результатыряд важнейших

проблемоптимального управления остается еще не решенным. К ним

относятся проблемы построения систем, близким к оптимальным, синтез

оптимальныхуправляющих устройств и др.

Оптимизация любого процесса заключается в нахождении оптимума

рассматриваемойфункции или соответственно оптимальных условий прове-

дения данногопроцесса.

Для оценки оптимума необходимо прежде всего выбрать критерии

оптимизации. В зависимостиот конкретных условий в качестве критерия

оптимизации можно взять технологический критерий, например,

максимальный съем продукции с единицы объемааппарата; экономический

критерий - минимальная стоимость продукта при заданной

производительностии др.

На основании выбранного критерия оптимизации составляется так

называемая целевая функция или функция выгоды, представляющая собой

зависимость критерия оптимизации от параметров, влияющих на его

значение. Задача оптимизации сводится к нахождениюэкстремума целевой

функции. Следует иметь в виду, что проблемы оптимизации возникают в

тех случаях, когда необходимо решать компромиссную задачу

преимущественного улучшения двух или более количественных

характеристик, различным образом влияющих на переменные процесса,

балансируя одну против другой. Например, эффективность процесса

балансирует против производительности; качество — против количества;

запас единицпродукции — против реализации их; производительность -

- против затрат ит.д.

Для автоматически управляемогопроцесса, автоматически управляе-

мой системы, различают две стадии оптимизации: статическую и динами-

ческую.

Статическая оптимизация решает вопросы создания и реализации

оптимальноймодели процесса, а динамическая — создание и реализация

системыоптимального управления процессом.

В зависимости от характера рассматриваемыхматематических моделей

принимаются различные математические методы оптимизации. Все они

сводятся к тому, чтобы найти минимум или максимум, описываемой

уравнениемцелевой функции.

При выборе метода оптимизации необходимо учитыва

еще рефераты

Еще работы по программированию, базе данных

Реферат по программированию, базе данных

Модель файловой системы FAT

29 Августа 2013

Реферат по программированию, базе данных

Анализ структур, характеристик и архитектур 32-разрядных микропроцессоров

29 Августа 2013

Реферат по программированию, базе данных

Анализ, оценка и выбор пользователем пакетов прикладных программ для автоматизации своей деятельности

29 Августа 2013

Реферат по программированию, базе данных

Синтаксический анализ языка НОРМА. Разбор описания

29 Августа 2013