ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

Институт безотрывных форм обучения

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

по дисциплине: Моделирование систем управления

 

на тему: Выбор параметров оптимального технологического режима по математической модели процесса

 

 

Выполнил	студент учебной группы № 7-638 шифр 146-091   Цепелев Дмитрий Александрович
	(фамилия, имя, отчество)
Проверил
(должность, фамилия, имя, отчество)

 

Санкт-Петербург

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................21. Проведение эксперимента на технологическом процессе.............................3

1.1 Описание процесса подготовки массы..........................................................3

1.2 Анализ влияния факторов технологического режима на процесс заготовки массы......................................................................................................4

1.3 Задание..............................................................................................................4

2. Проверка однородности выборок......................................................................7

3. Обработка экспериментальных данных............................................................9

3.1 Нормировка входных данных.........................................................................9

3.2 Поиск коэффициентов регрессии.................................................................12

4. Оценка адекватности математической модели..............................................13

5. Проверка значимости коэффициентов модели..............................................16

6. Нахождение оптимального технологического режима.................................17

7. Общие выводы...................................................................................................19

 

ВВЕДЕНИЕ

Данная курсовая работа включает в себя выбор параметров оптимального технологического режима по математической модели процесса, который в свою очередь включает в себя следующие этапы:

1-й этап – Проведение эксперимента на технологическом процессе (объекте управления) и сбор экспериментальных данных, характеризующих режим технологического процесса, а также значение выходных параметров в каждом режиме.

2-й этап – Оценка достоверности экспериментальных данных и в случаем достоверности переход к следующему этапу, в случае неудачи – возврат к 1-ому этапу.

3-й этап – Обработка экспериментальных данных (методом наименьших квадратов) и получение математической модели процесса в виде уравнения регрессии.

4-й этап – Оценка адекватности математической модели, а также значимости коэффициентов в уравнении регрессии.

5-й этап – Расчет параметров оптимального технологического режима по математической модели процесса в соответствии с выбранным критерием оптимальности.

Методы математического моделирования позволяют объективно рассмотреть и сопоставить множество различных вариантов по локальным критериям и выбрать наиболее целесообразный, т.е. являются средством решения прямых задач управления различными объектами (моделирование), когда определяются влияния входных управляющих параметров объекта на выходные.

Проведение эксперимента на технологическом процессе.

1.1 Описание процесса подготовки массы

Для производства тарного картона используется композиция двух полуфабрикатов: сульфатной целююлозы и нейтральной моносульфитной полуцеллюлозы. Оба полуфабриката раздельно проходят стадию размола в дисковых мельницах и поступают в промежуточные бассейны, откуда подаются в машинных бассейн. Из машинного бассейна через бак постоянного уровня в вихревые очистители для тонкой очистки массы композиция полуфабриктов( с добавкой глинозема для обеспечения заданной величины pH) поступает в напорный ящик КДМ. Технологическая схема массоподготовки представлена на рисунке 1.

вода

вода

вода

Накопит. басс. САЦ

Накопит. басс. НСПЦ

Диск. мельницы

Композиц. бассейн

к КДМ

Рисунок 1. Технологическая схема массоподготовки

 

1.2 Анализ влияния факторов технологического режима на процесс подготовки массы

Три основных фактора технологического режима массоподготовки – это степень размола полуфабрикатов и их процентное соотношение в композиции массы. Эти факторы определяют прочностные показатели полотна картона: сопротивление продавливанию и разрушающее усилие при сжатии кольца.

По технологическому регламенту степень помола сульфатной целлюлозы (САЦ) должна быть в диапазоне 20-26 градусов ШР, степень помола полуцеллюлозы (НСПЦ) – в диапазоне 27-40 градусов ШР, содержание САЦ в композиции 50-70%, соответственно доля НСПЦ в композиции 50-30%

Величина разрушающего усилия при сжатии кольца после массоподготовки не должна быть ниже 550 ньютонов, а сопротивление продавливанию не ниже 950 кПа.

Задание

1. По экспериментальным данным, полученным в результате проведения активного эксперимента, построить математическую модель процесса подготовки массы, отражающую влияние основных фактровомассоподготовки на показатели разрушающее усилие при сжатии кольца и сопротивление продавливанию (данные для обработки приведены в таблице).

2. Сформулировать задачу выбора оптимального технологического режима процесса массоподготовки из условия достижения минимального отклонения значений этих показателей от заданных значений: записать функцию цели и систему дополнительных ограничений.

3. Найти параметры оптимального технологического режима, используя настройку «Поиск решения» электронных таблиц Excel.

4. Сделать описание технологического процесса в редакторе Word и разработать функциональную схему автоматизации процесса.

Ø Примечание:

На функциональной схеме автоматизации изобразить САУ концентрации массы после каждого бассейна и САУ композиции массы в композиционном бассейне;

Показать функции контроля и блокировки насоса или запорной арматуры (по указанию преподавателя).

№	Степень помола САЦ	Степень помола НСПЦ	Содержание САЦ по массе, %	Сопротивление продавливанию [кПа]	Разрушающее усилие при сжатии кольца [Н]
				978 965 959	495 480 476
				796 778 786	410 395 413
				896 869 880	435 420 440
				698 715 682	437 440 428
				865 885 879	563 541 553
				590 600 587	458 465 445
				763 775 760	418 430 425
				505 510 520	390 401 382
				965 978 977	398 385 379
				730 715 748	343 366 358
				830 819 809	441 456 449
				726 715 698	405 395 387
				949 925 939	418 425 438
				790 780 765	462 441 472
				845 863 839	410 395 408

Содержание полуфабриката в массе картона для композиции двух компонентов рассчитывается по формуле:

Где С1, С2 – массовая концентрация полуфабрикатов в потоках полуфабрикатов, поступающих на смешение (% вес.);

F1, F2 – объемные потоки полуфабрикатов (м3/час);

Q1 – массное содержание первого полуфабриката в композиции двух полуфабрикатов.

 

Нормировка входных данных

Перед построением уравнения регрессии, производят нормировку выходных параметров, так значения каждого из параметров будут находится в интервале [-1, 1], делая их однородными между собой.

– пронормированное значение входных данных.

 

№	Степень помола САЦ [гр. ШР]	Степень помола НСПЦ [гр. ШР]	Содержание САЦ по массе, %	X1 САЦ	X2 НСПЦ	X3 Содержание САЦ в массе
				-1
					-1
				-1	-1
						-1
				-1		-1
					-1	-1
				-1	-1	-1
				-1
					-1
						-1

После операции нормировки уравнение регрессии будет иметь вид:

Где - расчетный выходной параметр,

– коэффициенты регрессии,

- пронормированные входные данные.

Уравнение метода наименьших квадратов:

Получаем математическую модель:

Среднее сопротивление продавливанию	Y расчетное сопротивление продавливанию	Среднее разрушающее усилие при сжатии кольца	Y расчетное разрушающее усилие при сжатии кольца
Фсп=455, 060	Фру=344, 442

Общие выводы

Была проведена оценка достоверности экспериментальных данных. В результате было определено, что расчетное значение Кохрена меньше критического, следовательно каждая выборка однородна.

После обработки экспериментальных данных (методом наименьших квадратов) были получены математические модели процесса в виде уравнений регрессии.

Проведя оценку адекватности математических моделей получили, что переменная Фишера меньше критического значения критерия Фишера, следовательно, дисперсии однородны и модели адекватны.

Была проведена проверка значимости коэффициентов модели по критерию Стьюдента.

Для сопротивления продавливанию:

b₀= 855, 503, b₁=114, 467, b₂= 47, 133, b₃=74, 7, b₁₁=незначимый коэфф., b₁₂=незначимый коэфф., b₁₃= -21, 792, b₂₂= -90, 963, b₂₃=незначимый коэфф.,

b₃₃=незначимый коэфф.,

Для разрушающего усилия при сжатии кольца:

b₀= 397, 281, b₁=23, 567, b₂= 26, 900, b₃=-9, 867, b₁₁=-24, 018, b₁₂= 18,

b₁₃= -6, 917, b₂₂= 26, 648, b₂₃=-21, 250, b₃₃=47, 148

 

Сформулирована и решена задача выбора оптимального технологического режима процесса массоподготовки, в которой условие достижения минимального значения показателя сопротивления продавливанию было выполнено, а величина разрушающего усилия при сжатии кольца , при заданной системе дополнительных ограничений не было достигнуто.

ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

1234Следующая ⇒

Поделиться: