CC BY
5УДК 004.94
Царегородцев Е.Л.
канд. тех. наук, доцент кафедры «Технологические машины и оборудование» филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске (Россия)
Прокопенков В.С.
студент 4 курса филиала ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске (Россия)
Янковский Н.А.
студент 4 курса филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Смоленске (Россия)
ОДИН ИЗ ПОДХОДОВ К ИМИТАЦИОННОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Аннотация: в работе построена математическая модель, имитирующая технологический процесс в общем виде с учетом основных его параметров (времени протекания, количества используемого материала, случайных факторов и динамикой изменения качества).
Ключевые слова: компьютерное моделирование, математическая модель, технологический процесс, визуальное программирование.
На современном этапе развития науки и техники компьютерное моделирование является одним из эффективных инструментов анализа, синтеза и проектирования сложных технологических процессов. Оно имеет целый ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с другими видами моделирования. Это очень важно, особенно в условиях, когда инженеру не предоставляется возможность проводить эксперименты с реальными объектами (системами) или это нецелесообразно с точки зрения нехватки времени, а также и по другим причинам.
Современные технологические линии как правило состоят из большого количества подсистем, неразрывно связанных друг с другом. При этом, одна конкретная
подсистема может быть одновременно, и обеспечивающей и обеспечиваемой для других подсистем.
Грамотное компьютерное моделирование сложного технологического процесса позволяет успешно решить задачу по достижению целей исследования при одновременном выявлении соответствующего критерия эффективности ее работы, а также возможностей управлять им в условиях неопределенности промежуточных результатов.
Интерес вызывает математическая модель - как средство постановки машинных экспериментов.
В соответствии с [1, с. 15], характер модели объекта зависит: от объекта исследования; от проблемы и задачи исследования; от априорной информации об объекте; от языка описания объекта и т.д.
Именно имитационное моделирование является очень удобным и наглядным инструментом исследования поведения технических систем (технологических линий), особенно с учетом множества случайных факторов.
В самом общем виде известно, что технологический процесс представляет собой некую совокупность физико-химических или физико-механических изменений объекта, его параметров на соответствующем технологическом оборудовании с целью получения необходимого качества, формы-изменения и т.д. Обязательно принимается во внимание последовательность и продолжительность технологических операций; при необходимости - рецептурный состав вспомогательных средств (его тип и количество); оценка параметров обрабатываемого объекта в реальном масштабе времени для немедленных действий в случае нештатных ситуаций.
Инструмент графического моделирования пакета Xcos, являющегося приложением к системе БейаЬ дает возможность реализовать принцип визуального программирования, при котором исследователь на экране из стандартных библиотечных блоков может создавать модель системы (объекта) и осуществляет необходимые расчеты (исправления).
Создание моделей в пакете Xcos основывается на использовании технологии Drag-and-Drop (перетяни и оставь). В качестве «кирпичиков» при построении модели используются визуальные блоки (модули), которые хранятся в библиотеке Xcos [2].
Инструмент моделирования Xcos является одним из лучших программных продуктов с открытым исходным кодом, с помощью которого можно проводить не только моделирование динамических систем, но и их тестирование, анализ и проверку на работоспособность.
Рассмотрим модель технологического процесса, в котором необходимо предусмотреть случайный вес исходного материала; его тип; количество сырья для обработки этого материала; соответствующий параметр инструмента (количество оборотов) для осуществления необходимых технологических операций.
Интерес вызывает моделирование случайных факторов процесса. Такая возможность в пакете Xcos предусмотрена с помощью генератора случайных чисел при заданном законе их распределения (рис.1).
Рис.1. Модель случайного события
Представленная модель позволяет случайным образом установить факт наступления (не наступления) какого-либо случайного события, а также с ее помощью можно устанавливать исходные данные технологического процесса, которые носят случайный характер и нет возможности в начале цикла процесса считать их строго детерминированными.
Для оценки (контроля) технологических параметров исследуемого процесса можно использовать соответствующие индикаторы, которые в реальном времени показывают промежуточные параметры.
Вариант общей схемы технологического процесса с учетом конкретных физических принципов применительно к рассматриваемой задаче представлен на рис.2.
В представленной модели реализованы следующие подсистемы:
случайного веса материала для его обработки в соответствующих циклах процесса;
случайного типа материала для обработки (выбор из двух типов);
количества технологических материалов для реализации технологического процесса;
индикации технологических параметров по расходу и качеству в процессе работы.
Таким образом, используя достаточно мощную систему компьютерной математики в части, касающейся объектно-визуального моделирования, имеется возможность решать широкий спектр инженерных и научных задач с достаточной степенью достоверности и адекватности.
Очень значимым является ее свободное распространение и удобство использования графической интерпретации полученных результатов с визуальным моделированием в реальном режиме времени. Исследователь, в том числе и различных технологических процессов, имеет возможность реально оценивать полученные результаты и влиять на них путем подбора исходных параметров с целью отыскания наиболее оптимального варианта.
Щ 'Процесс е комплексе (ЕЛЗЗЗ\Курсы\Модель технологического процесса1,Процесс в комплексе-гсо!) - Xcos )айл Правка Вид Моделирование Формат Инструменты Справка
Рис.2. Модель технологического процесса с помощью визуального
программирования
Список литературы
1. Моделирование технологических процессов: конспект лекций/В.А. Штерензон. Екатеринбург: Изд-во Рос. Гос. проф.-пед. ун-та, 2010. 66 с.
2. https://www.kv.by/content/334710-modelirovanie-sistem-v-rogrammnoi-srede-scilab-xcos-551-chast-2
