Математическая модель синтеза фуллеренов и программный комплекс тренажера технологического процесса

• Автор: Петров, Дмитрий Никифорович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Оглавление

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Анализ процессов синтеза фуллеренов как объекта исследования и обучения

1.2 Обзор современных технологий синтеза фуллереновых наноматериалов

1.2.1 Описание искрового способа синтеза фуллереновой сажи

1.2.2 Характеристика электродугового способа синтеза фуллеренов

1.2.3 Совершенствование электродугового способа синтеза фуллеренов

1.2.4 Описание синтеза фуллеренов лазерным испарением графита

1.2.5 Описание синтеза фуллеренов пиролизом углеродсодержащих соединений

1.3 Формализованное описание процессов синтеза фуллеренов электродуговым способом
1.4 Аналитический обзор современных тренажерных обучающих комплексов
1.4.1 Обзор тренажера для обучения управлению блоком электростанции средней мощности
1.4.2 Многотиповой тренажерный комплекс ТОРВЕСТ-УТКМ
1.4.3 Комплексный тренажер Северной водопроводной станции
1.5 Анализ сред для разработки систем дистанционного обучения
1.5.1 Обзор современных стандартов электронного обучения
1.5.2 Характеристика среды разработки среды обучения Blackboard Learn
1.5.3 Структура и функции среды Moodle
1.5.4 Обзор структуры и возможностей системы управления контентом Joomla
1.6 Программные среды для автоматизации решения задач регрессионного анализа экспериментальных данных
1.6.1 Обзор возможностей среды CurveExpert
1.6.2 Характеристика среды Oakdale Datafit
1.6.3 Описание системы STADIA
1.7 Обзор систем управления базами данных и знаниями
1.7.1 Обзор средств и возможностей СУБД MySQL Server
1.7.2 Обзор функций СУБД Firebird
1.7.3 Характеристики СУБД Microsoft SQL Server
1.8 Анализ сред для разработки проблемно-ориентированного программного обеспечения
1.8.1 Обзор пакета сред разработки Microsoft Visual Studio
1.8.2 Обзор среды разработки Borland C++ Builder
1.8.3 Обзор среды разработки Borland Delphi
1.9 Постановка задач обучения управлению процессами синтеза фуллеренов
Выводы по главе
ГЛАВА 2 СТРУКТУРА ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА И ОПИСАНИЕ КОМПОНЕНТОВ
2.1 Проектирование функциональной структуры программно-алгоритмического тренажерного комплекса
2.3 Информационное обеспечение и интерфейс связи программного комплекса с базой данных и базой знаний
2.4 Структура редактора базы данных и базы знаний
2.5 Структура редактора тестов и учебного контента
2.6 Структура библиотеки математических моделей
2.7 Разработка структуры гибридной интеллектуальной подсистемы
2.8 Модуль генерации нештатных ситуаций
2.9 Разработка структуры математического обеспечения
2.9.1 Описание структуры математической модели процесса синтеза фуллеренов

2.9.2 Алгоритм расчета показателей качества процессов синтеза фуллеренов и
параметров теплопередачи
2.9.3 Анализ адекватности математической модели
2.10 Определение языковых средств синтеза программно-алгоритмического тренажерного комплекса. Характеристика лингвистического обеспечения
2.11 Разработка модуля настройки пользовательского интерфейса
2.12 Классификация программного обеспечения и структуры ядра программного комплекса
2.13 Характеристика используемых методов и средств защиты информации в программном комплексе
2.14 Разработка структур пользовательских интерфейсов программного комплекса
2.14.1 Формирование структуры интерфейса администратора базы данных
2.14.2 Формирование структуры интерфейса инженера по знаниям
2.14.3 Формирование структуры интерфейса инструктора
2.14.4 Формирование структуры интерфейса обучаемого
2.14.5 Характеристика комбинированной структуры интерфейсов
2.14.6 Разработка иМЬ-диаграммы прецедентов использования программного
комплекса
2.14.7 Составление матрицы распределения прав доступа
Выводы по главе
ГЛАВА 3 ТЕСТИРОВАНИЕ И АПРОБАЦИЯ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА
3.1 Подготовка дистанционного обучения и тестирования
3.1.1 Формирование обучающего контента
3.1.2 Формирование тестов

3.2 Описание принципов конфигурации моделируемого процесса синтеза фуллеренов для активного обучения
3.2.1 Подготовка справочников
3.2.2 Тестирование подсистемы для управления данными об оборудовании
3.2.3 Тестирование подсистемы управления данными о сырье
3.2.4 Процесс формирования знаний в базе знаний
3.2.5 Формирование математического обеспечения для моделирования процессов синтеза фуллеренов
3.3 Тестирование пассивного режима обучения. Процесс тестирования компетенций обучаемых
3.4 Тестирование активного режима обучения. Обучение управлению процессами синтеза фуллеренов при нештатных ситуациях
3.4.1 Обучение в режиме нештатных ситуаций
3.4.2 Тестирование режима обучения оптимальному управлению
3.5 Протоколы обучения
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ И АПРОБАЦИИ ПРОГРАММНОАЛГОРИТМИЧЕСКОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА
4.1 Описание технических и организационных показателей качества функционирования программно-алгоритмического тренажерного комплекса
4.2 Выявленные преимущества и недостатки программно-алгоритмического комплекса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТ О ВНЕДРЕНИИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА В ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ НА ПРЕДПРИЯТИЕ ЗАО «ИЛИП»
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ДИСПЛЕЙНЫЕ ФРАГМЕНТЫ ИНТЕРФЕЙСОВ ОБУЧАЕМОГО
ПРИЛОЖЕНИЕ В ОТЧЕТ ОБ ОБУЧЕНИИ. ЭЛЕКТРОННАЯ ФОРМА

Электроснабжение каждой насосной станции осуществляется от двух и более независимых источников с автоматическим включением резерва в случае отключения основного питания.
Помимо насосных станций в электрической схеме имеется 12 трансформаторных подстанций. На каждой из этих ТП установлено по два трансформатора напряжением 6/0,4 кВ, мощностью от 250 до 1600 кВА. Питание подстанций осуществляется по радиальной схеме с большим количеством перемычек, как от распределительных устройств насосных станций, так и непосредственно от питающих центров.
На насосных станциях установлены насосные агрегаты (НА) мощностью до 2000кВт с синхронными и асинхронными электродвигателями, регуляторы частоты большой мощности. Агрегаты оборудованы устройствами АВР.
Целевая функция человеко-машинной системы при обучении оператора на тренажере, определяющая принципиальные требования к тренажеру, состоит в следующем:
- обеспечение человеку-оператору адекватной информационной модели прототипа объекта управления;
- обеспечение возможности качественного и количественного анализа информации и принятия решений;
- формирование и совершенствование у оператора профессиональных навыков и умений при заранее заданных отклонениях (смещениях) модели относительно моделируемого прототипа, то есть погрешности моделирования, обеспечивающих необходимую эффективность обучения.
Системно-эргономический подход означает воспроизведение в имитируемом объекте результирующих функций, а также внешних и внутренних связей, соответствующих исходному объекту с такой точностью, которая достаточна для решения поставленных задач в необходимом объеме, при этом отличие результата от требуемого допуска должно лежать в поле назначенного допуска и обеспечивать:
- адекватность целей и условий;
- адекватность интерфейса (рабочих мест операторов энергообъектов);
- адекватность информационных потоков;
- адекватность математического моделирования;
- эргономическую адекватность;
- психологическую адекватность.
Только такая системная адекватность тренажера объекту-прототипу позволяет сконструировать дидактически совершенный тренажер, обеспечивающий правильное формирование у операторов навыков и умений.
Неадекватность любой составляющей приводит к несоответствию между получаемой на тренажере информацией и ее истинным смыслом на реальном энергообъекте, созданию ошибочных иллюзий и неверных реакций [41].