Энергоинформационное моделирование взаимосвязанных процессов разной физической природы в технологических объектах систем управления : На примере производства многослойного гофрированного картона

• Автор: Филин, Виктор Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 365 с. : ил. + Прил. (232 c.: ил. )

Введение.

Глава 1. Основные принципы термодинамического подхода в создании

ЭИмодели взаимосвязанных процессов

1.1. Постановка задачи

1.2. Термодинамические принципы формирования общей структуры ЭИ

модели технологического объекта

1.3. Теоретические положения термодинамики как основа формирования ЭИмодели

1.4. Принципы линейной и нелинейной неравновесной термодинамики в

формировании новых свойств ячеечной модели реальной цепи. .

Выводы по первой главе.

Глава 2. Методологическое и информационное обеспечение задачи

построения ЭИмодели взаимосвязанных процессов.
2.1. Общая характеристика объекта моделирования и его
энергоинформационного аналога
2.2. Методологические основы построения ЭИмодели взаимосвязанных
процессов
2.2.1. Формулирование задачи синтеза и анализа энергоинформационной модели цепи.
2.2.2. Принципы формирования модели элементарной ячейки ЭИМЦ
повышенной информативности и универсальной структуры.
2.2.3. Общие принципы выявления физических характеристик ЭИМЦ.
2.2.4. Методологические основы создания системноклассификационного каталога ФТЭ
2.2.5. Принципы преобразования схемы замещения в ПСС.
2.3. Принципы организации информационного обеспечения задачи
построения ЭИмодели взаимосвязанных процессов.
2.3.1. Формирование информационносправочной базы математического аппарата расчета характеристик типовых элементов цепи
2.3.2. Информационная база типовых задач расчта цепей.
2.4. Основные принципы и содержание концепции ЭИмодлирования
технологических объектов на основе синтеза цепей
неэлектрической природы
Выводы по второй главе.
Глава 3. Теоретические основы построения энергоинформационных
моделейаналогов физических процессов, протекающих в объектах
3.1. Принципы построения ЭИМ цепи тепловой природы.
3.1.1. Постановка задачи.
3.1.2. Выявление идеальной цепи тепловой природы.
3.1.3. Выявление характеристик идеальной цепи тепловой
природы.
3.1.4. Выявление и описание ФТЭ цепи тепловой природы.
3.1.5. Синтез схемы замещения и ПСС тепловой цепи
3.2. Принципы построения ЭИМ цепи гидравлической природы.
3.2.1. Выявление цепи гидравлической природа.
3.2.2. Выявление характеристик ЭИмодели цепи гидравлической
природы
3.2.3. Выявление и описание ФТЭ гидравлической цепи
3.2.4. ЭИМ элементов реальной цепи гидравлической природы
3.2.4.1. ЭИмодель гидравлического резистивного элемента.
3.2.4.2. ЭИмодель гидравлического мкостного элемента
3.2.4.3. ЭИмодель гидравлического индуктивного элемента.
3.2.4.4. ЭИмодель гидравлических длинных линий.
3.2.4.5. ЭИмодель гидравлической ветви.
3.2.4.6. ЭИмодель гидравлического узла
3.2.4.7. Создание ЭИмодели гидравлической длинной линии
3.2.5. Синтез схемы замещения и ПСС гидравлической цепи
3.3. Принципы построения ЭИМ цепи пневматической природы.
3.3.1. Выявление цепи пневматической природы.
3.3.2. Выявление и описание характеристик пневматической
3.3.3. Выявление и описание ФТЭ реальной пневматической
цепи.,.
3 ЭИмодели элементов пневматической цепи.
3.3.4.1. ЭИмодель пневматического нелинейного резистивного элемента.
3.3.4.2. ЭИмодель пневматического нелинейного мкостного
элемента.
3.3.4.3. ЭИмодель пневматического нелинейного индуктивного
элемента.
3.3.4.4. ЭИмодель пневматической длинной линии
3.3.4.5. Синтез схемы замещения и ПСС реальной пневматической цепи.
3.4. Принципы построения ЭИМ цепи диффузионной природы.
3.4.1. Выявление цегш диффузионной природы.
3.4.2. Выявление и описание цепи диффузионной природы
3.4.3. Выявление и описание ФТЭ реальной диффузионной цепи5 3.4.4 ЭИмодели элементов диффузионной цепи
3.4.4.1. ЭИмодель диффузионного нелинейного резистивного
элемента.
3.4.4.2. ЭИмодель диффузионного нелинейного мкостного
элемента.
3.4.4.3. ЭИмодель диффузионной длишюй линии,
3.4.4.4. ЭИмодель диффузионной ветви.
3.4.4.5. ЭЙмодель диффузионного узла.
3.4.5. Синтез схемы замещения и ПСС диффузионной цепи
3.4.5.1. Построение схемы замещения и ПСС ячейки диффузионной
3.4.5.2. Создание модели диффузионной длинной линии.
3.4 Моделирование диффузионной двухмерной
структуры.
Выводы по третьей главе .
Г лава 4. Математический аппарат и вычислительный алгоритм расчта
цепейг П.ЧЧг Т.УТУГУ.ПТ.Г.ЧЧптг.тчччч
4.1. Структура математической модели цепи
4.2. Форма представления математической модели и вычислительный алгоритм расчта цепи.
4.3. Оценка по1решностей расчта нестационарных процессов методом синтеза цепей
Выводы по четвртой глаб.
Глава 5. Моделирование тепловой системы современной гофролинии
с применением ЭИетодов
5.1. Обоснование выбора объекта исследованиям его
характеристика
5.2. Современное состояние вопроса исследования гофролинии как объекта управления тепловым режимом и обоснование нового
подхода в его моделировании
5.3. Разработка ЭИмодели тепловой системы гофролинии.
5.3.1. Представление тепловой модели ЛТК в виде комбинации цепей неэлекгрической природы.
5.3.2. Принципы построения ЭИмодели пароконденсатной
системы
5.3.3. Принципы построения ЭИмодели системы тепловой обработки однослойного полотна картона и
бумаги.
5.3.4. Принципы построения ЭИмодели системы формирования многослойного гофрокартона.
5.3.5. ЭИмодель системы тешювлагопереноса в однослойном
полотне картона бумаги
5.4. Информационное обеспечение задачи моделирования
тепловой системы гофролинии,. . . .
Выводы по пятой главе,
Заключение
Библиографический список.
Введение


Структурная и математическая модель ячейки Входная величина Выходная величина Форма связи входной и выходной величин Характеристика параметра связи Стационарный градиент обобщенного потенциала Стационарный поток обобщенного заряда Линейное феноменологическое уравнение ГШ Проводимость ячейки зависит только от физических свойств ячейки Нестационарный градиент обобщенного потенциала Нестационарный поток обобщенного заряда Нелинейное феноменологическое уравнение 1Ьии Проводимость ячейки зависит не только от физических свойств ячейки, но и от значения входной величины
Продолжение таблицы 1. Сформирована термодинамическая основа ЭИмоделирования взаимосвязанных сильионеравновесных процессов, состав и содержание включаемых в нее положений термодинамики которые определяют новые пути и способы построения ЭИмодели технологического объекта. Она включает ранее не принимаемый во внимание раздел термодинамики нелинейную неравновесную термодинамику, что позволило распространить область применения ЭИметода на задачи моделирования сильнонеравновесных процессов. Установлено, что на этапе формирования общей структуры ЭИмодели технологического объекта необходимо привлечение положений термодинамики, раскрывающих сущность термодинамической системы как совокупности энергетически и материально взаимодействующих между собой и с окружающей средой физических тел а для выявления и описания характеристик
цепи привлечение основополагающих законов связи энергии в виде энергетического, энтропийного или эксергетического балансов в термодинамических системах различного класса закрытых открытых обратимых необратимых. На основе теоретических положений нелинейной неравновесной термодинамики, доказывающих возможность возникновения динамических процессов в элементарной ячейке термодинамической системы, предложен принципиально новый подход к формирование свойств ячейки цепи ЭИмодели, отличающийся от существующего тем, что он позволяет отказаться от ограничений локального равновесия при исследовании сильнонеравновесных процессов, а также от принципа линейности функциональной связи входных и выходных величин ячейки цепи и взаимности в связях между ними. Глава 2. В качестве объекта ЭИмоделировадая принимается технологическая установка, в которой возникает задача управления некоторой совокупностью взаимосвязанных, одновременно протекающих процессов различной физической природы. Термин технологическая установка подчеркивает принадлежность ек классу технологических объектов, в которых происходит целенаправленное изменение свойств перерабатываемого материала путем реализации в определенной последовательности энергетического материального воздействия на него. Под взаимосвязанными процессами понимается совокупность одновременно протекающих в объекте его элементе процессов различной физической природы при которой, изменение характеристики одного или нескольких из них влечет за собой изменение характеристики другого других. Дополнительная характеристика технологической установки как объекта высокоинтенсивной технологии указывает на возникновение в нем высоко градиентных переходных процессов переноса теплоты, влаги и др. Типичным примером подобной технологической установки является установка сушки тепловлажностной обработки гигроскопичного материала рис. Рис . Составными частями ее физической модели являются тепловая система организации энергетического воздействия на перерабатываемый материал Г и сам перерабатываемый материал II рассматриваемый как элемент конечного энергетического воздействия, в результате которого происходит целенаправленное изменение его физических свойств. Характерная длл этого объекта совокупность технологических операций влогической последовательности их выполнения в общем технологическом процессепредставлена в табл. Реализация каждой операции связана с одновременным протеканием нескольких процессов различной физической природы процесс переноса пара как материальной среды имеет пневматическую природу, а процесс одновременного переноса с ним тепловой энергии тепловую. Аналогичным образом определенной комбинацией физических процессов представляются другие технологйчссше операши. Пневматическая.