Ma’ruza – Kimyoviy injiniringda modellashtirish va avtomatlashtirish faniga kirish

Modellashtirish to`g’risida umumiy ma`lumotlar

Jarayonlar va qurilmalarni tahliliy o`rganish, mukammallashtirish va yangi texnologik tavsiyalar ishlab chiqish uchun dastlab analitik tadqiqotlar va laboratoriyada tajribalar o`tkaziladi. Analitik tadqiqotlardan ko`zlangan asosiy maqsad o`rganilayotgan jarayonni hisoblash uchun zarur bo’lgan tenglamalar olishdir. Ushbu tadqiqot yo`nalishi fizika va kimyoning umumiy qonunlari asosida, jarayonni to`la tavsiflovchi matematik bog’liqliklarni (ko`p hollarda differentsial tenglamalarni) tuzish va ularning yechimini topishdan iborat bo`ladi. Differentsial tenglamalar mohiyatiga ko`ra o`xshash bo`lgan bir qator jarayonlar guruhini tavsiflaydi. Ammo barcha jarayonlar o`z tabiati, murakkabligi va o`zaro bog’langan ko`plab parametrlar sistemasi bilan tavsiflanadi. SHu sababdan texnologik jarayonlarni ifodalash uchun shakllantirilgan differentsial tenglamalarni mavjud matematik uslublar yordamida yechish murakkab yoki ularni har doim ham yechish mumkin bo`lavermaydi. Bunday holatlarda, jarayonning o`zgaruvchan parametrlari o`rtasidagi bog’liqliklarni aniqlash maqsadida, laboratoriya sharoitida, qo`shimcha tajribalar o`tkaziladi. Muayyan jarayonning differentsial tenglamalari o`xshashlik shartlari va tajriba natijalari asosida asosida qayta ishlansa, xususiy xarakterdagi, biron-bir aniq sharoit uchungina qo`llanilishi mumkin bo`lgan empirik tenglamalar keltirilib chiqariladi. Texnologik parametrlarni o`zaro bog’lovchi bunday analitik tenglamalardan keyinchalik, parametrlar qiymatlarining ruxsat etilgan chegaralarida, jarayonni muhandislik hisoblarida qo`llaniladi. SHunday qilib, analitik va laboratoriyaviy tadqiqotlar o`tkazish tufayli bizni qiziqtiradigan jarayonni amalga oshirilish sharoitlari, qayta ishlanayotgan mahsulotning eng muhim xossalari, mahsulotning chiqish foizi, xom-ashyo va energiyaning birlik sarflari aniqlanadi. Laboratoriya sharoitida va sinov qurilmalarida o`tkazilgan tadqiqot ishlarining natijalari o`xshash jarayonlarning bir xillik shartlariga muvofiq qayta ishlanib, sanoat qurilmalariga ko`chiriladi. Ushbu bosqichlardagi ishlarni muvaffaqqiyatli amalga oshirilishi ko`p jihatdan jarayonlarni modellashtirish nazariyasi uslublaridan qay darajada to`g’ri foydalanilganidan bog’liq bo`ladi.

Modellashtirish nazariyasi yangi jarayonlar va qurilmalarni yaratish yoki ularning mavjud turlarini mukammallashtirish bilan bog’liq bo`lgan barcha analitik va tajribaviy tadqiqotlar hamda loyihalash ishlarining asosini tashkil qiladi. Modellashtirish uslubiyotiga ko`ra, tadqiqotlar haqiqiy ob`yektlarda (originalda) emas, balki ularning modellarida (nusxalarida) amalga oshiriladi. Originalning modeli uning kichraytirilgan fizik nusxasi (fizik modeli) yoki matematik tenglamalar sistemasi (matematik modeli) shaklida bo`lishi mumkin.

Modellashtirishning asosiy maqsadi modeldagi izlanishlar asosida originalda kechadigan jarayonning ishchi holatlarini oldindan aniqlab berishga qaratilgan. Ishlab chiqarishga joriy etilayotgan jarayonlarning murakkabligi bu borada olib boriladigan tadqiqot-loyihalash ishlarini bajarilish muddatlarining cho`zilishiga sabab bo`lishi mumkin. Ushbu holat kutilgan natijalarni ma`naviy jihatdan eskirib qolish ehtimolini yuzaga keltiradi. Modellashtirish qonuniyatlaridan foydalanilganda esa yangi jarayonlar va qurilmalarni ishlab chiqarishga joriy etish bilan bog’lik ishlarni bajarilish muddatlari sezilarli darajada qisqaradi.

Modellashtirish jarayonida quyidagi asosiy shart-sharoitlarni bajarilishi talab etiladi:

- modelda o`tkaziladigan tajribalar originaldagiga nisbatan qisqa vaqt ichida amalga oshirilishi, oddiy, qulay, arzon va xavfsiz bo`lishi lozim;

- modeldagi tadqiqotlar muayyan algoritmlar yordamida o`tkazilishi kerak;

- modelning tarkibi, tuzilishi va vazifasi modellashtirishdan ko’zlangan asosiy maqsadlarga uyg’un bo’lishi lozim, chunki hech bir model originalni aynan qaytarmaydi.

Matematik modellashtirishning asosiy maqsadi jarayonning fizik - kimyoviy, gidrodinamik va konstruktiv kattaliklari o`zgarishlarini uning kechish tabiatiga va olinajak yakuniy natijalarga ta`sirini aniqlashga qaratilgan. Matematik modellashtirish tufayli jarayon amalga oshiriladigan optimal sharoitlarni tez va arzon aniqlash mumkin bo`ladi. Modellashtirishning ushbu uslubidan foydalanilganda jarayon yoki qurilmaning fizik (real) modellarini yaratishga ko`p hollarda zaruriyat qolmaydi. Bu paytda EHMdan samarali foydalanilishi tufayli sifatli va tannarxi arzon mahsulot ishlab chiqarishning optimal texnologik tizimlarini qisqa vaqt ichida sintez qilish va loyihalash mumkin bo`ladi. SHunday qilib, texnologik jarayonlar va qurilmalarni o`rganish, ularni mukammallashtirish va optimal loyihalash maqsadlarida modellashtirish uslublarini qo`llash muhim ilmiy-amaliy ahamiyatga ega.