С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров - Методы оптимизации эксперимента в химической технологии (1062947)
Текст из файла
СЛ.Ахназарова В.В. Кафаров Методы оптимизации эксперимента в химической технологии ИЗДАНИЕ З-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ Допушено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия ддя студентов кимико-технопогических ° пециадьиостей высших учебных заведений Яв Москва «Высшая школа» 1985 ПРЕДИСЛОВИЕ ББК. 24,1+35 А 95 УДК 54:66 01 Авторы В перл ! р,зек. ВВК.ЫЛ Э- Зб 540+ бпт 1502000000 — 086 А 001(01)-85 Р е н е н «е н т; дон, Книксен Ш.
К. (Казанский химико.зехнологнче. ский институт им С. М. Кирова) Ахназарова С. Лм Кафаров В. В. А95 Методы оптимизации эксперимента в химической технологии; Учеб, пособие для хим.-технол. спец вузов — 2-е изд., перераб, и доп — М Высш, шк,, 1985.— 327 с, ил Учебное посо ие па б свншено стагисгичеаким методам опгимизании зкс ри нии в химии и химическои технологии Излагаются способы «альпы» исследовании в кими ия, л оее ки с«агнатических гипотез, определения параметров законов распределения, проверки методы дисперсно««ного, коррелвпно««г«ого р р ег ессианного анализов и планирования зкст спал«,наго зкспсримеита В отличие от предыдущего издании ( изменено нашание расширены р ы примеры исоользоеани» рассмазриаасмых методов, м и ег ессианному перера отан и д п б н и ополнен раздел, посвяшенныи коррелянионному и регрес ° иментов.
анализу, р ассмотрсны методы плайироеаии» промышленных «ксп р О Издательство кВысшая школа», !978 Ю Издательство «Высшая школки, !985 а изменениями Методы оптимизации экспериментальных исследований за прошедшие годы получили дальнейшее развитие и стали одним из ведущих курсов при подготовке специалистов в области кибернетики, моделирования и вычислительной техники, Интерес к науке об эксперименте связан с широкими масштабами экспериментальных исследований и значительным экономическим эффектом от оптимальной организации эксперимента. В связи с важностью практического применения методов оптимального эксперимента в новом издании расширены примеры конкретного использования рассматриваемых методов в тех отраслях химической технологии, где экспериментально-статистическое моделирование является мощным средством для повышения эффективности эксперимента.
В гл. 1 включен раздел, посвященный системе двух случайных величин, в гл (Ч вЂ” раздел, посвященный методу группового учета аргументов, методу главных компонент; в гл Ч даны методы планирования промышленных экспериментов, В книгу внесен ряд исправлений и уточнений в связи с изданием ее на английском и польском языках. Авторы выражают глубокую признательность рецензентам и всем читателям, замечания которых по первому изданию способствовали улучшению содержания книги.
ВВЕДЕНИЕ Для реализации решений ХХтг! съезда КПСС и июньского (1983 г.) Пленума ПК 'КПСС по повышению эффективности научных исследований в химии и химической технологии необходимо максимальное сокращение сроков перехода от лабораторных исследований к промышленной реализации. Методы кибернетики позволяют не ~олько сократить этот путь, но и резко уменьшить число необходимых опытов, быстро выявить оптимальный вариант осуществления процесса.
Использование методов кибернетики и вычислительной техники изменяет старые традиционные методы проведения эксперимента — от ручного управления, контроля, сбора и обработки информации дает возможность перейти к диалоговой системе; экспериментатор в электронная управляющая машина. Система автоматизированного эксперимента включает в себя следующие элементы: экспериментальное оборудование, измерительное оборудование, методики планирования, проведения и обработки результатов эксперимента.
В системе автоматизированного эксперимента экспериментатор выполняет следующие функции 1) введение исходной информации для проведения экспериментов; 2) введение априорных директив для выполнения этапов экспериментирования; 3) внесение изменений в ходе процесса экспериментирования; 4) контроль правильности хода процесса; 5) кон~роль достоверности получаемой количественной информации. Многогранность изучаемых явлений, сложность и высокая стоимость оборудования, острая нехватка времени в все зто вынуждает исследователя продумывать план предстоящих экспериментов. Экспеимент становится объектом изучения, объектом оптимизации. Р Оптимальный эксперимент — это путь к экономии вре н — ма и и средств, увеличению надежности и достоверности результатов.
Вопрос об оптимальности эксперимента тесно связан с предлагаемой (или предполагаечои) исследователем математической моделью объекта. Процедура построения математической модели во многом зависит от ее целевого назначения, свойств объекта, от количества и качества имеющейся информации. Наличие достаточной информации о механизме процесса позволяет составить детерминированную чатем атическую модель процесса. Детерминированную математическую емодель составляют на основе теоретического анализа физико-химичских процессов, происходящих в объекте, При выводе уравнений математических моделей технологических процессов учитывают гидро- динамические режимы перемещения веществ, скорости химических реакций, диффузии, теплопередачи и г.д., магериальный и тепловой балансы, фазовые превращения.
Все это требует углублен- Рис. !, Схема объекта ного изучения объекта моделирования. СовРеменная химическая промышленность выпускав~ несколько десятков тысяч'наименовании продуктов В лабораториях разрабатываются сотни новых технологических процессов. Ставить задачу изучения механизма протекания всех этих процессов нереально, между тем задачу оптимизации и управления этими процессами решать необходимо. Для этих целей успешно применяются экспериментально-статистические методы, с помощью которых составляют матема!ическую модель, при неизвестном механизме протекающих в объекте процессов, изучая зависимость отклика системы на изменения входов. На рис.
1 хм..,,х„— входные измеряемые и регулируемые параметры объекта; !о!,..., и, — неконтролируемые, случайным образом изменяющиеся параметры, «шучя объекта у„..., у — выходные параметры В качестве случайных рассматриваются обычно параметры которые по тем или иным причинам невозможно (или очень трудно) учесть, например, падение активности катализатора изменение состояния поверхности теплообменной аппаратуры, колебания наружной температуры воздуха и т, п Комплекс параметров х„,,х, называют основным, он определяет условия эксперимента Такое подразделение входных параметров на основные и случайные условно Случаиным будет любой параметр, не вошедший в основной комплекс входных параметров, даже если он хорошо изучен В зависимости от постановки задачи и технических возможностей некоторые измеряемые параметры относят к «шуму» объекта Однако при этом уменьшается точность математической модели В качестве выходных величин рассматривают любые технологические или экономические показатели процесса Математической моделью объекта служит функция отклика, связывающая выходной параметр, характеризующий результаты эксперимента, с переменными, которые варьируют при проведении опытов: у! уг ут у = у (х,, ха, ..., ха)„ (!) Принято называть независимые переменнь!е х„ла,...,х Факторами, пространство с координатами хм х,,...,х! — Факторным пространством, а геометрическое изображение функции отклика в факторном пространстве — поверхностью отклика.
При использовании статистических методов математическая модель статики процесса часто представляется в виде полинома: отрезка ряда Тейлора, в который разлагается неизвестная функция (1): а а а у = бе+ ~я~~ бгхг+ ~чэ~ ба) х„х. + ~а б» х~ +..., (2! т=! а, т=! !=! ач! где ду (О), до Ч (О) дог (О) Результат эксперимента на сложном объекте обычно есть величина случайная. С>'ществует много причин, приводящих к тому, что результаты наблюдения н измерения, сделанные в экспериментах, оказываются случайными величинами. Иногда случайность предопределяется самой физической сущностью явлений: процессы происходят на молекулярном или атомном уровнях, а измеряются макроскопическими приборами Неучтенные факторы, «шум» обьекта также приводят к тому, что в результате повторных измерений в большинстве реальных экспериментов получаются отличающиеся друг от друга значения измеряемых величин.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
