Математическое моделирование

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский государственный университет
Промышленных технологий и дизайна
Высшая школа технологии и энергетики
Институт энергетики и автоматизации
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
Специальность «15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств»
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу по дисциплине «Математические модели технологических процессов и производств»

Стоимость выполнения Курсовой работы по "Математические модели технологических процессов
и производств" уточняйте при заказе.
Работа выполняется в программе MatLAB/Simulink

Тема работы: «Построение и исследование математической модели каскада химических реакторов»
Содержание пояснительной записки
1. Введение (цель и задачи курсовой работы, номер варианта, исходные данные для расчета.
2. Описание и технические характеристики конкретного типа химического реактора, выбранного для рассмотрения (выбор ключевых компонентов реакции провести с учетом варианта).
Желательно описание иллюстрировать фотографиями, чертежами и/или схемами.
3. Описание основных положений построения математических моделей сложной химической реакции,
реактора идеального смешения и каскада реакторов идеального смешения, состоящего из трёх реакторов.
4. Расчет параметров математической модели, необходимых для её реализации на ЭВМ (с учетом варианта).
5. Построение математических моделей сложной химической реакции, реактора идеального смешения и каскада реакторов идеального смешения.
6. Реализация структурной схемы математической модели на ЭВМ в среде Matlab Simulink,
с характеристикой используемых для моделирования блоков и указанием соответствия уравнениям математической модели.
7. Моделирование сложной химической реакции, реактора идеального смешения и каскада реакторов идеального смешения, получение результатов.
8. Исследование поведения модели при других начальных условиях и других исходных параметрах (2 - 3 исследования).
9. Заключение (выводы по работе с указанием решенных задач и достигнутой цели).

Графическая часть
1. Эскиз химического реактора.
2. Структурная схема математической модели в среде Matlab Simulink.
3. Графики исследуемых переменных.

Стоимость выполнения Лабораторных работ по "Моделирование объектов и систем управления"
уточняйте при заказе.

Лабораторная 1

Построение математических моделей эксперементально-статическими методами (метод наименьших квадратов)

Цель работы: освоить методику построения математической модели статики
объекта управления экспериментально-статистическими методами.
Задания:
1. Определить эмпирически для каждого набора данных вид уравнения регрессии.
2. Рассчитать методом наименьших квадратов параметры уравнения регрессии.
3. Проверить адекватность полученной модели.

Порядок выполнения работы:
1. Получить у преподавателя выборку экспериментальных данных.
2. Составить программу расчета параметров уравнения регрессии.
3. Определить эмпирически структуру уравнения регрессии.
4. Найти параметры модели принятой структуры.
5. Проверить адекватность модели.

Отчет должен содержать:
1. Таблицу экспериментальных данных.
2. Матрицу плана эксперимента.
3. Все расчетные формулы, использованные при обработке экспериментальных данных.
4. Результаты расчетов.
5. Тексты разработанных программ.

Задания
По опытным данным построить зависимость у=f(x1,x2, x3). Проверить адекватность полученной зависимости экспериментальным данным. Экспериментальные данные представлены в таблицах по вариантам.

Лабораторная 2

Построение математических моделей аналитическим методом (моделирование теплообменной аппаратуры)

Цель работы: ознакомление с методами моделирования процесса теплообмена
через стенку и с расчетом теплообменных аппаратов на ЭВМ.
Задания:
1. Ознакомиться с принципами составления тепловых балансов потоков и разделяющей стенки в теплообменных и реакционных аппаратах химической технологии при теплообмене через стенку.
2. Отметить особенности математических описаний при разных способах организации теплообмена.
3. Выполнить вариант задания на ЭВМ.

Порядок выполнения работы:
1. Составить математическое описание теплообменного аппарата (варианты теплообменных аппаратов и исходные данные приведены в табл. 1, 2).
2. В зависимости от варианта смоделировать на ЭВМ статический или динамический режим теплообменника и определить температурные зависимости для всех теплоносителей.

Отчет должен содержать:
1. Вариант задания.
2. Математическую модель теплообменного аппарата.
3. Все расчетные формулы, используемые в работе.
4. Графики рассчитанных зависимостей для теплоносителей.
5. Тексты программ.

Лабораторная 3

Построение математических моделей аналитическим методом (моделирование химических реакций)

Цель работы: освоить методику математического моделирования химических реакций на ЭВМ.
Задания:
1. Ознакомиться с основными принципами моделирования химических реакций.
2. Выполнить вариант задания.

Порядок выполнения работы:
1. Выразить уравнения скоростей реакции по каждому веществу, участвующему в процессе (варианты контрольных заданий и исходные данные при-ведены в приложении в табл. 1,2).
2. Провести выбор ключевых компонентов реакции.
3. Составить математическое описание химической реакции с учетом пункта 2.
4. Определить кинетические зависимости для веществ, участвующих в процессе.

Отчет должен содержать:
1. Вариант задания.
2. Математическую модель химической реакции.
3. Все расчетные формулы, используемые в работе.
4. Графики рассчитанных зависимостей для компонентов реакции.
5. Тексты программ.

Лабораторная 4

Моделирование гидравлических систем

Цель работы:
1. Ознакомиться с основными принципами моделирования гидравлических систем.
2. Освоить методику математического моделирования гидравлических систем на ЭВМ.
3. Выполнить вариант задания.

Порядок выполнения работы:
1.Определить уравнения расходов через сужающие устройства гидравлической системы, а также давления в точках разветвления системы.
2.Закончить полученную систему уравнений для расходов до числа не-известных давлений в точках разветвления уравнениями для узлов гидравлической системы.
3. Решить полученную систему уравнений на ЭВМ

Отчет должен содержать:
1. Вариант задания.
2. Математическую модель гидравлической системы.
3. Все расчетные формулы, используемые в работе.
4. Тексты программ и результаты вычислений.