asyan.org
добавить свой файл
1

Програма дисципліни

“Основи проектування систем автоматизації і систем керування експериментом”



для напрямків підготовки 6.0925 –

“Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології”


І. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ.

Згідно навчального плану дисципліна “Основи проектування систем автоматизації і систем керування експериментом” викладається студентам напрямку підготовки 6.0925 у 8 навчальному семестрі загальним обсягом 108 годин. Дисципліна складається з двох розділів. Розділ І – “Попередній експеримент” та розділ ІІ – “основний експеримент”.

Дана дисципліна базується на дисциплінах “Методи кібернетики та системний аналіз”, “Комп'ютерна техніка та організація обчислювальних робіт”, “Вища математика” та “Теорія ймовірності і випадкові процеси” і є базовою для дисциплін “Планування оптимального експерименту” і “Основи комп'ютерного матеріалознавства”, що вивчається студентам і магістрантами спеціальності 092502 у 9 та 10 семестрах.


ІІ. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ ЗА СЕМЕСТРАМИ.

Семестр

Всього


Розподіл за семестрами та видами занять

Семестрова атестація

лекції

практ.

семін.

лабор.

СРС




8

108

16

8

-

24

60

іспит

Всього

108

16

8

-

24

60





ІІІ. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ.

Мета та завдання дисципліни "Основи проектування систем автоматизації і систем керування експериментом", полягає у тому, щоб надати майбутнім фахівцям знання методів планування оптимального експерименту та вміння використовувати їх на практиці.



Після вивчення курсу фахівець повинен знати:

- принцип побудови та вибору доцільних планів оптимального експерименту;

  • методи обробки результатів експерименту з метою розробки експериментально-статистичних моделей процесів та їх статистичного аналізу;

  • методологію прийняття рішень на основі розробленого математичного опису;


та вміти:

  • вибирати оптимальний план для розробки експериментально-статистичної моделі;

  • проводити попередні дослідження з метою виявлення суттєвих факторів та вихідних змінних об'єкту;

  • користуватися відповідним програмним забезпеченням для розробки поліноміальних моделей та їх статистичного аналізу;

  • розробляти технологічні рішення на основі отриманих експериментально-статистичних моделей, використовуючи для цього їх графічну інтерпретацію та результати математичного експерименту.


^ IV. ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН.

IV.1. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ ЗА ТЕМАМИ.

Найменування розділів, тем.


^ Розподіл за семестрами та видами занять

всього

лекції


практ.

семін.

лабор.

СРС

Семестр восьмий

Розділ 1 – “Попередній експеримент”

22

4

2



6

10

Тема 1.1 – “Вступ до планування експерименту”




2










Тема 1.2 – “Методи збору та обробки інформації в попередньому експерименті”




2

2



6




Розділ 2 – “Основний експеримент”

86

12

6



18

50

Тема 2.1 – “Плани і моделі першого порядку”




4

2



6




Тема 2.2 – “Прийняття рішень на основі ЕСМ першого порядку”




-

2










Тема 2.3 – “Плани і моделі другого порядку”




4

2



6




Тема 2.4 – “Прийняття рішень на основі ЕСМ другого порядку”




4





6




Всього

108

16

8

-

24

60



^ IV.2. ЛЕКЦІЇ.

Розділ 1 – “Попередній експеримент”
Тема 1.1 – Вступ до планування експерименту.

Л-1 Вступ. Експериментально-статистичне моделювання (ЕСМ) об'єктів хімічної технології. Планування експерименту, основні поняття, класифікація методів планування експерименту. Огляд літератури.
Тема 1.2 – Методи збору та обробки інформації в попередньому експерименті.

Л-2 Вибір факторів та вихідних змінних. Збір інформації в попередніх дослідженнях. Апріорне ранжування факторів. Кореляційній аналіз. Дисперсійний аналіз (сутність, алгоритми реалізації та обробки експерименту). Прийняття рішень в попередньому експерименті.

^ Розділ 2 – “Основний експеримент”
Тема 2.1 – Плани і моделі першого порядку.

Л-3 Повний факторний експеримент (ПФЕ). Побудова матриці ПФЕ. Основні поняття та визначення, кодування факторів. Властивості матриці планування. Алгоритм ПФЕ, його реалізація на прикладах побудови моделей першого порядку об'єктів хімічної технології.

Л-4 Різновид алгоритмів ПФЕ (з різною кількістю дослідів в кожній експериментальній крапці факторного простору; з паралельними дослідами в центрі плану). Розрахунок коефіцієнтів взаємодій факторів за планами ПФЕ. Дробовий факторний експеримент. Побудова дробових реплік, обробка результатів.
Тема 2.3 – Плани і моделі другого порядку.

Л-5 Загальні відомості про плани і моделі другого порядку. Центральні композиційні ортогональні плани другого порядку (ЦКОП). Алгоритм побудови ЦКОП та обробки результатів експерименту.


Л-6 Центральні композиційні ротатабельні плани другого порядку (ЦКРП). Принципи побудови таких планів, їх властивості. Алгоритм обробки результатів експерименту на основі ЦКРП. Особливості статистичного аналізу ЕСМ.
Тема 2.4 – Прийняття рішень на основі ЕСМ другого порядку.

Л-7 Класифікація задач, що вирішуються на основі поліноміальних моделей. Вирішення інтерполяційних, екстраполяційних задач на основі ЕСМ. Квазіоднофакторний аналіз, ранжування факторів.

Л-8 Оптимізаційні задачі. Канонічний аналіз поверхні відгуку на основі результатів експериментально-статистичного моделювання об'єктів хімічної технології. Задачі управління.


^ IV.3. ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ.
Тема 1.2 – Методи збору та обробки інформації в попередньому експерименті.

ПЗ-1 Реалізація попереднього експерименту на прикладах об'єктів хімічної технології.
Тема 2.1 – Плани і моделі першого порядку.
ПЗ-2 Реалізація ПФЕ на прикладах побудови моделей першого порядку об'єктів хімічної технології.
Тема 2.2 – Прийняття рішень на основі ЕСМ першого порядку.

ПЗ-3 Прийняття рішень на основі експериментально-статистичних моделей першого порядку. Реалізація методу крутого сходження. Прийняття рішень після крутого сходження.

Тема 2.3 – Плани і моделі другого порядку.

ПЗ-4 Використання ЦКРП для розробки ЕСМ другого порядку об'єктів хімічної технології.


^ IV.4. СЕМІНАРСЬКІ ЗАНЯТТЯ.

У відповідності до навчального плану проведення семінарських занять з дисципліни не передбачено.


IV.5. ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ.

Розділ 1 – “Попередній експеримент”

Кожна з лабораторних робіт проводиться протягом двох годин, якщо не вказано інше.
Тема 1.2 – Методи збору та обробки інформації в попередньому експерименті.

ЛР-1. Оцінка якості експериментальних даних

ЛР-2. Дослідження взаємовпливу змінних процесу зневоднення та грануляції

ЛР-3. Дослідження процесу відстоювання суспензії з використанням дисперсійного аналізу


^ Розділ 2 – “Основний експеримент”
Тема 2.1 – Плани і моделі першого порядку.

ЛР-4. Експериментально-статистичне моделювання процесу одержання напівцелюлози

ЛР-5. Експериментально-статистичне моделювання процесу каталітичного синтезу піперазину

Тема 2.2 – Плани і моделі другого порядку.

ЛР-6. Експериментально-статистичне моделювання процесу модифікації перліту

ЛР-7. Експериментально-статистичне моделювання процесу цементації ртуті
Тема 2.4 – Прийняття рішень на основі ЕСМ другого порядку.

ЛР-8. Прийняття технологічних рішень за результатами моделювання процесу модифікації перліту

ЛР-9. Оптимізація процесу модифікації перліту. Візуалізація результатів моделювання


^ IV.6. ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ.

У відповідності до навчального плану в дисципліні передбачено виконання студентами розрахунково-графічної роботи на тему “Дослідження процесу цементації ртуті з розчинів.

Завдання: на основі наданих за варіантами результатів реалізації експерименту:

  1. Побудувати експериментально-статистичну модель процесу цементації ртуті з розчину та провести її статистичний аналіз.

  2. Знайти значення факторів процесу, що забезпечують оптимальне значення концентрації ртуті в розчині після очищення.

  3. Визначити яку геометричну фігуру описує експериментально-статистична модель та побудувати її.

  4. Знайти мінімальну кількість алюмінію, при якому концентрація ртуті в розчині після очищення не буде перевищувати 0,075 мг/л. Визначити значення інших факторів процесу за такої кількості алюмінію.

  5. Обґрунтувати використання експериментально-статистичної моделі, побудованої за результатами обробки ЦКРП для розв'язку задачі.


^ IV.7. КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ.

Для перевірки засвоєння студентами знань, отриманих при прослуховуванні лекцій, виконання лабораторних робіт та при самостійній роботі у відповідності до учбового плану проводиться модульна контрольна робота.


^ V. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ.

Вичитування лекцій з дисципліни планується проводити паралельно з виконанням студентами лабораторних робіт та розглядом ними питань, що виносяться на самостійну роботу. При читані лекцій планується застосовувати ілюстративний матеріал у вигляді слайдів, плакатів, тощо. Виконання лабораторних робіт проводиться студентами з використання сучасної комп'ютерної техніки за допомогою програмного забезпечення власної розробки та використання стандартних програмних пакетів.


^ VI. НАВЧАЛЬНО–МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ.

Література

Основна:

  1. Бондарь А.Г., Статюха Г.А. Планирование зксперимента в химической технологии К., Вища школа 1976

  2. Бондарь А.Г., Статюха Г.А. Потяженко И.А. Планирование зксперимента при оптимизации процессов химической технологии К., Вища школа 1980

  3. Ахназарова С.Л. Кафаров В.В. Методы оптимизации зксперимента в химической технологии М., Вища школа, 1985

  1. Вознесенский В.А Ковальчук А.Ф. Принятие решений по статистическим моделям М., Статистика, 1987


Додаткова

  1. Вознесенский В.А Современные методыі оптимизации материалов К. Будівельник 1983

  2. Рузинов Л.П. Слободчикова Р.И. Планирование зкепериментов в исследовании технологических процессов М., Мир 1977

  3. Рузинов Л.П. Статистические методы оптимизации химических проценссов М., Химия 1972

  4. Налимов В.В Роликова Т.И. Логические основания планирования зксперихмента . М., Металлургия, 1981

  5. Химмильбалау Д. Анализ процессов статистическими методами. М., Мир, 1983

  6. Хитосе Куме Статистические методьі повьішения качества. М., Финансьі и статистика, 1990

  7. Саутин С. Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. – Лениенград.: Химия, 1975. – 48 с.