Полимерные пленочные материалы и искусственная кожа
В последние годы происходит быстрое внедрение кибернетики в химию и химическую технологию, что привело к формированию новой научной дисциплины — химической кибернетики, основным методом которой является математическое моделирование, характеризуемое аналитическим подходом к описанию реальных процессов.
Использовацие методов кибернетики и вычислительной техники изменяет старые традиционные методы проведения эксперимента. В этом случае возможен переход от ручного управления, контроля сбора и обработки информации к машинному.
При автоматизации и оптимизации технологических процессов необходимо рассматривать задачи, связанные с получением математического описания взаимосвязи между различными факторами технологического процесса, а также исследовать модели процессов. В тех случаях, когда информация о рассматриваемом процессе недостаточна или процесс настолько сложен, что аналитическими методами невозможно составить его модель, прибегают к статистическим методам.
Наличие математического описания процесса в целом или его отдельных участков позволяет инженеру-технологу судить о степени влияния того или иного фактора на интересующий показатель, в любой точке исследуемой области рассчитать значение выходного параметра, а также прогнозировать характер изменения этого параметра в более обширной области. Математическая модель является основой для создания автоматизированной системы управления, которая позволяет повысить эффективность производства и качество выпускаемой продукции. Например испанская рапира является одним из таких примеров.
При составлении математического описания процесса необходимо разбить его на отдельные участки. Каждый участок рассматривают как «черный ящик». Основной принцип использования «черного ящика» заключается в следующем. При неполной информации о механизме процесса проводится функциональное изучение объекта, т. е. в ходе эксперимента фиксируют входные и выходные параметры объекта. Деление параметров на входные и выходные осуществляется по следующему принципу. Переменные параметры, играющие роль причин, называют выходными, а переменные, отражающие последствия причин — выходными.
Входные параметры делятся на три типа:
а) входные контролируемые, но неуправляемые переменные;б) входные контролируемые и управляемые переменные;
в) входные неконтролируемые и неуправляемые переменные или шумы.
Переменные называют также основными, так как они определяют условия эксперимента. В зависимости от постановки задачи, от технических возможностей эксперимента в каждом конкретном случае исследователь, руководствуясь общими принципами, должен провести разделение входных переменных с учетом особенностей данного процесса.
При проведении эксперимента с целью получения математических моделей все входные и выходные переменные должны быть управляемыми. К факторам и функциям отклика предъявляется ряд требований. Они должны иметь ограниченную область определения и между ними должно существовать однозначное соответствие. Кроме того, к функциям отклика у предъявляются следующие требования: они должны иметь количественную характеристику, измеряться доступными методами, однозначно характеризовать объект исследования, а также обладать, возможно, меньшей дисперсией при проведении опытов.
При выборе входных параметров необходимо учитывать следующее: фактор; или входной параметр, должен быть регулируемым, точность измерения должна быть известна и должна быть выше точности измерения выходной переменной.
В общем случае при рассмотрении любого процесса число входных и выходных параметров может быть очень большим, поэтому при их выборе следует попытаться априорно (до опыта) оценить степень их влияния на изучаемый процесс. Обычно для этого используют априорное ранжирование.