ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Константин Александрович Червинский УПРАВЛЕНИЕ РЕАКЦИЯМИ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА , Издательство. Химия из "Управление реакциями нефтехимического синтеза Издание 2" В зависимости от принципа действия вычислительные устройства делятся на два класса дискретные, или цифровые, и непрерывные, или аналоговые. В непрерывных системах передается и преобразуется каждое мгновенное значение величин. В дискретных системах происходит квантование величин, величины выражаются в виде прерывистых импульсов, которые можно рассматривать как единицы или доли единиц и оперировать ими как числами. Решая математические задачи, вычислительные устройства моделируют эти задачи физическими средствами. [c.132] Для иллюстрации возьмем простейшее линейное уравнение у=кх и промоделируем его в дискретной и непрерывной форме. [c.132] Примером дискретного моделирования служат вычисления на арифмометре. В этом случае коэффициент к покажет, сколько раз нужно сложить величину X для получения результата, точность которого будет зависеть только от точности исходных данных. Все данные (исходные и конечные) при дискретном моделировании выражаются в виде отдельных величин, неспособных переходить от одной величины к другой, например в виде косточек на счетах или единиц в числах. [c.132] Примером аналогового моделирования может служить логарифмическая линейка или электрическая схема. Установив конец движка линейки на деление, равное к, мы получим модель, в которой любому значению X на движке будет соответствовать определенное значение у на неподвижной шкале. Здесь точность зависит от точности измерения отрезков на линейке, и исходные параметры задаются длиной отрезка, которая может плавно меняться, переходя от одной величины к другой. [c.132] В цифровых машинах все вычислительные операции любой сложности сводятся к арифметическим действиям в двоичной системе. Двоичная система удобна тем, что для записи чисел требуется минимальное число знаков 1 и 0. [c.133] Благодаря этому каждый разряд числа можно представить элементом счетного устройства, имеющим только два устойчивых состояния, например реле включено — выключено. Одно из этих состояний обозначает О, другое 1 или ДА — НЕТ при решении логических задач. Такими элементами, кроме реле, служат электронные лампы, полупроводниковые приборы и т. д. [c.133] Выполнение математических операций в машине осуществляется устройствами логики по программам, разработанным для каждой типичной операции и содержащимся в памяти машины сложение, вычитание, извлечение корня, сравнение и т. д. Последовательность этих операций определяется программой решения задачи, которая задана машине. В универсальных машинах необходимы сильно развитые устройства памяти и логики для выполнения разнообразных операций. Машины же, используемые для управления простыми объектами, могут обходиться простым устройством, например устройством для сравнения величин или суммирования их. [c.133] Цифровые машины могут решать математические и логические задачи. К логическим задачам принадлежит, в частности, выбор наилучшего решения из большого числа возможных решений. [c.133] Простым примером решения логической задачи может служить экстремальное регулирование температуры в топке. Температура зависит от различных условий, которые могут меняться в ходе работы (тепловая нагрузка, состав топлива, подсос воздуха и др.). Роль экстремального регулятора заключается в том. Чтобы, меняя количество подаваемого воздуха, достигать наивысшей возможной температуры при различных условиях работы. [c.133] Принципы устройства и действия цифровых машин достаточно популярно описаны в книге М. Клейна с соавторами [91], экстремальное регулирование на их основе — в книге А. Г. Ивахненко [92]. [c.134] Аналоговые машины представляют собой физические системы, описываемые той же системой уравнений, что и подлежащая решению. Каждой зависимости, выраженной математически, соответствует определенный физический элемент машины. Разнообразие элементов невелико, как невелико разнообразие элементарных действий в математике. Количество же элементов соответствует количеству действий, необ- ходимых для решения задачи. Поэтому возможности машины ограничены степенью ее сложности. При переходе от одного класса задач к другому, более сложному, они могут оказаться недостаточными, и потребуется введение новых типов элементов и увеличение их количества, чтобы смоделировать новую систему уравнений. [c.134] Программирование аналоговой машины на решение определенной задачи, доступной ей по сложности, заключается в настройке ее, т. е. в создании внутренних взаимных связей между элементами, соответствующих порядку действий при решении задачи. Настройка осуществляется переключением контактов и может производиться также автоматически с помощью специальных устройств. [c.134] Для знакомства с основами электромоделирования следует обратиться к специальной литературе [93, 94]. [c.135] Оценивая пути использования вычислительных машин, надо иметь в виду следующее. [c.135] Цифровые машины отличаются высокой точностью и универсальностью, но даже наиболее быстродействующие из них тратят некоторое время на решение поставленной задачи. Это время тем больше, чем сложнее задача, так как с усложнением задачи увеличивается количество элементарных арифметических действий, которые должна выполнять машина. [c.135] Цифровые машины как более точные целесообразно применять в качестве оптимизаторов в сложных процессах. [c.135] Аналоговые машины имеют значительно меньшую точность. Если взять, например, аналоговую модель уравнения у=кх, описанную в начале этого раздела, то ее точность будет зависеть от точности подбора сопротивления и точности измерения напряжения и силы тока. А это зависит от качества приборов. Даже приборы высокого качества дают определенную ошибку. В сложных схемах ошибки накапливаются. [c.135] Однако преимуществом аналоговой машины служит ее быстродействие. Результат на ней получается практически мгновенно. При оптимизации химических процессов это весьма важно, так как позволяет с большой скоростью проверить на модели многочисленные варианты решения и найти наилучшее. Вместе с тем для управления технологическим процессом высокая точность не требуется. Эти обстоятельства делают аналоговые модели одним из наиболее перспективных способов управления такими сложными процессами, какими являются химические технологические процессы. [c.135] Аналоговые модели используются также в самонастраивающихся системах и в системах автоматического поиска. В этом случае процедура оптимизации применяется к самой модели. Критерием качества для модели служит минимальная ощибка в описании поведения объекта. Поведение объекта и модели при определенных возмущениях сравниваются дискретными вычислительными устройствами. По команде этих устройств внутренние связи модели автоматически перестраиваются, происходит ее настройка на объект. Настройка ведется по определенной программе и сужается по мере того, как модель по своим характеристикам приближается к объекту. [c.136] В тех случаях, когда требуется повыщенная точность в работе моделирующих устройств, могут применяться мащины смещанного типа — цифровые анализаторы или цифровые аналоги. Особенность их состоит в том, что в структурной схеме обычной аналоговой модели, построенной для рещения некоторой системы уравнений, непрерывные элементы заменяются дискретными [95]. В отличие от цифровых мащин, где все однотипные действия поочередно выполняются одним и тем же элементом, в цифровых аналогах количество элементов соответствует количеству действий. Это позволяет обойтись без больших запоминающих устройств, необходимых цифровой машине для запоминания результатов каждого действия, так как здесь результаты передаются непосредственно от одного элемента другому, согласно программе вычисления. [c.136] Вернуться к основной статье