ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методо-ориентированные пакеты программ из "Основы построения операционных систем в химической технологии" Методо-ориентированные пакеты программ. Ранее отмечалось, что /ОСНОВНОЙ предпосылкой создания методо-ориентированных пакетов программ является применимость одного и того же метода для решения широкого класса задач. Простейшим примером таких пакетов является библиотека стандартных программ. Программы библиотеки не ориентированы на решение определенной задачи и составляются с учетом требований широкого применения. Широкое распространение методо-ориентированные пакеты находят в обработке экспериментальных данных. Обычно обработка экспериментальных данных заключается в установлении некоторой зависимости и определении ее коэффициентов. Эта задача достаточно общая и находит применение в самых различных областях исследований. В простейшем случае различные задачи обработки экспериментальных данных отличаются исходными данными и видом функциональной зависимости. Если тематика прикладных задач весьма разнородна и постоянно изменяется, то ориентация пакетов на методы является лучшим способом решения таких задач. [c.51] Прикладные программы находятся в одной из библиотек, обслуживаемой операционной системой ЭВМ. Формирование пакета модулей для решения конкретной задачи производится либо средствами операционной системы, либо специальными управляюш ими программами. В библиотеке могут содержаться и пакеты управляющих операторов, обеспечивающие выполнение наиболее часто используемых последовательностей подпрограмм. При наличии таких пакетов составление программы максимально упрощается. На рис. 1.11 приведена примерная структура методо-ориентированной системы широкого назначения. [c.52] Работа с методо-ориентированными пакетами программ требует достаточно высокой квалификации пользователя. По существу при решении новой прикладной задачи приходится осуществлять все этапы разработки модели, начиная от постановки задачи и кончая отладкой. При многообразии решаемых задач нецелесообразна автоматизация вычислительных процессов и использование специализированных языков взаимообмена. Взаимообмен обычно осуществляется на уровне управляющих операторов и директив, а программирование — на базовом языке пакета программ. [c.53] Возможность описания различных явлений и процессов ограниченным количеством типов уравнений позволяет строить более совершенные методо-ориентированные пакеты программы. Так, для описания большинства процессов химической технологии можно использовать конечные линейные и нелинейные уравнения, дифференциальше уравнения обыкновенные и в частных производных. Решение указанных типов уравнений возможно с единых позиций. [c.53] Рассмотрим несколько примеров. [c.53] При выполнении определенных условий итерационный процесс, задаваемой формулой (1-31), будет сходящимся [10]. [c.54] Таким образом, в основе метода решения системы нелинейных уравнений лежит многократное решение системы линейных уравнений. [c.54] Для линейной системы дифференциальных уравнений матрица А есть матрица коэффициентов исходной системы, независящих от х . Поэтому для нахождения решения в точке X необходимо решить систему линейных алгебраических уравнений. [c.55] Таким образом, интегрирование системы линейных дифференциальных уравненш сводится к решению алгебраических уравнений с заданным шагом. [c.55] Следовательно, для решения нелинейной системы дифференциальных уравнений необходимо на каждом шаге интегрирования многократное применение алгоритма решения системы линейных алгебраических уравнений. [c.55] Естественно, при формировании системы (1-43) необходимо учитывать соответствующие граничные условия. [c.56] Таким образом, в результате несложного преобразования можно перейти к системе уравнений первого порядка. [c.56] Из примеров 5—8 следует, что принципиально для решения различных классов уравнений (конечных или дифференциальных) можно воспользоваться единым алгоритмом, основу которого будут составлять методы решения алгебраических уравнений. Систему, способную решать перечисленные классы задач, необходимо рассматривать с точки зрения используемого метода, так как речь идет о типе уравнения для описания процесса, а не о самом процессе. Функциональная схема пакета прикладных программ для решения указанных типов уравнений приведена на рис. 1.12. [c.56] Создание развитого методо-ориентированного пакета прикладных программ связано с решением следующих взаимосвязанных задач. [c.58] В качестве базового метода для решения задач химической технологии можно использовать метод квазилинеаризации, эффективность которого для расчета динамики процессов, оценки иараметров дифференциальных уравне1шй, для расчета многостадийных процессов доказана [17, 18]. Этот метод удобен для решения краевых задач, часто возникающих, например, при моделировании реакторов вытеснения с учетом продольного перемешивания, использовании диффузионной модели для описания условий массопередачи и т. п. [c.59] Таким образом, в результате нами получена система линейных дифференциальных уравнений первого порядка. [c.60] В соответствии с теорией линейных дифференциальных уравнений [19J решение системы (1-51) можно представить как линейную комбинацию частного и однородных решений, т. е. [c.60] алгоритм решения уравнения (1-47) заключается в следующем. [c.61] Заметим, что на каждой итерации в даннм случае необходимо три раза решить систему дифференциальных уравнений с тем, чтобы определить коэффициенты Для интегрирования этой системы можно воспользоваться любым методом, в частности изложенным на с. 335. [c.61] Вернуться к основной статье