ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Системы п процессы из "Методы кибернетики в химии и химической технологии" Кибернетику можно определить как науку, изучающую системы любой природы, способные воспринимать, хранить и перерабатывать информацию для целей управления. [c.9] Таким образом, кибернетика включает такие понятия, как системы, информация, хранение и переработка информации и управление системами. При этом кибернетика широко пользуется методом математического моделирования и стремится к получению конкретных результатов, позволяющих анализировать и синтезировать изучаемые системы и прогнозировать их поведение. [c.9] В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением технических систем, относящихся непосредственно к химии и химической технологии. [c.9] Всякая система имеет входы и в ы X о д ы из нее (рис. 1-1), Входами могут быть перерабатываемое сырье, его состав, температура и т. д. соответственно выходами могут быть готовый продукт, его качество, температура и т. и. Система обычно подвержена возмущениям, и для их Компенсации используют управляющие в о 3 д е й с т в и я. [c.9] Регулярный химический процесс как система. [c.10] Все системы можно условно разделить на малые и большие. [c.10] Малые системы однозначно определяются свойствами процесса, и ограничены одним типовым процессом, его внутренними связями, а также особенностями аппаратурного оформления. [c.10] Большие системы представляют собой совокупность малых систем и отличаются от них в количественном и качественном отношениях. Большим системам присущи 1) определенная целостность, наличие общих цели и назначения 2) большие размеры, большое число выполняемых функций 3) сложность поведения 4) наличие состязательных, конкурирующих сторон (в системе могут протекать противоположно направленные процессы, стремящиеся уменьшить ее эффективность) Примером большой кибернетической системы может, служить химический цех или завод. [c.10] Процессы. Следует иметь в виду, что любое химическое производство, любую технологическую цепочку можно расчленить на определенное тсло типовых технологических звеньев, в которых протекают типовые процессы химической технологии абсорбция, ректификация, химическая реакция и др. [c.10] В соответствии с целевым назначением и особенностью их реализации указанные выше классы процессов делятся на типовые. Например, диффузионные процессы включают следующие типовые процессы абсорбцию (десорбцию) ректификацию экстракцию адсорбцию (десорбцию) растворение (кристаллизацию) сушку, ионообмен и т. д. [c.11] По своей природе процессы подразделяются на детерминированные и стохастические. [c.11] Детерминированным называется такой процесс, в котором определяющие величины изменяются непрерывно по вполне определенным закономерностям. При этом значение выходной величины, характеризующей процесс, однозначно определяется значением входной величины. Для описания детерминированных процессов применяют методы классического анализа и численные методы. Примером детерминированного процесса может служить процесс в проточном реакторе с мешалкой, в котором достигается равномерное перемешивание. [c.11] Стохастическим назыв ается такой процесс, в котором изменение определяющих величин происходит беспорядочно и часто дискретно. При этом значение выходной величины не находится в соответствии с входной. Для описания стохастических процессов используют статистически-вероятностные методы. Примером стохастического процесса может служить контактно-каталитический процесс, в котором выход продукта изменяется с изменением активности катализатора в зависимости От старения его во времени. [c.11] Для больших химических систем все характернее становится замена однозначного детерминизма более свободной и многозначной стохастической, вероятностной картиной связи между событиями. Это является также общей особенностью новых физических наук (квантовой физики и т. д.) по сравнению со старыми (ньютоновская механика). Об указанном глубоком перевороте в науке уже много писалось . Причиной этого является то, что от изучения простых систем и единичных явлений мы переходим к изучению сложных систем и массовых явлений, когда уже важен не результат отдельного события, а общий эффект основной массы событий. [c.11] Первую, низшую, ступень иерархической структуры химического предприятия образуют типовые процессы химической технологии в определенном аппаратурном оформлении (механические, гидродинамические, тепловые, диффузионные и химические процессы) и локальные системы управления илш. Каледый типовой процесс в аппаратурном оформлении или определенную взаимосвязанную совокупность типовых процессов рассматривают как систему или подсистему, имеющую некоторые входы и выходы (см. рис. 1-1). [c.12] или входные пере к ен ные, — это количественные характеристики исходных материалов (расход, состав, температура и т. п.) выходы, или выходные переменные, — это количественные характеристики готовых продуктов и отработанных материалов технологического процесса (расход, состав, температура и т. п.). [c.12] Типовые процессы в определенном аппаратурном оформлении чаще всего представляют собой детерминированные системы, для которых выходные и все входные переменные заранее известны п между ними существует однозначная функциональная зависимость. На нижней ступени иерархии химического предприятия происходит структурное обогащение информации, характеризующей функционирование подсистем, а задачу управления подсистемами в основном сводят к локальной стабилизации технологических параметров типовых процессов. [c.13] Основу второй ступени иерархии (см. рис. 1-3) химического предприятия составляют производственные цеха и системы автоматического управления цехами. Цех — это взаимосвязанная совокупность отдельных типовых технологических процессов и аппаратов, при взаимодействии которых возникают статистические распределенные по времени возмущения, т. е. существуют стохастические взаимосвязи между входными и выходными переменными подсистем. Для анализа функционирования подсистем второй ступени иерархии необходимо использовать статистико-вероятностные математические методы. Среди них широкое применение начинают получать сравнительно новые разделы математики, такие, как теория марковских цепей, теория графов, теория массового обслуживания и др. На этой ступени иерархии происходит статистическое обогащение информации, а при управлении подсистемами возникают задачи оптимизации и программирования для оптимальной координации работы аппаратов и оптимального распределения нагрузок между ними. [c.13] Вернуться к основной статье