ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

БК Автоматизированные системы управления и кибернетика

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Программные и аппаратные средства автоматизации.

3. Материальные и идеальные модели.

E-mail Печать PDF

3. Материальные и идеальные модели.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ

Каждая модель характеризуется тремя признаками:

1) принадлежностью к определённому классу задач (по классам задач);

2) указанием класса объектов моделирования (по классам объектов);

3) способом реализации (по форме представления и обработки информации).

Рассмотрим более подробно последний вид классификации. По этому признаку модели делятся на материальные и идеальные.

1 Материальные модели:

1.1 геометрически подобные масштабные, воспроизводящие пространственно-геометрические характеристики оригинала безотносительно его субстрату (макеты зданий и сооружений, учебные муляжи и др.);

1.2 основанные на теории подобия, воспроизводящие с масштабированием в пространстве и времени свойства и характеристики оригинала той же природы, что и модель, (гидродинамические модели судов, продувочные модели летательных аппаратов);

1.3 аналоговые приборные, воспроизводящие исследуемые свойства и характеристики объекта оригинала в моделирующем объекте другой природы на основе некоторой системы прямых аналогий (разновидности электронного аналогового моделирования).

Рассмотрим более подробно два последних пункта. Для парохода правильный выбор обводов, подбор гребного винта и согласование с характеристиками винта и корпуса мощности и скорости вращения вала – проблема № 1. По существу речь идет о необходимости оптимизировать взаимодействие системы корпус – винт – двигатель с обтекающей судно жидкой средой по критерию максимального КПД. Решение проблемы опытным путем невозможно по экономическим соображениям, не поддается она и теоретическому решению. Выход был найден на пути синтеза теории масштабного гидродинамического моделирования, т.е. экспериментальное исследование малых геометрически подобных моделей проектируемых судов в специальных бассейнах на основе теории подобия. Теория обеспечивала возможность достоверного переноса данных, полученных на модели, на «натуру», на свойства и характеристики реального, но еще не существующего судна. И сегодня методы масштабного физического моделирования сохраняют свое значение.

Аналоговое моделирование основано на том, что свойства и характеристики некоторого объекта воспроизводятся с помощью модели иной, чем у оригинала физической природы. Целый ряд явлений и процессов существенно различной природы описывается аналогичными по структуре математическими выражениями. Описываемые аналогичными математическими структурами разнородные объекты можно рассматривать как пару моделей, которые с точностью до свойств, учитываемых в математическом описании, взаимно отображают друг друга, причем коэффициенты, связывающие соответственные (сходственные) параметры, являются в этом случае размерными величинами.

2 Идеальные модели

2.1 неформализованные модели, т.е. системы представлений об объекте оригинале, сложившиеся в человеческом мозгу;

2.2 частично формализованные:

2.2.1 вербальные – описание свойств и характеристик оригинала на некотором естественном языке (текстовые материалы проектной документации, словесное описание результатов технического эксперимента);

2.2.2 графические иконические – черты, свойства и характеристики оригинала, реально или хотя бы теоретически доступные непосредственно зрительному восприятию (художественная графика, технологические карты);

2.2.3 графические условные – данные наблюдений и экспериментальных исследований в виде графиков, диаграмм, схем;

Подробнее...
 

2. Общие признаки и свойства моделей.

E-mail Печать PDF

 

2. Общие признаки и свойства моделей.

Общие признаки моделей

1. Модель представляет собой «четырехместную конструкцию», компонентами которой являются субъект; задача, решаемая субъектом; объект-оригинал и язык описания или способ воспроизведения модели. Особую роль в структуре обобщенной модели играет решаемая субъектом задача. Вне контекста задачи или класса задач понятие модели не имеет смысла.

2. Каждому материальному объекту соответствует бесчисленное множество в равной мере адекватных, но различных по существу моделей, связанных с разными задачами.

Подробнее...
 

1. Определение модели.

E-mail Печать PDF

Термин модель неоднозначен и охватывает чрезвычайно широкий круг материальных и идеальных объектов. Признаком, объединяющим такие, казалось бы, несопоставимые объекты как система дифференциальных уравнений математической физики и пара дамских туфель, выставленных на витрине, является их информационная сущность. Любая модель – идеальная или материальная, используемая в научных целях, на производстве или в быту – несет информацию о свойствах и характеристиках исходного объекта (объекта - оригинала), существенных для решаемой субъектом задачи. Модели – отражение знаний об окружающем мире.

Подробнее...
 

темы лекций

E-mail Печать PDF

 

«Математическое моделирование»

Технические специальности

 

1. Определение модели.

2. Общие признаки и свойства моделей.

3. Материальные и идеальные модели.

4. Кибернетическое представление модели в виде «черного ящика».

5. Величины, входящие в математическую модель (эндогенные и др.).

6. Непрерывные и дискретные модели.

7. Детерминированные и стохастические модели.

8. Сосредоточенные и распределенные модели.

9. Статические и динамические модели.

10. Адекватность и эффективность математических моделей.

11. Общая логика построения моделей.

Подробнее...
 

Учёные создали первый живой лазер

E-mail Печать PDF

Физики и биологи построили крошечный лазер, взяв за основу живую человеческую клетку. Авторы инновации полагают, что она пригодится не столько в технике, сколько в медицине и биологии.

Исследователи из медицинской школы Гарварда методами генной инженерии создали человеческие эмбриональные клетки почки, производящие медузий (он присутствовал по всей клетке). Затем учёные поместили одну такую клетку между двух зеркал, получив оптический резонатор поперечником в 20 микрометров.

Когда клетку через микроскоп освещали наносекундными импульсами голубого света (в качестве накачки), она испускала направленный когерентный лазерный луч зелёного цвета. Пучок был довольно слабый, но всё же видимый невооружённым глазом. При этом клетка не была повреждена и оставалась живой даже после длительной работы в роли лазера.

 

Подробнее...
 

Airbus рассказал о салонах авиалайнеров будущего

E-mail Печать PDF

Прозрачный фюзеляж с панорамным обзором земли и неба — визуально самое впечатляющее новшество, придуманное европейцами.

С точки зрения пассажиров, самыми заметными новациями следующих десятилетий станут не усовершенствованные двигатели или аэродинамические схемы, а интерактивные информационные, оздоровительные и развлекательные системы, заполняющие всё пространство салона.

Вчера, 13 июня, компания Airbus презентовала в Лондоне свою концепцию интерьера авиалайнера 2050 года — Concept Cabin. Выглядит она фантастически, но основана на технологиях, которые уже сейчас появляются в том или ином виде.

Главное, что бросается в глаза, — огромное остекление в стиле оранжереи, перекрывающее весь потолок и все стены салона. Прозрачность этих стёкол сможет меняться в зависимости от обстоятельств. Так что в интерьер сможет проникать рассеянный солнечный свет, либо пассажиры смогут любоваться красивыми облаками на закате или ночным звёздным небом.

Трансформируемые, сдвигающиеся и разворачивающиеся в разные стороны сиденья должны повысить удобство такой экскурсии.

 



 

Силовая структура кабины будет имитировать лёгкую и эффективную структуру костей птиц, уверяет компания (иллюстрации Airbus).

По замыслу европейских инженеров, перед креслами пассажиров будут висеть в воздухе голографические дисплеи, предоставляющие полезную информацию или игры.

Вообще же, по мнению Airbus, нынешнее разделение интерьера лайнера на салоны первого, бизнес- и экономкласса будет заменено на разграничение по иному принципу — на зоны «vitalising», «interactive» и «smart tech».

В первой зоне пассажирам обеспечат максимальную релаксацию, воздух насытят витаминами и антиоксидантами, кресла время от времени будут делать массаж, а вентиляция включать систему ароматерапии.

Второй, интерактивный отсек позволит пассажирам погружаться в виртуальную реальность, рассматривать передвижение лайнера на огромной подвижной карте или даже становиться героями трёхмерных игр (скажем, заказать виртуальный голографический гольф).

Виртуальный гольф — лишь одна из функций интерактивного отсека. Он же может служить местом общения пассажиров, небольшим баром (иллюстрация Airbus).

В «умном салоне» разместятся пассажиры, настроенные больше на деловой лад. Голографические экраны и системы связи позволят им провести время в пути с большей пользой.

Основная идея такой высокой насыщенности электроникой — «бесшовное путешествие». Клиенты авиакомпании на борту лайнера должны продолжать делать всё то, чем они занимались бы на земле.

Источник мембрана.ру

 

SMáth Stúdio

E-mail Печать PDF

 

SMáth Stúdio — бесплатная программа для вычисления математических выражений и построения графиков функций. Работа с интерфейсом программы напоминает работу с обычным листом бумаги, так как все математические выражения в ней записываются не в строчку текстом а в графическом, удобном для человека, виде.

Первая публичная бета-версия программы была создана в 2005 году для карманных компьютеров на языке C# под платформуMicrosoft .NET Compact Framework 1.0. На текущий момент SMath Studio имеет версии для нескольких платформ: КПК,коммуникаторовсмартфоновперсональных компьютеров на базе операционных систем Windows и Linux и логически разделена на две программы: Handheld (карманная) и Desktop (настольная), которые соответствуют типу поддерживаемых платформ.

 

Подробнее...
 

3.

E-mail Печать PDF

 

ПРОЧНОСТЬ–

способность тела сопротивляться разрушению под действиемвнешних нагрузок.

 

Разрушение деталей происходит вследствие потери

•статической прочности

или

•усталостная прочность (сопротивления усталости).

Усталость – процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению.

Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение максимальных рабочих напряжений превышает предел статической прочности материала (случайные перегрузки, срытые дефекты материала).

Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала.

Расчеты на ПРОЧНОСТЬ ведут по номинальным допускаемым напряжения, коэффициентам запаса прочности (КЗП) или по вероятности безотказной работы

 

ЖЕСТКОСТЬ –

способность деталей сопротивляться изменению формы под действием внешних сил

Расчет на жесткость предусматривает ограничение упругих перемещений деталей в пределах, допустимых для конкретных условий работы.

Жесткость – один из важнейших критериев работоспособности наряду с прочностью.

Во многих деталях машин напряжения значительно ниже предельных, например в станинах металлорежущих станков они составляют всего несколько МПа, и размеры таких деталей диктуются именно условиями жесткости.

Нормы жесткости деталей устанавливают на основе практики эксплуатации и расчетов.

Значение критерия жесткости возрастает в связи с тем, что совершенствование материалов происходит главным образом в направлении повышения их прочностных характеристик (σв, σ-1),

а модуль упругости Е (характеристика жесткости) изменяется незначительно или остается постоянным.

 

При этом чаще встречаются случаи, когда размеры детали, полученные из расчета на прочность, оказываются недостаточными по жесткости.

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ

Изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и/или накопление его остаточной деформации при трении.

Износ проявляется в постепенном изменении размеров детали.

Т.о. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ – способность детали сопротивляться изменению размеров и/или формы под действием сил трения на ее поверхности.

 

Износ ограничивает работоспособность машин по следующим параметрам:

а) по потере точности – приборы, измерительный инструмент, прецизионные станки;

б) по снижению КПД, увеличению утечек – цилиндр и поршень в двигателях, насосах и т.д.;

в) по снижению прочности вследствие уменьшения сечений, неравномерного износа опор, увеличения динамических нагрузок – зубья зубчатых и червячных колес и т.д.;

г) по возрастанию шума – передачи быстроходных машин (транспортных);

 

д) по полному истиранию, которое делает деталь непригодной – тормозные колодки, рабочие органы землеройных машин.

 

Виды изнашивания

1.Механическое изнашивание, которое в основном определяется абразивным изнашиванием, т.е. изнашивание посторонними твердыми частицами. Абразивное изнашивание проявляется в виде:

а) усталостного разрушения при многократном повторном деформировании микровыступов с малой глубиной взаимного внедрения;

б) малоцикловой усталости при повторном пластическом деформировании микровыступов со средней глубиной внедрения;

в) микрорезания при глубоком внедрении.

2. Молекулярно-механическое изнашивание (изнашивание при схватывании).

Схватывание происходит вследствие молекулярных сил при трении.

Схватывание в начальной форме проявляется в намазывании материала одной сопряженной детали на другую, а в наиболее опасной форме – в местном сваривании трущихся поверхностей с последующим вырыванием частиц одного тела, приварившихся к другому, при дальнейшем их относительном движении.

3. Коррозионно-механическое изнашивание, при котором механическое изнашивание сопровождается химическим или электрическим взаимодействием материала со средой (продукты коррозии стираются механическим путем).

Коррозия – процесс постоянного разрушения поверхностных слоев металла в результате окисления.

Фреттинг-коррозия (to fret – разъедать) – разрушение постоянно контактирующих поверхностей в условиях тангенциальных микросмещений без удаления продуктов износа (проявляется на посадочных поверхностях колец подшипников качения, зубчатых колес, шлицевых соединений).

 

Водородный износ, связанный с выделением водорода при разложении воды, нефти и нефтепродуктов, деструкцией пластмасс при трении, применении водородного топлива.

 

ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ

Работа машин сопровождается тепловыделением, вызываемым рабочим процессом машин и трением в их механизмах.

Тепловыделение, связанное с рабочим процессом, особенно интенсивно у тепловых двигателей, электрических машин, литейных и машин для горячей обработки материалов.

Виды тепла: 1) внешняя среда; 2) источники энергии внутри машины; 3) внешнее трение; 4) внутреннее трение в материале (переменные напряжения).

 

Нагрев деталей может вызывать следующие вредные последствия:

1. Понижение прочности материала и появление ползучести (Жаропрочность).

Следствие: Понижение несущей способности деталей, изменение зазоров в сопряженных деталях, что может привести к заклиниванию и заеданию.

2. Понижение защитной способности смазочного слоя.

Следствие: Невозможность обеспечения режима жидкостного трения, что ведет к повышенному износу.

3. Изменение зазоров вследствие обратимых температурных деформаций.

Следствие: Заклинивание или схватывание контактирующих деталей (вал в подшипнике скольжения).

4. Изменение свойств трущихся поверхностей (например, снижение коэффициента трения в тормозах, уменьшение вязкости масла).

5. Понижение точности работы машины (прецизионные станки).

 

ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ –

способность конструкций работать в нужном диапазоне режимов

без недопустимых колебаний.

В машинах основное распространение имеют:

1. Вынужденные колебания, вызываемые внешними периодическими силами (неуравновешенность вращающихся деталей, погрешностями изготовления, переменными силами в поршневых машинах и т.д.).
2. Автоколебания или самовозбуждающиеся колебания, т.е. колебания, в которых возмущающие силы вызываются самими колебаниями (фрикционные автоколебания, вызываемые падением силы трения с ростом скорости; гидродинамические автоколебания в подшипнике скольжения, вызываемые неуравновешенной частью реакции смазочного слоя).

Расчет на виброустойчивость проводят из условия несовпадения частоты рабочего режима с критическими частотами.

Критическая частота – частота собственных

колебаний технической системы.

Реальное твердое тело имеет бесконечное

множество критических частот.

При расчетах техническую систему значительно

упрощают и на практике рассматривают

 

обычно первые три критические частоты.

 

НАДЕЖНОСТЬ

Надежность (общая) — свойство объекта (изделия) выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделий обусловливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью

и   сохраняемостью.

Безотказность — свойство сохранять работоспособное состояние в течение заданной наработки без вынужденных перерывов. Это свойство особенно важно для машин, отказы которых связаны с опасностью для жизни людей (например, самолеты) или с перерывом в работе большого комплекса машин.

Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособное состояние

до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость — свойство изделия сохранять безотказность, долговечность и ремонтопригодность после и в течение установленного срока хранения и транспортирования.

 

 

 


Страница 9 из 51

Поиск по сайту

Голосование

Какую среду программирования вы используете чаще всего?
 

Посетители