СКАЧАТЬ:  http://mysagni.ru/ucheba/avtomatizaciya/1910-posobie-matematicheskoe-modelirovanie-i-optimizaciya-himiko-tehnologicheskih-processov-s-primeneniem-modeliruyuschey-programmy-chemcad-.html

Приложение 1

Определение переменных в технологической схеме ChemCad

Для выполнения поисковых задач (анализ чувствительности, оптимизация) в CHEMCADe предусмотрен интерфейс, позволяющий пользователю задавать ссылки на переменные, входящие в состав объектов технологической схемы. Для различных задач реализованы различные интерфейсы определения переменных в схеме, имеющие, однако, общие базовые элементы, приведенные на Рис.89 ниже по тексту.

1. Выбор элемента технологической схемы

Химико-технологическая схема (ХТС) в CHEMCADе представляет собой совокупность двух типов объектов: материальный поток и аппарат ХТС. Поэтому при задании ссылки пользователь в первую очередь должен задать тип объекта (Type): оборудование (Equipment) или поток (Stream) – см. Рис.89. Каждый объект вне зависимости от типа имеет свой идентификационный номер (ID), который также необходимо задать.

1. Задание переменной

После этого пользователь получает доступ к индивидуальному списку переменных (Variable) объекта, определенного ранее типом и идентификационным номером.

Далее следуют необязательные поля, которые заполняются только в ряде случаев.

Список компонентов (Comp) позволяет задать ссылку на переменную, относящуюся к индивидуальному компоненту моделируемой системы.

Список единиц измерения (Variable Units) необходим для правильного задания размерности переменной при пересчете из внутренних единиц измерения в проектные.

Поле имени переменной (Variable name) предназначено для задания пользователем текстового (строкового) обозначения переменной для своего же удобства.

2.1.    Примеры задания переменных

Приложение 2

Анализ параметрической чувствительности

1. Применимость исследования чувствительности

Анализ параметрической чувствительности применяется для поиска параметров, оказывающих наибольшее влияние на функционирование схемы. Данный анализ можно также успешно применять в целях оптимизации технологической схемы, если число варьируемых переменных при оптимизации не больше двух.

1. Вызов и меню управления анализами чувствительности

Вызов анализами чувствительности выполняется с помощью команды меню Run/Sensitivity Study (Пуск/Исследование чувствительности):

После выполнения команды на экран выводится окно, содержащее меню управления анализами чувствительности (Рис.90):

2.1.    Команда New Analysis (Новый анализ)

 Данная команда используется для создания нового анализа. После выполнения команды появляется диалоговое окно -New Analysis-, где в поле Enter the name of the analysis нужно ввести имя нового анализа. Причем, во избежание возникновения проблем с отображением имени анализа его следует вводить на английском языке. Далее следует щелкнуть левой клавишей мыши по кнопке ОК. После этого происходит переход в основное окно Sensitivity Analysis, в котором отображается меню с командами задания переменных и выполнения анализа (Рис.91).

2.2.    Команда Load Analysis (Загрузка анализа)

Данная команда используется для загрузки имеющегося анализа. После выполнения команды появляется окно -Select Item- (Выбрать из списка) (Рис.92). Из имеющегося списка необходимо выбрать анализ, который будет текущим. Подтверждение выбора выполняется с помощью двойного щелчка мышью или же нажатием на кнопку OK.

Если не выбран ни один из имеющихся в списке анализов, то после нажатия какой-либо кнопок ОК или Cancel появится окно с предупреждением Sensitivity file not selected (файл анализа не выбран) (Рис. 93):

2.3.    Команда Copy (Копировать)

Данная команда используется для копирования нового анализа из уже имеющегося в списке. После выполнения команды сначала появляется окно -Select Item- (Выбрать из списка). Из списка выбирается тот анализ, который нужно скопировать. Затем появляется диалоговое окно -New Analysis-, где в поле Enter the name of the analysis вводится имя нового анализа, в который будет произведено копирование данных. Рекомендуется вводить имя анализа на английском языке.

2.4.    Команда Delete (Удалить)

Данная команда используется для удаления анализа из имеющихся в списке. После выполнения команды сначала окно -Select Item- (Выбрать из списка). Из списка выбирается тот анализ, который нужно удалить. Подтверждение выбора выполняется с помощью двойного щелчка мышью или же нажатием на кнопку OK.

2.5.    Команда Rename (Переименовать)

Данная команда используется для переименования анализа из имеющихся в списке. После выполнения команды сначала появляется окно -Select Item- (Выбрать из списка). Из списка выбирается тот анализ, который нужно переименовать. Затем появляется диалоговое окно -New Analysis-, где в поле Enter the name of the analysis вводится новое имя имеющегося анализа. Имя анализа рекомендуется вводить на английском языке.

1. Главное окно -Sensitivity Analysis- и ввод исходных данных

После создания нового анализа или загрузки его из списка имеющихся, появляется главное окно «Sensitivity analysis» (Рис.94).

В формировании анализа должны быть заданы одна или две независимые (варьируемые) переменные и от одной до двенадцати зависимых (исследуемых) переменных.

3.1.    Команда Edit Independent Variable (Редактировать независимую переменную)

Данная команда используется при варьировании одной независимой переменной. После выполнения команды появляется окно -Independent Variable- (Независимая переменная) (Рис.95).

Задание типовых полей первой независимой переменной Type, ID, Variable, Variable name, Varibale Units, Comp подробно описано в отдельном Приложении «Определение переменных в технологической схеме CHEMCAD».

Для задания интервала и шага варьирования выбранной переменной используются следующие поля:

●     Vary this variable from ###                     Изменять данную переменную с ###

●     to ###                                                          до ###

●     in ### equal steps                                      с разбивкой на ### равных участков

Вместо «###» вносятся целые или рациональные числа.

К примеру заполнение этих полей следующим образом: Vary this variable from 10 to 15 in 5 equal steps означает, что интервал [10;15] будет разбит на 5 участков, при этом варьируемая переменная будет принимать значения в 6 точках, а именно: 10, 11, 12, 13, 14, 15.

3.2.    Команда Edit Independent Parameter(Optional) (Редактировать независимый параметр)

Данная команда используется, если в анализе принимают участие две независимые переменные. После выполнения команды появляется окно: -Independent Parameter (2nd Independent Variable- (Независимый параметр (2-я независимая переменная)) (Рис.96).

Задание типовых полей второй независимой переменной Type, ID, Variable, Variable name, Varibale Units, Comp подробно описано в отдельном Приложении «Определение переменных в технологической схеме CHEMCAD».

Описание полей для задания интервала и шага варьирования для второй независимой переменной идентично описанию для первой независимой переменной и рассмотрено в предыдущем пункте.

3.3.    Команда Edit Recorded Variables (Редактировать зависимые переменные)

Данная команда используется для определения зависимых переменных. После выполнения команды появляется окно: -Recorded Variables- (Зависимые переменные) (Рис.97).

Окно содержит 4 вкладки: Page1 (Страница1) … Page4 (Страница4). На каждой вкладке сгруппированы поля и списки для редактирования 3-х зависимых переменных.

Задание типовых полей и списков каждой зависимой переменной Type, ID, Variable, Variable name, Varibale Units, Comp подробно описано в отдельном Приложении «Определение переменных в технологической схеме CHEMCAD».

3.4.    Команда Run All (Запуск моделирования всей схемы)

Данная команда используется для выполнения многовариантного расчета схемы после определения независимых и зависимых переменных. Перед многовариантным расчетом выполняется предварительная проверка корректности данных с выводом окна -CHEMCAD Message Box- (-Информационное окно CHEMCAD-) (Рис.98), (Рис.99):

В случае корректно введенных данных (случай а) число ошибок будет равно нулю (строка No of errors=0). И пользователю будет предложено выполнить многовариантный расчет (нажатие на кнопку Yes) или вернуться в главное окно (Рис.94.) анализа чувствительности (нажатие на кнопку No).

В случае допущенной ошибки при вводе данных (случай б) число ошибок не будет равняться нулю (строка No of Errors = ##, где вместо ## будет приведено не равное нулю целочисленное значение общего количества ошибок в введенных данных). Кроме того будут перечислены конкретные ошибки ввода данных. Каждая информационная строка с описанием ошибки ввода данных начинается со слова Error: … (Ошибка:). Многовариантный расчет возможен будет лишь после устранения всех ошибок ввода данных, о чем свидетельствует надпись Correct data before running (Исправьте данные перед расчетом).

CHEMCAD идентифицирует следующие ошибки:

●     Independent variable no. not specified – Не задана независимая переменная;

●     Independent variable unit/stream no. not specified – Не задан объект независимой переменной;

●     Independent variable, no. of steps = 0 – Число интервалов разбиения независимой переменной равно нулю;

●     Parameter, no of steps=0 – Число интервалов разбиения независимого параметра равно нулю;

●     At least one dependent variable must be specified – Должна быть определена по крайней мере одна зависимая переменная.

При наличии предупреждений (Warnings), обозначающие некритические ошибки, вычисления можно выполнять.

3.5.    Команда Run Selected Units (Запуск моделирования отдельных блоков)

Данная команда используется для выполнения многовариантного расчета схемы после определения независимых и зависимых переменных. Выполнение данной команды аналогично команде Run All (Запуск моделирования всей схемы), рассмотренной ранее. Только в отличие от команды Run All выполняется расчет не всей схемы, а отдельных аппаратов, предварительно выделенных пользователем. Если ни один аппарат не выделен, то появится окно Select unitops (Выберите аппараты) с предложением напечатать в поле ввода данных ID аппарата или выбрать его непосредственно щелчком мыши (Рис.100).

Дальнейшие манипуляции не отличаются от выполнения команды RunAll.

3.6.    Команда Plot Results (Графический вывод результатов)

Данная команда используется для вывода результатов в графическом виде после расчета схемы. После выполнения команды появляется окно -Sensitivity Plot- (Графический вывод данных анализа чувствительности) (Рис.101):

В поле Plot Title вводится название графика. Рекомендуется использовать латинский алфавит или оставить уже имеющийся вариант. Данный параметр является информационным и влияет только на оформление графика.

В поле Y axis title вводится название оси ординат. Желательно использовать латинский алфавит.

Из списка Plot X axis option выбирается переменная по оси абсцисс.

В левой части окна -Sensitivity Plot- на панели Select plot Y axis options (выбор переменных по оси Y) расположены битовые переключатели. Справа от битового переключателя написано название параметра, введенного ранее в поле Variable name (Имя переменной) при определении переменных.

Битовые переключатели имеют два состояния:  (не выделен) и  (выделен). Необходимо выставить как минимум один битовый переключатель в выделенное положение.

Если не используется вторая независимая переменная, то можно выбрать несколько битовых переключателей и тогда после нажатия на кнопку OK в появившемся окне ChartA будет выведено несколько зависимостей (Рис.102).

Такой вариант допустим, если все выводимые по оси ординат переменные имеют одинаковую размерность. В ином случае, имеется вероятность ошибки при количественном анализе результатов.

 Если же вторая независимая переменная используется, то необходимо выбрать один и только один битовый переключатель в выделенное положение. В этом случае при выделении нескольких битовых переключателей и нажатия на кнопку OK будет выведено сообщение об ошибке (Рис. 103).

При правильном вводе данных с использованием второй независимой переменной после нажатия на кнопку OK окна -Sensitivity Plot- в окне ChartA будет выведено семейство зависимостей (Рис.104):

3.6.1.          Работа с графиками

При выделении мышью какой либо прямоугольной области графика происходит увеличение выделенной области в пределах осей координат (Рис.105).

Правый щелчок мышью отменяет увеличение.

Окно ChartA имеет несложные меню и панель инструментов. Наиболее важные команды позволяют:

• отправить график на печать;
• изменить представление осей координат с линейного на логарифмический, и наоборот;
• скрыть или отобразить точки данных;
• сохранить данные в текстовый файл с разделителями;
  • передать данные непосредственно в MS Excel.

3.7.    Команда Report Results (Текстовый отчет по результатам)

Данная команда используется для представления результатов расчета схемы в текстовом виде. После выполнения команды загружается внешний текстовый редактор (по умолчанию им является стандартный текстовый редактор Windows – WordPad) (Рис.106).