ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И В ОБРАЗОВАНИИ
Необходимость в исследовании математических моделей возникает, когда объект (явление) недоступен для изучения ввиду его опасности, отдален во времени и в прострaнcтве от исследователя, а также, когда экспериментальные исследования сопряжены с большими материальными потерями и непредвиденными последствиями. Металлургические процессы как раз относятся к таким объектам. Наблюдается тенденция использования моделей на всех стадиях создания новых технологий и реализующих их агрегатов, а также при совершенствовании существующих процессов.
На рис.1 показаны типы моделей и направление их развития на указанных стадиях. Исследовательская модель I уровня (рис. 1) представляет собой самое простое математическое описание процесса (физического эффекта), позволяющее выполнить прогноз параметров процесса и лабораторной установки. На основе результатов экспериментальной проверки и изучения явления на установке модель I уровня развивается в модель II уровня, с помощью которой устанавливаются параметры технологии и конструкции опытно-промышленной установки. Далее в результате экспериментальных исследований на этой установке с помощью модели III уровня, полученной на основе модели II уровня, определяются параметры технологии и конструкции промышленного агрегата. На последней стадии создания системы управления технологическим процессом и агрегатом, а также разработки и уточнения технологии, обслуживания агрегата возникает необходимость в имитационной модели, автоматизированном рабочем месте технолога (АРМ инженера), и комплексе моделей для обучения, аттестации и тренинга обслуживающего персонала. Имитационные модели отличаются от исследовательских тем, что они дополнены алгоритмами управления основным физическим процессом и позволяют имитировать воздействие различных методов управления на этот процесс.
Только при таком сочетании теории и экспериментов (рис.1) возможно свести к минимуму все затраты на освоение новых технологий и агрегатов.
Неоценима роль моделей в обучении. Например, в специальных дисциплинах (для специальности 110100 - «Металлургия черных металлов») все знания, полученные при освоении естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин интегрируются в теории металлургического процесса, осуществляемого на агрегате. Однако, в теории конкретного процесса, как правило, рассматриваются закономерности отдельных сторон процесса (подпроцессов). математическая модель позволяет изучать закономерности металлургического процесса на конкретном агрегате во всей сложности. При этом нет опасности разрушения лабораторной установки или аварии на промышленном агрегате. Обучаемым предоставляется возможность в динамике наблюдать то, что происходит внутри агрегата, и управлять процессом.
Процессы построения модели и моделирования тесно связаны между собой. Иногда даже говорят, что модель возникает в результате моделирования. Моделирование проводится в соответствии с определенной методологией, представляющей собой совокупность приемов и методов, которые связаны логикой научного исследования и получения достоверных знаний об объекте. Наиболее наглядно эту логику можно представить на примере создания модели и моделирования действующего детерминированного объекта в виде цепочки этапов работы:
- объект, проблема, цель, гипотеза, предмет, метод и задачи исследования,
- Физическое описание объекта и его формализация на основе системного подхода, формулировка допущений,
- Разработка математической модели (≡ математического описания),
- Разработка численной модели (≡ алгоритмов решения),
- Разработка компьютерной модели (≡ программы),
- Тестирование алгоритмов решения,
- Проведение экспериментов, проверка адекватности и адаптация,
- Выбор исходных данных,
- Изучение объекта и определение границ достоверности модели,
- Решение задач исследования.
Рисунок 1. Схема развития и испол. моделей при создании новых технологий и реализующих их агрегатов
Количество перечисленных этапов сложилось в результате обобщения пpaктики моделирования детерминированных процессов, а также материалов, приведенных в работах [1-4].
Следует отметить, что почти на каждом этапе возможен возврат к предыдущим этапам.
На кафедре металлургических технологий Института металлургии и химии ЧГУ работает научная школа, в которой обучается более 10 аспирантов - выпускников кафедры металлургических технологий, прикладной математики и других кафедр. В этой школе с помощью студентов - дипломников и аспирантов создаются математические модели детерминированных металлургических процессов.
Разработанные модели используются при изучении процессов и совершенствовании технологии на указанных агрегатах, а также в учебном процессе на кафедре.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Яковлев Ю.Н. О математическом моделировании сталеплавильных процессов//Изв. АНСССР Металлы. 1991. №6. с. 197-201.
- Ясев А.Г. Некоторые вопросы использования математических моделей в металлургии//Сталь. 1999. №8. с. 94-97.
- Новосельцев В.Н. Математическое моделирование в век компьютеров//http://lgkb kazan.ru.
- Косарев В.А. Катасонов И.В. Современные комплексные системы обучения, тренинга и аттестации эксплуатационно-технологического персонала металлургических предприятий//Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2002. №12. с. 58-61.
Работа представлена на III общероссийскую конференцию «Новейшие технологические решения и оборудование», г. Кисловодск, 19-21 апреля 2005 г. Поступила в редакцию 24.03.2005 г.
Статья в формате PDF
118 KB...
11 06 2026 14:40:14
Статья в формате PDF
194 KB...
10 06 2026 0:50:54
Статья в формате PDF
100 KB...
09 06 2026 9:16:34
Статья в формате PDF
112 KB...
08 06 2026 18:48:20
Статья в формате PDF
133 KB...
07 06 2026 17:12:58
В основе современной научной теории патологии должны лежать фундаментальные философские принципы бытия материи, из которых выводятся и обосновываются ее основные положения. В данной работе проведен анализ принципа подобия как частного выражения философского принципа субстанциального единства мира. Делается вывод, что один общий биологический процесс лежит в основе как нормальных, так и патологических явлений: приспособление есть сущность болезни.
...
06 06 2026 20:22:33
Статья в формате PDF
103 KB...
04 06 2026 16:40:41
Статья в формате PDF
100 KB...
03 06 2026 23:18:43
Статья в формате PDF
256 KB...
02 06 2026 6:27:44
Статья в формате PDF
106 KB...
31 05 2026 10:53:17
Среди населения Муганской зоны Азербайджана проведены медико-генетические исследования по выявлению нарушений ЦНС и органов чувств, установлены типы наследования патологий. Путем цитогенетического анализа идентифицированы кариотипы больных синдромом Клайнфельтера. Среди 352 больных с 21 наследственными и врожденными заболеваниями большая часть приходится на моногенные патологии с аутосомно-рецессивным типом наследования, что объясняется кровнородственными бpaками среди родителей пробандов.
...
30 05 2026 8:43:50
Статья в формате PDF
91 KB...
29 05 2026 13:39:18
Статья в формате PDF
263 KB...
28 05 2026 10:18:16
Статья в формате PDF
136 KB...
26 05 2026 8:18:10
Статья в формате PDF
113 KB...
25 05 2026 19:29:32
Статья в формате PDF
117 KB...
24 05 2026 10:17:12
При моделировании микроускорений возникает вопрос о функции распределения этой величины. В работе исследуется статистическая функция распределения микроускорений внутри космического аппарата, имеющего большие упругие элементы, после выключения управляющих paкетных двигателей.
...
23 05 2026 1:54:26
Статья в формате PDF
119 KB...
22 05 2026 0:42:44
Статья в формате PDF
216 KB...
21 05 2026 21:12:57
Статья в формате PDF
252 KB...
18 05 2026 0:59:55
Статья в формате PDF
132 KB...
17 05 2026 19:54:10
Статья в формате PDF
259 KB...
16 05 2026 7:17:19
Статья в формате PDF
102 KB...
15 05 2026 18:53:52
Статья в формате PDF
106 KB...
13 05 2026 3:57:31
Представлены результаты обследования 1547 детей (817 мальчиков и 730 девочек) в возрасте от 3 до 7 лет. Проведен сравнительный анализ компонентного состава тела у детей с различными типами телосложения.
...
12 05 2026 10:12:43
Химия, биология, география и астрономия являются естественными науками, а обучение химии, биологии, географии и астрономии, безусловно, является искусством. И от того, насколько педагоги владеют этим искусством, зависит то, насколько наше общество вооружено знаниями. Обучение естественным наукам - это не просто передача определенного объема знаний, но и развитие жажды серьезного труда, без которой жизнь не может быть ни достойной, ни счастливой. А для того, чтобы эта жажда появилась, необходимо, чтобы сам напиток знаний был не только полезным и поучительным, но и обязательно «вкусным», содержал какие-то «наркотические компоненты», вызывающие устойчивое привыкание к получению все новых знаний. Талантливым детям необходимы талантливые учебники и талантливые образовательные системы. Нельзя сокращать количество часов преподавания естественнонаучных дисциплин, которые способствуют лучшему усвоению гуманитарных предметов, воспитывают логику, необходимую для обучения точным дисциплинам, способствуют воспитанию гуманизма. Приводится перечень проблем, которые необходимо решать при построении образовательной системы становления естественнонаучного мировоззрения у одаренных детей.
...
11 05 2026 17:16:57
Статья в формате PDF
111 KB...
10 05 2026 22:11:27
Статья в формате PDF
332 KB...
09 05 2026 1:35:19
Статья в формате PDF
250 KB...
08 05 2026 17:22:44
Статья в формате PDF
173 KB...
07 05 2026 18:22:14
Статья в формате PDF
114 KB...
06 05 2026 9:19:39
Изучено влияние различной густоты стояния сахарного сорго на накопление сахаров в соке стeблей, сортов Юбилейное и Славянское поле ВС, в аридной зоне на различных типах почв. Установлено, что тип почвы дает незначительную прибавку в накоплении сахаров, но существенное влияние оказывает норма посева. Наибольшее накопления сахаров 12,6 т/га отмечено у сорта Славянское поле ВС при норме посева 100 тыс. шт. растений на 1 га. С увеличением нормы посева до 160 тыс. шт. на 1/га содержание сахаров в соке стeблей уменьшалось.
...
05 05 2026 19:41:59
Статья в формате PDF
100 KB...
04 05 2026 10:17:13
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
