Лекция № 10 сапр в кузнечно-штамповочном производстве

10.1. Методы реализации моделей на эвм

К главным функциям математических моделей можно отнести: описательную, конструктивную и эвристическую. Описательная функция модели состоит в том, что в исследуемом объекте выделяются и обобщаются существенные компоненты и взаимосвязи между ними. Конструктивная функция модели состоит в её способности служить ориентиром, применять добытые знания в новых ситуациях. Эвристическая функция модели способствует прогнозированию.

Математическая модель осуществляет преобразование входных параметров, отражающих условия нагружения среды и т.д., в параметры выхода, характеризующие процессы и состояние самой системы. В общем, для математической модели технического объекта входными параметрами могут быть:

требования к конструкции (сведения о потребности, прототип, усовершенствования действующих конструкций);

заданные параметры, в том числе параметры, приходящие из модели более высокой системы - модели механизма (мощность, частота вращения, надежность, долговечность подшипников, материалы, средства обслуживания и др.) причем эти параметры не варьируются;

управляющие (внутренние) параметры, позволяющие осуществлять процесс оптимизации (число зубьев колес, ширина колес, передаточное отношение и т.д.).

Оптимизация осуществляется с помощью блока внутренней оптимизации. В общем случае в этом блоке содержаться метод оптимизации, а также наиболее простые условия оптимизации (максимум КПД, минимум межосевого расстояния или массы); эти параметры являются варьируемыми.

Важную роль играет блок ограничений, устанавливающий начальные значения варьируемых параметров, ширину шага варьирования, область поиска.

Блоки преобразования содержат блоки и модули, каждый из которых осуществляет отдельную физически определенную часть преобразования (например расчет усилий в зацеплении, расчет геометрических параметров передачи, учет упругой деформации колес и валов, жесткость валов и шпоночных соединений, расчет подшипников, расчет стоимости с учетом машинного времени и стоимости материалов и др.).

Модель содержит банк данных, хранящий необходимую информацию (например, подшипники, материалы и их характеристики, заготовки, крышки и кольца, винты и болты, шпонки и т.д.). Воздействие на управляющие параметры и осуществление переключений вариантов производит блок управления. Модель так же должна включать блок выходных параметров, выдающий информацию. Блок визуализации модели формирует изображения и разнообразную графическую информацию. Все блоки модели связаны между собой, сама модель при этом может являться частью более сложной модели.

Работа модели осуществляется по принципу последовательных приближений (итеративно). Сначала принимаются начальные значения управляющих параметров. Вместе с заданным параметром они поступают в блок преобразований, где формируются параметры выхода. Выходные параметры направляются в блоки оптимизации и ограничений, в которых вырабатываются указания об изменении исходных значений управляющих параметров. Далее переходят к следующему приближению, причем циклы продолжаются до завершения процесса оптимизации, о котором судят по критериям достаточности. кончательные результаты поступают в банк данных и на вход следующих моделей системы.