Thông tin tài liệu
ng c om ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA co MƠ HÌNH HĨA–MƠ PHỎNG–TỐI ƯU HÓA cu u du o ng th an TRONG CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TS Nguyễn Đình Thọ Bộ mơn: Q trình thiết bị CN Hóa – Sinh học – Thực phẩm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG trinhvandung190361 cu u du o ng th an co ng c om Những khái niệm phân loại 1.1 Mơ hình 1.2 Mơ hình hóa 1.3 Mơ hình tốn học 1.4 Mơ 1.5 Tối ưu hóa 2 Trình tự phương pháp lập mơ hình 2.1 Trình tự thiết lập mơ hình 2.2 Phươngg p pháp p ggiải mơ hình 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG Nhữngg khái niệm ệ phân p loại cu u du o ng th an co ng c om Mơ hình gì? Mơ hình hóa gì? Mơ gì? Tối ưu hóa gì? 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 1.1 Mơ hình gì? g an co ng c om Mơ hình gì? Tiếng Latinh: modulus thước đo, mẫu, phương pháp Mơ hình hì h ột thiết bị chép (phỏng): ( hỏ ) cấu ấ trúc t ú h ặ hoạt h t động độ thiết bị khác; "mô phỏng" mục đích: khoa học, sản xuất (để thử nghiệm: hàng không mẫu hạm) thể thao cu u du o ng th Theo nghĩa rộng, mơ hình: mô tả thay cho nguyên -bất ấ kỳ hình ảnh vềề “tinh thần” ầ cụ thểể “vật chất” ấ mẫu ẫ "bản gốc" -hình ảnh,, mơ tả,, sơ đồ,, vẽ,, đồ thị, ị, kế hoạch, , hình ảnh -mẫu: đối tượng, quy trình tượng -sử dụng để thay có mẫu 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 1.2 Mơ hình hóa gì? g Mơ hình hóa: phương pháp xây dựng mơ hình Theo p phương g tiện ệ xâyy dựng ự g mơ hình: - Vật chất (Mơ hình vật thể) - Cơng thức tốn học (Mơ hình tốn học) iệ (Mơ ( hình ì thực nghiệm) iệ ) - Thíí nghiệm 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 1.2 Mơ hình hóa gì? g Nhằm nghiên cứu đối tượng sâu cách: - Sử dụng ụ g tính tốn máyy tính - Phỏng đốn tình - Xây dựng mối quan hệ 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG ng c om 1.3 Mơ hình tóan học ọ gì? g Mơ hình tốn học? Mơ hình tốn học ọ ộ mơ tả toán học ọ ggần đúngg ộ đối tượng (q trình cơng nghệ, phản ứng, tượng, …) cu u du o ng th an co Trong g tài liệu, ệ , mơ hình tốn học ọ thườngg ợ gọ gọi là: -thực nghiệm tính tốn -thực nghiệm số 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt .c om 1.3 Mơ hình tóan học ọ gì? g Mơ hình tốn học? 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng Các mơ hình tốn học đơn giản nhất: ấ Phương trình trạng thái khí lý tưởng: pV = nRT Định luật vạn vật hấp dẫn Định luật luật bảo toàn lượng Định luật Coulom Luật bảo toàn lượng cho photon 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 1.3 Mơ hình tóan học ọ gì? g cu u du o ng th an co ng c om Mơ hình tốn học gồm: 1) Các mơ hình dự báo hay mơ hình tính tốn mà khơng kiểm sốt 2)) Mơ hình tối ưu 3) Mơ hình điều khiển 4) Các dạng mơ hình khác 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 1.3 Mô hình tóan học ọ gì? g co ng c om Thông số du o ng th an Thông số cu u Thông số 01.03.2018 18:34 Mô hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 10 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.1.3 Thiết lập ập mơ hình hóa tốn học ọ Mơ hình giải tích lý hóa bao gồm ba nhóm phương trình: a) Phương trình trạng thái (cân bằng); b) Phương Ph t ì h cân trình â bằng: bằ -vật chất, -năng lượng, lượng -động lượng Cho pphépp xác định: ị -dòng khối lượng, nhiệt lượng; -những thay đổi tính chất lý hệ (độ nhớt, nhiệt dung riêng ) liên quan với thay đổi ổ nhiệt độ nồng độ; c) Phương trình động học, phương trình mơ tả động học q trình truyền nhiệt, nhiệt truyền khối, khối động học phản ứng; 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 36 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.1.3 Thiết lập ập mơ hình hóa tốn học ọ Cần xem xét khả rút gọn bỏ bớt: -một vài số hạngg chúng, g ảnh hưởng g đến cách ggiải kết toán -về ngun tắc đơi loại bỏ phương trình khỏi hệ thống hố phương h trình ì h đ khả sát khảo -trước hết cần đưa vào phương trình mơ hình tốn tất thơng số số -sau đánh giá ảnh hưởng biến đưa vào lên kết cuối cùngg toán -tuỳ theo mức độ ảnh hưởng lớn hay nhỏ để thay giá trị trung bình đại lượng 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 37 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.1.4 Algorit g hóa mơ hình tốn học ọ Giai đoạn mơ hình hóa: -angorit g hóa mơ hình tốn đangg nghiên g cứu, tìm cách ggiải -nếu q trình mơ tả đơn giản hệ phương trình chúng giải phương pháp giải tích -khi mơơ hình hì h hệ phương h trình ì h vii phân hâ phức tạp: việc iệ lựa l chọn thuật toán để giải cách hiệu mang lại ý nghĩa to lớn lớn Khi lựa chọn phương pháp giải cần tính đến nhiều yếu tố: - Dạng g pphương g trình vi pphân đưa vào mơ tả tốn học mơ hình (phương trình vi phân thường, phương trình vi phân đạo hàm riêng); - Thứ nguyên tốn; 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 38 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.4 Algorit g hóa mơ hình toán học ọ cu u du o ng th an co ng c om Cần lựa: -Chọn Chọn biện pháp chung để: giải tốn xác định tính tương hợp tiêu chuẩn mà mơ hình cần thoả mãn -Tiến ế hành phân tích tốn (vềề tốn học lý học) đểể có nghiệm nhât Ph Phương pháp há giải: iải hất mô tả đầy đủ, chi tiết tất bước giải viết dạng thuật tốn trình bày dạng ngơn ngữ lập trình ggiải máyy tính 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 39 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.5 Đồngg hóa thơngg số mơ hình cu u du o ng th an co ng c om Các thơng số mơ hình tốn: -Hệ Hệ số tính đến ảnh hưởng đại lượng lên trình -Đặc trưng cho tính chất hệ thống: khác với q trình loại -Số ố thơng số ố đưa vào mơ hình nhiều: ề + q trình mô tả tỷ mỉ đầy đủ + đặc đặ trưng t cho h quáá trình t ì h hí h xác + khó giải mơ hình + tăng tính nhạy cảm cao thực nghiệm 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 40 cu u du o ng th an co ng c om 2.1.5 Đồngg hóa thơngg số mơ hình Có thể xuất khả năng: -Độ xác khơngg đủ thực nghiệm, g làm ý nghĩa g vật lý -Mặc dù phù hợp với số liệu thực nghiệm -Do D saii sốố ủ thơng hơ sốố khác h cóó tương tác triệt iệ tiêu iê lẫn 01.03.2018 18:34 Mô hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 41 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.1.5 Đồngg hóa thơngg số mơ hình Khi để mơ tả định lượng q trình: -Trong g khoảngg xác định thơngg số ý nghĩa g -Còn ý nghĩa vật lý q trình bị sai lệch -Các thơng số mang tính chất dự đốn -Đưa Đ mơơ hình hì h rút ú gọn phù hù hợp h với ới thực h nghiệm hiệ Thường vài thông số mơ hình: chưa biết giá trị theo thí nghiệm bổ sung Cần tiến hành đồngg hóa thơngg số mơ hình 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 42 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.6 Kiểm tra tính tươngg hợp ợp mơ hình cu u du o ng th an co ng c om Chỉ tiêu khách quan định tính kiểm tra mơ hình: -Cần Cần tương hợp với số liệu thực nghiệm -Kiểm tra tính tương hợp: so sánh giá trị thực nghiệm giá trị dự báo theo mơ hình -Thực ằ cách kiểm ể tra vài giả thiết ế thống ố kê -Kiểm tra cách so với trường hợp giới hạn: giải tích lý tưởng t 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 43 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.7 Khảo sát mơ hình máyy tính cu u du o ng th an co ng c om Giải mô hình máy tính: -Thay Thay đổi thơng số mơ hình khoảng nghiên cứu -Xác định thơng số mơ hình theo số liệu thực nghiệm 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 44 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.8 Phân tích thơngg tin thu ợ cu u du o ng th an co ng c om Nghiệm thu không thoả mãn giả thiết đưa ra: -Tìm Tìm ngun nhân giải thích thỏa đáng -Đảm bảo không xuất sai số tính tốn Trong q trình thực: -thơng sốố khơng phải ằ sốố -chỉ sử dụng khoảng đủ lớn 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 45 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.1.8 Phân tích thôngg tin thu ợ Cần phải tiến hành phân tích thơng tin: -Trong g khoảngg thơngg số khác -Phân tích nhằm ba mục tiêu: a) Khảo sát dáng điệu mơ hình thay đổi thông hô số; ố b) Xác định biến đổi mơ hình cho ứng với khoảng giới hạn có mơ hình; c) Rút gọn mơ hình nhằm mở rộng miền ứng dụng làm tăngg đặt ặ tính thực ự nghiệm g ệ 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 46 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.1.8 Phân tích thơngg tin thu ợ Trên sở phân tích tiến hành, người ta đưa ra: -những g khuyến y cáo để thực hóa trongg thực tế -nên hay không nghiên cứu 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 47 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.9 Kết luận ậ cu u du o ng th an co ng c om Đưa khuyến cáo: -Áp Áp dụng hay khơng mơ hình thực tế nghiên cứu, sản xuất -Cần nghiên cứu 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 48 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG 2.1.10 Trình tự ự rút gọn gọ cu u du o ng th an co ng c om Một cách đơn giản: 1) Đặt toán 2) Xây dựng mơ hình 3) Thiết lập điều kiện giới hạn 4) Xây dựng thuật tốn (ngơn ngữ lập trình) giải mơ hình 5) Kiểm tra tính tương hợp 6) Hiệu Hiệ chỉnh hỉ h mơơ hình hì h 7) Sử dụng mơ hình 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 49 190361 NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG cu u du o ng th an co ng c om 2.2 Phươngg pháp p p giải g mơ hình Có nhiều phương pháp giải mơ hình: -Phươngg p pháp p ggiải tích -Phương pháp Laplace -Phương pháp lưới (sai phân) -Phương Ph pháp há sốố 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com MS: CH2051 https://fb.com/tailieudientucntt 50 ... 1.5 Tối ưu hóa ng c om Để đánh giá tối ưu, trước tiên cần chọn tiêu chí tối ưu hóa: -Đánh ggiá định ị lượng ợ g chất lượng ợ g ợ tối ưu hóa đối tượng ợ g -Đây dấu hiệu hiệu giải vấn đề tối ưu hóa. .. CHUNG 1.5 Tối ưu hóa cu u du o ng th an co ng c om Đòi hỏi tiêu chuẩn tối ưu: Tiêu chí tối ưu phải nhất; Tiêu chí tối ố ưu phải thểể ằ số; ố 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com... Phân loại mơ hình? f) Theo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật hóa học chia mơ hình: -Mơ hình thống kê -Mơ hình vật lý -Mơ Mơ hình hì h tốn học h 01.03.2018 18:34 Mơ hình hóa – Mơ – Tối ưu hóa CuuDuongThanCong.com
Ngày đăng: 09/12/2021, 14:04
Xem thêm:
