Subiecte licenta 2013 ISAPM

Subiecte licenta 2013 ISAPM Subiecte licenta 2013 ISAPM

12.04.2013 Views

R.: ⎡Acumularea in ⎤ ⎡Transport ⎤ ⎡Transport ⎤ ⎡Generarea in⎤ ⎡Consumul ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ + ⎢ ⎥ − ⎢ ⎥ ⎢ interiorul ⎥ = ⎢ spre interior prin ⎥ − ⎢ spre exterior prin ⎥ ⎢ interiorul ⎥ ⎢ in interiorul ⎥ ⎢⎣ sistemului ⎥⎦ ⎢⎣ supraf.sis t. ⎥⎦ ⎢⎣ supraf.sis t. ⎥⎦ ⎢⎣ sistemului ⎥⎦ ⎢⎣ sistemului ⎥⎦ 7. Complexitatea modelelor analitice se poate reduce prin formularea unor ipoteze simplificatoare asupra modului in care sistemul este parcurs de catre fluxul de proprietate (materie, energie, etc.). Precizati si definiti modelele ideale de flux. R.: - modelul de amestecare ideală - în interiorul sistemului nu există gradient de proprietate (exemplu : vase de reactie cu amestecare puternica a masei materiale) ; - modelul de deplasare ideală (curgere tip piston) - în direcţia deplasării nu există nici un fel de amestecare iar pe direcţia perpendiculară deplasării există amestecare perfectă (exemplu : reactoare tubulare de diametru mic si lungime mare). 8. Definiti estimatorul celor mai mici patrate pentru cazul unui proces cu o intrare si o iesire (se dispune de “n” seturi de date), dependenta dintre iesire si intrare fiind liniara. R. In cazul dependentei liniare (intrare u, ieşire y) y=a0+a1·u (8.1), ) ) u y ,....., u , 1 , 1 n yn conform estimatorului celor mai mici pătrate, suma patratelor abaterii valorilor măsurate ) y i de la valorile y i pentru setul de date: ( ) ( ) calculate pe baza relaţiei (8.1) trebuie să fie minimă: F a , a ) = y − a + a u 2 ) + ...... + y − a + a u 2 = n ( ) [ ( ) ] [ ( ) ] [ y − ( a + a u ) ] o 1 1 o 1 1 n o 1 n ∑ i= 1 ) i o 1 i ! 2 = min. Coeficientii a0 si a1 se determina din sistemul obtinut prin egalarea cu zero a derivatelor partiale de ordinul I ale lui F. 9. Definiti functia scop si precizati doua din criteriile economice care se utilizeaza ca si criterii de optimizare. R. Functia scop este expresia matematica a criteriului de optimizare si arata dependenta dintre marimea a carei valoare trebuie adusa la optim si variabilele procesului (interdependenta acestora este exprimata prin modelul matematic). Criterii economice: profitul, durata de recuperare a investitiei. 10. Definiti etapele care se parcurg in cazul cautarii optimului pentru o functie scop multivariabila (in cazul metodelor numerice de cautare): R. Etape: - fixarea unui punct de pornire (vector de start) in spatiul variabilelor; - cautarea efectiva a optimului printr-un algoritm specific fiecarei metode; - oprirea cautarii pe baza unui “criteriu de stop” – distanta dintre ultimii doi vectori de pozitie ai variabilelor sa fie mai mica decat precizia dorita de localizare a optimului. Aplicaţii: 1. Construiţi schema bloc a unui sistem de reglare automată (sistem în circuit închis). Specificaţi semnificaţia notaţiilor folosite. R: i=xp e = x DA m z1 P zn e = x 62

DA – dispozitiv de automatizare; P – proces; i=xp – mărime de intrare; valoarea prescrisă a parametrului reglat; e=x – mărimea de ieşire; parametru reglat; m – mărime de execuţie; z1, …, zn – mărimi de perturbaţie. 2. Fie vasul cu scurgere liberă redat schematic în figura de mai jos. Caracterizaţi comportarea la transfer a acestui vas (ecuaţia comportării statice respectiv dinamice) ştiind că: - vasul cu scurgere liberă are comportarea unui element proporţional de ordinul I, iar caracteristica sa statică este liniară; - în regim staţionar, unui debit de alimentare de 9 l/h îi corespunde un nivel în vas de 9,4 cm, iar unui debit de 27 l/h îi corespunde un nivel în vas de 32 cm; - pentru un semnal treaptă de 20 l/h, nivelul H creşte de la 5 cm la 27 cm, iar constanta de timp T este de 120 sec. R: Ecuaţia care exprimă comportarea statică a elementelor proporţionale este de forma: e = K ⋅ i , unde: K – coeficient de transfer. Δe 32 − 9, 4 cm Coeficientul de transfer K se calculează cu relaţia: K = = = 1. 25 Δi 27 − 9 l / h Ecuaţia comportării statice a vasului cu scurgere liberă este: H = 1.25⋅Q. Comportarea dinamică a unui element proporţional de ordinul I ca urmare a modificării variabilei de −t / T intrare sub formă de semnal treaptă este descrisă prin următoarea ecuaţie: e( t) = k ⋅ i0 ⋅ ( 1− ε ) , unde k⋅i0 – variaţia totală a nivelului ca urmare a aplicării semnalului treaptă cu valoarea i0 = 27 – 5 = 22; T – constanta de timp, ε - exponenţiala. −t / 120 Ecuaţia comportării dinamice a vasului cu scurgere liberă este: H( t) = 22 ⋅ ( 1− ε ) . 3. Construiţi schema de automatizare a reactorului cu manta redat în figura de mai jos (reglarea automată a temperaturii şi a nivelului). R: 4. Fie un proces cu o intrare u si o ieşire y, dependenta dintre iesire si intrare fiind de forma: y = k . e a·u ) ) (A.4.1). Se dispune de “n” seturi de date: ( u1 , y1 ) ,....., ( un yn ) . Prezentati modul de calcul al coeficientilor “k” si “a” utilizand estimatorul celor mai mici patrate. R. Prin logaritmare, relaţia (A.4.1) devine liniară. In sistemul rezultat din egalarea cu zero a derivatelor partiale de ordinul I ale expresiei estimatorului celor mai mici patrate, in locul valorilor ŷi (valorilor măsurate ale iesirii) se n ! introduce ln(ŷi) : ) 2 F ( k , a ) = [ ln( y ) − ( ln( k ) + a ⋅ u ) ] = min . Rezulta sistemul: ∑ i= 1 ⎡n ⎢ ⎢ ⎢⎣ ∑ u i i ∑ ∑ u u i ⎤ ⎡ln( k ) ⎤ ⎡ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⋅ ⎢ ⎥ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎦ ⎣a ⎦ ⎣ i ∑ ∑ ) ln( y ) 2 ) i i ln( y ) ⋅ u i ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ i 63

R.:<br />

⎡Acumularea<br />

in ⎤ ⎡Transport<br />

⎤ ⎡Transport<br />

⎤ ⎡Generarea<br />

in⎤<br />

⎡Consumul<br />

⎤<br />

⎢<br />

⎥ ⎢<br />

⎥ ⎢<br />

⎥<br />

+<br />

⎢<br />

⎥<br />

−<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢<br />

interiorul<br />

⎥<br />

=<br />

⎢<br />

spre interior prin<br />

⎥<br />

−<br />

⎢<br />

spre exterior prin<br />

⎥ ⎢<br />

interiorul<br />

⎥ ⎢<br />

in interiorul<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

sistemului ⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

supraf.sis t. ⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

supraf.sis t. ⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

sistemului ⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

sistemului ⎥⎦<br />

7. Complexitatea modelelor analitice se poate reduce prin formularea unor ipoteze simplificatoare<br />

asupra modului in care sistemul este parcurs de catre fluxul de proprietate (materie, energie, etc.). Precizati<br />

si definiti modelele ideale de flux.<br />

R.:<br />

- modelul de amestecare ideală - în interiorul sistemului nu există gradient de proprietate (exemplu :<br />

vase de reactie cu amestecare puternica a masei materiale) ;<br />

- modelul de deplasare ideală (curgere tip piston) - în direcţia deplasării nu există nici un fel de<br />

amestecare iar pe direcţia perpendiculară deplasării există amestecare perfectă (exemplu : reactoare<br />

tubulare de diametru mic si lungime mare).<br />

8. Definiti estimatorul celor mai mici patrate pentru cazul unui proces cu o intrare si o iesire (se<br />

dispune de “n” seturi de date), dependenta dintre iesire si intrare fiind liniara.<br />

R. In cazul dependentei liniare (intrare u, ieşire y) y=a0+a1·u (8.1),<br />

) )<br />

u y ,....., u ,<br />

1 , 1<br />

n yn<br />

conform estimatorului celor mai mici pătrate, suma patratelor abaterii valorilor măsurate ) y i de la valorile y i<br />

pentru setul de date: ( ) ( )<br />

calculate pe baza relaţiei (8.1) trebuie să fie minimă:<br />

F a , a<br />

)<br />

= y − a + a u<br />

2 )<br />

+ ...... + y − a + a u<br />

2<br />

=<br />

n<br />

( ) [ ( ) ] [ ( ) ] [ y − ( a + a u ) ]<br />

o<br />

1<br />

1<br />

o<br />

1<br />

1<br />

n<br />

o<br />

1<br />

n<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

)<br />

i<br />

o<br />

1<br />

i<br />

!<br />

2<br />

= min.<br />

Coeficientii a0 si a1 se determina din sistemul obtinut prin egalarea cu zero a derivatelor partiale de ordinul I<br />

ale lui F.<br />

9. Definiti functia scop si precizati doua din criteriile economice care se utilizeaza ca si criterii de<br />

optimizare.<br />

R. Functia scop este expresia matematica a criteriului de optimizare si arata dependenta dintre<br />

marimea a carei valoare trebuie adusa la optim si variabilele procesului (interdependenta acestora este<br />

exprimata prin modelul matematic). Criterii economice: profitul, durata de recuperare a investitiei.<br />

10. Definiti etapele care se parcurg in cazul cautarii optimului pentru o functie scop multivariabila (in<br />

cazul metodelor numerice de cautare):<br />

R. Etape:<br />

- fixarea unui punct de pornire (vector de start) in spatiul variabilelor;<br />

- cautarea efectiva a optimului printr-un algoritm specific fiecarei metode;<br />

- oprirea cautarii pe baza unui “criteriu de stop” – distanta dintre ultimii doi vectori de pozitie ai<br />

variabilelor sa fie mai mica decat precizia dorita de localizare a optimului.<br />

Aplicaţii:<br />

1. Construiţi schema bloc a unui sistem de reglare automată (sistem în circuit închis). Specificaţi<br />

semnificaţia notaţiilor folosite.<br />

R:<br />

i=xp<br />

e = x<br />

DA<br />

m<br />

z1<br />

P<br />

zn<br />

e = x<br />

62

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!