14.2. ФИЗИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Существует обширная литература по выбору, обоснованию, использованию и оцениванию моделей для разнообразных целей в этих областях. Вводные замечания об использовании моделей в промышленности для стабилизирующего и оптимального управления, а также некоторые примеры динамических и статических моделей Ван-дер-Гринтена содержатся в обзорной статье [9, к разд. 14.2]. Много работ посвящено моделированию разнообразных технических объектов, например [15, 20, 29, к разд. 14.2]. В рамках данного раздела бесполезно пытаться нарисовать ясную и полную картину многочисленных приложений. Кроме уже упоминавшихся статей, читателю следует обратиться к дополнительной литературе. Ряд замечаний о моделях и методах испытания приводится в работе [20, к разд. 14.2].

Интересные данные об экспериментах, проведенных с использованием псевдослучайных двоичпых сигналов в качестве возмущающих воздействий и корреляционных методов, сообщаются в работе [14, к разд. 14.2]. В статье [12, к разд. 14.2] содержится подробное обсуждение применения таких методов в нефтеперегонной промышленности. Сошлемся еще на некоторые работы по применениям в конкретных областях: ректификационные колонны - [25, к разд. 14.2]; химические реакции - [4, 6, 21, 23, 27, 28, 30, к разд. 14.2]; парогазовые реакторы - [24, 31, к разд. 14.2]; бумагоделательные машины — [11, к разд. 14.2]; рефрижераторы - [19, 32, к разд. 14.2]; печи и топки - [1,5, 7, 10, 18, к разд. 14.2]; теплообменники - [8, 16, к разд. 14.2]; обжиг цемепта - [2, 26, к разд. 14.2]; газовая хроматография - [3, 13, 17, 22, к разд. 14.2].

Для примера рассмотрим подробнее последнюю статью. На фиг. 14.7 схематически изображен газовый хроматограф. Он состоит из цилиндра 1, заполненного газом, например водородом; редуктора 2, обеспечивающего постоянство потока газа; инжектора - 3, вводящего исследуемый образец в газовый поток; колонки 4, т. е. трубки, где происходит разделение комцонент (эта колонка

Фиг. 14.7.

подключена к термостату); детектора 5, измеряющего некоторые физические свойства газа, например теплопроводность; записывающего устройства 6.

Небольшой образец исследуемого вещества, находящийся, как правило, в жидком виде, испаряется в газовом потоке. Благодаря физическим свойствам колонки молекулы образца отстают от газового потока, причем это отставание различно для молекул разных типов. В конце колонки образец обнаруживается в виде последовательности выбросов на записываемой хроматограмме (фиг. 14.8). Временная задержка по отношению к моменту инжекции (время запаздывания) служит характеристикой каждого компонента образца, площадь под выбросом А является мерой количества этого компонента в образце. Ширина (стандартное отклонение о) выброса также является важной характеристикой. Хотя основное внимание уделяется свойствам образца (входного «сигнала»), эти свойства можно считать также характеристиками объекта (измерительного прибора), осуществляющего разделение. Поэтому задачу можно сформулировать как задачу оценивания (для каждого выброса) вектора параметров На практике хроматограммы могут искажаться шумом, связанным, например, с загрязнением несущего газа, флуктуациями температуры, электрическими шумами в детекторе и усилителе. Методика, предложенная в цитированной статье, предусматривает (в предположении аддитивности и стационарности шума) следующие операции:

(кликните для просмотра скана)

оценивание свойств шума при отсутствии полезного сигнала; йропускание сигнала через фильтр, преобразующий шум к белому; получение оценки