Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА»

Кафедра технологии прядения и нетканых материалов

Оптимизация технологических процессов производства нетканых материалов

Рабочая программа и контрольные задания для студентов заочного обучения специальности 280309 «Технология нетканых текстильных материалов»

Составитель

О. М. Иванов

Санкт-Петербург

2008

Утверждено

на заседании кафедры

15.01.2008 г.,

протокол № 1

Рецензент

А. А. Мороков

Оригинал подготовлен составителем и издан в авторской редакции

Подписано в печать 20.03.2008 г. Формат 60 × 84 1/16. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. 0,5. Тираж 50 экз. Заказ

Электронный адрес: tpnm@sutd.ru, tpnm@yandex.ru

Отпечатано в типографии СПГУТД

1

91028, С.-Петербург, ул. Моховая, 26.

Введение

Курс «Оптимизация технологических процессов производства нетканых материалов» имеет целью дать инженерам-технологам знания и навыки в области оптимизации процессов производства нетканых текстильных материалов, что позволит будущим специалистам квалифицированно выбирать наиболее эффективные технологические режимы выпуска продукции, обеспечивая ее конкурентоспособность на рынке.

Разработка современного оборудования и технологических процессов требует не только общеинженерных и специальных знаний, но и умения сначала спланировать, поставить и провести эксперимент, а затем проанализировать полученные данные в целях выбора оптимальных режимов этого технологического процесса.

Цель преподавания дисциплины заключается в освоении основных принципов решения задач оптимизации на основе математических моделей, описывающих существующие технологические процессы. В данном курсе изучают как общие методы оптимизации в области технологии, экономики и организации производства, так и оптимизацию ряда конкретных технологических процессов производства нетканых материалов. Студенты должны освоить основные методы анализа математических моделей технологических процессов, применяемых в текстильной промышленности, в целях поиска экстремума по выбранному параметру. В данном разделе курса изучают методы поиска экстремумов функций одной и нескольких переменных: метод дихотомии, метод сканирования, метод координатного спуска и т. д. и их применение при решении конкретных задач.

Учебным планом предусмотрено изучение дисциплины на VI курсе в следующем объеме:

Обучение заочное	Всего по дисциплине
Всего часов В том числе аудиторных	90 16
Лекции	8
Лабораторные работы	8
Самостоятельная работа	74
Экзамен	-
Контрольная работа	-

Объем курса охватывает материал, который сообщается студентам на лекциях, лабораторных занятиях и консультациях, изучается самостоятельно в процессе работы с учебной литературой, в том числе и специальной по технологии нетканых материалов.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ

И ИХ СОДЕРЖАНИЕ

1. Постановка задач оптимизации. Виды оптимизационных задач. Практическое использование методов оптимизации. Методы поиска экстремумов для функций одной переменной.

Общее понятие об оптимизации технологических процессов в текстильной промышленности и, в особенности, при производстве нетканых материалов различного назначения. Оптимизация при решении организационных и экономических задач. Понятие целевой функции. Численные методы и алгоритмы поиска экстремумов для функций одной переменной.

2. Линейное программирование. Численные методы решения систем линейных уравнений. Примеры задач линейного программирования в текстильной промышленности. Выбор оптимального состава смеси.

Системы линейных уравнений, их свойства и численные способы решения. Метод Гаусса и методы последовательного приближения. Задачи оптимизации в текстильной промышленности, решаемые методами линейного программирования. Примеры построения алгоритмов для решения подобных задач на примере выбора оптимального состава смеси волокнистого холста, отвечающего заданным требованиям.

3. Методы условной оптимизации многомерной целевой функции. Геометрический смысл и особенности задач с ограничениями типа линейных неравенств. Выбор оптимального плана производства материалов разных артикулов.

Способы оптимизации целевых функций нескольких переменных. Примеры задач класса нелинейного программирования, возникающих в текстильной промышленности. Геометрическая интерпретации решения задач с ограничениями в виде линейных неравенств. Блок-схема решения задачи оптимизации на примере выбора оптимального плана производства материалов различных артикулов для достижения наибольшей прибыли.

4. Поиск экстремумов функций нескольких переменных методом координатного спуска и методом спирального спуска.

Изучение численных методов поиска экстремума многомерной функции способом координатного спуска и способом спирального спуска. Алгоритмы построения программ.

5. Практические задачи оптимизации. Оптимизация процесса закрепления ворса в клеевом слое при электрофлокировании

На основе модели движения ворса в процессе флокирования определить условия закрепления ворса в клеевом слое: напряжение и межэлектродное расстояние в зависимости от длины и диаметра ворса.

6. Выбор математической модели технологического процесса флокирования рулонных материалов и ее оптимизация

Изучение вариантов математических моделей процесса флокирования, сравнение моделей и оптимизация параметров процесса на основе моделей. Построение алгоритма решения задачи.

7. Оптимизация процесса упрочнения холста при иглопрокалывании.

Модель процесса упрочнения холста способом иглопрокалывания. Определение оптимального значения плотности прокалывания для обеспечения максимальной прочности материала.

8. Моделирование и оптимизация процесса сушки нетканых материалов с помощью инфракрасного излучения.

Получение математической модели процесса сушки нетканых материалов с помощью ИК – излучателей с отражателями. Определение оптимальных значений параметров – расположения излучателя и угла наклона отражателя – при обеспечении необходимой интенсивности и максимальной равномерности поля облучения.

СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

1.	Поиск экстремума функции одной переменной методом дихотомии на заданном интервале для произвольной функции.
2.	Моделирование и оптимизация условий движения ворса в процессе флокирования с учетом аэродинамического сопротивления.
3.	Выбор оптимального состава смеси по стоимости методом линейного программирования.
4.	Оптимизация условий закрепления ворса в клеевом слое в процессе флокирования обеспечивающих необходимую стойкость к истиранию для ворса разных геометрических размеров.
5.	Выбор оптимального плана производства материалов разных артикулов.
6.	Выбор математической модели технологического процесса флокирования рулонных материалов и ее оптимизация.
7.	Оптимизация процесса упрочнения холста при иглопрокалывании.
8.	Моделирование и оптимизация процесса инфракрасной сушки нетканых материалов.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Самостоятельная работа включает изучение учебной и научно-технической литературы, посвященной тематике дисциплины, но выходящей за рамки лекционного курса; выполнение расчетных заданий по определению влияния различных параметров на технологические процессы производства нетканых материалов; решение задач оптимизации различных технологических процессов производства нетканых материалов.