Методы оптимизации в металлургии: Методические указания к выполнению курсовой работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский Государственный Индустриальный Университет»

Кафедра литейного производства

Методы оптимизации

в металлургии

Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Методы оптимизации в металлургии»

Специальность «Металлургия черных металлов» (110100),

специализация «Менеджмент комплексных технологий

черной металлургии»

Специальность «Литейное производство черных и

цветных металлов» (110400)

Новокузнецк

2004

УДК  62.50: 621.74:681.3:658.56. 

             М  00

Рецензент: кафедра информационных технологий в металлургии Сибирского государственного индустриального университета

(зав. кафедрой, д. т. н., профессор )

М 00 Методы оптимизации в металлургии.: Метод. указ. к выполнению курсовой работы / Сост.: : СибГИУ - Новокузнецк, 2004 - 32 с.

Изложены краткие сведения о применении математических методов для оптимизации технологических процессов в металлургии. Изложена методика, аппарат и применение методов для оптимизации технологического процесса. Приводятся варианты индивидуальных заданий и примеры их выполнения.

Предназначена для студентов специальностей: «Металлургия черных металлов (110100) специализация «Менеджмент комплексных технологий черной металлургии», «Литейное производство черных и цветных металлов» (110400).

СОДЕРХАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Металлургические системы, включающие в себя совокупность разнообразных физико-химических превращений, приводящих к получению различных металлических материалов, относятся к числу наиболее сложных. При малой изученности сложных металлургических систем, при полном отсутствии математического описания объекта или, при наличие в процессе разнообразных неуправляемых технологических факторов, задача управления и оптимизации процессом существенно затрудняется и требует специального подхода с выбором метода оптимизации.

Применение количественных, математических методов для обоснования решения позволяет решить задачу оптимизации сложных технологических процессов, в которых изменение различных факторов носит случайный характер и отсутствует четкое представление о характере влияния факторов друг на друга.

Термин «оптимум» происходит от латинского слова  «optimum», что означает в буквальном переводе «наилучшее» и обозначает совокупность наиболее благоприятных условий протекания какого-либо процесса. Термин «оптимум» в каждом конкретном случае можно понимать как «самое наилучшее» применительно к изучаемому процессу или объекту.

Оптимизация – это процесс перевода изучаемого процесса или явления в состояние, отвечающее оптимуму целевой функции.

Характеристика математических методов оптимизации представлены в работах [1– 4, 6, 8]. Применение данных математических методов для оптимизации технологических процессов (ТП) металлургического производства освещается в курсе «Методы оптимизации в металлургии».

1 Методы оптимизации технологических

процессов

В металлургическом производстве наиболее часто решаются две основные задачи оптимизации:

-  оптимизация ТП или отдельных операций;

-  оптимизация составов и свойств многокомпонентных материалов (сплавов, смесей, компонентов шихты и т.д.).

Для решения этих задач по существу используются вся номенклатура методов оптимизации, рассматриваемых в работах [1– 4, 6, 8]. Такие как:

-  однофакторная оптимизация (метод поочередного изменения параметров, метод Гаусса - Зейделя);

-  методы многофакторного эксперимента.

Наиболее часто используют методы параметрической оптимизации, разделяющейся на методы безусловной оптимизации (методы сканирования, градиента, наискорейшего спуска, тяжелого шарика и т.д.), методы математического программирования (линейное программирование, в том числе симплекс- метод, динамическое программирование), методы статистической оптимизации (теория игр, планирование эксперимента).

Решение задач оптимизации основано на широком применении математико-статистических методов:

-  статистической проверки гипотез;