Модели для исследования процессов.

Главной целью таких моделей является получение как можно более полных знаний об объекте в целом или об от­ельных его сторонах. Их основу составляет сжатое, наглядное и взаимосвязанное отражение накопленных представлений о физических, физико-химических и других закономерностях протекания процессов. В связи с этим модели такого рода иногда называют «накопленными». Их особенностями является достаточно глубокое отражение отдельных сторон и явлений, однако замкнутое математическое описание для взаимосвязей процессов во мно­гих случаях отсутствует.

Имеются попытки создания моделей, отражающих взаимосвязи для основных процессов мартеновской и конвертерной плавки, в том числе с учетом распределенности параметров. Это достига­ется, как правило, путем некоторых упрощающих предположений. Дальнейшее расширение такого рода моделей осуществляется путем постановки и проверки гипотез, а также формально-содержательного анализа остатков. Новые знания могут быть получены за счет эффекта системности, возникающего при нарастании сложности. При этом в ре­зультате машинного эксперимента на модели могут быть получены интересные результаты и варианты протекания процессов, не наблюдавшиеся ранее на реальном объекте из-за наличия определенных технологических, организаци­онных и других ограничений. Модели в таком случае при­обретают большую эвристическую ценность, так как при облегчении интерпретации теоретических и эксперимен­тальных результатов возможно выдвижение новых гипотез. Облегчается также проверка знаний об оригинале (реаль­ном объекте) за счет возможности представления знаний во взаимосвязанном (системном) виде.

Например, применительно к сталеплавильным процес­сам показана возможность совершенствования моделей путем постановки гипотез, поэтапного подключения к ним соответствующих блоков и анализа получающейся при этом ошибки моделирования различными методами, в том чис­ле разложением ее на ортогональные компоненты. Ин­тересные возможности для синтеза структуры познаватель­ных моделей появляются при использовании образно-на­глядных (картинных) моделей.

Вопросы построения познавательных моделей являются сложными и малоразработанными. Полная формализация этого процесса вряд ли возможна из-за самой его природы, однако снижение в нем доли субъективизма и введение оп­ределенных формальных начал безусловно необходимо, например, путем использования дискриминирующего экспе­римента для сопоставления отдельных моделей и гипотез, применения теории графов для проверки структур моделей

Применительно к конвертерной плавке сделана попыт­ка представления ее в виде сложной металлургической системы, для чего выделены ряд условно-элементарных операторов:

идеального перемешивания,

идеального утеснения,

застойной зоны,

испарения,

массопереноса,

абсорбции,

химической кинетики и т. д.

Кроме этого принято пять уровней детализации структуры:

1 — функциональный уровень в виде вход — выходного механизма с учетом связей со средой;

2 — гидродинамика в макрообъеме и выделение зон преимущественного протекания процессов;

3 — гидро­динамика в локальных объемах в виде комбинации условно-элементарных операторов;

4 — распределение элементов в локальных объемах (теплообмен, межфазный обмен и т. д.);

5 — химические превращения в локальном объеме.

Такой подход создает определенные предпосылки для фор­мализации и в некоторой степени автоматизации математи­ческого описания, хотя при этом и возникает целый ряд за­труднений.

Основным назначением познавательных моделей явля­ется, как уже указывалось, получение новых знаний, про­никновение во внутренний механизм явлений и процессов. Второе важное направление связано с возможностью ис­пользования этих моделей для синтеза алгоритмов управ­ления и выбора эффективных управляющих воздействий.