Исследование связей системы с окружающей средой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

Учреждение высшего образования

«Севастопольский государственный университет»

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям

и самостоятельной работе студентов

по дисциплине «Теория технических систем»

 

для студентов направлений

15.03.05 «Конструкторско–технологическое обеспечение машиностроительных производств»,

23.03.03 «Эксплуатация транспортно–технологических машин и комплексов» всех форм обучения

 

 

 

Севастополь

УДК 621.01

Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов всех форм обучения по дисциплине «Теория технических систем» для студентов направлений 15.03.05 «Конструкторско–технологическое обеспечение машиностроительных производств» и 23.03.03 «Эксплуатация транспортно–технологических машин и комплексов» / Сост. Ю.К. Новоселов, В.А. Буштрук, Е.А. Левченко – Севастополь, Севастопольский государственный университет, 2015. – 68 с.

 

 

Целью настоящих методических указаний является оказание помощи при выполнении практических занятий и контрольной работы по курсу «Теория технических систем» для студентов всех форм обучения.

 

 

Методические указания утверждены на заседании кафедры Технологии машиностроения 16 февраля 2015 г., протокол № 6.

 

 

Рецензент: Харченко А.О., кандидат техн. наук, профессор.

 

 

Рекомендованы в качестве методических указаний учебно–методическим центром и научно–методическим советом Севастопольского государственного университета.

 

 

Ответственный за выпуск: Братан С.М., д–р. техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Технология машиностроения».

СОДЕРЖАНИЕ

	Практическое занятие № 1 (2 часа) Научно–техническая информация и ее анализ……………...
	Практическое занятие № 2 (2 часа) Исследование связей системы с окружающей средой……..
	Практическое занятие № 3 (2 часа) Системы преобразований…………………………………….
	Практическое занятие № 4 (2 часа) Оценка погрешностей при моделировании систем…………
	Практическое занятие № 5 (2 часа) Планирование экспериментов методом последовательного изменения переменных……………………………………….
	Практическое занятие № 6 (2 часа) Обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов……………………………………….
	Практическое занятие № 7 (2 часа) Многофакторное планирование экспериментов……………
	Практическое занятие № 8 (2 часа) Обработка экспериментальных данных при многофакторном планировании экспериментов……………….…………..
	Практическое занятие № 9 (Часть 1) (2 часа) Иерархическое описание технической системы…………….
	Практическое занятие № 10 (Часть 2)(2 часа) Иерархическое описание технической системы…………….
	Практическое занятие № 11 (2 часа) Модели дискретной технической системы………………….
	Практическое занятие № 12 (2 часа) Постановка задачи оптимального управления технической системой……………………………………………...………..
	Практическое занятие № 13(2 часа) Оптимизация маршрута обработки (перевозки груза) методом динамического программирования…………………
	Практическое занятие № 14 (2 часа) Оптимизация загрузки оборудования (транспортных средств) методом линейного программирования…..……….
	Практическое занятие № 15 (2 часа) Моделирование технических систем с применением теории подобия…………………………………..……………...……..
	Практическое занятие № 16 (Часть 1) (2 часа) Морфологический анализ при синтезе технических систем..
	Практическое занятие № 17 (Часть 2) (2 часа) Морфологический анализ при синтезе технических систем..
	Библиографический список………………………………….

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

НАУЧНО–ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ АНАЛИЗ

 

Цель занятия – ознакомление с научно–технической информацией, используемой при проведении научных и патентных исследований.

 

1.1. Теоретический раздел

 

Научная деятельность может развиваться только при общении, обмене сведениями, т.е. должна функционировать система коммуникаций, обслуживающая сферу общения.

Научно–технический прогресс может обеспечить обмен только через каналы коммуникаций: прямой рабочий контакт между исследователями, общение на конференциях, симпозиумах, научных семинарах, ознакомление со статьями и трудами.

Научно–техническая информация позволяет материализовать результаты интеллектуальной работы. Каждый исследователь должен уметь с минимальной затратой сил и времени получить максимальную пользу из источников научной и технической информации [1].

Термины и определения

Информация [лат. information – разъяснение, изложение], первоначальные – сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т.д.); с середины 20 века - общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, сегодня одно из основных понятий кибернетики.

Первичные документы

Источники информации, которые отличаются большим разнообразием. Если информация каким–либо способом зафиксирована и имеется возможность ее считывать повторно, то такой источник представляет собой документ.

Термин «документ» был введен в русский язык Петром I, который перевел это слово как «письменное свидетельство». Таким образом, вначале документы имели сугубо правовое значение и к ним причислялись разные деловые бумаги, имеющие юридическую силу. С развитием техники документами стали считать всю печатную информацию: книги, журналы, брошюры и т.п. В настоящее время под документом понимают любой материальный носитель с зафиксированной на нем информацией.

Документальные источники научно–технической информации делятся, прежде всего, на первичные и вторичные.

Первичные документы могут быть публикуемые и непубликуемые. К публикуемым документам относятся различного рода издания.

Издание – произведение печати, прошедшее редакционно–издательскую обработку и предназначенное для передачи содержащейся в нем информации.

Характеристиками документальных источников информации являются полнота и достоверность данных, наличие теоретических обобщений, сроки их опубликования и возможность получения самих источников. Каждый из источников имеет свои достоинства и недостатки.

Публикуемые документы

Наиболее распространенными документальными источниками информации являются книги и брошюры. Книга представляет собой непериодическое издание. Может издаваться однократно или многократно (переиздаваться). Вследствие значительного времени, необходимого для написания и издания книги, а также из–за помещения в ней ранее опубликованных материалов, к моменту выхода в свет информационная ценность книги снижается. Достоинством книги являются систематичность и полнота изложения, не присущие статьям периодических изданий. В виде книг издается научно–техническая, научно–популярная, техническая, учебная, справочно–энциклопедическая и официально–документальная литература.

К непериодическим изданиям относятся монографии, сборники, материалы научных конференций, семинаров школ и т.д.

Монография представляет собой научный труд, опубликованный одним или несколькими авторами и посвященный специальному вопросу науки, разработанному с максимальной полнотой.

Сборник является изданием, составленным из отдельных работ разных авторов или одного автора, посвященных, как правило, одному направлению научных исследований.

Периодические издания представляют собой важные и сравнительно оперативные источники информации. Для специалистов любой отрасли науки и техники наибольший интерес представляют именно журналы. По сравнению с книгами они во много раз быстрее сообщают сведения о научно–технических достижениях.

Журналы по содержанию бывают научные, научно–популярные и производственные.

Продолжающиеся издания занимают промежуточное положение между книгами и журналами. Это сборники трудов научных учреждений, вузов, публикуемые без строгой периодичности, бюллетени, ученые записки и т.п.

Специальные виды технических изданий также занимают важное место среди публикуемых источников научно–технической информации.

Патентно–лицензионные издания, относящиеся к рассматриваемым документам, включают описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам, описания открытий, официальные патентные бюллетени. Сведения о выданных авторских свидетельствах и патентах публикуются в патентных бюллетенях.

По читательскому назначению непериодические научно–технические издания условно разделяются на 6 типов:

1. научная литература, предназначенная для высококвалифицированных специалистов (труды классиков науки; публикации научно– исследовательских учреждений, съездов, конгрессов; книги, отражающие содержание диссертаций);

2. научно–популярная литература;

3. производственно–техническая литература (описание различных технических устройств, способов производства и технологий);

4. учебные пособия (учебники для ВУЗов);

5. справочно–энциклопедическая литерату ра (общие и отраслевые справочники, толковые и специальные словари);

6. официально–документальная литература (нормативные источники, сборники и отдельные издания стандартов, технических условий).

В научно–исследовательской работе невозможно обойтись без изучения патентной литературы. Научно–техническая информация, содержащаяся в патентно–лицензионных изданиях, представляет собой сведения обо всех достижениях человечества за последние 200 лет.

Нормативно–техническая документация по стандартизации

Стандарт – нормативный документ, разработанный, как правило, на основе отсутствия противоречий по существенным вопросам большинства заинтересованных сторон и утвержденный признанным органом, в котором установлены для общего и многократного использования правила, требования, общие принципы или характеристики, касающиеся разных видов деятельности или их результатов, для достижения оптимальной степени упорядочения в определенной области.

В национальной системе стандартизации существуют такие категории нормативной документации (НД):

• государственные стандарты Российской Федерации;

• отраслевые стандарты Российской Федерации.

• стандарты научно–технических и инженерных обществ и союзов Российской Федерации.

• технические условия Российской Федерации;

• стандарты предприятий.

К государственным стандартам приравниваются:

• государственные строительные нормы и правила – ДБН.

• государственные классификаторы технико–экономической и социальной информации – ДК.

Государственные стандарты издаются в виде отдельных брошюр, сборников, которые доступны широкому кругу потребителей информации.

Порядок разработки, утверждения и использования отраслевых стандартов, стандартов научно–технических и инженерных обществ и союзов устанавливается органом управления отрасли или соответствующим органом общества и союза. Эти стандарты подлежат государственной регистрации в Госстандарте Российской Федерации. К системе НД следует отнести также стандарты международных организаций и национальные стандарты ведущих стран:

• стандарты международных организаций ISO и IEC;

• публикации Международной организации законодательной метрологии (OIML);

• европейские стандарты (Е);

• национальные стандарты Великобритании (BS), Германии (DIN); Франции (NF) и др.

Промышленные каталоги содержат сведения об изделиях, серийно выпускаемых, рекомендованных к серийному производству, снимаемых с производства, а также сведения об изменениях параметров, технических и эксплуатационных характеристик.

К промышленным каталогам относятся: каталоги–справочники, номенклатурные справочники, отраслевые каталоги, листки – каталоги, пристендовые листки, инструкции по эксплуатации, паспорта на изделия и прейскуранты.

Патентная информация

Патентная информация – это любой вид информации, содержащийся в патентном документе. Патентный документ – официально публикуемый и непубликуемый документ, содержащий сведения о результатах научно– исследовательских, проектно–конструкторских, и других подобных работ заявленных или признанных объектами промышленной собственности (изобретениями, полезными моделями, промышленными образцами), а также сведениями об охране прав изобретателей, патентовладельцев.

К источникам патентной документации относятся: патентные бюллетени патентных ведомств и описания к объектам промышленной собственности.

Опубликованные патентные документы в изданиях расположены по индексам международных классификаций

• патентной – МПК.

«промышленных образцов – МКПО.

• товаров и услуг – МКТУ.

Международная патентная классификация (МПК)

МПК является средством для единообразного в Международном масштабе классифицирования патентных документов и представляет собой эффективный инструмент для патентных ведомств и других потребителей, осуществляющих поиск патентных документов с целью установления новизны и оценки вклада изобретателя в заявленное техническое решение (включая оценку технической прогрессивности и полезного результата или полезности). Важным назначением МПК, являются:

• служить инструментом для упорядоченного хранения патентных документов, что облегчает доступ к содержащейся в них технической и правовой информации;

• быть основой для избирательного распределения информации среди потребителей патентной информации;

• быть основой для определения уровня техники в отдельных областях;

• быть основой для получения статистических данных в области промышленной собственности, что в свою очередь позволит определять уровень развития различных отраслей техники.

 

Порядок выполнения работы

1. На основе анализа научно–технической информации привести примеры вторичных документов.

2. Подготовить отчет.

1.3. Содержание отчета

 

1. Краткие сведения о научно–технической информации.

2. Обзор состояния вопроса по теме, утвержденной преподавателем по публикациям последних лет изданий.

3. Выводы по работе.

 

Вопросы для контроля знаний

1. Каким образом классифицируется научно–техническая информация?

2. Что относится к первичным документам?

3. Какие существуют категории нормативной документации в системе стандартизации?

4. Назначение Международной патентной классификации.

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗЕЙ СИСТЕМЫ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

 

Цель занятия – приобретения навыков по выявлению и анализу связей системы с окружающей средой

Теоретический раздел

Сущность системного подхода заключается в том, что некоторая область материального мира разделяется на две части, одна из которых рассматривается как система, а вторая как окружающая среда. Обязательным условием такого выделения является учет связей системы со средой. Без связей со средой система как правило не может функционировать. Так, например, автомобиль может перемещаться только в среде, станок не может выдавать обработанные детали, если на него не поступают заготовки и энергия. Схематично систему изображают в виде четырехугольника, круга или их комбинации, рис.2.1.

 

Рис. 2.1 – Графическое представление технической системы

 

Все связи системы со средой принято разделять на входные переменные, управляющие воздействия, возмущающие воздействия и выходные переменные. Кроме того, сама система характеризуется совокупностью параметров состояния.

К входным переменным относят переменные, поступающие из среды на систему, значения которых не изменяются в течение определенного периода наблюдения. В пространстве переменных они образуют вектор . Для автомобиля такими входными переменными являются масса перевозимого груза, состав бензина, параметры настройки и т.д., для технологической операции – не изменяемые в процессе обработки элементы режима резания, параметры заготовки, исходные параметры режущего инструмента. Например, при обтачивании наружной поверхности на универсальном станке выбирают и устанавливают механическими переключателями частоту вращения шпинделя станка, продольную подачу, перемещая суппорт станка, – глубину резания. В процессе обработки поверхности ни один из перечисленных параметров не изменяется.

Управляющие воздействия – это такие входные переменные, значения которых могут меняться в процессе работы системы по заданному закону, они образуют вектор в момент времени t. Наличие управляющего воздействия существенно расширяет функциональные свойства технической системы. Примерами управляющих воздействий для автомобиля являются: угол поворота колес, количество подаваемой в цилиндры горючей смеси, силы прижима тормозных колодок к фрикционным барабанам. При механической обработке это – элементы режима, изменяемые в процессе обработки заготовки. Например, при круглом наружном шлифовании, рис 2.2, шлифовальному кругу сообщают вращательное движение с окружной скоростью =35…50 м/с. Обрабатываемую заготовку устанавливают в центра передней и задней бабок станка и приводят во вращение со скоростью = 0,4…1,2 м/c. После включения вращения заготовки и круга шлифовальной бабке сообщают поперечную подачу S.

 

 

Рис. 2.2 – Схема процесса круглого наружного врезного шлифования

 

Для снижения трудоемкости операции и получения высокого качества поверхности работают с переменной поперечной подачей, рис 2.3. После этапа врезания в начале цикла обработки (черновой этап) задается увеличенная подача, при которой снимается основная часть припуска. На втором участке цикла (чистовой этап) подача снижается в 2…3 раза, на третьем участке (этап выхаживания) подача вообще отключается. Процесс обработки продолжается за счет постепенного снижения упругих деформаций технологической системы.

 

 

Рис. 2.3 – Изменение поперечной подачи за период обработки одной поверхности

 

Вектор возмущающего воздействия характеризует влияние на систему случайных факторов , а также случайных отклонений входных переменных, управляющих воздействий и параметров состояния. При наличии возмущающего воздействия даже при постоянстве входных переменных и управления выходные переменные изменяются, они являются случайными. Например, при движении автомобиля к возмущающему воздействию относят случайные неровности дороги, колебания скорости ветра, дефекты передач от двигателя к колесам и ряд других. При механической обработке к таким воздействиям можно отнести: колебания размера и твердости заготовок в пределах партии, колебания напряжения в электрической сети и другие. В результате влияния этих факторов невозможно получить одинаковые размеры у всех деталей обрабатываемой партии. На практике стремятся уменьшить влияние случайных факторов на работу технической системы.

При воздействии на систему входных переменных, управляющих и возмущающих воздействий, а также вследствие процессов, протекающих в самой системе, изменяются ее параметры состояния, которые определяются вектором .

В окружающую среду от системы поступают выходные переменные, вектор . К выходным переменным, например, при эксплуатации автомобиля, относят: координаты его пространственного расположения, технико-экономические показатели работы, выхлопные газы и т.д. Для операций обработки заготовок – это параметры полученной детали, технико-экономические показатели процесса обработки, для изделия – все параметры, предусмотренные техническими требованиями, себестоимость его изготовления, надежность, соответствие требованиям эксплуатации и ряд других параметров.

 

Порядок выполнения работы

 

Техническая система, для которой изучаются связи со средой, выбирается и согласовывается с преподавателем студентом самостоятельно. Это могут быть: станок, автомобиль, холодильник, стиральная машина и т.д. Работа выполняется в следующей последовательности:

– дается краткое описание системы;

– устанавливаются наиболее значимые входные, выходные переменные, управляющие и возмущающие воздействия;

– проводится анализ их влияния на функционирование системы;

– составляется отчет по работе.

 

Содержание отчета

 

1. Краткие сведения из теории.

2. Данные задания для выполнения расчетов.

3. Перечень наиболее значимых связей системы со средой.

4. Анализ влияния связей на процессы функционирования системы.

5. Выводы по работе.

 

Вопросы для контроля знаний

1. Как можно графически представить систему?

2. Какие переменные называют входными, а какие выходными?

3. Приведите примеры управляющих воздействий.

4. Улучшается ли работа системы при воздействии возмущений?

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

 

СИСТЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

 

Цель занятия – приобретение студентами навыков по анализу процессов преобразований.

 

Теоретический раздел

Проведем анализ систем вида «процесс». Термин «процесс» означает, что что-то происходит, совершается, т. е. изменяется с течением времени. Наряду с естественными процессами человек организует искусственные процессы с целью осуществления необходимых или желательных для него изменений. Хотя человек и подчиняется законам природы, все же он может ускорить, усилить или улучшить некоторые природные процессы или их свойства. Целенаправленное изменение определенных объектов имеет для людей жизненную важность. Оно необходимо для удовлетворения человеческих потребностей.

Искусственные процессы, в которых те или иные свойства объекта претерпевают соответствующие изменения при участии людей и технических средств, вследствие чего достигается желаемое состояние операнда (объекта), будем называть преобразованиями, рис. 3.1.

 

 

Рис. 3.1 – Модель системы преобразований

 

Термин "операнд" (Od) выбран в качестве общего названия всех предметов, систем и состояний, подвергаемых целенаправленному преобразованию. Как правило, операнд в конкретной ТС рассматривается как часть (подсистема, элемент) системы. Преобразование есть следствие определенных воздействий, основанных на физических, химических или биологических явлениях и описываемых некоторой инструкцией, рецептом, алгоритмом, технологией.

Воздействия на операнд выполняются операторами, в качестве которых могут выступать другие подсистемы и элементы. Эти воздействия являются их выходными переменными . В ТС процессы преобразования, как правило, всегда неразрывно связаны с объектом. Система (станок, доменная печь, машина, подъемный кран и т.д.) создаются специально для осуществления определенного процесса.

Процесс преобразования является очень сложным процессом. Он может состоять из большого числа этапов, подэтапов и операций. Например, при производстве изделий он включает в себя: добычу полезных ископаемых (например, руды), первичную переработку сырья (обогащение), производство полуфабриката (чугуна, стали), изготовление заготовок (литье, штамповка), обработку заготовок (механическая, термическая, электрохимическая), сборку и испытание изделий. На каждом из этих этапов в преобразовании могут принимать участие люди и технические системы. Большое влияние на процессы преобразования оказывает среда, на рис. 3.1 – «окружение».

Желаемые преобразования операнда (объекта преобразования) достигаются целеустремленными воздействиями материального (S), энергетического (En) или информационного (І) типов. Эти три типа влияний при любом преобразовании осуществляются людьми (∑Ме), техническими системами (∑ТS) и окружением (Umg).

Обработка вещества, энергии или сигналов предусматривает выполнение с помощью технических объектов (ТО) некоторой четко определенной последовательности операций. В этой связи технологией будем называть способ, метод или программу превращения вещества, энергии или информационных сигналов из заданного начального состояния в заданное конечное состояние с помощью определенных ТО.

Разнообразие технологий так же велико, как и разнообразие ТО, и благодаря инженерному творчеству продолжает быстро повышаться. Например, существуют разные технологии изготовления болтов и гаек, переработки руд, сборки машин и механизмов.

В последнее время большое значение приобрели так называемые информационные технологии, где дополнительным инструментом преобразований является моделирование, например, моделирование процесса на ЭВМ.

.

Порядок выполнения работы

 

Операнд, для которого изучаются процессы преобразования, выбирается и согласовывается с преподавателем студентом самостоятельно. Это могут быть: станок, автомобиль, холодильник, стиральная машина и т.д. Работа выполняется в следующей последовательности:

– дается краткое описание системы преобразования;

– устанавливаются участие в преобразовании людей, технических систем, среды;

– проводится анализ влияния на преобразование воздействий материального, энергетического и информационного типов;

– составляется отчет по работе.

Содержание отчета

 

1. Краткие сведения из теории.
2. Данные задания для выполнения задания.
3. Краткое описание системы преобразования.
4. Анализ участия в преобразовании людей, технических систем, среды.
5. Анализ влияния на преобразование воздействий материального, энергетического и информационного типов.
6. Выводы по работе.

 

Вопросы для контроля знаний

 

1. Что такое операнд?

2. С какой целью выполняются преобразования?

3. Какие воздействия учитываются при анализе преобразований?

4. Что такое технология?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ СИСТЕМ

 

Цель занятия – выполнение оценки погрешностей, возникающих при моделировании системы.

 

Теоретический раздел

 

Функциональное описание ТС необходимо для дальнейшего управления системой, предсказания ее поведения, прогнозирования времени необходимого ремонта и обслуживания.

Существует два пути функционального описания:

– математическое описание ТС на основе известных законов статики и динамики, законов сохранения энергии. Такому моделированию поддаются простые ТС, не отягощенные большим количеством связей, возмущающих воздействий и входных переменных. Применение такого моделирования к многоуровневым ТС приводит к возникновению погрешностей в расчетах, ввиду невозможности учесть все возмущения;

– эмпирическое моделирование на основе результатов экспериментальных данных [5]. Такие модели более точно описывают поведение ТС, но имеют узкую область использования (в условиях проведение эксперимента). Для получения зависимостей эмпирическим путем используют теорию планирования эксперимента.

При выполнении модели выбирают из справочной литературы. Для каждой модели устанавливают функции переходов и функции выходов, управления изменений фазовых координат объекта, определяют входные переменные, параметры состояния системы, выходные переменные. Делают вывод о возможности использования этих моделей в целях оптимизации операций и оптимального управления [7].

Погрешности измерений.

Погрешности прямых и косвенных измерений оценивают для различных операций.

Одним из важнейших этапов подготовки экспериментальных исследований являются этапы оценки точности измерения всех входных и выходных переменных. Только при наличии данных о погрешностях измерения параметров можно говорить о достоверности экспериментальных данных и делать оценку тех или иных направлений совершенствования технологических процессов и отдельных операций. Например, при исследовании процессов резания возникают задачи оценки точности поверхности, размеров заготовки, размеров обработанной детали. При исследовании процессов движения: точности измерения скорости, точности установки углов развала, схождения, балансировки колёс. Часть из этих параметров измеряют стандартными приборами, другую часть – специально создаваемыми установками. Точность измерения на этих установках заранее неизвестна.

Погрешности, возникающие при оценке параметров технологического процесса и параметров изделия, могут быть прямыми и косвенными. К первым относятся погрешности, которые появляются при непосредственном измерении исследуемого параметра. При их анализе различают три основных типа ошибок:

1. систематические, величина которых одинакова при всех измерениях, проводящихся одним и тем же методом с помощью одних и тех же измерительных приборов;

2. случайные, величина которых различна даже для измерений, выполненных одинаковым способом. Случайные ошибки обязаны своим происхождением ряду причин, действие которых неодинаково в каждом опыте и не может быть учтено;

3. промахи, источником которых является недостаток внимания экспериментатора. Для устранения промахов нужно соблюдать аккуратность при проведении эксперимента и при записях результатов.

Систематические погрешности устраняются при тщательной проверке, юстировке и аттестации измерительных средств.

Величина случайных погрешностей может быть уменьшена при снижении влияния на результат измерения возмущающих факторов. Другим путем повышения точности является многократное измерение исследуемого параметра. В связи с тем, что полностью устранить влияние случайных погрешностей весьма трудно, второй способ при проведении исследований находит широкое применение.

По результатам таких измерений вычисляют среднее арифметическое значение исследуемой величины и среднюю квадратичную ошибку единичного результата S при n измерениях

 

(4.1)

(4.2)

 

где – результат i –го измерения; n – число измерений.

Средняя квадратичная погрешность среднего арифметического , равна средней квадратичной погрешности отдельного результата , деленной на корень квадратный из числа измерений

 

. (4.3)

 

Если известна средняя квадратичная ошибка, с которой необходимо получить результат, и средняя квадратичная ошибка единичного результата, то зависимость (4.3) позволяет рассчитать число необходимых измерений.

В ряде случаев при выполнении технологических исследований измеряется не непосредственно интересующая величина, а другая, зависящая от нее тем или иным образом. Возникающая при таких вычислениях погрешность определения исследуемой величины, называется погрешностью косвенных измерений.

Расчетные зависимости для определения погрешности имеют вид:

4. при оценке влияния на точность результата точности измерения одного параметра

; (4.4)

 

где – погрешность определения исследуемого параметра (функции);

5. при оценке погрешности результата, вызванной неточностью измерения нескольких аргументов

 

(4.5)

 

где – погрешность определения і –го аргумента.

 

4.2. Порядок выполнения работы

 

1. Получить задание от преподавателя.

2.Рассчитать среднюю квадратичную погрешность единичного результата при известных единичных измерениях шероховатости поверхности .

3.Подготовить отчет.

 

4.3. Индивидуальное задание

 

Каждый студент выполняет индивидуальное задание, выбрав вариант по таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 – Индивидуальное задание

№ варианта	Единичные измерения шероховатости , мкм
	0,63	0,43	0,74	0.62	0,56	0,47	0,70
	0,15	0,17	0,23	0,18	0,26	0,33	0,27
	0,22	0,37	0,24	0,46	0,32	0,40	0,42
	0,78	0,68	0,72	0,56	0,81	0,63	0,71
	0,28	0,36	0,43	0,22	0,34	0,31	0,23

Продолжение таблицы 3.1

	0,86	0,92	0,99	0,78	0,95	0,93	0,80
	0,16	0.12	0,22	0,18	0,13	0,25	0,17
	0,96	0,77	1,03	0,86	0,75	1,0	0,99
	0,55	0,61	0,73	0,76	0,68	0,78	0,63
	1,05	0,78	0,95	1,02	0,81	0,98	0,77

 

4.4. Содержание отчета

 

1. Краткие сведения по оценке погрешностей при моделировании.

2. Математические зависимости по определению погрешностей измерений.

3. Выводы по работе.

 

4.5. Вопросы для контроля знаний

 

1. Какие существуют способы описания систем?

2. Какие существуют виды погрешностей измерения?

3. Как выполняется анализ систематических погрешностей?

4. Как определяется средняя квадратичная погрешность?

5. Как вычисляются погрешности косвенных измерений?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ

 

Цель занятия – приобретение студентами навыков по использованию метода последовательного изменения переменных при планировании экспериментальных исследований.

 

Теоретический раздел

Все методы планирования экспериментов

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: