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简论化工系统图形化建模仿真平台设计和开发中心

收藏本文 2024-03-17 点赞:24956 浏览:109632 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:化工系统模型对于探讨系统的动态特性、制约和安全性能评价、操作人员培训等均有重要作用。然而,由于化工对象是复杂的物质、能量和信息系统,其模型构建需要精深的专业知识和娴熟的软件设计与实现能力,是制约仿真器开发质量和速度的瓶颈。本论文针对这一不足,开展了以下工作:(1)建立了化工系统动态建模的基本单元的模型库。该模型库基于严格的化学工程原理,采取流、积表达策略,采取统一的接口标准,具有良好的可组装性。主要内容:物质系统性质计算模块、石油系统特点化模块、化工基本单元操作模块(管道、泵、压缩机、容器、精馏塔、换热器、闪蒸分离、调节器、逻辑制约单元等)。(2)推导了多输入多输出Hammerstein模型的矩阵格式,提出了改善的新型神经动力学算法辨识模型参数。为了弥补机理建模在实际运用中的不足,本论文推导了多输入多输出Hammerstein模型的矩阵格式,并提出了一种改善的新型神经动力学算法。运用此算法,可同时辨识出Hammerstein模型的多组未知参数,求解精度高,收敛速度快。文章对改善的新型神经动力学算法进行了参数的收敛性浅析。之后,本论文推导了基于Hammerstein模型的混合模型,并利用其建立实际模型与机理模型之间的偏差模型,具有很好的补偿效果。(3)提出了平台建设的六层结构,并构建了平台。系统浅析了化工系统建模和仿真的需求,根据对平台建设的探讨和通用型浅析,总结了平台的六大层次:运转层、工艺流程层、设备连接层、模型连接层、历程制约层、物理属性层。并根据此六层层次,设计并软件实现了化工建模与仿真平台。平台在图形化的前提下,包含了建模功能和仿真功能。建模平台满足图形化建模、初始化、属性编辑、数据存储等。仿真平台主要包含指导员、流程运转、仪表数据显示等。(4)将本论文建立的平台运用于建设常减压初馏系统和常压系统的流程模型,实际验证了平台的有效性。实践表明,该平台建模时间短,建模方便、门槛低、用户不必集成很多的化工知识,即可构建流程模型并仿真,具有可重用以及广泛通用性等。关键词:建模论文仿真论文平台论文化工系统论文图形化论文Hammerstein模型论文新型神经动力学论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-16

    符号说明16-17

    第一章 绪论17-23

    1.1 本论文探讨的背景与作用17-18

    1.2 文献综述18-20

    1.3 本论文的探讨内容、组织结构及主要革新点20-23

    第二章 化工系统模块化建模策略23-43

    2.1 引言23-24

    2.2 石油物系特点化24-27

    2.2.1 原油的馏分分布24-25

    2.2.2 原油的检测组分划分25

    2.2.3 检测组分物质性质25-27

    2.3 机理建模策略27-34

    2.3.1 流程的表达27

    2.3.2 适合仿真需求的物质基本性质计算策略27-29

    2.3.3 适合仿真需求的汽液相平衡描述29

    2.3.4 适合仿真需求的精馏塔板简化描述29-33

    2.3.5 适合仿真需求的精馏塔简化动态模型的构造策略33

    2.3.6 压力-流量网络的计算策略33-34

    2.3.7 物质性质计算34

    2.3.8 模块化流程状态34

    2.4 Hammerstein模型建模策略34-39

    2.4.1 模型格式34-37

    2.4.2 新型神经动力学策略辨识模型37-39

    2.5 混合模型结构及建模策略39-41

    2.6 本章小结41-43

    第三章 平台的总体结构及设计43-49

    3.1 引言43

    3.2 层次结构43-46

    3.2.1 运转层44

    3.2.2 工艺流程层44-45

    3.2.3 设备模型层45-46

    3.2.4 模型连接层46

    3.2.5 历程制约层46

    3.2.6 物理属性层46

    3.3 面向对象的设计46-47

    3.4 功能介绍47-48

    3.5 本章小结48-49

    第四章 平台的实现49-65

    4.1 引言49

    4.2 平台界面的实现49-51

    4.3 建模功能的实现51-61

    4.3.1 组态功能的实现51-60

    4.3.1.1 模块编辑的实现52-58

    4.3.1.2 连线编辑的实现58-60

    4.3.2 数据存储、加载功能的实现60-61

    4.4 仿真功能的实现61-64

    4.4.1 流程运转功能的实现61-62

    4.4.2 走势图显示功能的实现62-64

    4.4.3 模块属性页面数据更新的实现64

    4.5 本章小结64-65

    第五章 初馏系统在平台中的实现65-79

    5.1 引言65

    5.2 初馏系统的工艺流程65-67

    5.3 初馏系统的仿真设计67-71

    5.4 初馏系统仿真的平台实现71-78

    5.5 本章小结78-79

    第六章 常压塔系统在平台中的实现79-87

    6.1 引言79

    6.2 常压系统的工艺流程79-81

    6.3 常压系统的仿真设计81-83

    6.4 常压系统仿真的平台实现83-85

    6.5 本章小结85-87

    第七章 结论及展望87-89

    7.1 结论87-88

    7.2 工作展望88-89

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