《系统建模与仿真》课程论文

北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文1/17《系统建模与仿真》课程论文一、文件综述《费景高：计算机仿真建模方法-01》一文中对计算机仿真建模的原始思想进行了初步阐述。主要内容为计算机仿真实验的目的、利用计算机进行数学仿真的过程、计算机仿真的分类：数字仿真和模拟仿真、最后对一个简单连续时间系统建立数字仿真模型例子进行介绍。《费景高：计算机仿真建模方法-02》一文中介绍了建模方法的两种设计思想，分别是Adams方法和Runge-Kutta方法。目前大多数常用的建模方法都可以由这两种设计思想构造。在实际应用时，将这两种思想适当延伸。或者将他们适当组合，可以构造合适的建模方法，以建立具有特殊需求的数字仿真模型。《费景高：计算机仿真建模方法-03》一文利用线性系统的特殊形式，给出建立数字仿真模型的一些处理方法，有线性系统数字仿真的预处理方法和小步合成方法，对于传递函数的数字仿真，还给出了双线性变换方法。应用这些方法可以建立线性系统的速度快精度高的数字仿真模型。《费景高：计算机仿真建模方法-04》一文讨论了仿真模型的误差估计和补偿问题，可以总结成如下步骤：1、由连续模型建立离散的数字仿真模型2、应用z变换建立仿真模型的离散传递函数。3、估计仿真模型的特征根和正弦传递函数的误差。4、在仿真模型中设置可谓量来补偿估计出的误差。为了得到合适的模型特性，上述时步骤可能会循环多次，直到满意为止。《费景高：计算机仿真建模方法-05》一文简单地介绍了仿真模型建模过程中间断特性的处理方法。在非实时仿真和要求较高仿真精度时，可以采用高精度的间断处理方法，而在实时仿真或要求的仿真精度不高时，采用固定积分步长的平均法比较合适。可以证明，由于平均法引进的仿真误差与T成正比。因此当积分步长T较小时，平均法的仿真精度将比不处理间断的情形有显著的提高。北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文1/17《费景高：计算机仿真建模方法-06》一文介绍了动力学系统数字仿真的组合方法，并且给出了具体数字仿真模型的例子。《费景高2000-01：数字仿真模型校核验证和测试》校核、验证和测试是建立有效的数字仿真模型的重要活动，它贯穿于仿真的全过程，对于保证仿真结果的可信性具有重要的作用。本文对此作了简单的介绍，并且给出一些具体的实施步骤。仿真模型的校正包括静态检查、动态调试、人工校对。模型的验证包括离散化算法的验证、物理验证、典型例子的测试、模型特性的测试。《费景高2000-02：数学仿真模型误差估计和校正》误差估计在数学仿真模型的确认中有着重要的作用。本文给出数学仿真模型的时域误差估计方法和一些误差校正方法，从而利用计算量较小但误差较大的方法，通过误差校正得到精度较高的结果。这种处理特别适台于飞行器精度评定的随机打靶仿真试验。《化工动态学》一文从历史的角度阐述了作者对化工过程中动态模型的理解，并对化工过程中的数学描述方法加以介绍。从一个生产过程的机理出发运用守恒定律获得动态数学模型，给出了动态建模的一般方法，在过程动态建模中遇到的其他问题如液体流动系统动态行为进行介绍并给出解决方案。《第二章化学反应动力学》一文主要内容为1、化学反应过程分为容积反应过程和表面反应过程两类。2、排除一切物料传递过程影响的化学反应本身固有的速率和规律称为微观反应速率（或本征反应速率）和微观动力学（或本征动力学）。3、化学反应的一般形式为()()icTrfCfT4、化学反应的速率特征可以概括地表示为反应速率的浓度效应和温度效应。5、气固相催化反应过程通常由吸附、反应和脱附过程串连组成。《化工过程动态仿真软件的控制接口》一文是楚纪正老师对他之前的一篇文章《化工过程动态仿真软件的一般结构》中控制接口的进一步说明。其中包括开关量、手操器量变换及调节器变量、连锁变量的协调对应。此外，本文还归纳了化工控制物流生成的一般模式，给出了一种连锁逻辑网络的生成方法。《化工过程动态仿真软件的一般结构》一文是楚纪正老师在他之前提出的化工过程系统学分类方法的基础上，给出了化工过程动态仿真软件的一般结构。该结构讲所有变量分为操作内容、阀门开度和动态数据三个大类，分别建立数据库北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文2/17进行维护，数据高度共享，执行效率高。以动态数据库为核心，易于实现面向对象的程序设计，程序模块细化，可组装性能高。《化工过程工艺设备仿真模型的开发工具平台》一文是楚纪正老师基于之前提出的化工过程动态仿真软件的一般结构，应用工艺物料流程的系统学分类方法，提出并初步构造了化工过程工艺设备仿真模型的开发工具平台。此外，通过举例说明了应用流积概念。借助开发平台进行设备建模的方法。《化工过程培训仿真器的新型软件构造模式与C++实现》一文提出了一类基于微机网络的化工过程仿真培训器的软件构造摸式及用面向对象的C++语言的实施方法。在提出的仿真器中：（1）过程按工艺流程切割为若干个独立的部分，分别建模，井在不同的学员操作站运行，而过程间的物料、能量及信息耦合由下位机间的通讯实现；（2）根据下位机上运行的具体模型，配备相应的操作画面，形成一个相对独立的操作岗位；（3）教师指令台（上位机）仅承担对各个操作站的监控职能，如冻结、评分、引发事故等。由于该类仿真器中模型被分解为小规模的模块分散独立运行，过程数学模型和学员操作环境合二为一，极大地减少了通讯数量，显著地改进了仿真器的可靠性和运行速度，增强了微机对大型过程细微仿真的适应性。《科学精神与东西文化》中国人论述科学精神的文章里这篇是算早的。很多做科学工作的人自己并不发言，也是没有科学大家的缘故吧。倒是做学问（现在可以称为研究社会科学）的人有一些演、随笔，此即其一。我知道胡适还有一篇《格致与科学》。我很惭愧学习多年而不知科学为何物！梁启超先生对科学对文化的解读都处在时代的浪潮之巅。《客观世界和模型表达》一文是楚纪正老师对客观世界的思考进而引申到有概念到模型的建立过程，把科学问题上升到哲学高度。哲学和科学也总是相互依存，相互促进的。《怎样用辩证法放屁》看完此文我混乱了，连放个屁都有这么多说法，辩证法真是一个神奇的东西！二、课后作业1、CHR关联石油馏分物性数据编者：张玉梅楚纪正石油和石油产品是由以烃类为主的有机化合物组成的复杂物质系统或复杂混合物，其中的北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文3/17化学组分多得不可胜数以致无法确切得知。作为多元系的一种极限情况，石油或石油产品可实用地等效为由一定数目石油馏分(distillatefraction)组成的多元假组分(pseudo-component)体系。所谓馏分，是在某种蒸馏条件(通常为实沸点蒸馏)下分离混合物得到的混合物的一个物质构成部分。显然，石油馏分自身也是一种化学组分多得不可胜数的复杂混合物，并在用于构成其母体混合物的物质系统时被称为假组分。这种表征石油或其产品物质构成的方法，被称作假组分法。假组分法是石油加工工程计算中最常用且被公认为标准的特征化(characterization)方法。假组分是一种具有一定未知但却真实存在的化学物质构成、一定已知的平均物理性质和平均化学性质的虚拟化学组分。借助假组分概念，传统的多组分物系的工程计算方法便可用于石油体系。除了假组分方法，人们在研究中还提出了诸如连续分布函数法等其它特征化方法。然而，无论采用何种特征化方法，石油馏分的性质计算都是工程计算必须事先解决的问题。大量试验表明，尽管各种石油馏分在来源、外观及组成上存在相当大的差异，但石油馏分的各种物理和化学性质间却存在着普适的关联关系，而且石油或石油产品的宏观性质可以通过其构成馏分的数量和性质进行预测。前人曾就石油馏分的物性关联和预测做了大量的研究[1]，这些研究成果在美国石油学会(API)编写的石油炼制技术手册[2,3,4]中给予了系统的汇编和评述，本章介绍的有关内容主要取材于该手册，部分图表及算法取自其它文献[5,6]。由于篇幅有限，凡是有简单、可靠关联式相对应的图表，只列出关联式。7.1.2.特性因数石油馏分的特性因数(characterizationfactor)定义为KTSwME1813./(7-1-16)式中，Kw——特性因数。又称Watson特性因子。TME——中平均沸点，K。S——相对重度(specificgravity)，15.56ºC/15.56ºC。特性因数可大致表示石油的烃类组成特征。烷烃的Kw最高，芳香烃最低，而环烷烃居中。一般来说，富含烷烃的石油馏分Kw＝12.513.0，北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文4/17富含环烷烃和芳香烃的馏分Kw＝10.011.0。Kw愈高，石蜡性(paraffinicity)愈强。碳氢重量比(Carbontohydrogenweightratio,CH)试验测定方法:用处:预测方法:Winn关联图图1.石油馏分的特性因数二、数据采集从Winn图分别读取不同Kw(Kw=10，10.5，11，11.5，12，12.5，13)和Tb(Tb=801200F)下的碳氢重量比(CH)数值,列于表1。表1Winn图数据Tb,FCarbontohydrogenweightratio(CH)fordifferentKwTb,FCHforKw=13Kw=10Kw=10.5Kw=11Kw=11.5Kw=12Kw=12.5807.326.746.2710006907.376.786.310106.021007.416.826.3310206.031107.466.866.3510306.041207.56.96.3710406.051307.556.936.410506.06北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文5/171407.66.976.4310606.071507.6476.4610706.081607.687.056.496.0110806.11707.737.096.526.0410906.121807.797.126.546.0611006.141907.837.166.576.0911106.162007.877.196.66.1111206.182107.917.236.636.1311306.192207.967.276.666.1511406.212308.017.316.696.1711506.232408.057.356.726.1911606.252508.097.396.746.2111706.262608.147.436.786.2411806.282708.197.466.816.2611906.32808.237.56.846.2812006.322908.287.546.876.33008.327.596.96.333108.377.626.926.353208.417.666.956.373308.477.76.996.393408.517.747.026.423508.567.797.066.453608.617.837.16.483708.657.867.146.493808.77.97.166.5263908.757.937.196.566.024008.87.977.226.586.044108.848.017.266.66.064208.888.047.36.636.08北京化工大学自动化系《系统建模与仿真》课程论文6/174308.938.087.336.666.14408.998.127.376.696.124509.018.167.46.716.144609.068.217.446.736.164709.18.257.466.766.184809.148.287.56.796.24909.198.317.526.816.225009.248.367.566.836.245109.288.47.596.856.265209.328.447.626.886.285309.388.487.656.916.295409.418.57.696.946.315509.468.557.726