化工系統(tǒng)圖形化建模仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、化工系統(tǒng)模型對(duì)于研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、控制和安全性能評(píng)價(jià)、操作人員培訓(xùn)等均有重要作用。然而，由于化工對(duì)象是復(fù)雜的物質(zhì)、能量和信息系統(tǒng)，其模型構(gòu)建需要精深的專業(yè)知識(shí)和嫻熟的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力，是制約仿真器開發(fā)質(zhì)量和速度的瓶頸。本文針對(duì)這一問題，開展了以下工作:
　　 (1)建立了化工系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模的基本單元的模型庫。
　　 該模型庫基于嚴(yán)格的化學(xué)工程原理，采用流、積表達(dá)方法，采用統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的可組裝性。主要內(nèi)容:物

2、質(zhì)系統(tǒng)性質(zhì)計(jì)算模塊、石油系統(tǒng)特征化模塊、化工基本單元操作模塊（管道、泵、壓縮機(jī)、容器、精餾塔、換熱器、閃蒸分離、調(diào)節(jié)器、邏輯控制單元等）。
　　 (2)推導(dǎo)了多輸入多輸出Hammerstein模型的矩陣格式，提出了改進(jìn)的新型神經(jīng)動(dòng)力學(xué)算法辨識(shí)模型參數(shù)。
　　 為了彌補(bǔ)機(jī)理建模在實(shí)際應(yīng)用中的不足，本文推導(dǎo)了多輸入多輸出Hammerstein模型的矩陣格式，并提出了一種改進(jìn)的新型神經(jīng)動(dòng)力學(xué)算法。應(yīng)用此算法，可同時(shí)辨識(shí)出Ham

3、merstein模型的多組未知參數(shù)，求解精度高，收斂速度快。文章對(duì)改進(jìn)的新型神經(jīng)動(dòng)力學(xué)算法進(jìn)行了參數(shù)的收斂性分析。之后，本文推導(dǎo)了基于Hammerstein模型的混合模型，并利用其建立實(shí)際模型與機(jī)理模型之間的偏差模型，具有很好的補(bǔ)償效果。
　　 (3)提出了平臺(tái)建設(shè)的六層結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建了平臺(tái)。
　　 系統(tǒng)分析了化工系統(tǒng)建模和仿真的需求，根據(jù)對(duì)平臺(tái)建設(shè)的研究和通用型分析，總結(jié)了平臺(tái)的六大層次:運(yùn)行層、工藝流程層、設(shè)備連接層、

4、模型連接層、過程控制層、物理屬性層。并根據(jù)此六層層次，設(shè)計(jì)并軟件實(shí)現(xiàn)了化工建模與仿真平臺(tái)。平臺(tái)在圖形化的前提下，包含了建模功能和仿真功能。建模平臺(tái)滿足圖形化建模、初始化、屬性編輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。仿真平臺(tái)主要包含指導(dǎo)員、流程運(yùn)行、儀表數(shù)據(jù)顯示等。
　　 (4)將本文建立的平臺(tái)應(yīng)用于建設(shè)常減壓初餾系統(tǒng)和常壓系統(tǒng)的流程模型，實(shí)際驗(yàn)證了平臺(tái)的有效性。實(shí)踐表明，該平臺(tái)建模時(shí)間短，建模方便、門檻低、用戶不必集成很多的化工知識(shí)，即可構(gòu)建流程模型