化工系统图形化建模仿真平台的设计与开发

发布时间：2016-09-20 14:14

本文关键词：化工系统图形化建模仿真平台的设计与开发，由笔耕文化传播整理发布。

《北京化工大学》 2012年

化工系统图形化建模仿真平台的设计与开发

王双剑

【摘要】：化工系统模型对于研究系统的动态特性、控制和安全性能评价、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。本文针对这一问题，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，采用流、积表达方法，采用统一的接口标准，具有良好的可组装性。主要内容：物质系统性质计算模块、石油系统特征化模块、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、逻辑控制单元等）。（2）推导了多输入多输出Hammerstein模型的矩阵格式，提出了改进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应用中的不足，本文推导了多输入多输出Hammerstein模型的矩阵格式，，并提出了一种改进的新型神经动力学算法。应用此算法，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。文章对改进的新型神经动力学算法进行了参数的收敛性分析。之后，本文推导了基于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。系统分析了化工系统建模和仿真的需求，根据对平台建设的研究和通用型分析，总结了平台的六大层次：运行层、工艺流程层、设备连接层、模型连接层、过程控制层、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、流程运行、仪表数据显示等。（4）将本文建立的平台应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】：
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ019;TP311.52
【目录】：

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【引证文献】

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