一、指導(dǎo)思想
系統(tǒng)仿真模型的建立是一個(gè)非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)工程。它的抽象和簡(jiǎn)化必須緊密?chē)@明確的仿真目標(biāo)與要求，一方而所建模型小能過(guò)分具體，以防降低模型的計(jì)算效率或難以求解，另一方而也小能過(guò)于平庸，以防失去實(shí)際仿真意義。
某大型環(huán)模系統(tǒng)仿真研究的主要目的是為了系統(tǒng)操作運(yùn)行方案驗(yàn)證優(yōu)化和操作技術(shù)人員培訓(xùn)，所建系統(tǒng)模型應(yīng)以整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析為目標(biāo)進(jìn)行介理簡(jiǎn)化，同時(shí)注意保證所建系統(tǒng)仿真模型的可操作性、人機(jī)交互性以及對(duì)小同工況的適應(yīng)性。
MATLAB/SIMULINK仿真軟件為建立系統(tǒng)模型提供了交互式模塊化建模環(huán)境。仿真模型庫(kù)是建立大型系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)。首先應(yīng)針對(duì)系統(tǒng)仿真的需要，以主要設(shè)備為基本仿真模塊，建立專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)仿真模型庫(kù)。然后將系統(tǒng)流程從大到小、從上到下逐層劃分，并根據(jù)系統(tǒng)流程和仿真需求介理選擇仿真模塊，正確連接模塊間傳遞參數(shù)，以從小到大、從下到上的順序逐層搭建系統(tǒng)仿真模型。
注意每一層模型搭建完后應(yīng)及時(shí)封裝成新的子系統(tǒng)仿真模塊，同時(shí)初步確定模型參數(shù)和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性，以保證建立整個(gè)系統(tǒng)仿真模型的順利進(jìn)行。各子系統(tǒng)模塊的劃分和搭建要注意針對(duì)仿真需求，保證模型結(jié)構(gòu)和輸入輸出參數(shù)關(guān)系的規(guī)范化，使模型更便于理解，更便于用戶運(yùn)用或做進(jìn)一步的修正和改進(jìn)。
 


 
 
二、仿真模型
參照?qǐng)D1所示系統(tǒng)流程，高低溫環(huán)模系統(tǒng)仿真模型主要?jiǎng)澐譃榭諝鈮嚎s機(jī)站、渦輪制冷系統(tǒng)、空氣處理箱、環(huán)境試驗(yàn)室、控制系統(tǒng)和結(jié)果顯示六大部分。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際操作、監(jiān)視和控制需要，以主要監(jiān)視參數(shù)和調(diào)控參數(shù)作為各模塊的輸入輸出參數(shù)(其它則作為封裝界而參數(shù))，并利用TriggerSubsystem封裝模塊模擬設(shè)備啟停狀態(tài)，達(dá)到以最少的模塊實(shí)現(xiàn)模擬小同工況的目的。整個(gè)系統(tǒng)具體模塊劃分方式如圖2所示。以空壓機(jī)站供氣系統(tǒng)仿真模塊為例，它主要包括壓縮機(jī)站子系統(tǒng)及新、回風(fēng)系統(tǒng)兩個(gè)模塊，空氣壓縮機(jī)站子系統(tǒng)模塊中又包含有4套壓縮機(jī)機(jī)組，每一套壓縮機(jī)組包括雙級(jí)活塞式壓縮機(jī)、水冷卻器、(過(guò)濾器)、儲(chǔ)氣罐，(十燥塔)、閥門(mén)等部件。這樣首先根據(jù)工藝流程，利用仿真模型庫(kù)中雙級(jí)活塞壓縮機(jī)、水冷卻器、儲(chǔ)氣罐等模塊組建壓縮機(jī)組仿真模型，并以Trigger Subsystem形式封裝、以一個(gè)開(kāi)關(guān)變量模擬壓縮機(jī)的啟停操作，然后再?gòu)南露蠈訉咏M建成壓縮機(jī)站子系統(tǒng)以及整個(gè)空壓機(jī)站供氣系統(tǒng)仿真模型。
圖3為壓縮機(jī)站子系統(tǒng)仿真模型內(nèi)部仿真模塊ICI所建環(huán)模系統(tǒng)仿真模型的頂層界而主要包括系統(tǒng)操縱控制參數(shù)和顯示參數(shù)模塊(如圖4所示)。雙擊界而控制系統(tǒng)模塊可對(duì)主要控制參數(shù)進(jìn)行修改，雙擊界而左上角全局?jǐn)?shù)據(jù)顯示模塊可同時(shí)觀察所有主要計(jì)算結(jié)果，這兩部分使用Go to和From模塊實(shí)現(xiàn)了模塊間無(wú)線傳遞參數(shù)的功能。整個(gè)系統(tǒng)仿真模型整體結(jié)構(gòu)清晰、界而簡(jiǎn)潔，并能輕松模擬實(shí)際操作運(yùn)行過(guò)程，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)仿真試驗(yàn)界而創(chuàng)造條件。
 


 
 
三、輸入/輸出參數(shù)
仿真模型的輸入?yún)?shù)主要包括初始狀態(tài)參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)(如管內(nèi)徑、換熱而積、熱容量等)和性能參數(shù)(如換熱系數(shù)、阻力系數(shù)等)三大類(lèi)。一般而言，環(huán)模系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備的仿真模型都具有一定的自平衡功能，初始狀態(tài)對(duì)整個(gè)仿真試驗(yàn)的影響小大。但是山于目前有些仿真模型小支持反向流動(dòng)，初始狀態(tài)參數(shù)需保證出入日質(zhì)量流速為正。結(jié)構(gòu)參數(shù)一般可以自接從設(shè)備的技術(shù)說(shuō)明書(shū)中獲得。性能參數(shù)按設(shè)計(jì)參數(shù)或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果方式確定，可滿足系統(tǒng)定性分析或人員培訓(xùn)的仿真需要，但若對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析，以滿足試驗(yàn)方案驗(yàn)證等需求，則需利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步修正。


 
 
現(xiàn)有試驗(yàn)系統(tǒng)無(wú)法單獨(dú)對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，且無(wú)法隨意增加測(cè)控點(diǎn)，給模型性能參數(shù)的確定工作帶來(lái)很大困難?？紤]到系統(tǒng)運(yùn)行在同一工況時(shí)，各設(shè)備近似為穩(wěn)定狀態(tài)，小同工況間則可近似為動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。本項(xiàng)目主要利用整個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)介各性能參數(shù)的理論計(jì)算結(jié)果，首先對(duì)進(jìn)出日有測(cè)量數(shù)據(jù)的仿真模塊參數(shù)做進(jìn)一步修正，然后利用多個(gè)設(shè)備進(jìn)出日數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備間連接管道及中間無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)的仿真模塊參數(shù)做進(jìn)一步修正，自至保證多個(gè)設(shè)備聯(lián)介仿真模型以及整個(gè)系統(tǒng)仿真模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)在允許誤差范圍之內(nèi)。
為了節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用，現(xiàn)有系統(tǒng)主要進(jìn)行了一次50℃恒定高溫試驗(yàn)和一次一60℃恒定低溫試驗(yàn)。下而以空氣處理箱內(nèi)電力熱器模型為例說(shuō)明其模型參數(shù)的修正過(guò)程。電加熱器共采用12根叉排小銹鋼電加熱管(壁厚2mm，自徑40mm，高1.3m)，迎風(fēng)而積為4.2m2，對(duì)流換熱表而積為1.96m20理論上估算其表而對(duì)流換熱系數(shù)在0.01^-0.03kW/K.m2，電加熱管熱容為13.42kW/m20但實(shí)際對(duì)流換熱系數(shù)與理論值稍有差別，電加熱管內(nèi)附加材料和空調(diào)箱內(nèi)壁的存在會(huì)使實(shí)際熱容量增至電加熱管的3^'S倍，為此熱容量和換熱系數(shù)為該模塊需要做進(jìn)一步修正的兩個(gè)主要參數(shù)。
 

 
 
換熱系數(shù)和熱容量一起決定了出日溫度隨電加熱功率和入日溫度的變化快慢和程度。圍繞理論分析計(jì)算結(jié)果，這兩個(gè)參數(shù)小同組介時(shí)換熱器出日溫度與系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比曲線如圖5所示。曲線②與實(shí)際曲線的變化狀況較接近，可以其對(duì)應(yīng)數(shù)值對(duì)熱容量和換熱系數(shù)做進(jìn)一步修正。但山于試驗(yàn)測(cè)量時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)(<5分鐘)，修正后仿真計(jì)算誤差僅能控制在士SK內(nèi)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)修正一個(gè)模型更多參數(shù)時(shí)需借助先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，可參閱其它文獻(xiàn)。http://m.zhdtlyjq.com