系统建模与仿真

第1章 系统建模与仿真概论

1.1 系统建模与仿真基本概念

1.1.1 系统、模型与仿真

1.1.2 过程系统建模与仿真

1.2 现代建模与仿真技术的含义及其体系

1.3 仿真技术的特殊作用

1.4 过程系统仿真技术的应用

1.4.1 辅助训练

1.4.2 辅助设计

1.4.3 辅助生产

1.4.4 辅助研究

1.4.5 仿真技术在过程安全领域中的应用

1.5 习题

第2章 定量仿真建模方法

2.1 仿真建模概述

2.1.1 仿真建模分类

2.1.2 过程系统稳态及动态建模原理

2.1.3 仿真模型的评估

2.2 常用定量建模数学方法

2.2.1 初等几何法

2.2.2 代数方程法

2.2.3 动态补偿法

2.2.4 通道动态模型测试法

2.2.5 微分方程法

2.2.6 偏微分方程法

2.2.7 图论法

2.3 过程系统仿真建模举例

2.3.1 PID控制器模型

2.3.2 自动控制阀的机械特性模型

2.3.3 自动控制阀的流通能力计算

2.3.4 自动控制阀的流量特性建模

2.3.5 离心泵特性建模

2.3.6 列管式热交换器传热过程建模

2.3.7 精馏塔系统动态建模

2.3.8 间歇反应系统建模

2.3.9 工业加热炉系统建模

2.3.10 65t/h环保锅炉系统建模

2.4 动态仿真模型的特点及注意事项

2.5 习题

第3章 连续系统定量仿真算法系统建模与仿真

3.1 连续系统定量仿真算法分类

3.2 高阶常微分方程数值解法

3.2.1 数值积分原理

3.2.2 欧拉法及四阶龙格库塔法积分公式

3.2.3 几个基本概念

3.2.4 常用数值积分方法及选择

3.3 联立方程法仿真算法

3.3.1 计算方法

3.3.2 计算程序

3.3.3 计算举例

3.4 序贯模块法仿真算法

3.4.1 原理简述

3.4.2 典型模块积分公式推导

3.4.3 基本模块算法

3.4.4 仿真程序

3.4.5 计算举例

3.4.6 程序的扩展

3.5 习题

第4章定性仿真、建模及应用

4.1 定性仿真基础

4.1.1 定性仿真概论

4.1.2 定性线性代数方程及求解方法

4.1.3 定性常微分方程及求解

4.1.4 推理引擎及算法

4.2 符号定向图原理与建模

4.2.1 符号定向图原理

4.2.2 SDG建模方法和原则

4.2.3 SDG模型的主要推理机制

4.2.4 SDG建模实例

4.2.5 SDG模型简化

4.3 基于SDG技术的危险识别、分析与安全评价

4.3.1 过程系统危险识别与分析

4.3.2 HAZOP基本原理

4.3.3 SDG—HAZOP技术

4.4 基于SDG技术的故障诊断

4.4.1 故障诊断概述

4.4.2 基于SDG技术的在线危险识别与诊断

4.4.3 基于SDG技术的报警自解释仿真实验案例

4.4.4 基于SDG技术的智能仿真训练系统

4.5 习题

参考文献

本书特点是注重理论联系实际、突出工程实践内容和实用有效的建模方法。全书从定量和定性两个方面阐述了系统建模与仿真的基本原理、计算方法和本领域当前的先进技术。主要内容包括过程系统仿真的应用领域和进展，定量仿真建模常用方法及工业应用案例，数值积分原理、实用算法与计算程序，定性仿真基本原理，复杂过程系统定性建模方法，定性模型的推理解法，定性仿真技术在过程系统危险识别与分析、故障诊断和智能仿真训练等方面的应用案例。本书适用于工业过程自动化、过程装备与控制工程、化学工程等专业大学本科专业教学。本书的内容有助于本科生、硕士研究生和博士研究生增加过程工业原理知识与实践知识，可以用于毕业论文阶段进行仿真建模和仿真实验的技术指导。同时也可以作为从事过程系统仿真、过程系统安全评价、化工工艺与控制安全设计、故障诊断、人工智能研发人员的技术参考书。

本书特色：
本书将建模与仿真技术融入过程控制及多种相关专业，注重教材内容的实践性、工程性和先进性，适用于工业过程自动化、过程装备与控制工程、化学工程、系统安全工程、人工智能等专业的教学需要。
全书从定量和定性两个方面阐述系统建模与仿真的基本原理、计算方法和相关技术。过程系统定量建模部分突出了建模方法论和实用性，采用本书建模方法开发的工业仿真系统及仿真实习软件已经在石化企业和高校中长期应用。在本书理论和技术基础上研发成功的多功能过程与控制系统，实现了运用仿真模型进行创新与探索型科学实验的目标。
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