动态仿真系统(OTS)的应用

摘要：

操作员动态仿真（OTS）培训系统用于在装置开工前、后培训操作员，目的在于全面地

提高操作人员的综合操作技能水平、过程知识和经验，使他们熟练操作DCS 、SIS 等控制系统，熟悉调节控制的方法，全面掌握和了解工艺过程本身的原理以及其动态特性，提高操作员素质，减少和避免由于人为因素导致的事故、损失，确保装置安全、顺利开停工及平稳、安全

生产。

关键词：动态仿真提高操作水平平稳生产安全生产

引言

现在的石油化工工业是以巨大的复杂的设备和高度密集的联合体为基础，新建装置的大

部分关键设备都很先进，自动化程度很高。其各类操作人员，尤其是一线操作人员比较缺乏

经验，又面临着更加复杂的和全新的工艺流程，因此必须对操作人员进行很好的培训。在这

种背景下，一种新颖的培训方式脱颖而出——基于计算机的模拟工厂操作实际的仿真培训系

统（OTS）。与传统的操作现场讲解培训的培训方式不同，动态仿真系统更加切合生产实际，无任何危险性，灵活性高，占用时间少，进度快，效果突出，而且培训开支很少。

一、OTS概述

1、开发软件介绍

OTS培训系统使用国外先进的ISIM动态模型软件开发，它用C++编译而成，是真正的模

块化、面向对象设计、图形化建模界面的仿真模型开发平台。在该软件环境下可以模拟实际

装置所有的工艺过程和控制系统，制氢装置模型开发都基于此平台完成。

仿真模型开发软件以动态模拟技术为基础，具有精确地工艺设备算法库、完善的物性数

据库以及与各DCS厂家控制器相一致的控制算法库，保证了开发出的模型具有较高仿真精度

及较好的动态响应效果，该OTS培训系统在外面数据链接上，支持带有OPC接口的软件，可

以实现与DCS、APC、MES等系统的无缝连接。因此在项目执行过程中，通过对模型的测试

可以起到良好的工艺及控制过程的验证作用。

2、功能介绍

OTS培训系统中的仿真模型开发是根据实际装置情况开发的，该OTS系统是对制氢装置

生产过程的模拟，包括必要的设备、仪表、联锁及控制回路等。学员可在OTS系统上完成正

常操作、开车、停车、故障处理等各种条件下的训练。装在同一台PC机上的仿真模型包括

两部分：工艺模型和控制模型，分别对应于工艺设备现场装置和中控室控制服务器中的控制

组态软件模块。在该OTS培训系统中，实际装置的现场、DCS及其它控制系统对应各个模拟

操作站：现场站、DCS站及其它控制模拟站以及管理教员站。

DCS控制系统模拟站，真实再现装置实际DCS、SIS操作站界面及操作功能，写入并显示控制模型中对应的变化参数，与实际装置上的DCS控制站系统的界面、控制算法、控制逻辑、过程特性、操作方式完全一致。

操作员仿真培训系统主要由教员站、工程师站、操作员站、服务器等组成。

现场模拟战主要为了模拟装置实际生产过程中一些外操操作，如现场阀、泵的操作。

流程工业综合自动化系统的仿真技术及其应用

流程工业综合自动化系统的仿真技术及其应用作者：章建栋，冯毅萍，荣冈来源：互联网2010-06-29 0人分享此文分析了该集成仿真技术面临的关键问题，包括多分辨率建模技术，分布式集成仿真技术标准和集成仿真平台，以及可视化仿真技术等，最后探讨了仿真技术未来的发展方向。 0 引言面对全球激烈的商业竞争，流程工业企业纷纷通过提高产品质量、降低运营成本和缩短交货期等手段来提升自己的竞争力。在这个过程中，计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System，CIMS)受到高度重视，不少学术机构对此进行了研究，并提出了不同的CIMS体系结构，比较典型的有：欧共体EsPRIT的计算机集成制造开放系统体系结构(Computer Integrated Manufacturing Open System Archltecture，CIM-OSA)、普渡大学的普渡企业参考体系结构(Purdue Enterprise Reference Archltecture，PERA)，以及美国先进制造研究中心(Advanced Manufacturing Research，AMR)的企业资源规划(Enterprise Resource Planning，ERP)／制造执行系统(Manufacturing Executive System，MES)／过程控制系统(Process Control system，PCS)三层企业集成体系结构(如图1)。其中，AMR的三层企业集成体系结构已成为当今西方先进工业国家流程工业综合自动化系统理论和产品的主流框架，并在实际应用中取得了显著的效益。在ERP／MES／PCS三层企业集成体系结构中，PCS层通过可编程逻辑控制器(Programmable Logic controllcr，PLC)、集散控制系统(Dlstributed Control system，DCS)或现场总线控制系统，负责对生产设备进行自动控制，对生产过程实时监控；MES层通过生产调度、生产统计、成本控制、物料平衡和能源管理等应用系统来组织生产，并对PCS 层和ERP层的信息进行采集、传递和加工处理；ERP层主要根据企业的人、财、物的总结状况和产、供、销各环节的信息，对生产进行合理有效的计划和组织，使生产经营协调有序进行，并对企业战略计划进行决策。在对上述各层次应用的研究中，仿真技术发挥了巨大的作用。事实上，随着现代流程工业日趋大型化、复杂化和自动化，系统的模型化与仿真已成为过程系统工程领域的重要研究内容，并成为进行设备参数设定、控制系统设计、生产预测分析、决策支持优化，以及员工培训等活动不可或缺的一门技术，而计算机技术的不断发展，更是推动了仿真技术的广泛应用。现在，企业迫切需要通过仿真技术来提高自身的竞争能力，能否有效应用仿真，将成为决定企业成败的关键因素之一。从AMR对各层次的定义可以看出，每一层的研究对象有着很大的差异，PCS层关注生产设备，MES层着眼于生产过程，而ERP则考虑制造企业的整个产供销过程。这造成了不同层次的应用研究对仿真的需求各不相同，并使得仿真技术在不同层次的表现形式也有所差别。本文以ERP／MES／PCS三层企业集成体系结构为基础，对典型的流程工业企业——石化生产企业在这三个层次中的仿真应用，以及ERP／MES／PCS一层集成仿真技术进行总结和综述，指出流程r业仿真应用的发展方向。 1 过程控制系统层中的仿真

控制系统仿真课程设计报告.

控制系统仿真课程设计（2011级）题目控制系统仿真课程设计学院自动化专业自动化班级学号学生姓名指导教师王永忠/刘伟峰完成日期2014年6月

控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真一设计目的 1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统； 3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。二设计及Matlab 仿真过程异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下： 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===， 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===，此外，中间需要计算的参数如下： 21m s r L L L σ=-，r r r L T R =，22 2 s r r m t r R L R L R L +=，10N m TL =?。αβ坐标系状态方程：其中，状态变量：输入变量：电磁转矩： 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-

现代仿真技术的应用及其发展

东华理工大学信息工程学院课程论文课程：计算机仿真技术基础题目：仿真技术的应用与发展学生姓名：学号：班级：10204102 专业：计算机科学与技术指导教师：谢小林二零一三年六月四日

摘要作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了60多年的发展，已广泛应用于国民经济和社会生活中。并与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一新的研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。本文系统全面地介绍了计算机仿真技术，阐述了计算机仿真技术的概念、原理、优点，简要介绍了计算机仿真技术的发展历程，文章最后重点探讨了现代仿真技术的研究热点，即计算机仿真技术在社会各个领域中的应用：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等。关键词：计算机仿真、发展、应用、模拟

目录摘要 (2) 第一章前言 (4) 第二章计算机仿真技术概述 (4) 2.1计算机仿真技术简介 (4) 2.2计算机仿真技术原理 (5) 2.2.1模型的建立 (6) 2.2.2模型的转换 (6) 2.2.3模型的仿真实验 (6) 第三章计算机仿真技术发展 (6) 3.1发展趋势 (7) 3.2 现代仿真技术 (8) 3.3计算机仿真技术发展方向 (10) 3.3.1．网络化仿真 (10) 3.3.2．虚拟制造技术 (10) 第四章计算机仿真技术的应用 (11) 4.1.交通领域 (11) 4.2.制造领域 (11) 4.3.教育领域 (12) 结语 (13) 参考文献 (14)

常规电站仿真培训系统

常规电站仿真系统随着电站自动化程度的提高和DCS的大量应用，机组运行人员的操作量显著减小了。但同时对热控人员在DCS的运行、组态与调试能力的培训方面日益重要起来。电站仿真除了满足机组运行人员的培训外，还能热工人员的组态培训。一、功能该仿真系统除了可以对运行人员和热控人员进行培训外，还具有对系统进行调试与优化的功能。 1.1运行人员培训由于DCS的应用，机组运行人员的操作减少而导致对机组操作的生疏感，使得在遇到紧急情况时无法迅速正确处理。所以，对他们而言，利用仿真机进行定期的仿真培训并非不重要了，而是更加必要了。因此，新型仿真机首先应该继承传统仿真机的所有有用的功能，包括启停操作、事故处理等，并在此基础上将新的功能增加进来。也就是说，其对运行人员培训的功能不是减弱了，而是应该增强了。 1.2热控人员培训与传统仿真系统相比，新型仿真系统最大的特点就是突出了对热控人员的培训。该系统应该提供以下功能以满足DCS的运行与组态培训： 1. 真实的DCS仿真模型：DCS仿真模型不再是简单的黑匣子模型，而是应该能够对实际DCS系统进行完全的仿真。只有这样，才能使热控人员对实际DCS 系统进行充分的了解和认识，并通过培训熟练掌握DCS的运行与组态。 2. 廉价的实现方案：由于实际DCS硬件的价格非常高昂，如果将实际DCS 设备照搬到仿真系统中来，价格是难以承受的。所以必须采用廉价的软件方案实现真实DCS系统的仿真。 1.3系统调试与优化既然新型仿真系统包含了真实的DCS系统的仿真，就可以通过这一功能对实际系统的启动、运行进行调试与优化。为了实现这一目的，就要求仿真数学模型应为高精度的机理性模型，并能真实

液压机械系统建模仿真软件AMESim及其应用

液压仿真软件AMESim及其应用在现代工业中，随着对液压机械设备的性能要求以及机电液一体化程度的不断提高，对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求，传统的以完成设备工作循环和满足静态特性为目的的液压系统设计方法已不能适应现代产品的设计和性能要求。如果要对液压机械系统进行动态特性分析和采用动态设计方法，就需要运用计算机仿真技术，它是利用计算机技术研究液压机械系统动态特性的一种新方法。计算机仿真技术不仅可以在设计中预测系统性能，缩短设计周期，降低成本，还可以通过仿真对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化设计，提高系统稳定性及可靠性的目的。仿真首要任务就是建立数学模型，重点和难点也是进行建模，然后才可能进行计算机仿真研究，而建模是一件相当复杂的工作。目前常用的建模方法有传递函数法、状态空间法、功率键合图法等。模型建立的好坏直接关系到仿真的结果，不恰当的模型有可能得出相反的结论。目前

绝大多数软件采用状态方程建模，这些对一般的液压工作者来说，要求较高，有相当的难度。 1建模仿真软件——AMESim 基于建模过程的复杂性以及给仿真研究带来的不便，近几年来国外尤其是欧洲陆续研制出一些更为实用的液压机械仿真软件，并获得了成功的应用。AMESim就是其中杰出的代表。它是法国IMAGINE公司于1995年推出基于键合图的液压/机械系统建模仿真及动力学分析软件。它由一系列软件构成，其中包括AMESim、AMESet、A MECustom和AMERun。这4部分有其各自的用途和特性。 (1)AMESim——图形化工程系统建模、仿真和动态性能分析工具 AMESim是一个图形化的开发环境，用于工程系统建模、仿真和动态性能分析。使用者完全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设计一个系统，所有的模型都经过严格的测试和实验验证。AMESim不仅可以令使用者迅速达到建模仿真的最终目标，而且还可以分析和优化设计。A MESim使得工程师从繁琐的数学建模中解放出

控制系统数字仿真

现代工程控制理论实验报告实验名称：控制系统数字仿真技术实验时间： 2015/5/3 目录一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3)

三、实验原理 (3) 四、实验方案 (6) 1、分别离散法； 6 2、整体离散法； 7 3、欧拉法 9 4、梯形法 10 5、龙格——库塔法 11 五、实验结论 (12) 小结： (14) 一、实验目的

1、探究多阶系统状态空间方程的求解； 2、探究多种控制系统数字仿真方法并对之进行精度比较；二、实验内容 1、对上面的系统进行仿真，运用分别离散法进行分析； 2、对上面的系统进行仿真，运用整体离散法进行分析； 3、对上面的系统进行仿真，运用欧拉法进行分析； 4、对上面的系统进行仿真，运用梯形法进行分析； 5、对上面的系统进行仿真，运用龙泽——库塔法进行分析； 6、对上面的几种方法进行总计比较，对他们的控制精度分别进行分析比较；三、实验原理 1、控制系统状态空间方程整体离散法的求解；

控制系统的传递函数一般为 x Ax Bu Y Cx Du ? =+ =+ 有两种控制框图简化形式如下： KI控制器可以用框图表示如下： p K i K1 s 惯性环节表示如下： K T 1 s 1T - 高阶系统(s) (1)n K G T = + 的框图如下对于上面的框图可以简写传递函数 x Ax Bu Y Cx Du ? =+ =+

根据各环节间的关系可以列写出式子中出现的系数A 、B 、C 和D ，下面进行整体离散法求传递函数的推导 00 ()0 ...*()...()(t)(0)...*(t)(0)(t)(0)()(0)At At At At At t t At t t A AT t AT A At t t At At A At A t x Ax Bu e e x e Ax e Bu d e x dt Bue dt dt e x Bue dt e x x Bue d e x x e e Bue d x x e Bue d t KT x kT x e τ ττ τττττ ? -? -----------=+=+=?=?=+=+?=+==????? ?①①得②③ ③得令()0 (1)(1)[(1)]0 (1)[(1)]0 ...(1)[(1)](0)...*(1)()(1)T (1)()()() ,kT A kT A kT k T A k T A k T AT k T AT A k T kT T T AT At AT At AT Bue d t K T x k T x e Bue d e x k e x k Bue d k t x k e x k e Budt e x k e Bdt u k e ττττττ τ?-+?++-++-+=++=+-+-=+-=+=+=+?Φ=? ? ? ??④ 令⑤ ⑤④得令令0 (1)()(1) T At m m e Bdt x k x k x k Φ=+=Φ?+Φ?+?得这样，如果知道系数，就可以知道高阶系统的传递函数和状态空间方程。 2、在控制系统的每一个环节都加一个采样开

仿真技术及其应用

仿真技术及其应用第一章仿真技术概述仿真技术的泛化定义：是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。电力系统仿真是通过建立适当的数学模型来模拟实际系统的一种研究方法。为了保证电力系统安全、优质、经济的运行，在规划、分析和研究电力系统时必须确切完整地考察实际电力系统的特性。由于电力系统仿真不受原有系统规模和结构复杂性的限制，现已成为分析、研究电力系统必不可少的工具。为了对电力系统仿真工具有一个系统的了解，下面以电力系统应用比较广泛的几个仿真工具为例，介绍其历史、主要功能以及各自特点。 1.1仿真工具介绍 1.1.1离线仿真软件电力系统离线仿真是指在数字计算机上为电力系统的物理过程建立数学模型，用数学方法求解，以进行仿真过程研究，其仿真速度与实际系统的动态过程不同。电力系统的离线仿真分析，主要有电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真，中长期动态过程仿真及发电机组的轴系扭振等。当今比较流行的电力系统仿真软件¨。有：加拿大H．W．Dommel教授创立的电力系统电磁暂态计算程序(EMTP)、德国西门子公司开发的NETOMAC软件、美国电力技术公司(PTI)开发的由西门子公司收购了的PSS／E、Mathworks公司开发的MATLAB中所包含的(PSB)工具箱、中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序(PSASP)等。 2，1 EM rP／ATP EMTP(Electromagnetic Transients Program)是加拿大H．W．Dommel教授首创的电磁暂态分析软件，具有分析功能多、元件模型全等优点。对于电网的稳态和暂态都可作仿真分析，它的典型应用是预测电力系统在某个扰动(如开关投切或故障)之后感兴趣的变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。EMTP是世界范围内通用的电力系统仿真软件，其计算速度快、结果准确度高、功能强大，几乎可以为任意复杂电力网络进行模拟，ATP(The AhemativeTransients Program)是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本，它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。ATP 程序正式诞生于1984年，主要由Drs．W．ScottMeyer和Tsu—huei Liu完成的。ATP还配备有灵活、功能强的通用描述语言MODELS及图形输入程序ATP．Draw。获得ATP，表面上不要费用，但必须买他们的使用手册及相关资料并要写保证书(不做商业目的)，才能给你口令，从网上下载。主要功能：雷电过电压研究；操作过电压和故障；系统过电压研究；接地等现象的快速暂态分析；设备建模；电机启动过程动态仿真；轴系扭振分析；铁磁共振现象的研究；电力电子设备的研究；STATCOM、SVC、UPFC、TCSC模型谐波分析等。 2．2 PSAPAC PSAPAC由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。主要功能：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点；模拟静态负荷模型和动态负荷模型；快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限；直接法稳定分析提供了计算稳定裕度的方法；时域仿真用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程；评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理；分析大型电力系统暂态和中期稳定性时域仿真；局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析等。2．3 EMTDC／PSCAD Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。主要功能：研究系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压；研究包含复杂非线性元件的大型电力系统进行三相的精确模拟；进行电力系统时域或频域计算仿真；电力系统谐波分

虚拟仿真技术及其军事应用

虚拟仿真技术及其军事应用作者摘要：虚拟仿真技术是近年来系统仿真领域研究的热．氛问题，而且在军事领域有了广泛的应用。本文以庄拟现实技术为基础，具体讨论了虚拟现实技术在作战仿真中的应用，对虚拟作战仿真的研究进行了探讨。关键词：虚拟仿真技术虚拟现实技术虚拟作战仿真 1. 引言自从世界上出现第一台训练仿真系统（以1929 年美国空军飞机练习器-林克机为代表）以来，经过了以机电解算装置为主的仿真系统，以模拟计算机为主的仿真系统，以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐步发展。特别是近十几年来，随着计算机技术的发展，系统仿真技术的发展也更加迅猛，而且在军事领域中的应用也越来越广泛。虚拟现实（Virtual Reality 简记VR）技术是近年来系统仿真领域研究的热点，并且在很多行业开始有了实际应用。在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21 世纪军队和培训21世纪人才以及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。目前，我军对作战仿真的研究日趋深人，但与先进的军事大国相比，仍存在不少差距。由于虚拟现实技术的出现极有可能为未来军事领域带来革命性的影响，因此我军应积极研究虚拟现实技术在作战仿真中的应用。本文以虚拟现实技术为基础，具体讨论虚拟作战仿真及其军事应用。2. 虚拟现实技术简介 2.1 虚拟现实技术的内涵虚拟现实技术是80年代提出的一种新兴技术，它是将计算机技术、自动控制技术、系统工程方法、人工智能、仿真技术、多媒体技术、信息融合技术、立体影像技术、光电技术以及神经生物学、心理学和行为科学等诸多科学技术成果融合一体的崭新的人工合成的“虚拟环境”。 2.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。它利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。VR 的主要特征为： (1)多媒体感知性在虚拟现实系统中，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去，即指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2)交互性用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。 (3）自主性指虚拟现实系统中的物体可按各自的模型和规则自主运动，即指虚拟环境中物体依据客观规律动作的程度。 2.3 虚拟现实系统的分类依据交互界面的不同，可将VR 系统分为下几种类型：（1）世界之窗（Window on World

仿真技术的应用

仿真技术的应用仿真技术作为一门新兴的应用技术在许多重要领域中发挥了作用。灭火作战指挥仿真培训和用仿真技术研究、分析、制定灭火作战预案，对于培训具有现代化灭火作战素质的指战员，提高灭火效率具有极为重要的意义。目前，适合消防领域的仿真系统在世界范围内还是空白，我国应结合国情集中相应的人力、物力和财力，开展此类研究。超薄型消火栓箱与旋转型室内消火栓随着建筑物结构墙体越做越薄，安装在墙体上的消火栓箱也应随之减薄，而目前市场上的消火栓箱箱体普遍较厚，已不能满足设计、安装需要，也与现代室内装饰不协调，有碍观瞻。《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)GB50045中7.4.6.4条规定：“消火栓栓口离地面高度宜为1.1m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。”按照这一规定，消火栓一般有两种安装方式：侧进口安装和底进口安装。在侧进口与底进口两种安装方式中，消火栓在箱体内安装高度不一样，侧进口安装消火栓中心距箱体底板距离不能小于350mm(见国家建筑标准设计图集99S202《室内消火栓安装》部分)，否则水带易产生死褶，影响水流正常通过。若要符合《高规》“消火栓栓口离地面高度宜为1.1m，”这个要求，只有改变箱体的安装高度。在同一建筑物内，消火栓箱高低参差不齐，比较凌乱。由于栓口出水方向向下，连接水带不方便，水带易脱落。《高规》GB50045的条文说明7.4.6条规定：“消火栓的出水方向应便于操作，并创造较好的水力条件，故规定消火栓出水方向宜与设置消火栓的墙面成90度角。”从操作方便，减小水流阻力这两方面看，《高规》还是希望消火栓安装采用底进口方式。消火栓箱的厚度主要决定于消火栓的安装，消火栓与管路连接，一般采用螺纹连接，管路与箱体后背板之间要留有足够的间隙，便于消火栓回转安装，从进水管中心到箱体背板距离，一般要100mm左右。如果采用侧进口安装，进水管中心到箱门的距离，与消火栓手轮半径相等就可以了，如果采用底进口安装，因消火栓出水口凸出栓体，比消火栓手轮半径尺寸要大，所以箱体还要厚些。由以上分析可知，如果实现消火栓箱厚度减薄，又要保证消火栓便于安装使用，只有使消火栓具有旋转功能。旋转型消火栓，是消火栓的连接底座可以相对栓体转动，也就是说消火栓底座相当于一个活接头，在安装消火栓时，只需旋转底座，而不必使消火栓体在箱内旋转，减少了消火栓与箱背面之间的距离。不用时可将消火栓出水口转向侧面，使用时消火栓出水口向外转动，方便水带连接，或随水带牵引方向转动，避免水带产生死褶，水流顺畅通过。这样消火栓箱体可以减薄至140～160mm，大大减小了箱体厚度。由于消火栓出水口可以在水平360°任意转动，箱体可以做成前后开门，在墙面的任意一侧都能方便地连接水带，消火栓辐射面积扩大，减少栓箱的设置数量。对于旋转型消火栓，旋转部位的密封性和转动部位防锈处理是产品可靠性的关键，北京海淀普惠机电技术开发公司已将这些问题圆满解决。根据消火栓常年处于关闭待用状态，只有在灭火或做周期性例行检查时才打开的特点，把旋转部位设计在阀座外侧，并设有可靠的密封装置。平时消火栓关闭时，与普通消火栓一样，阀瓣与阀座闭合将水流阻断，旋转部位与水流不接触，避免旋转部位的密封装置受到高压水挤迫，产生变形而引起泄漏，延长了消火栓使用寿命。在消火栓打开，栓体内充满水的时候，其旋转部位的密封装置将水隔离，保证旋转部位不会有水渗入。因此无论消火栓打开与关闭，其旋转部位都是与水隔绝的。为了使栓体转动灵活，减小转动力矩，在旋转部位增加了滑动机构，该机构安装在密封装置后端，不会接触到水，在较高的水压作用下，也能轻松转动。旋转消火栓的旋转部位全部采用不锈钢材料，有效保证该产品常年不用情况下不会产生锈蚀。北京海淀普惠机电技术开发公司已研制出旋转型室内减压稳压消火栓和旋转型室内消火

系统仿真技术在制造企业中的应用

系统仿真技术在制造企业中的应用面向生产管理的仿真 1. 生产管理的基本功能是计划、调度和控制。就仿真技术在生产管理中的应用来说,大致有以下三个方面: 1.1 确定生产管理控制策略; 1.2 用于车间层的设计和调度; 1.3 用于库存管理。生产车间加工单元物流管理图 2. 计算机仿真在生产管理控制策略中的应用用于生产管理控制策略的仿真包括确定有关参数以及用于不同控制策略之间的比较。比较常见的控制策略有: 2. 1. MRP:这是一种“推”式的控制策略,通过需求预测,综合考虑生产设备能力、原材料可用量和库存量来制定生产计划; 生产计划多版本模拟 2.2 KANBAN (看板):这是一种“拉”式的控制策略,根据订单来制定生产计划,即通常所说的准时生产; 2.3 LOC :面向负载能力的控制策略。根据库存水平来控制生产过程; 2.4 DBR:面向瓶颈的控制策略。根据生产过程中的瓶颈环节来控制整个流程。比较的衡量指标一般包括产量、生产率等。每种控制策略中需要确定的参数包括:批量大小、看板数量、库存水平等。 3. 计算机仿真在制造车间设计中的应用一般可以把车间的设计过程分两个主要阶段:初步设计阶段和详细设计阶段。初步设计阶段的任务是研究用户的需求,然后由此确定初步设计方案。详细设计阶段的主要任务是在初步设计的基础上,提出对车间各个组成单元的详尽而完整的描述,使设计结果能够达到进行实验和投产决策的程度,具体来说即确定设备、刀具、夹具、托盘、物料处理系统、车间布局等。而仿真技术则主要用于方案的评价和选择。具体来说:在初步设计阶段,可以在仿真程序中包含经济效益分析算法,运行根据初步设计方案所建立的仿真模型,给出以下评价信息: 3.1 -在新车间中生产的产品类型和数量能否满足用户要求?-产品的质量和精度是否能够满足要求?-新车间的效率和投资回收率是否合理? [键入文档标题] [键入文档副标题] 在制造企业产品设计和制造的过程中,计算机仿真一直是不可缺少的工具,它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用。制造业竞争的日趋激烈,促使各国研究和应用先进制造技术。先进制造技术的应用和发展,为计算机仿真的应用提供新的舞台,提出更高的要求。从发展的历程来看,仿真技术应用的领域空前的扩大,已从传统的制造领域(生产计划制定、加工、装配、测试)扩展到产品设计开发和销售领域。而与网络技术结合所带来的仿真的分布性、与图形和传感器技术相结合所带来的仿真的交互性、以及仿真技术应用的集成化,是仿真技术在制造业中应用的新趋势。按照仿真技术应用的对象不同,可将制造业中应用的仿真分为四类:面向产品的仿真;面向制造工艺和装备的仿真;面向生产管理的仿真。 [键入作者姓名] 2014/10/26

MATLAB控制系统与仿真

MATLAB控制系统与仿真课程设计报告院（系）：电气与控制工程学院专业班级：测控技术与仪器1301班姓名：吴凯学号：1306070127 指导教师：杨洁昝宏洋

基于MATLAB的PID恒温控制器本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器 (至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback 法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid controller design method, design a pid controller of temperature control system and observe the output waveform while input step signal through virtual oscilloscope after system completed. Keywords: PID parameter setting ；PID controller；MATLAB simulation。

动态系统建模仿真实验报告

动态系统建模仿真实验报告实验二，实验四姓名学号

实验二直流电动机-负载建模及仿真实验 1实验内容在运动控制系统中电机带动负载转动，电机-负载成为系统的被控对象。本实验项目要求根据电机工作原理及动力学方程，建立模型并仿真。 2实验目的掌握直流电动机-负载的模型的建立方法； 3实验器材（1）硬件：PC机。（2）工具软件：操作系统：Windows系列；软件工具：MATLAB及simulink。 4实验原理在很多应用场合中，直流电动机的输出轴直接与负载轴相连，转动部件固定在负载轴上，即为常见的电机直接驱动负载形式。如果不考虑传动轴在转动过程中的弹性形变，即把传动轴的刚度看作无穷大，就可以在系统设计过程中，将执行电机和负载视为一个整体对象，这样被控对象的模型就可以用如图2.1所示的框图来表示。其中 U表示控制电压；a U，a L，a R分别表示电机的电枢电压，电 r 枢电感和电枢电阻； J为电机的转动惯量，L J为负载的转动惯量，包括由电机 m 驱动的转动体、轴承内圈、转动轴、轴套、速度测量元件、角度测量元件以及被测试件折合到电机轴上的转动惯量等； D、L D分别表示电机和负载的粘性阻尼 m 系数； k为电机的电磁力矩系数；e k为电机的反电势系数；mθ为电机-负载的转 m 角， θ 为电机-负载的角速度。 m 在这一实验中，认为电机与负载的转角是相同的，并考虑了电机及负载转动中产生的粘滞阻尼力矩，所以其电压方程、力矩方程变为如下形式

?????+=+--=+=-s s J J D D M s I k s k s E s s I T s I Ra s E s Ua m l m L m l m m e l )()()()()()())()(()()(θθ (2.1) 由方程组（2.1）可以得到相应的结构框图如图1所示。图1直流电动机-负载数学模型结构框图 5实验要求：（1）建立从a u 到m θ 的传递函数模型，求其频率特性，并与项目1中的电机频率特性进行对比。（2）分别取（Dm+D L ）1=0.1（Dm+D L ）和（Dm+D L ）2=0.01（Dm+D L ），编制MATLAB 或simulink 程序，比较阻尼系数不同时电机-负载模型的频率特性。（3）分别取J L1=0.1J L 和J L ２=10J L ，编制MATLAB 或simulink 程序，比较电机-负载模型的频率特性。实验所需具体参数如下表。

仿真技术在交通运输领域的应用

仿真技术在城市道路交通流上的应用专业：交通运输091 姓名：张宇楠学号： 091202026

仿真技术在城市道路交通流上的应用摘要：道路交通系统仿真是应用系统仿真技术研究交通行为，对交通运动随时间和空间的变化进行跟踪描述的技术。它在道路运输系统及其各组成部分的分析和评价中发挥着重要的作用。针对交通流仿真的热点，构建城市道路微观交通仿真模型框架，阐述模型的建模方法。在此基础上，运用面向对象思想和技术、动态内存管理和实时视景仿真技术开发了城市道路微观交通流仿真原型系统。介绍了该原型系统软件的体系结构及关键技术。关键词：微观交通流仿真；车辆行为模型；视景仿真 1系统仿真计算机系统仿真计算机是系统仿真的主要工具和表现形式，其发展水平成为系统仿真能否实现的关键。仿真计算机的发展经历了模拟计算机仿真、混合计算机仿真、实时仿真数字机（通用计算机）、分布交互仿真阶段，其中最后两个阶段是随着信息技术特别是网络技术的发展而逐步发展的。电子模拟计算机是利用具有各种数学特征的典型电路，组成各种典型的基本运算部件（如加法器、乘法器、积分器）；这些基本运算部件的输入和输出是电压，它们之间可以连接起来以完成更复杂的数学运算。因此用模拟计算机研究仿真一个系统，只要研究这个系统的数学模型即可。电子模拟计算机是一个并行运算的机器，也就是说其所有的运算同时进行，所以又称并行处理器。

一个典型的电子模拟计算机主要由运算部件、开关及无限网络、状态控制部件、排题版、系统设计部件、显示设备及电源组成。运算部件是以高增益、高频响、低噪声、低漂移、深度负反馈的高质量运算放大器为核心，配合不同的外围网络和控制组件，构成不同组建的运算器，包括加/减、乘/除、积分、函数等。混合模拟计算机是在模拟计算机中加入大量的数字逻辑部件、模拟开关及模拟/数字混合式部件（如数控系数器、数控积分器、数控函数发生器等）的一种计算机。混合模拟机不仅能完成原有模拟机功能，而且具有迭代运算和描述混合系统模型的能力，其中混合模拟机的自动参数、曲线和统计寻优功能是系统研究、系统设计的有力工具。混合计算仿真是由模拟机/混合模拟机、数字机及其接口设备组成的多台大规模计算机系统，其中数字计算机用于执行存储、高精度运算等更高级的任务。随着计算机技术与信息网络技术的发展，上述两种计算机系统不能适应系统仿真的需要，就产生了目前广泛使用的实时仿真数字机。 2微观交通流仿真随着计算机科学的飞速发展，交通仿真被越来越多地应用于交通系统分析研究和决策支持中。交通仿真可分为宏观仿真、中观仿真和微观仿真三类。其中，微观交通仿真系统能在单车级上模拟“人-车-路-环境”的相互作用关系，反映交通基础设施、交通管理手段、交通流控制策略等对交通流的影响。因此，微观交通仿真建模和系统开发成为国内外的研究热点。本文在对微观交

动态系统建模仿真-实验报告

1实验目的（1）了解位置伺服系统的组成及工作原理；（2）了解不同控制策略对系统性能的影响。 2实验设备（1）硬件：PC 机。（2）工具软件：操作系统：Windows 7；软件工具：MATLAB R2014a 及simulink 。 3工作原理及实验要求 3.1实验原理图3.1是一个以直流电机为驱动元件的位置伺服系统的方块图，Gc （s ）为控制器，u f 为与作用于转动轴上的摩擦力矩相对应的电压值。对于位置伺服控制系统，控制器的输出并不是直接驱动电机，而是经过D/A 转换及功率放大后驱动电机带动负载运动。控制的目标，是使由位置传感器及测量装置给出位置反馈信号跟踪指令信号。实际的控制对象中包含D/A 、功率放大器、电机、负载、位置传感器及测量装置等环节，在本实验项目中，将各环节的模型适当简化，得到广义被控对象为如下形式： Bs Js G P += 2 1 (1.1) 其中J 为等效转动惯量，B 为等效阻尼系数。图3.1位置伺服系统方块图 3.2实验要求（1）采用PID 控制器对系统进行仿真，求出负载转角的响应曲线。要求考虑摩擦力矩、控制器输出饱和等非线性因素的影响。（2）采用模糊控制算法对系统进行仿真，求出求出负载转角的响应曲线，并与 PID 控制的响应曲线进行比较。仿真时要求考虑摩擦力矩、控制器输出饱

和等非线性因素的影响。 4实验内容及步骤 4.1PD 控制位置伺服系统仿真（1）定义参数：系统仿真图为图4.1，信号发生器选择幅值为5频率1的正弦信号，在本次实验中Bs Js G P += 2 1 ，参数J 取0.05，参数B 取0.5。摩擦力矩? -=θJ u u f ,u 为控制输出，J 为等效转动惯量，? θ转速。非线性饱和器上下限非别为10~-10。图4.1 PD 控制位置伺服系统（2）PD 参数整定本次仿真采用试凑法确定PID 控制器参数，试凑法就是根据控制器各参数对系统性能的影响程度,边观察系统的运行,边修改参数,直到满意为止。一般情况下,增大比例系数KP 会加快系统的响应速度,有利于减少静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调,并产生振荡使稳定性变差。减小积分系数KI 将减少积分作用,有利于减少超调使系统稳定,但系统消除静差的速度慢。增加微分系数KD 有利于加快系统的响应,是超调减少,稳定性增加,但对干扰的抑制能力会减弱。在试凑时,一般可根据以上参数

SCADA系统模拟仿真培训平台建立及运用

SCADA系统模拟仿真培训平台建立及运用【摘要】长输管道运行自动化水平不断提升，因此对SCADA系统在输油管道上的运行、维护、运行人员及仪表维护人员的相关培训都提出了新的要求和课题。针对教育培训的重点，建立SCADA系统模拟仿真培训平台，对其开发应用、功能特点及使用此培训平台的经验进行介绍。【关键词】SCADA系统模拟仿真培训平台目前管道行业职工培训基本上都以集中培训理论授课为主，这种方法通常周期比较长，而且由于实际操作中不允许出现错误操作和重复操作，新员工动手操作机会较少。SCADA系统模拟仿真培训平台解决了以往职工培训中存在的问题。该系统平台的研制为新员工快速掌握SCADA站控系统的应用及操作提供了直观有效、易于操作的平台，传统的教学方法是通过岗位学习，让新员工在老员工的指导下，通过日常操作和处理生产中出现的问题，逐步积累经验、总结经验，最终达到熟练操作、独立值岗。 1 SCADA系统模拟仿真培训平台系统设计要求及实现功能 1.1 SCADA系统模拟仿真培训平台系统设计要求配置仿真系统机柜；配置各信号类型仪表；人机界面美观、清晰；完全模拟站控工艺流程；数据显示及状态显示

功能；泵、阀门模拟控制功能；联锁报警功能；数据记录、分析功能；访问权限分级管理；系统运行稳定；系统具有良好的可扩展性。 1.2 SCADA系统模拟仿真培训平台系统实现功能用户权限管理；工种管理；职工技能管理；压力、温度、液位等生产参数采集；阀门、泵运行状态监控；阀门开、关、停控制；输油泵启动、停止控制；现场生产工艺流程仿真；工况分析；新员工工艺流程培训；仪表工仪表设备接线培训；仪表工故障排除训练；学习SCADA系统接线原理；输油处仪表工技术比武平台；更高级别技术比武训练平台；SCADA系统软件、硬件系统学习、训练。 2 方案实施 2.1 控制系统选择根据中洛管道SCADA系统应用的各类实际情况，选用了OPTO22 SNAPPA系列控制器中的OPTT22 SNAP-PAC-R1经济型控制器，具有控制器和智能处理器的双重功能（图1）。 2.2 仿真系统软件的选择 SCADA模拟仿真培训系统网络系统架构（图2）。 2.4 系统下位程序开发完成系统数据采集、状态监控、泵控制、阀门控制等功能，进行下位程序开发（图3）。（1）新建工程，添加控制器名称、类型、IP地址。