冼海珍[1]2002年在《MSF系统建模与仿真》文中认为随着人口的增长、社会发展和人民生活水平的不断提高，沿海淡水资源短缺问题将日益严重，海水淡化技术将成为21世纪解决沿海淡水供应问题的必然选择。MSF多级闪蒸技术是国际海水淡化市场的主力军，其装置的国产化研制是一项非常重要的科研课题。对于管式换热器，本文在全面分析总结分布参数模型的解析解及其简化方法的基础上，充分研究了分段线性化处理方法，并进行详细的仿真计算，得出了一些有益的结论。本文推导出分段后总传递函数的形式，并证明当分段数趋于无穷大时，其结果与分布参数模型的解析解完全相同，从而也证明了可以通过提高分段数改善仿真计算结果的精度。本文根据热工理论，以每一级闪蒸器为单元，建立了MSF系统动态过程的数学模型和MATLAB仿真模型，比其他文献提供的模型更完善，考虑的因素更全面。将各级之间的联系以耦合扰动向量的形式给出，不仅有助于理解扰动的耦合作用，还避免了建立大型的系统整体状态矩阵，使仿真计算变得更容易。在此基础上，详细研究了MSF系统动态过程数学模型的线性化处理方法，并进行了仿真计算。为MSF装置的运行调整与控制策略的制定提供了决策依据，为MSF系统的国产化研制提供技术支持。
周少祥[2]2001年在《热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践》文中认为随着人口的增长、社会发展和人民生活水平的不断提高，沿海淡水资源短缺问题将日益严重，海水淡化技术将成为21世纪解决沿海淡水供应问题的必然选择。MSF多级闪蒸技术是国际海水淡化市场的主力军，其装置的国产化研制是一项非常重要的科研课题。 本文在前人研究成果的基础上，着重进行了MSF多级闪蒸海水淡化装置设计理论与加工工艺、系统动静态特性等问题的研究，并进行了工业性试验。鉴于海水淡化过程以及其他能源利用过程的热力性能评价方法众说纷纭，所用热力性能指标之间缺乏可比性，本文进行了统一化研究。 本文对闪蒸过程进行了全面的热力学分析，首次将非平衡热力学思想引入多级闪蒸过程的分析，使人们对闪蒸过程的理解更容易。建立了完整的MSF系统静特性模型，该模型简洁、准确，与实际运行数据很好相符。利用所建立的模型，本文对热电联产多级闪蒸海水淡化装置进行了迄今为止最全面的定量分析，弥补了国内外文献的不足，为MSF装置运行规范的制定提供了方便。 为保障MSF海水淡化装置国产化研制的顺利进行，本文深入研究了影响MSF系统设计的主要因素，建立了MSF海水淡化装置的规范化设计方法，完成了国产3000t/d多级闪蒸海水淡化装置设计，其局部原型的中试装置经多次运行试验证明，能稳定生产出高品质淡水，而且其防腐蚀等工艺性能比引进装置具有明显的优势，说明本文所进行的理论分析是正确的，设计方法是先进的。尽管装置加工质量尚待进一步提高，但根据中试装置的配置与实际运行条件，我们所研制开发的国产第一台大中型多级闪蒸海水淡化的中间试验装置是成功的。 盐水加热器是MSF系统的主要设备之一，为单入单出的管式换热器，这类换热器动态过程的建模与仿真问题并不是十分复杂，但仍然存在一些问题。本文在全面分析总结分布参数模型的解析解及其简化方法的基础上，充分研究了分段线性化处理方法，并进行详细的仿真计算，得出了一些有益的结论。对不同扰动因素，各段之间的连接方式不同，不能简单处理成串联结构，否则将导致错误的结果。对于入口温度扰动，响应传递为串联结构；对流量和加热量扰动扰动，由于这些扰动在系统空间上具有同时性，因此构成并联方式，而各段扰动的温度变化响应却只能通过串联方式传递，因此，分段后各段之间的联系为串并联结构。 本文推导出分段后总传递函数的形式，并证明当分段数趋于无穷大时，其结果与分布参数模型的解析解完全相同，从而也证明了可以通过提高分段数改善仿真计算结果的精度。 本文针对单入单出系统，还提出了分布参数模型简化处理的一种新方法——待定函数法，与其他方法比较，具有简单明了、计算精度高的特点。 本文根据热工理论，以每一级闪蒸器为单元，建立了MSF系统动态过程的数学模型和MATLAB仿真模型，比其他文献提供的模型更完善，考虑的因素更全面。将各级之间的联系以耦合扰动向量的形式给出，不仅有助于理解扰动的耦合作用，还避免了建立大型的系统整体状态矩阵，使仿真计算变得更容易。在此基础上，详细研究了MSF系统动态过程数学模型的线性化处理方法，并进行了仿真计算。为 MSF装置的运行调整与控制策略的制定提供了诀策依据，为MSF系统的国产化研”“ 制提供技术支持。 本文分析了各种脱盐过程以及其他用能过程的常规热力性能评价指标之间存 在的不可比性问题，指出导致这种不可比性的根本原因在于能量、炯量和电量之间 存在不等价性。根据对理想热电联产循环实质的分析，以及对各种脱盐过程的用能 特点的分析，建立了以电量为基准的统一性性能评价指标体系，并推广运用于整个 能源利用领域，使各种用能方式的热力学性能可以在统一、客观、合理和科学的基 准上进行比较和评价。 以电量贯穿能源利用过程的始终，分层次研究从能源供应、传输过程到终端消 费的各个环节的热力性能及其变化，从而彻底改变了过去对热电联产供热系统的分 析局限于热电厂内的不足，有利于各种供热方案的对比与决策，这是能源管理科学 发展的客观要求。 以电量为基准的统一性性能评价指标体系的关键在于“指标的可比性”，从而 使热电联产的理论研究超越了热耗的所谓合理分摊问题，彻底摆脱了许多纠缠不清 的人为规定性问题，使总能系统的研究方向更加明确和具体，本文的研究具有开创 性。 本文以电量为基准，以热电联产总能系统为基本模式，构造了简便易行的总能 系统形式，从而使总能系统的概念具体化和具有可操作性。在此基础上，推导出热 电联产机组的临界热电比，为判别热电联产总能系统的节能性提供了方便。并对长＊＿ 期以来困绕热电联产发展、存在很大争议的供热成本和热价问?
黄磊[3]2015年在《基于键合图模型的复杂机电系统故障诊断方法研究》文中研究指明复杂机电系统由结构形式各异的多能量领域子系统耦合而成,针对复杂机电系统的状态监控和故障诊断是工程领域的研究重点。基于模型的故障诊断方法可充分发掘系统模型反映的深层次信息,不需系统历史操作状态数据的支撑就可表现出优异的在线诊断性能,其是保持复杂机电系统持续高稳定性运转的优选方案之一。构建针对复杂机电系统的基于模型诊断方案的难点在于,系统结构的复杂性使模型建立比较困难,多能量领域的耦合造成识别出的模型参数不够精确,参数不确定性使在线生成的系统残差不能正确反映系统的运行状态,混合系统模式转换带来的误诊和漏诊问题等。本文针对复杂机电系统诊断方法中涉及的系统模型搭建、系统参数识别、系统在线残差、混合系统自适应诊断阈值、故障可诊断可隔离性等方面做了系统性研究。论文主要研究工作和创新点包括以下几个方面:以键合图方法为工具为复杂机电系统建模,对综合有机械、电气和液压的自动控制车辆转向系统进行了建模,分析系统结构特点和能量传递规律,对模型进行增广和因果关系标注;在常规键合图模型的基础上,将混合系统模式转换的动力学特性映射于键合图模型中,推导解析冗余关系,获得模型方程。提出一种新型的参数辨识网络,根据参数辨识的特点对BP辨识网络进行了改造,以最小二乘法辨识结果作为网络训练的初值,采用变速训练方法对网络权值进行训练。运用模块化建模思想为车辆转向系统建立模型,并推导模型方程,将最小二乘法初次辨识结果作为网络训练初值,使用提出的辨识算法辨识模型中六个关键参数,用改进的参数辨识网络进行二次辨识,实验结果表明辨识网络算法可靠有效。搭建连续系统诊断模型,从中推导出的解析冗余关系(ARRs)为一组包含观测变量的等式,包含有判断系统运行状态的必要信息,对动力学系统的故障诊断非常有效。本文研究的故障类型为参数跃变型故障,即针对系统内部元器件参数在较短时间段内发生的参数跃变,且假定为同时点的单故障源。经系统正常运行实验确定了诊断阈值,在远程自动控制车辆上进行了连续系统故障诊断实验,试验中引入叁个模拟故障,对故障诊断效果进行了分析,验证了提出的故障诊断系统和算法的可行性。提出混合系统模式转换自适应阈值,依据混合系统动力学模型,研究混合系统故障诊断中误诊和漏诊问题的产生,及常规解决方案的不足之处,并提出新的解决方案;根据对系统参数不确定性的估计,以及对系统残差各部分的影响,运用线性分式变换构造模式转换自适应阈值;建立了GARRs、系统残差和模式转换自适应阈值算法,以及模式转换故障特征矩阵和混合系统故障诊断方案;搭建混合系统仿真电路和键合图诊断模型,对混合系统诊断架构进行仿真实验,分析实验结果,初步验证所提出的模式转换自适应阈值的可行性。改造无线远程自动控制车辆转向系统,使其具有混合系统动力学特性,作为混合系统故障诊断实验平台使用;建立了混合系统的键合图模型,推导GARRs,构建模式转换自适应阈值并分析MD-FSM,进行混合系统故障可检测性和可隔离性分析;在混合系统实验平台进行实际系统的故障诊断实验,通过非破坏性方法引入故障,分析在不同模式下的故障诊断性能;验证了所提出混合系统诊断架构在实际系统中的诊断效果。实验结果表明,依据混合系统故障诊断理论分析搭建的诊断系统架构,在实际系统中的诊断性能与理论分析一致,故障在各模式下的诊断结果与MD-FSM分析一致,达到了设计目标,为复杂机电系统诊断架构的设计开发提供了完整的解决方案和成熟的设计流程。
张松[4]2011年在《化学回热循环水系统仿真研究》文中进行了进一步梳理化学回热循环具有输出比功率大、热效率高和NOx排放量小等优点,是现阶段应对能源危机和环境问题的重要手段之一。作为其中的重要部件,水系统几乎贯穿了整个化学回热循环,为燃料蒸汽重整反应提供蒸汽。因此,水系统仿真研究对化学回热循环的性能分析及控制有重要作用。本文以化学回热试验台为基础,重点研究其中水系统的性能特性,借助Matlab仿真软件,采用模块化建模方法建立各部件的数学模型,自编S函数并利用软件中的Simulink模块建立了各部件的仿真模型并进行了仿真计算,主要包括以下工作内容：(1)建立了水系统中各部件,包括预热器、饱和器与闪蒸室等的稳态数学模型。在此基础上按照分布参数法建立预热器、饱和器及过热器的动态数学模型,建立偏微分方程组,经过离散和线性化处理得到各部件的状态方程组。使用S函数编写计算程序。(2)根据动态数学模型建立仿真模型来对各部件的动态性能进行仿真研究。程序采用S函数编写,在Simulink中调用S函数对各部件进行动态性能仿真,得到了各部件的启动特性及对于不同进口条件的响应。计算发现,各部件中饱和器的热惯性最大,稳定时间最长。(3)搭建水系统的整体仿真模型,对水系统的动态性能进行了仿真研究。在Simulink中对各部件的模块进行拼装,完成了对水系统启动特性、进口参数变化以及闪蒸室压力变化特性的研究。仿真结果表明,在水系统的启动过程中,过热器及饱和器最先进行换热,随后分别在二级、一级闪蒸室产生蒸汽。对于水系统的变工况特性,由于闪蒸室压力的变化幅度过小将导致循环水进口流量的影响比闪蒸室压力变化引起的影响要大,而且容易导致系统产生震荡或者超温。因此,应当按照本文给出的变工况特性对系统进行综合的调节。
樊传路[5]2009年在《化学回热循环系统仿真研究》文中指出燃气轮机化学回热循环作为一种新的燃气轮机循环方式,具有燃气排热损失小、循环效率高、NOx排放量低等优点。化学回热循环是柴油和水蒸汽混合后通过回收涡轮高温排热进行重整反应,从而转化为富含氢气和水蒸气的裂解气,裂解气进入燃烧室进行燃烧。本文主要针对某型燃气轮机化学回热循环总体性能进行仿真研究。这对燃气轮机化学回热循环的试验研究具有重要的参考价值。本文借助于通用仿真软件Matlab仿真平台,采用了模块化建模方法,利用软件中的Simulink模块和自编S函数建立了循环系统各部件的仿真模型进行仿真计算。具体内容如下：1、利用模块化仿真建模思路建立了燃气轮机本体、化学回热器和闪蒸装置的数学模型。整个循环过程采用了变比热循环计算,并考虑了部件连接间的容积惯性和转子惯性环节；对于燃气轮机部件特性采用BP神经网络拟合处理。从化学计量学和化学热力学角度分析,建立了单级化学反应器的简单数学模型,并用钯膜管分离主要重整产物——氢气,从而促使反应向产生氢气的方向移动。闪蒸装置中的换热部件均采用翅片换热器,换热器考虑了流动状态对换热系数的影响。2、对燃气轮机简单循环过渡过程进行仿真计算,并对稳态工况点的计算值和提供的试验值进行对比。结果显示,所建燃机本体的模型计算精度相对较高。3、对化学回热循环过渡过程进行了仿真计算。得到了化学回热循环燃气轮机过渡过程各个参数的变化情况,为化学回热循环燃气轮机的试验研究提供了一定的参考价值。4、对燃气轮机简单循环、蒸汽回注循环和化学回热循环的变工况总体性能进行了仿真计算。结果显示,在相同运行工况下,化学回热循环燃气轮机性能优于蒸汽回注循环;蒸汽回注循环优于简单循环燃机。
勇佳棋[6]2016年在《基于键合图的高铁牵引系统建模与故障诊断》文中认为高铁因其便利性和环保性已成为我国大众出行的主要交通工具,同时作为中国对外经济贸易的重要力量,中国高铁吸引了全世界的广泛关注。高速列车是高铁运营中与旅客关系最紧密的环节,牵引传动系统是高速列车中最重要的子系统之一,牵引传动系统实时故障诊断技术是保证行车及乘客安全的核心,也是开发下一代智能化高速列车的重要基础。本文针对CRH5型高速列车,开展牵引传动系统的故障建模与实时诊断技术研究。首先,针对牵引传动系统具有多能域耦合特点,采用键合图建模技术,从能量传递与变换的角度,分析逆变器、牵引电机和齿轮箱的物理机理,建立对应部件的键合图模型,最终得到与实际物理系统结构准确对应的系统级混杂键合图模型。仿真结果证明了该系统模型的可靠性、准确性以及在系统机理分析等方面具有的优越性。其次,在系统级混杂键合图模型的基础上,基于元件物理效应以及故障特性分析,建立元件早期故障的数学表达形式,研究了一种可行有效的牵引系统故障注入方法,可准确复现实际系统的故障特性,为研究故障传播分析以及故障诊断提供仿真基础。最后,本文研究了基于全局解析冗余关系的牵引传动系统故障诊断方法。在混杂键合图模型的基础上,根据元件因果关系推导出全局解析冗余关系式及故障特征矩阵,分析元件的可诊断性与可分离性,提出一种阈值选取方法,将系统残差与阈值进行比较,实现故障源的准确定位。仿真结果表明,所提出的故障诊断方法能够快速准确地诊断多种牵引传动系统的突变故障和早期微小故障。
程新颖[7]2010年在《新型修井作业机械化系统耦合—集成建模与仿真》文中认为修井作业机械化系统的性能不光要求有良好的结构设计,更注重的是能够快速准确的动作,并且要装卸、移运方便。修井作业动作的快速准确不仅与负载有关系而且还与机械系统、液压系统、电气系统有关。一个完整的系统能否协同工作受很多因素相互影响,这也就是所谓的系统耦合。耦合特性成为制约系统功能发挥及性能好坏的关键。研究修井作业机械化系统的耦合关系可以提高修井作业机械化系统的自动化程度并能提高修井作业效率。本文利用功率键合图以及模块化方法建立了新型修井作业机械化系统的功率键合图模型,用MATLAB软件中的仿真工具箱simulink对新型修井作业机械化系统进行仿真研究,主要研究新型修井作业机械化系统中子系统内部之间的耦合关系,如修井作业机械化系统内部压力、负载、流量、液阻、液容、机械转动惯量或质量、液压缸的启动粘性摩擦系数、连接处线性柔度系数等这些参数的变化对系统压力及速度的反应时间的影响。以及新型修井作业机械化系统中子系统之间的相互耦合关系。根据仿真结果,得出管道内液容增大时,系统过渡时间将增大;管道内液阻增大时,系统过渡时间将减小;液压缸的启动粘性摩擦系数减小时,系统过渡时间减小;机械部分的转动惯量或质量增大时,系统过渡时间增大;连接处的线性柔度系数增大时,系统过渡时间增大;流量增大时,速度增大,系统过渡时间减小;负载减小时,系统压力减小,过渡时间增大。
刘烨, 秦贵和[8]2012年在《汽车同步发电机系统建模与仿真》文中研究说明研究汽车供电平衡问题,针对汽车高输出功率,变速、变负载的特性,为了检测汽车在不同速度、负载及其临界条件下的供电平衡状况,提出了一种AMESim的汽车同步发电机系统建模仿真的方法。利用AMESim仿真软件建立了系统主要元件子模型,给出了完整的汽车同步发电机系统模型及模型中的主要参数,在变速变负载的条件下实现了汽车同步发电机系统动态仿真,得到它的电压和电流的变化曲线,和实际汽车同步发电机运行数据一致。仿真结果表明,仿真模型可以有效地对汽车同步发电机系统供电平衡优化,并取得了较好的实验结果,为汽车供电平衡系统的进一步深入研究奠定坚实的基础。
周少祥, 胡叁高, 宋之平[9]2002年在《MSF多级闪蒸海水淡化系统的建模与仿真》文中研究说明通过对MSF多级闪蒸过程的机理分析 ,建立了完整的动态数学模型 ,与其它文献提供的模型比 ,考虑了蒸汽密度和级间闪蒸盐水流量变化的影响。仿真计算结果真实地反映了MSF系统动态过程的非线性特性
刘烨[10]2012年在《汽车电系统建模与仿真》文中认为随着汽车技术和电子技术的发展，人们对汽车行驶的智能性、动力性、舒适性、安全性以及经济性要求不断提高，越来越多的电子设备应用到汽车上。在汽车行驶过程中，为了使汽车可以向驾驶员提供更加便捷、舒适的环境，就要确保汽车上智能完善的用电设备可以稳定工作。当前学者大多单方面的对汽车电源系统进行研究，很少从汽车电源所能承担负载量与当前负载消耗电量关系的角度研究汽车供电平衡状况。本文不仅研究由蓄电池、发电机、电压调节器组成的电源系统，更是建立了由用电设备和电源系统组成的汽车电系统模型。最后建立汽车电系统整体仿真模型，并通过AMESim仿真软件对其进行仿真分析，为今后汽车供电平衡的研究以及新型汽车电子设备的研究奠定了理论和实践基础。蓄电池技术不断的发展创新，比较成熟的铅酸蓄电池使用至今已有150多年的历史，碱性蓄电池维护工作较少，零排放蓄电池应用于电动汽车项目，燃料电池更加环保经济。当今研究的还有许多新技术，如锂电池和银电池等；汽车发电机经历了直流发电机、交流发电机到爪极发电机的变革；传统汽车用电设备主要有点火系统、起动系统、发动机管理系统、电控燃油系统、照明系统、辅助电气、底盘电子控制系统、舒适性与安全性系统等组成，现在越来越多的娱乐系统、空调系统、导航系统等智能化的设备应用到汽车上。综上，许多学者对蓄电池，发电机及汽车用电设备分别进行了较为深入的研究分析。本文主要对汽车电系统的特性进行分析，建立电系统整体模型。本模型模拟汽车运行过程中各种电子器件的工作情况，不仅可以分析汽车工作过程中供电平衡情况，还可以计算出当前电源提供电量和用电设备消耗的电量，为汽车用电设备加载空间的计算提供了重要依据。建立汽车电系统模型所做主要工作如下：第一部分，汽车电系统的总体分析。由于本课题是要对汽车电系统进行仿真分析，首先通过查阅大量书籍资料，分析了汽车电系统的结构，汽车电系统主要由电源系统和用电设备组成，电源系统包括蓄电池和发电机。通过对比不同的仿真方法，本文选用了AMESim仿真软件，对系统进行仿真分析。第二部分，汽车电源系统的仿真建模。汽车电源系统由蓄电池和发电机组成，通过分析蓄电池、发电机以及发电机电压调节器的组成和工作原理，研究各个部分的工作特性，在AMESim仿真软件建立了汽车电源系统的仿真模型。第叁部分，汽车用电设备系统的仿真建模。汽车电子技术的不断发展，使得各种用电设备应用到汽车上，按用电设备功能分类，主要有点火系统、照明及信号设备、起动装置、电器设备、电子控制装置和配电设备等。本文选取各个系统中代表性元件建立了挡风玻璃刮水器、自动变速箱、画面除霜器、通用负载、鼓风机、照明系统、PTC加热器、喷射系统、燃油泵、车窗玻璃升降器、动力转向系统的仿真模型。第四部分，汽车电系统的仿真分析。在AMESim仿真软件中建立了汽车电系统完整的仿真模型，根据汽车实际运行过程和系统各个部分的特性，为仿真模型设置仿真参数，进行仿真分析。实验结果表明，本系统基本达到了预期目标。
参考文献：
[1]. MSF系统建模与仿真[D]. 冼海珍. 华北电力（北京）大学. 2002
[2]. 热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践[D]. 周少祥. 华北电力大学. 2001
[3]. 基于键合图模型的复杂机电系统故障诊断方法研究[D]. 黄磊. 西北工业大学. 2015
[4]. 化学回热循环水系统仿真研究[D]. 张松. 哈尔滨工程大学. 2011
[5]. 化学回热循环系统仿真研究[D]. 樊传路. 哈尔滨工程大学. 2009
[6]. 基于键合图的高铁牵引系统建模与故障诊断[D]. 勇佳棋. 南京航空航天大学. 2016
[7]. 新型修井作业机械化系统耦合—集成建模与仿真[D]. 程新颖. 大庆石油学院. 2010
[8]. 汽车同步发电机系统建模与仿真[J]. 刘烨, 秦贵和. 计算机仿真. 2012
[9]. MSF多级闪蒸海水淡化系统的建模与仿真[J]. 周少祥, 胡叁高, 宋之平. 热能动力工程. 2002
[10]. 汽车电系统建模与仿真[D]. 刘烨. 吉林大学. 2012
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