系統建模與仿真

在分析、研究、和預測系統中，必須要對系統抽象，建立仿真模型，通過相關軟件，研究和改善系統！

本書特點是注重理論聯繫實際、突出工程實踐內容和實用有效的建模方法。主要內容包括過程系統仿真的應用領域和進展，定量仿真建模常用方法及工業應用案例，數值積分原理、實用算法與計算程序，定性仿真基本原理，複雜過程系統定性建模方法，定性模型的推理解法，定性仿真技術在過程系統危險識別與分析、故障診斷和智能仿真訓練等方面的應用案例。 ^[1] 

《系統建模與仿真》適用於工業過程自動化、過程裝備與控制工程、化學工程等專業大學本科專業教學。《系統建模與仿真》的內容有助於本科生、碩士研究生和博士研究生增加過程工業原理知識與實踐知識，可以用於畢業論文階段進行仿真建模和仿真實驗的技術指導。同時也可以作為從事過程系統仿真、過程系統安全評價、化工工藝與控制安全設計、故障診斷、人工智能研發人員的技術參考書。

吳重光，1945年出生，教授，博士生導師。1968年畢業於北京化工學院基本有機合成專業，1982年畢業於北京化工大學系統控制工程專業，獲碩士學位。現任中國系統仿真學會副理事長，教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會委員。榮獲國家有突出貢獻中青年專家、全國化工有突出貢獻的優秀專家、北京市勞動模範等稱號。主要研究方向：化工過程動態建模與仿真、工業過程控制理論與應用、人工智能技術理論與應用、系統安全工程理論與應用。主持開發我國第一個過程工業動態流程模擬系統，開創我國化工與石油化工過程仿真培訓事業。近年來從事系統安全工程研究和應用工作，在計算機智能化自動危險識別、安全評價和故障診斷方面取得進展，研發成功一系列創新技術。發表科技論文90餘篇，科技著作7部。

第1章系統建模與仿真概論

1.1系統建模與仿真基本概念

1.1.1系統、模型與仿真

1.1.2過程系統建模與仿真

1.2現代建模與仿真技術的含義及其體系

1.3仿真技術的特殊作用

1.4過程系統仿真技術的應用

1.4.1輔助訓練

1.4.2輔助設計

1.4.3輔助生產

1.4.4輔助研究

1.4.5仿真技術在過程安全領域中的應用

1.5習題

第2章定量仿真建模方法

2.1仿真建模概述

2.1.1仿真建模分類

2.1.2過程系統穩態及動態建模原理

2.1.3仿真模型的評估

2.2常用定量建模數學方法

2.2.1初等幾何法

2.2.2代數方程法

2.2.3動態補償法

2.2.4通道動態模型測試法

2.2.5微分方程法

2.2.6偏微分方程法

2.2.7圖論法

2.3過程系統仿真建模舉例

2.3.1PID控制器模型

2.3.2自動控制閥的機械特性模型

2.3.3自動控制閥的流通能力計算

2.3.4自動控制閥的流量特性建模

2.3.5離心泵特性建模

2.3.6列管式熱交換器傳熱過程建模

2.3.7精餾塔系統動態建模

2.3.8間歇反應系統建模

2.3.9工業加熱爐系統建模

2.3.1065t/h環保鍋爐系統建模

2.4動態仿真模型的特點及注意事項

2.5習題

第3章連續系統定量仿真算法系統建模與仿真

3.1連續系統定量仿真算法分類

3.2高階常微分方程數值解法

3.2.1數值積分原理

3.2.2歐拉法及四階龍格?庫塔法積分公式

3.2.3幾個基本概念

3.2.4常用數值積分方法及選擇

3.3聯立方程法仿真算法

3.3.1計算方法

3.3.2計算程序

3.3.3計算舉例

3.4序貫模塊法仿真算法

3.4.1原理簡述

3.4.2典型模塊積分公式推導

3.4.3基本模塊算法

3.4.4仿真程序

3.4.5計算舉例

3.4.6程序的擴展

3.5習題

第4章定性仿真、建模及應用

4.1定性仿真基礎

4.1.1定性仿真概論

4.1.2定性線性代數方程及求解方法

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符號定向圖原理與建模

4．2．1符號定向圖原理

4．2．2SDG建模方法和原則

4．2．3SDG模型的主要推理機制

4．2．4SDG建模實例

4．2．5SDG模型簡化

4．3基於SDG技術的危險識別、分析與安全評價

4．3．1過程系統危險識別與分析

4．3．2HAZOP基本原理

4．3．3SDG—HAZOP技術

4．4基於SDG技術的故障診斷

4．4．1故障診斷概述

4．4．2基於SDG技術的在線危險識別與診斷

4．4．3基於SDG技術的報警自解釋仿真實驗案例

4．4．4基於SDG技術的智能仿真訓練系統

4．5習題

參考文獻

……

《系統建模與仿真》特色：

《系統建模與仿真》將建模與仿真技術融入過程控制及多種相關專業，注重教材內容的實踐性、工程性和先進性，適用於工業過程自動化、過程裝備與控制工程、化學工程、系統安全工程、人工智能等專業的教學需要。

全書從定量和定性兩個方面闡述系統建模與仿真的基本原理、計算方法和相關技術。過程系統定量建模部分突出了建模方法論和實用性，採用《系統建模與仿真》建模方法開發的工業仿真系統及仿真實習軟件已經在石化企業和高校中長期應用。在《系統建模與仿真》理論和技術基礎上研發成功的多功能過程與控制系統，實現了運用仿真模型進行創新與探索型科學實驗的目標。

《系統建模與仿真》在定性建模與仿真部分突出了定性因果模型、計算機定性推理理論和實用技術，在過程系統危險識別、故障診斷和智能安全評價方面具有重要理論和應用價值。此外，將相關國際標準引入大學教材是工業界多年對高校的期望，也是《系統建模與仿真》的一大特色。