装备综合保障仿真一体化建模研究

装备综合保障仿真一体化建模研究
装备综合保障仿真一体化建模研究

 

2009年8月第23卷第4期

装甲兵工程学院学报

J o u r n a l o f A c a d e m y o f A r m o r e dF o r c e E n g i n e e r i n g

A u g .2009

V o l .23N o .4

 

文章编号:1672-1497(2009)04-0006-05

装备综合保障仿真一体化建模研究

曹军海,孙 涛,史劭坤,靳文志

(装甲兵工程学院技术保障工程系,北京100072)

摘 要:装备综合保障一体化模型是更有效地实现装备综合保障仿真的基础,解决元模型的异构和分布性问题是综合保障仿真一体化建模技术的关键。针对装备综合保障仿真一体化建模问题,探索了利用可扩展标记语言(e X -t e n s i b l eM a r k u pL a n g u a g e ,X M L )对综合保障仿真元模型进行一致性描述,并建立了综合保障仿真一体化模型。以X M L 为基本建模语言,通过设计各类元模型的X M L 描述结构和表达方式,实现了综合保障仿真中各类异构元模型的集成化、一体化表达,该一体化模型为综合保障仿真集成化开发环境的实现奠定了良好基础。关键词:综合保障;仿真;一体化建模;X M L 中图分类号:E 92;T P 391.9 文献标志码:A

R e s e a r c h o nt h e I n t e g r a t e d Mo d e l i n g o f E q u i p m e n t

I n t e g r a t e d L o g i s t i c s S u p p o r t (I L S )S i m u l a t i o n

C A OJ u n -h a i ,S U NT a o ,S H I S h a o -k u n ,J I NW e n -z h i

(D e p a r t m e n t o f T e c h n i c a l S u p p o r t E n g i n e e r i n g ,A c a d e m yo f A r m o r e dF o r c e E n g i n e e r i n g ,B e i j i n g 100072,C h i n a )

A b s t r a c t :T h e i n t e g r a t e d m o d e l o f I L S i s t h e g r o u n d w o r k f o r I L S s i m u l a t i o n ,w h i c h c a n s o l v e t h e i s o m e r -o u s a n d d i s t r i b u t i o n p r o b l e m s a n d i s a k e y t e c h n o l o g y i n I L S s i m u l a t i o n .A i m i n g a t t h i s p r o b l e m ,t h i s p a -p e r e x p l o r e s t h e m e t h o d s o f m a k i n g g e n e r a l d e s c r i p t i o nt o a n d b u i l d i n g I L S s i m u l a t i o n m o d e l s w i t h X M L (e X t e n s i b l e M a r k u p L a n g u a g e ).

B y d e s i g n i n g t h e X M Ld e s c r i p t i o n s t r u c t u r e s a n d e x p r e s s i o n s o f v a r i o u s m e t a m o d e l s ,t h i s p a p e r r e a l i z e s i n t e g r a t e d a n d g e n e r a l p r e s e n t a t i o n t o a l l m e t a m o d e l s o f I L S s i m u l a t i o n

a n d i t l a y s a g o o d f o u n d a t i o n f o r t h e d e v e l o p m e n t o f i n t e g r a t e d I L S s i m u l a t i o n d e v e l o p i n g e n v i r o n m e n t .K e y w o r d s :I n t e g r a t e d L o g i s t i c s S u p p o r t ;s i m u l a t i o n ;i n t e g r a t e d m o d e l i n g ;X M L 收稿日期:2009-05-14基金项目:军队科研计划项目

作者简介:曹军海(1972-),男,副教授,博士.

近些年来,仿真技术被引入到装备综合保障工程中,在提高装备保障性设计分析水平、提高装备使用效能和战备完好性等方面提供了新思路。但是在具体的开发和应用中,装备保障系统的建模技术一直是没有很好解决的问题,特别是随着装备作战使用任务、装备保障系统体制、装备维修保障组织、装备保障流程等更加灵活而复杂,这一问题更突出。装备保障系统的建模技术必须能够很好地解决仿真建模与系统分析一体化、异构元模型的集成、仿真模型表达体系化统一化等问题,才能有效地提高装备保障系统仿真建模的可信性、有效性和工作效率。因此,装备综合保障仿真模型及其一体化建模方法,

是综合保障仿真技术的基础和关键。笔者针对上述问题,提出了一种综合保障模型的一体化建模方法。该方法运用通用标记语言(e X t e n s i b l e M a r k u pL a n -g u a g e ,X M L )技术[1]

,建立综合保障仿真一体化模型,实现了仿真模型表达的体系化和一体化,对于实现异构元模型的集成及仿真建模与系统分析的一体化具有很好的实际意义。

1 装备综合保障仿真

装备的综合保障仿真是应用系统仿真技术在装备论证、研制、生产、部署、使用与保障的各个阶段,通过对装备投入使用后的使用与维修保障过程的模

 第4期曹军海,等:装备综合保障仿真一体化建模研究

拟,实现对装备的R M S 设计特性以及保障资源和保障方案等的分析、预计、评估和优化的系统工程过

程[2]

。综合保障建模与仿真的一般工作流程如图1所示。其中的建模过程包括了系统元素建模、子模型建模、仿真实体建模和仿真想定建模4个步骤。系统元素建模需要描述装备的使用任务、系统或子系统、故障模式、维修工作、备品备件、保障设备保障设施、人力人员和技术资料等;子模型建模需要建立装备结构模型、产品故障树模型、维修网络模型、使用单位模型、资源库模型、维修单位模型和供应单位模型等;仿真实体建模的任务是面向仿真运行,建立装备实体模型建模、任务单位实体模型、维修单位实体模型和供应单位模型等;仿真想定建模对任务列表、兵力部署、保障单位、保障关系和资源配置进行定义。建模过程完成后将进入仿真运行及后续评估阶段。在这一过程中,模型的可信性、有效性及精度等均取决于上述建模过程。因此,这一过程是实现综合保障仿真的关键

图1 综合保障建模与仿真工作流程

 

2 装备综合保障仿真一体化建模技术

综合保障仿真建模的4个建模子过程涉及不同

形态、不同结构和不同性质的模型元素,通常这些模型元素是采用不同方法、不同建模语言来进行描述的,如P e t r i 网、E -R 模型、U M L 、I D E F 流程图等,因此以往的建模过程是借助不同工具、相互独立地进行的,产生的模型文件也是不同结构、不同类型的,这大大增加了建模和仿真引擎开发的难度。装备综合保障仿真一体化建模就是利用通用建模语言来解决装备综合保障仿真建模中存在的分布性、异构性问题,并建立能够清晰反映出装备综合保障仿真的建模流程、子模型之间的关系、数据交互和排队规则等仿真要素的模型体系,其目标就是要实现4个建模子过程的系统化、集成化和一体化。

综合保障一体化建模技术需要解决2个主要问题:一是一体化建模语言;二是一体化建模方法和工具。其中一体化建模语言是一体化模型的载体,它必须具备通用性和可扩展性,同时还具有很强的表达能力,能够适应各种异构对象的统一表达,特别是应具备对结构、关系、流程、交互、数据等各种模型要素的完整表达能力。笔者经过深入研究,选用X M L 可扩展标记语言作为一体化建模语言

[3]

,通过系统规划模

型的体系结构,并对不同类型元模型的X M L 表达方式进行设计,实现了对综合保障模型的一体化表达。

3 基于X M L 的装备综合保障仿真一体化建模

3.1 系统元素建模

系统元素建模是对综合保障仿真系统中涉及的基本信息对象进行描述。这些基本信息对象作为后续建模的基础。综合保障仿真建模涉及的基本仿真元素主要包括使用任务、装备的系统/子系统、故障模式、维修工作类型、备品备件、保障设备、人力人员及其他保障资源等。

以任务建模为例,介绍利用X M L 语言开发综合保障任务模型的过程。首先,通过对任务元素分析,建立其属性信息表,如表1所示。

表1 任务建模元素及其属性信息表

建模要素属性

任务标识

名称、编号、描述性信息任务类型任务性质、关联装备、关联能力列表、外场可更换单元列表任务时间开始时间、结束时间任务规模装备品种、装备数量、持续时间

任务剖面任务阶段、任务阶段时间分配、外场可更换单元列表

成功条件最低执行任务装备数量、时间约束7

装甲兵工程学院学报第23卷 

然后,根据任务元素的属性信息,建立任务模型结构,如图2所示

图2 任务模型结构

 

最后,根据任务模型结构图,利用X M L 建立任务模型的描述如下:

;

-<任务模型>;

<任务标识名称=""编号=""描述信息=""/>;

-<任务类型>;-<关联装备>;-<关联能力列表>;;;;;

<任务时间开始时间=""结束时间=""/>;

-<任务规模持续时间="">;<装备品种=""数量=""/>;;-<任务剖面>;

<任务阶段装备品种=""装备数量=""L R U 列表=""/>;

;

<成功条件最低执行任务装备数量=""时间约束=""/>;

<退出条件完好装备数量约束=""时间约束=""/>;

上述任务元素的X M L 模型很好地描述了其

E -R 图,建模所使用的代码清晰简洁,容易阅读。以上任务模型中,任务类型需要关联装备的能力列表和L R U 列表,其列表将在装备结构模型中进行详细的描述;任务规模仅考虑参加任务的装备型号和数量;对任务剖面的描述从任务阶段划分的角度进行;执行任务期间,当可执行任务装备的数量少于某值或达到任务执行时间约束时,退出任务;任务结束(时间结束)时,通过可用装备的数量来判断任务是否成功。其他元素模型建立与之类似。

3.2 子模型建模

子模型指多个元素模型根据其层次关系和逻辑联系组织在一起的关系模型,主要包括装备结构模

型、可靠性模型、故障树模型和维修网络模型等。3.2.1 装备结构建模

装备结构建模是对装备各个功能单元的层次关系的描述,包括单元间的从属关系和各个单元的数量。装备的结构模型通常以产品树的形式进行描述,其组成结构如图3所示。从保障性的观点而言,每个系统都是由许多外场可更换单元(L a n dR e p l a -c i n g U n i t ,L R U )组成,每个L R U 又是由更小的车间可更换单元(S h o pR e p l a c i n g U n i t ,S R U )组成,而每个S R U 再由更小的工厂可更换单元(S u b -S h o p R e -p l a c i n g U n i t ,S S R U )组成。装备结构树的每个节点都具有0或多个故障节点,每个故障可以包含多个维修工序节点。子系统节点、故障节点和维修工序

图3 装备结构模型组成 

8

 第4期曹军海,等:装备综合保障仿真一体化建模研究

节点成为装备结构模型与其他子模型联系的纽带。装备结构模型的X M L 描述,可以分为结构建模

元素、子系统建模元素和故障模式元素三大组成部分

[4]

。其中结构建模元素包括装备名称、I D 、装备

型号、成员数量、使用可用度、单车任务准备时间、预防性维修间隔期和子系统的相关参数。预防性维修间隔期的确定,首先应确定各种维修工作类型的间隔期,然后归并成产品或部件(L R U )的维修工作间隔期,再与维修级别分析相协调,必要时还要影响装备设计。因此,X M L 建模时,将预防性维修间隔期与L R U 能力列表相关联。在任务状态中,L R U 使用寿命到期继续使用;通过预防性维修去替换使用寿命到期的L R U 。

L R U 单元的保障建模包括L R U 名称、I D 、型号、数量、功能、故障模式、使用寿命、维修级别、修复率、更换时间等属性。L R U 关联任务建模中任务能力。S R U ,S S U R 与之类似,其中故障模式的相关信息还需要继续分解、细化。故障率是产品可靠性的一个基本参数,其度量方法是在规定的条件下和规定的时间内,产品的故障总数与寿命单位总数之比。其分布包括正态、指数、威布尔、泊松等类型。故障模式还需要与维修网路模型关联。

3.2.2 系统可靠性建模

系统的可靠性框图反映了系统的各个功能单元对整个系统可靠性的影响。从图3中可靠性模型与装备结构模型的关系可以看出:每个子系统节点根据其可靠性分类组成一个完整的装备系统可靠性框图,由于子系统节点具有层次性,因此可靠性框图也应具有层次性。

利用X M L 建立系统可靠性模型是先对系统单元的各个节点建模,各个节点的可靠性模型元素包括节点I D 、紧前单元(I D )、故障模式和维修工序等,然后形成系统的可靠性框图,完成系统可靠性模型的建立。3.2.3 系统故障树建模

系统故障树模型是描述系统所有故障模式与其本身发生故障现象的关系。通过故障树模型,可以找到该系统的关键故障模式,即影响其正常工作的关键原因。系统的故障树模型是层次化模型,可以支持自下而上的多级建模。

利用X M L 建立故障树模型,元素模型主要包括故障模式率、故障模式分布类型及其分布参数。3.2.4 维修网络建模

维修网络建模是针对某一故障模式所进行的维

修工作的详细步骤,以及各工序所需的保障资源的描述。通过维修网络模型的定量分析,能够获取故障维修所需的各类资源,包括人员类别及数目,维修设备的类别及数目和维修所需的时间等。在仿真过程中一旦某个故障发生,维修单位就要根据故障的维修网络模型获取其资源需求,然后分配相应的资源以完成维修。

维修网络的建模元素主要包括故障名称、I D 、保障资源和维修工序。保障资源是进行装备使用和维修等保障工作的物质基础,包括物质资源(如保障设备、保障设施、备品备件等)、人力资源(如人员数量、专业技术等级)和信息资源(如技术资料、计算机资源保障等)。维修工序包括工序名称、I D 、紧前工序、时间等元素。3.3 仿真实体建模

综合保障仿真实体建模是建立保障系统中仿真实体的成员模型。综合保障建模仿真中,主要涉及2大类实体:装备和设施。单装备的综合保障仿真系统只有一种装备实体,而多装备的综合保障仿真系统包含多种装备实体。设施实体根据其功能主要分为任务单位实体、维修单位实体和供应单位实体等3类。这些实体模型都是由多个子模型按照一定的层次关系组合而成的,同样其X M L 模型由多个子X M L 模型构成。3.4 仿真想定建模

仿真想定建模,又称仿真预案建模,指建立与真实或假想保障系统相对应的仿真组成方案,它是将各类仿真实体模型联系在一起的纽带,描述了仿真系统中使用的所有仿真实体模型类型及其相互联系。装备综合保障想定模型结构如图4所示。

图4 想定模型结构 

9

装甲兵工程学院学报第23卷 

想定模型中,链接各个子模型间的数据源需要的信息包括:

1)子模型数据库的名称;

2)子模型数据库的I D;

3)需解析包含元数据映射关系X M L文件。

建模如下:

;

;

;

;

;

从以上D T D文件可以看出:用X M L对象文档建立的想定模型包含连接多个子模型。D A T A S O U R C E S包含了多个连接信息S O U R C E S子元素。而S O U R C E S标签内表示连接一个数据源所有信息在内,它的子元素有D B N a m e(数据库名称)、A d d r (数据库的地址)、D B X M L(需解析包含元数据映射关系X M L文件)。以上D T D表示D A T A S O U R C E S 可以包含任意个S O U R C E S子元素,而S O U R C E S子元素(D B N a m e,A d d r,D B X M L)有且只能包含一个。当有2个子模型数据源时,X M L文件如下: ;

c o n n e c t.

d t d">;

;

结构模型;

I D1;

C:S t u c t u r e.X M L;

;

故障树模型;

I D2;

C:F a u l t T r e e.X M L;

;

上述文件第2行表示该文件使用了外部的D T D文件,也就是已经建模的c o n n e c t.d t d文件;第1个标签下各个子元素包含的连接信息为:数据库名称为S t u d e n t;I P地址为I D1;解析的元数据模型文件为C:S t u c t u r e.X M L。以下的< S O U R C E S>标签同理可得。

想定模型的最终输出形式是整个模型仿真态势,全面反映出对象系统的任务定义、任务规则、兵力部署、任务关系、保障机构配置、保障资源配置、保障策略、供应关系、装备及组成部分的周转流程、仿真时间和退出条件等。

4 结论

装备综合保障仿真建模涉及的因素繁多、关系复杂,实现高度集成化的建模很困难。笔者尝试通过X M L语言来实现综合保障仿真的一体化建模,解决了异构元模型的集成问题,实现了各种类型模型的一致化表达,通用性、扩展性强,与开发工具无关,为后续的综合保障一体化仿真开发奠定了良好基础。开发基于通用语言的综合保障仿真集成建模环境是该领域未来的发展方向,X M L语言对于综合保障仿真涉及的各类元模型是否具有普适性,还需进一步验证。

参考文献:

[1] 郭齐胜.系统建模与仿真[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2] 单志伟.综合保障工程[M].北京:国防工业出版社,2007.

[3] 孙更新.X M L完全开发指南[M].北京:科学出版社,2008.

[4] 刘驰洋.基于异构数据连接的X M L建模与实现[D].武汉:

华中科技大学,2004.

(责任编辑:戚琼华)

10

工业电力系统动态建模和仿真分析

工业电力系统动态建模和仿真分析 (Industrial power system dynamic modeling and simulation analysis) 一、概述 工业电力系统: 大型电力系统复杂性:本身有发电机、电动机 中型工业电力系统:即使无发电机,也包括大量中压电动机 意义、内容: 1、确定通过动态建模与仿真分析验证: 1、机组的暂态稳定(极限切除时间) 2、特定的大容量电动机的电压稳定 3、校验电流电压型保护的定植 4、确定低频减载与孤网运行 二、介绍原件与组成: (一)、同步电机实用模型: 1、意义:对于dq0坐标下同步电机方程,如果单独考虑与定子d绕组、q绕组相独立的零轴绕组,则在计及d,q,f,D,Q5个绕组的电磁过渡过程(以绕组磁链或电流为状态量)以及转子机械过渡过程(以ω及δ为状态量)时,电机为七阶模型。对于一个含有上百台发电机的多机电力系统,若再加上其励磁系统、调速器和原动机的动态方程,则将会出现“维数灾”给分析计算带来极大的困难。因此在实际工程问题中,常对同步电机的数学模型作不同程度的简化,以便在不同的场合下使用。 2、对派克方程中的转子变量 若,则 可用定子侧等效量取代原来的转子量,得到用这些实用等效量表示的同步电机实用方程。原派克方程中的定子量,保留易测量及计算的和及和,而消去和两个变量。 3、三阶实用模型 其简单而又能计算励磁系统动态,因而广泛的应用于精度要求不十分高,但仍需计及励磁系统动态的电力系统动态分析中,较适用于凸极机。 模型导出基于: (1)、忽略定子d绕组、q绕组的暂态,即定子电压方程中取P=P=0 (2)、在定子电压方程中,设ω≈(p.u.)在速度变化不大的过渡过程中,其引起的误差很小。 (3)、忽略D绕组、Q绕组,其作用可在转子运动方程补入阻尼项来近似考虑。 及以下三个定子侧等效实用变量: 为消除转子励磁绕组的变量 、 定子励磁电动势 电机(q轴)空载电动势 电机瞬变电动势 (二)、励磁系统数学模型: 描述同步发电机励磁系统(包括励磁调节器)物理过程的数学方程。是电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分,主要应用于电力系统稳定计算。

基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析

基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析 摘要:简要地介绍了PSCAD4.2软件及其工具箱,分析了输电线路距离保护的基本原理,并利用软件提供的工具箱搭建了距离保护仿真模型,设置了输电线路可能发生的接 地故障和相间故障,最终得出了不同故障类型下输电线路的电压、电流以及其他量 的变化规律的波形,从而实现了三段式距离保护的作用。仿真波形结果表明:利用 该软件建立的模型是能够准确反应距离保护的作用机理,即距离保护装置能够快速 响应故障信号并动作于断路器,实现输电线路的保护。 关键词: PSCAD4.2;距离保护;接地故障;仿真 Analysis of power system distance protection simulation based on PSCAD4.2 Abstract: Briefly introducing PSCAD4.2 software and its toolbox ,then analyzing the basic principle of the transmission line distance protection , and use the toolbox that the software provides to build a protection simulation model and set a ground fault and phase transmission line failures the system may occur, at last obtain the voltage, current and waveform variation of other different types of transmission line failures , enabling three- distances protection. Simulation waveform results showed that: using the model of the software is accurately able to establish the reaction mechanism of the distance protection , distance protection device can quickly respond to the circuit breaker failure signal and act on it to achieve protection of transmission lines . Key words: PSCAD4.2;Distance Protection;Ground Fault;Simulation 0 引言 电力系统保护中,输电线路的保护主要是距离保护,其不受运行方式的影响,继电保护性能得到提高,因而获得广泛的应用[1]。文献[2]过对继电器模块的搭建来得到对电力系统的继电保护,但如果保护原理发生变化则相应的继电器模块也会发生变化,保护模块的移植性不强。目前,虽然电力系统的保护已经进入微机自动化时[3],但距离保护体系并不十分完善, 其中接地电阻对距离保护的影响表现突出,文献[4-6] 详述了采用自适应的方法来消除接地电阻对距离保护的影响。 PSCAD4.2是一种电力系统电磁暂态仿真软件,尤其在控制系统、无功补偿系统、高压直流输电以及继电保护系统等领域较为活跃,该软件主要对电力系统时域和频率等变量进行 仿真分析,其结果一般以简单易懂的图形界面输出,使得仿真过程清晰、准确而灵活[7-8]。 1 电力系统距离保护的原理 在电力系统继电保护中,距离保护扮演着重要的角色。它满足电力系统的选择性、灵敏性、可靠性以及能够快速切除故障,从而快速恢复电网的正常稳定运行。距离保护是反应于保护安装地点到故障发生处之间的距离(阻抗),以此来根据阻抗的大小而整定动作时间的一 种保护装置[9]。为了满足选择性、速动性和灵敏性的要求,现在广泛采用的是三段式距离保护,其网络接线如图1。

计算机建模与仿真--大作业

课程作业报告 课程名称 MATLAB计算及仿真院部名称机电工程 专业电气工程及其自动化班级) 学生姓名 学号 指导教师应明峰 金陵科技学院教务处制

第2章MATLAB概论 1、与其他计算机语言相比较,MA TLAB语言突出的特点是什么? MATLAB具有功能强大、使用方便、输入简捷、库函数丰富、开放性强等特点。 2、MATLAB系统由那些部分组成? MATLAB系统主要由开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、图形功能和应用程序接口五个部分组成。 3、安装MA TLAB时,在选择组件窗口中哪些部分必须勾选,没有勾选的部分以后如何补安装? 在安装MATLAB时,安装内容由选择组件窗口中个复选框是否被勾选来决定,可以根据自己的需要选择安装内容,但基本平台(即MATLAB选项)必须安装。第一次安装没有选择的内容在补安装时只需按照安装的过程进行,只是在选择组件时只勾选要补装的组件或工具箱即可。 4、MATLAB操作桌面有几个窗口?如何使某个窗口脱离桌面成为独立窗口?又如何将脱离出去的窗口重新放置到桌面上? 在MATLAB操作桌面上有五个窗口,在每个窗口的右上角有两个小按钮,一个是关闭窗口的Close按钮,一个是可以使窗口成为独立窗口的Undock按钮,点击Undock按钮就可以使该窗口脱离桌面成为独立窗口,在独立窗口的view菜单中选择Dock ……菜单项就可以将独立的窗口重新防止的桌面上。 5、如何启动M文件编辑/调试器? 在操作桌面上选择“建立新文件”或“打开文件”操作时,M文件编辑/调试器将被启动。在命令窗口中键入edit命令时也可以启动M文件编辑/调试器。 6、存储在工作空间中的数组能编辑吗?如何操作? 存储在工作空间的数组可以通过数组编辑器进行编辑:在工作空间浏览器中双击要编辑的数组名打开数组编辑器,再选中要修改的数据单元,输入修改内容即可。 7、命令历史窗口除了可以观察前面键入的命令外,还有什么用途? 命令历史窗口除了用于查询以前键入的命令外,还可以直接执行命令历史窗口中选定的内容、将选定的内容拷贝到剪贴板中、将选定内容直接拷贝到M文件中。 8、如何设置当前目录和搜索路径,在当前目录上的文件和在搜索路径上的文件有什么区别? 当前目录可以在当前目录浏览器窗口左上方的输入栏中设置,搜索路径可以通过选择操作桌面的file菜单中的Set Path菜单项来完成。在没有特别说明的情况下,只有当前目录

541032动画建模与仿真技术

动画建模与仿真技术(541032)教学大纲 01.教学单位:软件学院 02.课程编号:541032 03.课程名称:动画建模与仿真技术 04.课程英文名称:Technology of animation modeling and simulation 05.课程学时: 32学时,其中含实验0学时 06.课程学分: 2学分 07.课程类别:专业教育课 08.课程性质:选修 09.开课学期:第6学期 10.面向专业:软件工程 11.选用教材 1、侯鹏志等,《3ds Max 2010中文版从入门到精通》,电子工业出版社,2010年 2、杨丽等,《城市仿真建模工具:Creator软件教程》,同济大学出版社,2007年 3、王孝平等,《Vega Prime实时三维虚拟现实开发技术》,西南交通大学出版社,2012年 12.主要参考书 1、鲍虎军等,《计算机动画的算法基础》,浙江大学出版社,2000年。 2、Robert Bridson,《Fluid Simulation for Computer Graphics》,A K Peters,2007. 13.课程教学目的与任务 课程目的:主要讲授利用三维建模软件3ds Max 2010和Multigen Creator 3.0进行三维物体和场景建模的基本方法,利用实时视景仿真软件Multigen Vega Prime提供的Lynx Prime软件和Vega API进行视景仿真的基本方法。 课程任务:一、掌握利用3ds Max创建三维模型的方法 二、掌握利用Multigen Creator 创建三维模型及生成地形的方法 三、掌握利用Multigen Vega Prime进行实时视景仿真的方法。

利用Matlab实现Romberg数值积分算法----系统建模与仿真结课作业

利用Matlab 实现Romberg 数值积分算法 一、内容摘要 针对于某些多项式积分,利用Newton —Leibniz 积分公式求解时有困难,可以采用数值积分的方法,求解指定精度的近似解,本文利用Matlab 中的.m 文件编写了复化梯形公式与Romberg 的数值积分算法的程序,求解多项式的数值积分,比较两者的收敛速度。 二、数值积分公式 1.复化梯形公式求解数值积分的基础是将区间一等分时的Newton —Cotes 求积公式: I =(x)[f(a)f(b)]2 b a b a f dx -≈ +? 其几何意义是,利用区间端点的函数值、与端点构成的梯形面积来近似(x)f 在区间[a,b]上的积分值,截断误差为: 3" (b a)()12 f η-- (a,b)η∈ 具有一次的代数精度,很明显,这样的近似求解精度很难满足计算的要求,因而,可以采用将积分区间不停地对分,当区间足够小的时候,利用梯形公式求解每一个小区间的积分近似值,然后将所有的区间加起来,作为被求函数的积分,可以根据计算精度的要求,划分对分的区间个数,得到复化梯形公式: I =1 1 (b a)(b a) (x)dx [f(a)f(b)2(a )]2n b a k k f f n n -=--≈+++∑? 其截断误差为:

2" (b a)h ()12 R f η--= (a,b)η∈ 2.Romberg 数值积分算法 使用复化的梯形公式计算的数值积分,其收敛速度比减慢,为此,采用Romberg 数值积分。其思想主要是,根据I 的近似值2n T 加上I 与2n T 的近似误差,作为新的I 的近视,反复迭代,求出满足计算精度的近似解。 用2n T 近似I 所产生的误差可用下式进行估算: 12221 ()3 n n n I T T T -?=-=- 新的I 的近似值: 122 n n j T T -=?+ j =(0 1 2 ….) Romberg 数值积分算法计算顺序 i=0 (1) 002T i=1 (2) 102T (3) 012T i=2 (4) 202T (5) 112T (6) 022T i=3 (7) 302T (8) 212T (9) 122T (10) 032T i=4 (11) 402T (12) 312T (13) 222T (14) 132T … … … … 其中,第一列是二阶收敛的,第二列是四阶收敛的,第三列是六阶收敛的,第四列是八阶收敛的,即Romberg 序列。

电力系统建模及仿真课程设计

某某大学 《电力系统建模及仿真课程设计》总结报告 题目:基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析 姓名 学号 院系 班级 指导教师

摘要:本次课程设计是结合《电力系统分析》的理论教学进行的一个实践课程。 电力系统短路故障,故障电流中必定有零序分量存在,零序分量可以用来判断故障的类型,故障的地点等,零序分量作为电力系统继电保护的一个重要分析量。运用Matlab电力系统仿真程序SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型,并在此基础上对电力系统多中故障进行仿真,仿真波形与理论分析结果相符,说明用Matlab对电力系统故障分析的有效性。实际中无法对故障进行实验,所以进行仿真实验可达到效果。 关键词:电力系统;仿真;短路故障;Matlab;SimPowerSystems Abstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect. Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems - 1 - 目录 一、引言 ............................................ - 3 -

距离保护PSCAD仿真

第三章距离保护仿真构建 3.1一次系统模型 本次距离保护模型采用双电源供电的长距离输电线路配备主保护是距离保护,双侧电源均采用 R-L-C中性点接地的230kV,50Hz的电源,其部电阻9.186Ω,电抗是138mH。通过万用表确定电压电流信号,加断路器B1配置距离保护通过长距离输电线路与另一侧相接,在线路中加上故障。 系统模型 加上三相故障数字控制器不同的数字对应不同的故障。0表示没故障,1表示A相接地故障,2表示B相接地故障,3表示C相接地故障,4表示AB两相接地故障,5表示AC两相接地故障,6表示BC两相接地故障,7表示ABC三相接地故障,8表示AB两相相间短路故障,9表示AC两相相间短路故障,10表示BC两相相间短路故障,11表示ABC三相相间短路故障。对应的数字转换开关有1-6个数,每个数对应一个故障状态数字 3.1.1电源模型 这个组件模型一个三相交流电压源,源阻抗可以指定为理想(即无限总线)。这个源可能是控 制通过固定、部参数或变量的外部信号。本次模型定义为采用R-L-C中性点接地的230kV,50Hz的首段电源,其部电阻9.186Ω,电抗是138mH。双击电源模型选项一:配置选项,可以确定电源名称source1,电源阻抗类型R-L-C,中性点是否接地YES,模型显示单线路。

选项二:信号参数,可以确定是否有外控电压NO,外控频率NO,电压230kV,电压启动时间0.05s,频率50Hz,相移0。 选项三:终端条件可以不用设置。选项四:电阻设定无。选项五:阻抗R/R-L设定无。选项六: 阻抗R-L-C设定9.186ohm,138mH,0uF。

系统建模与仿真课后作业

、系统、模型和仿真三者之间具有怎样的相互关系 答:系统是研究的对象,模型是系统的抽象,仿真通过对模型的实验以达到研究系统的目的。 、通过因特网查阅有关蒲丰投针实验的文献资料,理解蒙特卡罗方法的基本思想及其应用的一般步骤。 答:蒲丰投针实验内容是这样的:在平面上画有一组间距为a的平行线,将一根长度为L(L

(1)实体流图

(2)活动循环图 、以第二章中图2-5所示的并行加工中心系统为对象,建立Petri 网模型。 3214所示Petri 网模型的运行过程,并将分析结果同例3-5相比较。

、任取一整数作为种子值,采用第三题中得到的随机数发生器生成随机数序列的前200项数据,并对其统计性能进行检验。 解:由第3题可得到一个随机数发生器: a=5 b=9 c=3 m=512 取种子值,生成的随机数序列前200项数据如下: n n 5000032458 4 t t P t P P P P t P (2)t3发 生后 t t P t P P P P t P (3)t2发 生后 (4)t1不能 发生 t t P t P P P P t P (5)t4发 生后

基于MATLAB的距离保护仿真

基于MATLAB的距离保护仿真 摘要:本文阐述了如何利用Matlab中的Simulink及SPS工具箱建立线路的距离保护仿真模型,并用S函数编制相间距离保护和接地距离保护算法程序,构建相应的保护模块,实现了三段式距离保护。仿真结果表明,所建立的三段式距离保护模型能够正确反应在保护区内的不同类型的短路故障并发出动作信号使断路器跳闸实现输电线路的保护功能。 关键词:Matlab;S函数;仿真;距离保护 Distance protection simulation based on Matlab ABSTRACT:This paper established a distance protection simulation model of transmission line by using Simulink and SimPowerSystem toolbox in Matlab. We programed the distance protection of phase faults and earth faults by using S-Fuction and created relevant protection models to build distance protection. The simulation results show that the three-stage distance protection model we created can response to all kinds of faults within protection zones correctly and send correct signal to the breaker of the line. KEY WORDS:Matlab; S-Function; Simulink; distance protection 0 引言 Matlab软件中的SimPowerSystem工具箱是基于Simulink发展起来的电力系统仿真工具箱,里面有许多可用于电力系统仿真的元件模块库,这些模块以图形的形式表示电力系统设备的数学模型。用户可以通过搭积木的方式建立所需仿真模型,可以设计并封装自己所需的模块,也可以用S函数将程序与Simulink解法器进行交互实现用程序控制电力系统模型的功能,最后还可以将仿真结果导入Matlab工作空间以分析仿真结果。其灵活性、方便性及实时准确性为电力系统的仿真验证提供了平台,极大地方便了电力系统的分析设计。 本文通过Simulink及SPS建立了输电线路的三段式距离保护仿真模型,用S函数编写相间距离保护和接地距离保护程序,设置了三段式距离保护作为本线路全长的主保护以及下级线路的后备保护。仿真模型能够直观动态地观察故障后保护模块内部的动作情况,从而实现对继电保护动作效果的检验。这种方法容易推广到其它保护中,尤其是实现新保护原理的仿真,具有一定的推广价值。 1 仿真模型的建立 考虑具有两级线路的单端电源110kV单回线输电线路系统,如图1所示。距离保护安装在线路AB的断路器处,作为本线路AB的主保护以及下级线路BC的后备保护。 . 负荷 2 1 图1 单端电源电力系统 系统的各个元件参数为:电压源的线电压10.5kV,内阻Zg=0.001+j0.0157Ω;变压器容量31.5MV A,Yg-d11接线,折算到高压侧的阻抗Z T=1.86+j18.6Ω;两级线路长度均为100km,线路的正序阻抗z1=(0.05+j0.3)Ω/km,零序阻抗z0=(0.04+j1.2) Ω/km ;负荷容量S LD=1.2+j0.9MV A。 在Matlab/Simulink中建立仿真模型,如图2所示。保护模块已经封装成子系统,其输入数据为断路器处的电压电流测量值,其输出信号送至断路器的控制端,以控制断路器的开合状态(信号0表示跳闸,信号1表示合闸,断路器初始状态为合闸)。用故障模块设置短路类型以及故障发生的时间(t=0.03s)。通过改变故障点两侧线路的长度来改变故障点的位置,但两侧线路的长度之和始终保持200km不变。仿真起止时间为0~0.2s,采用变步长、ode23t算法进行仿真。所有模块的频率均为50Hz。 图2 距离保护仿真模型 2 保护模块的构建 2.1 距离保护原理

系统建模与仿真仿真作业结果

Simulink仿真 根据以上的分析论证,将已求得的个函数参数带入动态结构图中,初步得到图3动态结构图。 图3 根据理论得到的各参数设计后可得到理论设计条件下输出转速曲线图4。 图4 可以清楚地看出,输出转速有很大的超调最大可达84.1%,调整时长为2.65s 之久,这是我们所不能接受的。

速度调节器的设计参数与实际调试结果相差比较大,使系统对负载扰动引起的动态速降(升)缺乏有效的抑制能力,存在起动和制动过程中超调量大,突加(减)负载时,动态速降(升)大等缺点。 所以,我们对ACR和ASR的参数进行整定,特别是速度控制器的参数。我们就对其作出了适当的调整,将速度控制器的传递函数改成,将电流调节器的传递函数改为。当然,这是需要时间和经验的。 校正后的动态结构图如图5所示 图5 校正后的输出转速曲线如图6所示 图六

电流环跟随性能仿真实验 如上文所述:电流环的作用就是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值,在突加控制作用时不希望有超调,或者超调量越小越好。这就需要我们对电流环的跟随性能加以分析。将电流环从系统中分离出来(将电枢电压对电流环影响看成是扰动)。电流环模型如图7所示: 图7 通过如下命令可以得到电流环的bode图和nyquist图以及电流环的单位阶跃响应。 [num,den]=linmod('current_loop') sys=tf(num,den) figure(1) margin(sys) [mag,phase,w]=bode(sys); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w) Figure(2) Nyquist(sys) Figure(3) Step(sys) 我们还可以得到以下的数据: gm = 4.2925 pm =47.7281 wcg =345.3056 cp =164.6317 剪切频率ωc=164.6317rad/s;相角相对裕度δ=47.7281°;-∏穿越频率ω g=345.3056rad/s 幅值相对裕度Lh=20lg(4.2925)=12.65dB

数值建模与仿真在日常生活中的应用

数值建模与仿真在日常生活和娱乐行业的应用首先,先概述一下数值建模与仿真技术的发展趋势。 经过半个多世纪的发展,数值建模与仿真技术已经成为对人类社会发展进步具有重要影响的一门综合性技术学科。仿真建模方法更加丰富,更加需要仿真模型具有互操作性和可重用性,仿真建模VV&A 与可信度评估成为仿真建模发展的重要支柱;数值建模与仿真体系结构逐渐形成标准,仿真系统层次化、网络化已成为现实,仿真网格将是下一个重要发展方向;仿真应用领域更加丰富,向复杂系统科学领域发展,并将更加贴近人们的生活。 如今,数值建模与仿真的应用领域已不仅仅局限于在国防工业、军事、航空航天工程、土木工程、船舶水利、机械制造等领域进行科学研究与分析,也逐渐开始在人们日常生活娱乐中发挥着日益重要的作用,此之谓技术的发展是为了更好的服务于人类。 本文将对数值建模与仿真技术在交通影响分析、城市生活垃圾处理、污水处理、娱乐行业等与人们日常生活息息相关的典型例子中的应用情况进行介绍。 典型案例一:数值建模与仿真技术在交通影响分析中的应用情况。 随着经济的发展、城市建设规模之扩大及速度之加快和城市人口数量的急剧增加啊,交通问题凸显,交通问题已经关乎到每个人的生命安全。专家以数值建模仿真技术为手段,对交通问题进行了有效仿真,并提出了有效处理方法,这对交通安全问题的解决是很有帮助的。 交通仿真技术特别是TransCAD的OD (Origin2Destination) 反推技术以及VISSIM 的动态仿真技术,是进行交通规划和交通影响分析的重要技术手段。近年来,随着人们生活水平的提高和消费观念的改变,城市大型公建项目越来越多。

由于建筑规模大和土地利用性质特殊,大型公建吸引和产生的交通量势必对周围乃至整个城市的路网造成冲击,导致路网局部的交通供求不平衡,引发交通拥堵、交通事故、环境恶化、能源消耗等问题。因此,在项目方案实施前对其进行交通影响分析非常必要。以下以购物广场为例,设计出项目交通影响分析的仿真流程,为交通影响评价提出了一种新的较为实用的方法。 交通仿真所依赖的技术主要主要有两种:基于TransCAD 软件的OD反推技术和基于VISSIM软件的动态交通仿真。前者是具备交通规划地理信息功能的软件,为交通需求预测准备了一整套完善且又能随时更新的工具,包括数字化地图、地理数据管理、地理坐标显示以及复杂的交通规划应用、操作研究以及统计模型。后者,VISSIM 是德国PTV公司的产品,它是一个离散的、随机的、以10 - 1 s 为时间步长的微观仿真模型。VISSIM 还提供了图形化的界面,用2D 和3D动画向用户直观显示车辆运动,运用动态交通仿真进行路径选择。 案例背景:市银座购物广场五里桥店位于人民路与西六路交叉口处,总建筑面积2. 8 万m2 ,营业面积1. 8万m2 。基地周围有齐赛科技城、齐鲁证券、富尔玛、长城医院等大型公建,向南可以辐射到共青团路,向北可以辐射到华光路,西至世纪路,东至柳泉路,这些道路都是城区的主干路,如下所示。

基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真讲解

实践课程设计报告 课程名称:Matlab上机 题目:基于MATLAB的电力系统自动重合闸 所在学院: 学科专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 二零一五年四

摘要 分析了单相自动重合闸的工作特性,并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型,模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障,断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。 关键词:电力系统自动重合闸MATLAB 短路故障

目录 1 引言 (1) 2 模型中主要模块的选择和参数 (2) 2.1同步发电机模块 (2) 2.2 变压器模块 (2) 2.3 输电线路模块 (3) 2.3.1 150km线路模块 (3) 2.3.2 100km线路模块 (4) 2.1 电源模块 (5) 2.3 负载模块 (6) 2.3.1 三相串联RLC负载Load1 (6) 2.3.2 三相串联RLC负载Load4 (7) 2.4 断路器模块 (8) 2.5 测量模块 (9) 2.6 显示模块 (9) 2.7 其他模块 (9) 2.8 仿真参数设置 (10) 3 仿真结果及波形分析 (10) 3.1 线路单相重合闸 (10) 3.2 线路三相重合闸 (12) 总结 (13) 参考文献 (14)

基于Matlab的电力系统自动重合闸 1 引言 随着技术的发展,电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑,不太可能进行电力系统科研实验,因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA,EMTP,PSCAD/ EMTDC ,NETOMAC,PSASP,MATLAB等,正向着多功能,具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB 中,电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建,Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块,电力系统大多数元件都包含。其中,可以直接调用。电力系统大部分故障是瞬时性故障,因此采用自动重合闸后,电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外,自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。 本文以MATLAB为工具,对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与研究。 1.1 仿真模型的设计和实现 电力系统正常运行时可以认为是三相对称的,即电压、电流对称,且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。 图 1 220kv电力系统模型

系统建模与仿真课程简介

系统建模与仿真 开课对象:工业工程开课学期:6 学分:2学分;总学时:48学时;理论课学时:40学时; 实验学时:0 学时;上机学时:8学时 先修课程:概率论与数理统计 教材:系统建模与发展,齐欢,王小平编著,清华大学出版社,2004.7 参考书: 【1】离散事件系统建模与仿真,顾启泰,清华大学出版社 【2】现代系统建模与仿真技术,刘兴堂,西北工业大学出版社 【3】离散事件系统建模与仿真,王维平,国防科技大学出版社 【4】系统仿真导论,肖田元,清华大学出版社 【5】建模与仿真,王卫红,科学出版社 【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.),Averill M. Law, W.David Kelton,清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务 建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容,其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础,让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。 本课程的目的和任务是使学生: 1.掌握建模基本理论; 2.掌握仿真的基本方法; 3.掌握一种仿真语言及仿真软件; 4.能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 二、课程的基本要求 1.了解建模与仿真的作用和发展,理解组成要素。 2.掌握建模的几种基本方法,及模型简化的技术手段。 3.掌握建模的一般系统理论,认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4.能对离散事件进行仿真,并能分析运行结果。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章绪论(3学时) 1.系统、模型、仿真的基本概念

某输电线路距离保护设计方案

某输电线路距离保护设计方案 1.1输电线路距离保护概述 输电线路距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置,阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值,也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比,所以叫距离保护或阻抗保护。系统在正常运行时,不可能总工作于最大运行方式下,因此当运行方式变小时,电流保护的保护范围将缩短,灵敏度降低;而距离保护测量的是短路点至保护安装处的距离,受系统运行方式影响较小,保护范围稳定,常用于线路保护 电力系统稳定运行主要有符合要求电网结构、系统运行方式和电力系统继电保护来保证。高压及以上等级电网中,继电装置可靠性和速动性有双重主保护来保证,其选择性和灵敏性主要由相间接地故障后被保护延时段来保证。距离保护是以距离测量元件为基础构成保护装置,称阻抗保护。系统正常运行时,保护装置安装处的电压为系统的额定电压,电流负载电流,发生短路故障时,电压降低、电流增大。因此,电压和电流比,正常状态和故障状态有很大变化。由于线路阻抗和距离成正比,保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗,也反映保护安装处到短路点距离。所以按照距离远近来确定保护动作时间,这样就能有选择地切除故障。 当前微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机控制领域。单片机与DSP芯片二者技术上的融合,主要体现在运算能力的提高及嵌入式网络通信芯片的出现和应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便。高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新和微机保护设计网络化,将为距离保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新,它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性,使装置真正具有了局部或整体升级的可能。 1.2本文研究内容 本次课程设计的主要是输电线路的距离保护。计算和分析主要内容是计算保护1距离保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段整定值和灵敏度,计算灵敏度同时要注意每个保护的动作时间要精确,上述工作完成后接下来对设计提出的系统震荡和短路过渡电阻对系统的影响进行相应的计算分析,并确定距离保护的范围,并分析系统在最小运行方式下振荡时,保护1各段距离保护的动作情况。后用MATLAB仿真,验证计算的正确性。

系统建模与仿真仿真作业结果

Simulink 仿真 根据以上的分析论证,将已求得的个函数参数带入动态结构图中,初 步得到图3动态结构图 图3 根据理论得到的各参数设计后可得到理论设计条件下输出转速曲线 图4 可以清楚地看出,输出转速有很大的超调最大可达84.1%,调整时长为2.65s 之久,这是我们所不能接受的 速度调节器的设计参数与实际调试结果相差比较大,使系统对负载扰动引起的

动态速降(升)缺乏有效的抑制能力,存在起动和制动过程中超调量大,突加(减)负载时,动态速降(升)大等缺点。 所以,我们对ACR和ASR的参数进行整定,特别是速度控制器的参数。我 + 1 们就对其作出了适当的调整,将速度控制器的传递函数改成,将电流调节器的传递函数改为当然,这是需要时间和经验的。 校正后的动态结构图如图5所示 校正后的输出转速曲线如图6所示 |Time cffeel 0

图六 电流环跟随性能仿真实验 如上文所述:电流环的作用就是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值,在突加控制作用时不希望有超调,或者超调量越小越好。这就需要我们对电流环的跟随性能加以分析。将电流环从系统中分离出来(将电枢电压对电流环影响看成是扰动)。电流环模型如图7所示: Transfer Fcn1 图7 通过如下命令可以得到电流环的bode图和nyquist图以及电流环的单位阶跃响 应。 [nu m,de n]=li nm od('curre nt_loop') sys=tf( nu m,de n) figure(1) margi n(sys) [mag,phase,w]=bode(sys); [gm,pm,wcg,wcp]=margi n( mag,phase,w) Figure(2) Nyquist(sys) Figure?) Step(sys) 我们还可以得到以下的数据 gm = 4.2925 pm =47.7281 wcg = 345.3056 cp = 164.6317 剪切频率3 c=164.6317rad/s;相角相对裕度S = 47.7281 °; -n穿越频率3 g=345.3056rad/s 幅值相对裕度Lh=20lg (4.2925) =12.65dB

生产系统建模与仿真

《建模与仿真》课程教学大纲 (Modeling and Simulation) 课程编码: 学分:2.5 总学时:40 适用专业:工业工程 先修课程:生产计划与控制、工程统计学、工程数学、运筹学、计算机编程技术 一、课程的性质、目的和任务 《建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程,是工业工程系的主导课程之一。学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题,并通过改进措施的实现,提高生产能力和生产效率。本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练,能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理。并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能。使学生了解计算机仿真的基本步骤。结合本课程的特点,使学生掌握或提高系统化分析问题和解决问题的能力,为系统化管理生产打下基础。二、教学基本要求 具体在教学过程中要求学生应该达到: 1.全面了解本课程的性质与任务、框架内容以及理论和方法; 2.掌握仿真的概率统计基础知识。 3.掌握供理论模型建模方法。 4.掌握仿真模型的设计与实现方法。 5.熟练应用建模理论,对排队系统、库存系统、加工制造系统进行建模仿真。 三、教学内容与学时分配 离散事件系统仿真是仿真技术的重要领域,在规划论证、方案评估、计划调度、 加工制造、产品试验、生产培训、训练模拟、管理决策等方面得到广泛应用。本课程 深入地介绍了离散事件系统建模仿真的理论、方法和技术,突出对理论建模方法和计 算机实现技术的讲解,对离散事件系统建模仿真的发展和应用情况做了比较详尽的介 绍。 具体教学内容如下: 第一章绪论 4学时

本章分析了系统和制造系统定义、组成与特点,介绍了系统建模与仿真的基本概念和使用步骤,并给出应用案例。 本章教学目标: 本章教学基本要求: 了解常用术语及常用的仿真软件,了解仿真技术的的发展状况及应用。 理解系统与制造系统的定义及系统建模与仿真的概念及系统、模型与仿真之间的关系。 掌握制造系统建模与仿真的基本概念及基本步骤。 本章教学重点:制造系统建模与仿真的原则及基本步骤。 本章教学难点:制造系统建模与仿真的原则及基本步骤 第一节系统与制造系统 0.3学时 (一)什么是系统 (二)制造系统的组成与特点 第二节系统建模与仿真的基本概念。 0.3学时 (一)系统、模型与仿真的关系 (二)系统建模与仿真技术的特点 第三节制造系统建模与仿真的基本概念。 0.3学时 (一)制造系统建模与仿真的特点分析 (二)制造系统类型及建模元素 (三)制造系统仿真的功能分析 第四节系统建模与仿真的基本步骤 0.4学时 第五节系统建模与仿真的案例分析 0.5学时 (一)连杆生产线的组成与功能分析 (二)连杆生产线仿真模型的构建 (三)仿真逻辑的分析与定义 (四)仿真结果分析及系统优化 第二章系统建模与仿真的基本原理 2学时 本章在分析离散事件系统模型的分类和元素组成的基础上,介绍了建立系统模型的常用方法。 本章教学目标:使学生掌握常用的系统建模方法 本章教学基本要求:

基于EMTP的数字式距离保护仿真教学

第28卷 第5期2006年10月 电气电子教学学报 JO U RN A L O F EEE Vol.28 No.5 Oct.2006 基于EMTP的数字式距离保护仿真教学 屈桂银,刘建华,苏 盛,曾祥君 (长沙理工大学 电气与信息工程学院,湖南长沙410077)y 摘 要:针对教学需要,为促进学生对继电保护系统尽早形成整体认识,并深入了解数字式继电保护的各个实现细节,提出了一种在EM T P电磁暂态仿真软件基础上编制自定义模块实现简化的线路距离保护教学系统。该自定义模块在EM TP故障仿真的过程中与EM TP仿真软件以闭环方式进行交互,对数字式继电保护的各实现环节进行了仿真建模。文末对相间短路故障和单相接地故障进行了仿真分析。 关键词:G642 4EM T P;数字式距离保护;仿真 中图分类号:G642 4 文献标识码:A 文章编号:1008-0686(2006)05-0101-05 Educational Use of EMTP for the S tudy of a Distance Relaying of Transmission Lines QU Gui yin,LIU Jian hua,SU Sheng,ZENG Xian gjun (Colle ge of E lec tr ica l Eng ine ering,Chang sha Univ er sity of Scienc e and Tec hnology,Chang sha410077,China) Abstract:In order to enhance understanding o f the basic co ncepts of distance relaying of underg raduate students w ho are new to the subject o f pow er system protective relay ing.This paper pro poses an EM TP based integr ated simulatio n sy stem to provide systematic relaying co ncepts by mo deling a digital relaying system using self defined model functio ns in a closed loop manner.Various elements of dig ital distance re lay ing are org anized to g enerate a systematic approach to modeling the actual hardw ar e of dig ital relaying system s.Case studies relating to the most commo nly encountered single phase to gro und fault and phase to phase fault are presented and various fault distances and fault inception ang les are considered. Keywords:EM TP;distance protection;sim ulation 0 引言 继电保护系统的作用是在电网发生故障时根据异常信号检测、定位并隔离故障点,以确保电力系统的安全稳定运行和主设备安全。随着电网的互联和远距离输电的兴起,传统的模拟保护系统在性能上越来越难以达到现代电网的保护要求,而数字式的微机保护系统则成为继电保护的主流。在开发微机保护系统时,可以先利用电磁暂态仿真软件EMT P 对电网的各种故障和继电保护装置的保护逻辑进行模拟仿真测试。 为了促进电气专业学生对数字式继电保护系统的整体及各实现环节的深入认识,作为电气与信息工程学院电气工程专业教学环节创新的一部分,本文在EMT P电磁暂态仿真软件的基础上编制了自定义模块,对数字式继电保护的低通滤波、直流滤波及基频分量求取等实现环节进行了建模,并对单相接地短路及相间短路故障进行了仿真分析。由于学生可以形象地看到仿真过程中继电保护每一实现环节对继电保护系统性能的影响,因此该仿真系统对促进学生理解数字式继电保护的工作原理具有积极的作用。 y收稿日期:2006-06-26;修回日期:2006-07-14 第一作者:屈桂银(1954-),男,湖南石门人,大专,实验师,主要从事电气实验教学及电力系统模拟仿真研究。

相关文档
最新文档