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。
物流系统仿真 期末作业 题目:Manufacturing System Planning and Scheduling 班级:物流工程131 学号:1311393003 1311393008 姓名:黎宇帆张力夫 日期:2015-09-19 成绩:
制造系统规划与调度 翻译 2.1引言 现代生产调度工具是非常强大的,提供了广阔的范围内调整工具的行为的真实过程要求的选项和参数。 然而,更多的选项的存在,它就在实践中找到的工具的最佳配置更加困难。 即专家们经常无法预测的多种可能性的影响。 测试甚至一小部分在现实中可能的配置,对实际生产过程的影响可能需要几个月的时间,可能会严重降低整体性能。 因此,这样的试验在实践中是不可行的。 优化的生产调度仿真模型比使用真正的过程更安全,更便宜,更快,更容易测试。为了在一个中等规模的制造公司充分使用先进的调度工具的优势,找到它的一个最佳的规则和参数的优化配置。 模块化仿真模型的整个业务的制造系统和生产过程中阳极氧化阶段是建立以测试不同的调度配置的影响。调度工具的配置测试和优化进行了离线使用的仿真模型。实际生产过程不受干扰,可以非常快速、低成本的找到最优配置。 2.2问题描述 位于英国的一个中型制造商,生产一系列的不同的小压铝零件和一系列大批量的其他面向消费者的产品。典型的应用包括香水的喷雾组件和哮喘患者的分配器。这是一个高度竞争的行业,成功取决于是否能实现高效率和低成本制造。所以生产调度是非常重要的。 在过去,该公司安装的软件工具可以支持生产过程中的各个区域调度。全面提高公司绩效,增加产量和减少产品的交货时间,他们计划建立自动电抗器的供应链规划服务器–总调度系统协调当地所有的业务和生产区。为了提供最好的解决方案,调度工具供应商,预优国际(https://www.wendangku.net/doc/2619061686.html,)决定使用模拟求解调度工具的优化配置。 问题是建立一个仿真工具,它将接受的到来客户订单和生产订单排序以满足这些需求。一个重要的地方是模型的生产过程本身,以确保它的主要阶段的最佳时刻加载。阳极氧化阶段是整个生产过程中特别重要的,因此,它必须是非常详细的模拟,以测试到整体订单的交货时间可以通过阳极氧化过程阶段优化减少到什么程度。 在这种情况下的研究主要目标是以下几个: (1)为了确定公司模型间的相关业务和生产过程和确定订单和交货时间, (2)在规划部门分析和优化业务流程,为了处理传入的需求和规划生产订单。 (3)测试的整体生产时间,提高灵敏度,特别是确定是否引入特定排序规则的生产订单将减少在阳极氧化处理阶段总的处理时间。
Flexsim应用案例示例 示例一港口集装箱物流系统仿真 (根据:肖锋,基于Flexsim集装箱码头仿真平台关键技术研究,武汉:武汉理工大学硕士学位论文,2006改编) 1、港口集装箱物流系统概述与仿真目的 1.1港口集装箱物流系统概述 1.2港口集装箱物流系统仿真的目的 2、港口集装箱物流系统的作业流程 2.1港口集装箱物流系统描述 2.2港口集装箱物流系统作业流程 2.3港口集装箱物流系统离散模型分析 3、港口集装箱物流系统仿真模型 3.1港口集装箱物流系统布局模型设计 3.2港口集装箱物流系统设备建模 3.3港口集装箱物流系统仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据的结果分析 小结与讨论 示例二物流配送中心仿真 (根据:XXX改编) 1、物流配送中心概述与仿真目的 1.1物流配送中心简介 1.2仿真目的 2、配送中心的作业流程描述 2.1配送中心的功能 2.2配送中心的系统流程
3、配送中心的仿真模型 3.1配送中心的仿真布局模型设计 3.2配送中心的设备建模 3.3配送中心的仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据结果分析 4.3系统优化 小结与讨论 “我也来编书”示例 示例一第X章排队系统建模与仿真学习要点 1、排队系统概述 2、排队系统问题描述 3、排队系统建模 4、排队系统仿真 5、模型运行与结果分析 小结 思考题与习题(3-5题) 参考文献 1、李文锋,袁兵,张煜.2010.物流系统建模与仿真(第6章) 北京:科学出版社 2、王红卫,谢勇,王小平,祁超.2009.物流系统仿真(第6章) 北京:清华大学出版社 3、马向国,刘同娟.2012.现代物流系统建模、仿真及应用案例(第5章)
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 -
一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述 通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程,编写matlab程序并建立Simulink 模型,由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系,滑块速度和时间的关系,连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系,从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型 下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构,连杆与长度已知。 图2-1 曲柄滑块机构简图 设每一连杆(包括固定杆件)均由一位移矢量表示,下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系 图2-2 曲柄滑块机构的矢量环
3.匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程 系统为匀角速度输入的时候,其输入为输出为;。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程 通过对位置方程进行求导,可得 由于系统的输出是与,为了便于建立A*x=B形式的矩阵,使x=[], 将运动学方程两边进行整理,得到 将上述方程的v1与w3提取出来,即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况 仿真的基本思路:已知输入w2与,由运动学方程求出w3和v1,再通过积分,即可求出与r1。 (1)编写Matlab函数求解运动学方程 将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv(u)来表示。 设r2=15mm,r3=55mm,r1(0)=70mm,。 其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置
M函数如下: function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; (2)建立Simulink模型 M函数创建完毕后,根据之前的运动学方程建立Simulink模型,如下图: 图3-1 Simulink模型 同时不要忘记设置r1初始值70,如下图: 图3-2 r1初始值设置
知识点2 1. 结合具体制造系统或服务系统,分析离散事件动态系统的基本特征。 2. 什么叫“状态空间爆炸”?产生状态空间爆炸的原因是什么?它给系统性能分析带来哪些 挑战? 3. 常用的离散事件系统建模方法有哪些,它们是如何分类的? 4. 什么是马尔可夫特性?它在离散事件系统建模与分析中有什么作用? 5. 根据功能不同,仿真模型(程序)可以分为哪三个层次?分析三个层次之间的关系。 6. 分析事件调度法、活动循环法、进程交互法和消息驱动法等仿真调度方法的特点,在分 析每种调度方法基本原理的基础上,阐述几种仿真调度方法之间的区别与联系,并绘制每种仿真调度方法的流程图。 7. 结合具体的离散事件系统,如银行、理发店、餐厅、超市、医院、作业车间等,采用事 件调度法、活动循环法或进程交互法分析建立此类系统的仿真模型,试分析仿真模型中的建模元素以及仿真调度流程。 8. 从系统描述、建模要点、仿真时钟推进机制等层面,比较事件调度法、活动循环法和进 程交互法的异同之处。 9. 什么叫仿真时钟,它在系统仿真中有什么作用?什么叫仿真时钟推进机制?常用的仿真 时钟推进机制有哪些?它们的主要特点是什么,分别适合于怎样的系统? 10.结合具体的离散事件系统,分析若采用固定步长时间推进机制、下次事件时间推进机制 或混合时间推进机制时,分别具有哪些优点和缺点,以图形或文字等形式分析时钟推进流程。 11.什么叫仿真效率?什么叫仿真精度?分析影响仿真效率和仿真精度的因素? 12.从仿真效率和仿真精度的角度,分析和比较三种仿真时钟推进机制的特点,并分析三种 仿真时钟推进机制分别适合于什么样的系统? 13. 什么是蒲丰投针试验?绘制蒲丰投针试验原理图,通过推导蒲丰投针试验中针与任一直 线相交的概率,分析采用随机投针试验方法来确定圆周率π的原理。 14. 按照蒲丰投针试验的条件和要求,完成投针试验,在统计投针次数、针与直线的相交次 数的基础上,求解π的估计值,并以报表或图形等形式表达试验结果。具体要求如下: ①自行确定针的长度、直线之间的距离。 ②投针10次、20次、30次、40次、50次、…、100次、…、200次、…,分别计算针 与直线相交的概率、π的估计值。 ③以一随机变量描述上述试验结果,并通过编程或采用商品化软件,以图形、报表等形 式表示投针试验结果,分析其中的规律,并给出结论。 ④写出试验报告。 ⑤在熟悉投针试验原理的基础上,编制投针试验仿真程序,动态运行投针试验的过程。15.什么是蒙特卡洛仿真?它有什么特点,蒙特卡洛仿真应用的基本步骤是什么? 16.采用C或C++等语言,分别编写产生均匀分布、正态分布、指数分布以及威布尔分布的伪随机数序列,通过改变每种分布中参数的数值,分析不同参数数值对随机数值的影响;通过对所产生的伪随机数分布区间的统计、分析和绘图,检验伪随机数的特性及其数值特征。 17. 对于制造系统而言,库存有哪些作用和功能? 18. 在制造企业中,库存大致可以分成四种类型。简要论述四种库存的名称和功能。 19. 什么是安全库存、订货提前期?确定安全库存和订货提前期时分别需要考虑哪些因素? 20. 什么叫“订货点法”?要确定订货点,需要哪些条件?订货点法适合于怎样的库存系统?
仿真计算 1、在PSCAD中建立典型的同步发电机模型,对同步发电机出口三相短路进行仿真研究。要求: (1)运行“同步发电机短路”模型,截取定子三相短路电流波形,并对波形进行分析,验证与理论分析中包含的各种分量是否一致; 图一同步发电机短路模型
图二、定子三相短路电流 定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量,其中周期分量会衰减。三相短路电流直流分量大小不等,但衰减规律相同,均按指数规律衰减,衰减时间常数为Ta,由定子回路电阻和等值电感决定,大约在0.2s。交流分量也按指数规律衰减,它包括两个衰减时间常数,分为次暂态过程、暂态过程和稳态过程。 (2)修改电抗参数Xd(Xd’,X’’d),增加或者减小,截取定子三相电流,并与第一步结果对比分析; 图一是Xd`=0.314 p.u,Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形;图二是Xd`=0.514 p.u, Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形。显然,随着Xd`的增大定子的电流在减少。
图三、定子三相短路电流 (3)修改时间常数Td(Td’,T’’d),增加或者减小,截取定子三相电流,并与第一步结果对比分析。 参数Td’=6.55s ,Td”=0.039s时定子电流如图一所示;当参数变为Td’=3.55s ,Td”=0.039s是定子电流如图三所示,显然
图四、定子三相短路电流 2、利用暂态仿真软件对下面的简单电网进行建模,对模型中各元件参数进行详细说明,并进行短路计算。将故障点的电流电压波形及线路M端的电流电压波形、相量图粘贴到课程报告上。 要求:
(1)短路类型为①三相故障;②A相接地;③BC两相故障。 (2)两端系统电势夹角取15o δ=。 (3)故障点设置为线路MN中点(25km处)。 (4)仿真结果包括M、N两侧和短路点处的三相电压、电流的瞬时值波形和短路发生后时刻的三相电压、电流相量图。 三、课程学习心得 通过本课程的学习,你有哪些体会和心得,请写出来。可以从以下几个方面考虑,但不局限于这些方面:通过课程你学到了哪些知识;学会了哪些方法;对电力系统的认识;对课程的建议等。 课程的开始复习了一下简单的电力系统稳态分析部分,然后就进行了课程的重点就是电力系统的暂态分析,其中包括PARK变换、标么值下的磁链方程和电压方程、同步发电机各种电势的表达式、发电机阻抗的概述、(次)暂态电抗和(次)暂态电势、发电机三相短路电流、对称分量法、叠加定理、电力系统简单故障分析。学习了几种电力系统分析中的方法,例如分析同步发电机短路时PARK变换将静止三相坐标系的量转化为旋转坐标系dq0的量,还有分析不对称故障时对称分量法转化到相对简单的对称故障分析中。
《生产系统建模与仿真》教学大纲 (理论课程) 开课系(部):工程学院课程编号:010396 课程类型:专业课总学时:48 学分:3 适用专业:工业工程开课学期:2014-2015学年第一学期 先修课程:概率论与数理统计、C语言程序设计、系统工程导论 一、课程简述 《生产系统建模与仿真》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。 本课程具有较强的理论性,同时具有较强的实践性和应用性,能够有效增强学生的系统仿真理论基础,提高学生对系统仿真、分析工作的适应性,培养其开发创新能力。 本课程的教学目标是培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。课程以制造型生产企业为核心,通过理论教学和实践环节相结合,阐述了离散事件系统建模与仿真技术在生产企业分析中的基本原理和方法。其容涉及计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理、仿真软件的介绍,重点介绍排队系统、库存系统、加工系统以及输入、输出数据分析。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。 二、课程要求 (一)教学方法 1、启发式课堂讨论 针对关键知识点、典型题和难题,通过教师提问,鼓励学生回答问题或请到讲台前做题,并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。目的是加强学生自主学习的能力和判断能力,培养主动思考的习惯,启发学生的探索精神。 2、重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解 提高学生的逻辑思维能力,培养学生分析问题、解决问题的能力。 3、加强计算机辅助设计、分析 将Flexsim仿真软件引入教学中。应用计算机辅助设计、分析,能方便的改变系统