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流程工业在国民经济的发展中占有重要的地位。通过工业过程计算机集成综合自动化系统,可以极大的提高企业的生产效率,降低成本,产生巨大的经济和社会效益。 流程系统的建模作为企业综合自动化的关键一环,有着非常重要的作用。当前,随着计算数学理论的发展和计算机性能的不断提高,基于严格机理的开放式方程技术日益成为流程工业建模的发展趋势。而传统的开放式方程联立建模方法在针对大规模过程系统时具有建模难度大、模型可维护性差、模型复用困难、模型扩展不易等问题。因此,如何迅速有效地建立复杂系统开放式方程模型成为工业界和学术界共同关注的研究热点。 本文从流程系统建模、开放式方程技术、通用代数建模工具、面向对象方法等几个方面入手,以工程应用为目标,对流程工业的建模和面向对象方法进行了较为深入的研究,为迅速有效地建立流程系统的开放式方程模型探索了一条新途径。 本文的主要研究工作包括: 1、对流程工业过程模型化的问题构造,发展状况、现有的研究成果进行了详细细的分析和阐述,系统论述了基于严格机理模型的开放式方程联立解法,指出迅速有效的建立流程模型是企业实现综合自动化,提高生产效率的关键之一。 2、详细讨论了目前国内外数学规划软件的发展状况,从建模的便利性、求解的速度、可靠性和鲁棒性等角度对六种数学规划软件进行了比较分析,认为通用代数建模语言在建立和求解非线性优化问题具有很大的优势,给出通用代数建模语言应用于流程建模的一个实例,指出直接利用通用代数建模语言建立复杂流程工业模型存在的不足。 3、对面向对象的基本思想进行了详细阐述,提出基于面向对象的流程系统开放式方程模型化方法。利用面向对象方法中类的继承性、类的实例化以及对象的封装性等特点,实现模型复用。给出了这种模型化方法的实 浙江大学硕士学位论文·基于面向对象方法的流程系统开放式方程模型化研究 * 现框架。 4、以开放式方程技术为基础,具体论述了基于面向对象建立化工单元和过 程系统模型的思想,提出了化工类库的分类方法,类库定义和组织形式, 完成了用面向对象方法对化工过程模型的多层次抽象,建立了一个基本 的化工模型类库。本文提出的方法克服了传统开放式方程建模难以实现 模型复用,系统可维护性、可扩展性差的缺点,为迅速、有效的建立化 工流程系统的开放式方程模型探索了一条新途径。文中通过一个循环闪 蒸流程建模实例的研究证明了上述方法的有效性。