Thạc Sĩ Nghiên cứu lý thuyết mô phỏng hệ thống trên máy tính, ứng dụng thiết kế mô hình lò điện hồ quang luy

MỞ ĐẦU



1. Lý do chọn đề tài

Mô hình hoá và mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu khoa học được ứng dụng rất rộng rãi: từ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến vận hành các hệ thống. Ngày nay nhờ sự trợ giúp của máy tính có tốc độ tính toán cao và bộ nhớ lớn mà phương pháp mô hình hoá được phát triển mạnh mẽ, đưa lại hiệu quả to lớn trong việc nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất. Mô hình hoá và mô phỏng được ứng dụng không những vào lĩnh vực khoa học công nghệ mà còn ứng dụng có hiệu quả vào nhiều lĩnh vực khác như quân sự, kinh tế và xã hội . Ngày nay có nhiều công trình nghiên cứu về những vấn đề cơ bản của mô hình hoá và mô phỏng cũng như ứng dụng kỹ thuật mô phỏng vào các lĩnh vực khác nhau. Mô hình hoá và mô phỏng là một công cụ mạnh của cán bộ nghiên cứu, cán bộ kỹ thuật để giải các bài toán kỹ thuật, quy hoạch, tối ưu hoá . Phương pháp mô hình hoá và mô phỏng được dùng phổ biến trong các trường đại học, các viện nghiên cứu cũng như các cơ sản sản xuất và đã đưa lại hiệu quả to lớn.
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước, chúng ta không thể thiếu cơ sở vật chất kỹ thuật, vì vậy một trong các ngành mũi nhọn được xác định hiện nay là ngành công nghệ vật liệu nói chung và ngành luyện kim đen nói riêng bởi từ trước tới nay sự phát triển của ngành thép nói lên sự phát triển cơ sở hạ tầng của một quốc gia. Ngoài sự ưu tiên đầu tư về vật chất và trang thiết bị sử dụng những công nghệ mới, ứng dụng triệt để các tiến bộ khoa học kỹ thuật thì một yếu tố cực kỳ quan trọng, đó chính là phải đào tạo ra đội ngũ những người lao động có kiến thức, có tay nghề. Thực tế, việc dạy và học nghề luyện kim ở tất cả các bậc học rất khó khăn về trực quan thiết bị trong môi trường sản xuất thật do chi phí cao và nguy hiểm. Do đó yêu cầu cấp thiết cần phải tìm hiểu lý thuyết mô hình hoá và mô phỏng hệ thống, sử dụng các công cụ hỗ trợ để thiết kế mô hình mô phỏng ứng dụng được trong thực tế.



MỤC LỤC



MỞ ĐẦU . 9

CHưƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN MÁY TÍNH . 12
1.1 Vai trò của mô hình hoá hệ thống 13

1.1.1 Một số định nghĩa cơ bản . 14

1.1.2 Hệ thống và mô hình hệ thống 14

1.1.3 Vai trò của phương pháp mô hình hoá hệ thống 15

1.2 Khái niệm cơ bản về mô hình hoá hệ thống 19

1.2.1 Khái niệm chung . 19

1.2.2 Đặc điểm của mô hình hoá hệ thống 20

1.2.3 Phân loại mô hình hệ thống 22

1.2.4 Một số nguyên tắc khi xây dựng mô hình . 24

1.3 Phương pháp mô phỏng 25

1.3.1 Khái niệm chung về mô phỏng 25

1.3.2 Bản chất của phương pháp mô phỏng 25

1.3.3 Các bước nghiên cứu mô phỏng . 27

1.3.4 Các ngôn ngữ và thiết bị mô phỏng 29

1.3.5 Các phương pháp mô phỏng và phạm vi ứng dụng 31

CHưƠNG 2. MỘT SỐ PHưƠNG PHÁP MÔ PHỎNG HỆ THỐNG . 32

2.1 Mô phỏng hệ thống liên tục . 32

2.1.1 Khái niệm chung về mô hình hệ thống liên tục . 32

2.1.2 Dùng máy tính để mô phỏng hệ thống liên tục . 32

2.1.3 Biến đổi Z và các tính chất . 35

2.1.4 Hàm truyền số của hệ gián đoạn 37

2.1.5 Hàm truyền số của hệ liên tục 38

2.1.6 Trình tự tìm hàm truyền số . 39

2.1.7 Cách chọn bước cắt mẫu T . 39

2.2 Mô hình hoá các hệ ngẫu nhiên . 41

2.2.1 Khái niệm chung . 41

2.2.2 Phân phối xác suất của các biến ngẫu nhiên . 42

2.2.3 Số ngẫu nhiên phân phối đều U (0,1) 46

2.2.4 Phương pháp tạo các biến ngẫu nhiên có phân phối mong muốn . 49
2.3 Mô phỏng các hệ thống sản xuất 52

2.3.1 Khái niệm chung . 52

2.3.2 Những lợi ích đem lại của mô phỏng hệ thống sản xuất 52

2.3.3 Phương pháp xây dụng mô hình mô phỏng các sự kiện gián đoạn . 53
2.3.4 Dòng sự kiện đầu vào và thời gian phục vụ 56

2.3.5 Thiết kế và phân tích thực nghiệm mô phỏng . 57

2.3.6 Số lần chạy mô phỏng và chiều dài mô phỏng . 58

2.3.7 Điều kiện khởi động và ngừng mô phỏng . 58

2.3.8 Cách tạo dòng thời gian mô phỏng 59

2.4 Thu thập và phân tích dữ liệu đầu vào 60

2.4.1 Khái niệm chung . 60

2.4.2 Các phương pháp thu thập dữ liệu đầu vào 61

2.4.3 Phương pháp tìm phân phối xác suất của dữ liệu

đầu vào . 62

2.4.4 Kiểm tra tính phù hợp giữa phân phối xác suất lý thuyết với các dữ liệu thực tế . 63
2.4.5 Mô hình dòng đầu vào 64

2.5 Kiểm chứng và hợp thức hoá mô hình . 65

2.5.1 Khái niệm chung . 65

2.5.2 Vai trò của kiểm chứng và hợp thức hoá mô hình trong mô phỏng 66
2.5.3 Phương pháp kiểm chứng mô hình 69

2.5.4 Phương pháp hợp thức hoá mô hình mô phỏng . 71

2.6 Xử lý và phân tích các dữ liệu đầu ra của mô phỏng . 74

2.6.1 Khái niệm chung . 74

2.6.2 Mục đích của việc xử lý các dữ liệu đầu ra của mô phỏng75

2.6.3 Phương pháp đánh giá dữ liệu đầu ra . 76

2.6.4 Phân tích dữ liệu đầu ra mô phỏng của hệ giới hạn 78

2.6.5 Phân tích dữ liệu đầu ra mô phỏng của hệ không

giới hạn 81

2.6.6 Sử dụng kết quả mô phỏng 82

Chương 3. ỨNG DỤNG 84

3.1 Bài toán . 84

3.2 Khảo sát hệ thống 85

3.2.1 Lịch sử phương pháp lò điện 85

3.2.2 Tình hình sản xuất thép theo phương pháp lò điện 86

3.2.3 Những tiến bộ trong công nghệ luyện thép lò điện hồ quang

89

3.2.4 Xu thế đổi mới và phát triển công nghệ sản xuất thép . 90

3.2.5 Cấu tạo và hoạt động của lò điện hồ quang siêu cao công suất . 92
3.3 Khảo sát, lựa chọn lò mẫu . 94

3.4 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế mô hình 97

3.5 Tính toán kích thước hình học nội hình lò 100

3.6 Thiết kế hình học mô hình 103

3.7 Cài đặt thử nghiệm 105

KẾT LUẬN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107