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.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
 Nghiên cứu về lý thuyết mô hình hoá và mô phỏng hệ thống trên máy tính:
 Vai trò của mô hình hoá hệ thống
 Khái niệm cơ bản về mô hình hoá hệ thống
 Phương pháp mô phỏng
 Mô phỏng hệ thống liên tục
 Mô hình hoá các hệ ngẫu nhiên
 Mô phỏng các hệ thống sản xuất
 Thu thập và phân tích dữ liệu đầu vào
 Kiểm chứng và hợp thức hoá mô hình
 Xử lý và phân tích các dữ liệu đầu ra của mô phỏng
 Triển khai ứng dụng thiết kế mô hình mô phỏng hoạt động của lò điện hồ
quang luyện thép siêu cao công suất:
 Tình hình sản xuất thép bằng lò điện tại Việt Nam và thế giới
 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của lò điện hồ quang
 Tính toán xác định hình dáng kích thước lò
 Cài đặt chương trình mô phỏng hoạt động của lò
3. Phương pháp nghiên cứu
 Nghiên cứu các tài liệu, các bài báo, thông tin trên mạng Internet về lý
thuyết mô phỏng của các tác giả trong và ngoài nước , chọn lọc và sắp xếp
lại theo ý tưởng của mình.
 Tìm hiểu tình hình sản xuất thép lò điện của Việt Nam và thế giới cũng như
thực tế giảng dạy nghề luyện kim hiện nay.
 Nghiên cứu nguyên lý, đặc tính kỹ thuật và tìm hiểu thực tế về lò điện hồ
quang luyện thép siêu cao công suất.
 Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình Visual C++, xây dựng một ứng dụng nhỏ
mô phỏng nguyên lý cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản của lò điện hồ
quang luyện thép siêu cao công suất.
4. Cấu trúc của luận văn
Luận văn được trình bày theo hình thức từ trên xuống: Bắt đầu của mỗi
phần đều đưa ra những khái niệm cơ bản và quy định cho phần trình bày tiếp
sau nhằm mục đích giúp dễ dàng trong khi đọc, dần dần đi sâu vào tìm hiểu rõ
hơn những vấn đề liên quan.
Cấu trúc của luận văn như sau:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về mô phỏng hệ thống trên máy tính
Chương 2. Một số phương pháp mô phỏng
Chương 3. Ứng dụng
Kết luận
Tài liệu tham khảo
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
[charge=450]http://up.4share.vn/f/64555d5055555155/LV_08_CNTT_KH_NNhT.pdf.file[/charge]