机理建模的步骤

用机理方法建模物理概念清楚、准确， 不但给出了系统输入输出变量之间的关系，也给出了系统状态和输入输出之间的关系，使人们对系统有一个比较清晰的了解，故称为“白箱模型”。机理方法建模在工艺过程尚未建立时（如在设计阶段）也可进行，对尺寸不同的设备也可类推。
机理建模的步骤一般步骤如下：
1、根据建模对象和模型使用目的作出合理假设，任何一个数学模型都是有假设条件的，不可能完全精确地用数学公式把客观实际描述出来；即使可能的话，结果也往往也无法实际应用。在满足模型应用要求的前提下，结合对建模对象的了解，把次要因素忽略掉。对同一个建模对象，由于模型的使用场合不同，对模型的要求也不同，假设条件可以不同，最终所得的模型不也相同。如对一加热炉系统建模，若假设加热炉中每点温度一致，则得到用微分方程描述的集中参数模型；若假设加热炉中每点温度非均匀，则得到用偏微分方程描述的分布参数模型。
2、根据过程内在机理建立数学模型 建模的主要依据是物料、能量和动量平衡关系式及化学反应动力学。一般形式是系统内物料（或能量）蓄藏量的变化率=单位时间内进入系统的物料量（或能量）一单位时间内由系统流出的物料量（或能量）+单位时间内系统产生的物料量（或能量），蓄藏量德变化率是变量对时间的导数，当系统处于稳态时， 变化率为零。
3、简化 从应用上讲，动态模型在满足控制工程要求、充分反映过程动态特性的情况下尽可能简单，是十分必要的。常用的方法如忽略某些动态衡算式，分布参数系统集总化和模型降阶处理等。
在建立过程动态数学模型时，输出变量、状态变量和输入变量可用三种不同形式，即用绝对值、增量和无量纲形式。在控制理论中，增量形式得到广泛的应用，它可用减少非线性的影响，而且通过坐标的移动，把稳态工作点定位原点，使输出输入关系更加简单清晰，便于运算；在控制理论中广泛应用的传递函数，就是在初始条件为零的情况下定义的。
对于线性系统，增量方程式的列写很方便，只要将原始方程中的变量用它的增量代替即可。对于原来非线性的系统则需进行线性化，在系统输入和输出的工作但范围内， 把非线性关系近似为线性关系。最常用的线性方法是切线法，它是在静态特性上用经过工作点的切线代替原来的曲线。线性化时要注意应用条件，系统的静态特性曲线在工作点附近领域没有间断点、折断点和非单值区。本文由 仪表招聘网分享： http://www.yibiaojob.com