环境工程仿真与控制.ppt

环境工程仿真与控制
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前 言
“环境工程仿真与控制〞 是环境工程专业一门新的课程。开设该课程的目的，是贯彻我国关于信息化带开工业化的方针，将信息技术引入环境工程专业教学。
该课程的教材?环境工程仿真与控制?为教育部“九五〞规划教材，也是面向21世纪教材，于2001年由高等教育出版社出版发行；?环境工程仿真与控制?〔第二版〕为教育部“十五〞国家级规划教材，于2005年由高等教育出版社出版发行。
“环境工程仿真与控制电子教案 〞覆盖 ?环境工程仿真与控制?〔第二版〕的主要内容，即仿真、过程控制、动态分析及人工智能。
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使 用 说 明
本电子教案利用 编制，计有 473张，在内容章节编排上根本与原教材同步。为简化起见，将第五章的“复杂系统控制〞的内容并入第二章“过程控制〞中。
本电子教案设置“超链接〞及“返回〞点击，便于用户在不同章节的 图片间进展检索，同时利用字体色彩的变化及动画效果使教案生动、易懂。
本电子教案可供为环境工程专业本科生及研究生开设“环境工程仿真与控制〞课程的老师使用，也可供环境工程专业的本科生及研究生或从事环境工程仿真与控制的专业技术人员作为学习“环境工程仿真与控制〞教材的参考资料。
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第 1 章 仿真
第 2 章 过程控制
第 3 章 动态分析
第 4 章 人工智能
目 录
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第 1 章 仿 真
第 一 节 模型的建立
一、模型分类
二、简单系统建模
三、复杂系统建模
第 二 节 模型的分析
一、四阶龙格－库塔法
二、有限差分法
第 三 节 应用
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第 一 节 模型的建立
一、模型分类
二、简单系统建模
三、复杂系统建模
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一、 模型分类
按原理分：机理、统计、人工智能
按数学形式分：代数、微分、偏微分
按模型参数分：集总、分布
按变量间关系分：线性、非线性
按时间特性分：连续、离散
按时变特征分：稳态、非稳态
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二、简单系统建模
建模方法——守恒定律〔一进一出一反响 〕
包含：质量、动量、、电荷、能量等
式中：V —— 反响器体积；
dρj ——组分j 在V内的浓度 ρ随时间 t 的变化率；
、 —— 分别是流入或流出 V的液体流量；
ρ、ρ —— 分别是组分j在进水和出水中的浓度；
—— 第n个反响中组分j 生成或消失时浓度变化的速率。
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简单系统建模举例

液槽水量模型
带溢流堰液槽液位模型
调节池水质模型
曝气池溶解氧浓度模型
污泥耗氧速率模型
污泥生长及氮的消耗模型
异养菌好氧生长与有机碳消耗模型
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液槽水量模型〔无反响〕
m m
式中：m ——进水流量，；
m ——出水流量，；
M ——储水量，。
进水流量阶跃上升
出水流量同步阶跃上升
储水量不变时
〔稳态〕
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