组件 131：瞬态分离器（带传递函数）

规格

管道连接
1	信号进口
2	信号出口

通用       用户输入值       结果       特征曲线       物理应用       显示       示例

 

通用

瞬态分离器的任务是通过一个或几个耦合的传递函数来表示瞬态过程，而不必计算一个详细的物理模型。许多动态组件的行为通常，例如可以用简单的 PTn 系统，建模。与物理确定的模型相比，这使得计算工作量大大降低，从而节省了时间。我们从控制理论中寻求一种方法，通过这种方法，组件被看作是信号发射器。从而可以使用以下类型的微分方程来模拟大量的组件：

	方程 1-1

该方程使用参数来提供输出 / 反馈信号 y(t)：

• K:     比例增益（输入信号的提升系数）
• t:      时间常数
• n:     指数
• u(t):  输入信号
• Tt:    延迟时间

当前状态和输入信号之间的差异产生了改变输出信号的驱动力，并以时间常数为尺度。指数负责加载驱动力，而延迟时间确定了输入信号的有效计算周期。整数指数可以用分析法解决（例如 n = 1 提供 PT1 -特性）。分数指数将被数值化解决。方程 1-1 在时间上的离散化导出以下结构，得到时间步 K 时：

	方程 1-2

为了避免由于分数指数造成的错误，方程 1-1 中括号内的表达式的绝对值将被用于进一步的计算，由 sgn 函数进行评估。延迟时间的实现是通过一个信号存储器进行的，它能够在一定的时间步骤之后将信号反馈到计算中。延迟时间不一定是时间步长的倍数，如果需要的话，会在计算中插入子步骤。

注：用于计算传递函数输出值的附加标志（FYOUT）。

FYOUT 的作用是在时间步骤结束时的值、动态平均值和算术平均值之间进行选择。可以用反应时间来计算传递函数，也可以使用非等距的时间步骤来计算带有反应时间的传递函数。

 

瞬态组件的全局初始化

所有拥有 FINIT 标志的瞬态组件都可以通过一个全局标志进行控制。

为此，标志 FINIT 已经被扩展到 GLOBAL: 0。

如果它被设置为这个值，瞬态模拟的控制将被移交给全局变量"瞬态模式"，这个变量可以在下面找到

附加\模型选项模拟瞬态\选项框"瞬态模式"

 

然后将把所需的模式（第一次迭代或后续迭代）传递给组件。这可以通过表达式"@calcoptions.sim.transientmode"从时间序列对话框中来控制。

 

组件 131 扩展了 4 个默认值：

• FOUTUS_M – 用于出口，质量流量
• FOUTUS_H – 用于出口，热焓
• FOUTUS_P – 用于出口，压力
• FDT - 传递方向

三个标志 FOUTUS_X 可以取两个值。当 FOUTUS_X = 0 时，将使用当前时间步长上的计算值（M、H、P），如之前一样。这可以实现最高的精度。相反，当 FOUTUS_X = 1 时，将使用上一时间步长的相应数值。这样做的好处是，这个值在当前时间步长中不会发生变化，这可以使计算更好地收敛。然而，计算将变得不那么精确。

标志 FDT 控制传递方向。对于 FDT = 0，数值从引脚 1 传输到引脚 2；对于 FDT = 1，数值从引脚 2 传输到引脚 1。

 

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用户输入值

	通用属性
FINIT	标志：初始化状态 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 全局，通过模型选项下的全局变量"瞬态模式"控制。       "附加\模型选项模拟瞬态\选项框"瞬态模式""      （见-> 通用-> 瞬态组件的全局初始化）  =1: 第一次运行 （TCOUNT 设置为 0）  =2: 继续运行
FFU	组件开关 开启/关闭 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 瞬态分离器关闭（绕过每个输入） =1: 瞬态分离器激活
FSPEC	传递函数的类型 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 无 =1: 只有压力 =2: 只有焓 =3: 压力和焓 =4: 只有质量流量 =5: 质量流量和压力 =6: 质量流量和焓 =7: 质量流、焓和压力
FDELAY	延迟时间的计算开关 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 只有传递函数 =1: 只有延迟 =2: 带延迟的传递函数
FYOUT	输出的计算方法 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =1: 时间步结束 =2: 积分平均 =3: 算术平均值
	质量传递参数
EXP_M	指数质量传递函数
FTAU0_M	质量传递时间常数的来源 如父工况（子工况为可选项） 表达式               =0: 来自规格值 TAU0_M =1: 使用函数 ETAU0_M
TAU0_M	时间常数质量传递函数
ETAU0_M	用于 TAU0_M 的函数 表达式 / 脚本 函数      evalexpr:REAL;               begin                                            evalexpr:=60.0;  // 数值理解为所需时间[s]               end;
K_M	质量传递函数增益系数
DELAY_M	质量传递函数延迟时间
	焓值传递参数
EXP_H	焓传递函数的指数
FTAU0_H	焓值传递时间常数的来源 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 来自规格值 TAU0_H =1: 使用函数 ETAU0_H
TAU0_H	时间恒定的焓值传递函数
ETAU0_H	用于 TAU0_H 的函数 表达式 / 脚本 函数      evalexpr:REAL;               begin                                            evalexpr:=60.0;  // 数值理解为所需时间[s]               end;
K_H	焓值传递函数增益系数
DELAY_H	焓值传递函数延迟时间
FOUTUS_H	输出值使用焓值 如父工况（子工况为可选项） 表达式 = 0: 来自当前时间步长（最高精度） =1: 来自上一个时间步长（最高收敛率）
	压力传递参数
EXP_P	压力传递函数的指数
FTAU0_P	压力传递时间常数的来源 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 来自规格值 TAU0_P =1: 使用函数 ETAU0_P
TAU0_P	压力传递函数指数
ETAU0_P	用于 TAU0_P 的函数 表达式 / 脚本 脚本      evalexpr:REAL;               begin                                            evalexpr:=60.0;  // 数值理解为所需时间[s]               end;
K_P	压力传递函数增益系数
DELAY_P	压力传递函数延迟时间
FOUTUS_P	输出值使用压力 如父工况（子工况为可选项） 表达式 = 0: 来自当前时间步长（最高精度） =1: 来自上一个时间步长（最高收敛率）
FDT	传递方向 如父工况（子工况为可选项） 表达式 =0: 数值从连接 1 传递到连接 2 =1: 数值从连接 2 传递到连接 1
	其他
MACCU0	前一个时间步长的储存质量
TPRE	前一个时间步长的指数标号
TIMEINT	总积分时间

  

结果值

DIFFM	输入输出质量流量当前差值
DIFFH	输入输出焓值当前差值
DIFFP	输入输出压力当前差值
RTAU_M	TAU0_M 的使用值
RTAU_H	TAU0_H 的使用值
RTAU_P	TAU0_P 的使用值
RMACCU	时间步长结束时存储的质量
RTCURR	计算的时间步长指数标号
RTIMTOT	计算结束时的总时间

 

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特征曲线

这些"特征"线并不提供任何规格或关联性来描述组件的特性。它们对于建立信号的记忆是必要的。通常情况下，不需要设置任何数值或给定规格值，因为它们是由时间序列计算自动传输的。

CINPUTM - 管道 1 的质量流量输入信号历史记录

这条线存储了管道 1 的质量流量输入信号历程。

x-轴：时间步骤，从第一步 Dt 开始，以秒为单位累计。

y-轴：输入信号质量流量值。

CINPUTH - 管道 1 的焓值输入信号历史记录

这条线存储了管道 1 的焓值输入信号历程。

x-轴：时间步骤，从第一步 Dt 开始，以秒为单位累计。

y-轴：输入信号焓值。

CINPUTP - 管道 1 的压力输入信号历史记录

这条线存储了管道 1 的压力输入信号历程。

x-轴：时间步骤，从第一步 Dt 开始，以秒为单位累计。

y-轴：输入信号压力值。

COUTPUTM - 管道 2 的质量流量输出信号历史记录

这条线存储了管道 2 的质量流量输出信号历程。

x-轴：时间步骤，从第一步 Dt 开始，以秒为单位累计。

y-轴：输出信号质量流量值。

COUTPUTH - 管道 2 的焓值输出信号历史记录

这条线存储了管道 2 的焓值输出信号历程。

x-轴：时间步骤，从第一步 Dt 开始，以秒为单位累计。

y-轴：输出信号焓值。

COUTPUTP - 管道 2 的压力输出信号历史记录

这条线存储了管道 2 的压力输出信号历程。

x-轴：时间步骤，从第一步 Dt 开始，以秒为单位累计。

y-轴：输出信号压力值。

 

结果曲线

RAINPUTM - 管道 1 质量流量输入信号的历史

RAINPUTH - 管道 1 的焓值输入信号历史记录

RAINPUTP - 管道 1 的压力输入信号历史记录

RAOUTPUTM - 管道 2 的质量流量输出信号历史记录

RAOUTPUTH - 管道 2 的焓值输出信号历史记录

RAOUTPUTP - 管道 2 的压力输出信号历史记录

输出曲线与相应的特征线相关联，它们都显示时间步骤结束时的数值。
为了计算下一个时间步骤，结果曲线的值被复制到特征线中并形成一种循环缓冲。

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物理应用

方程式

方程 1-2 is usable for the three base quantities mass flow, enthalpy and pressure, which are calculated in EBSILONprofessional.

质量流量方程
	M2 = f(M1,EXP_M_TAU0_M,K_M, DELAY_M, Dt)

焓方程
	H2 = f(H1,EXP_H_TAU0_H,K_H, DELAY_H, Dt)

压力方程
	P2 = f(P1,EXP_P_TAU0_P,K_P, DELAY_P, Dt)

积分方式

对于控制器方程中的求和计算，可以选择三种方法：

正向
	Se(i) = e(k)

反向
	Se(i) = e(k-1)

梯形
	Se(i) = 1/2*(e(k)+e(k-1))

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组件显示

显示选项 1 根据传递函数不同，"显示"的变化如下：。 红线：    压力传递函数激活                         蓝线：   焓传递函数激活  白线：   质量流量传递函数激活

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示例

点击 >> 组件 131 示例 << 加载示例。