第7章机电系统的建模
- 格式:ppt
- 大小:733.00 KB
- 文档页数:38
基于BIM的机电设备系统建模方法崔欢欢;周方晓;李智杰;崔晓静【摘要】提出基于建筑信息模型(BIM)的机电设备系统建模方法,借助图论构造机电设备连接拓扑图(EECTG),通过Revit API开发实现机电设备拓扑关系自动提取插件,结合Revit API提取机电设备连接关系和定位信息,使施工方在设备安装施工过程中可及时查看设备对应的参数信息、定位信息和空间连接关系,指导机电设备和管道的安装施工.试验结果表明,基于BIM的机电设备系统建模方法可有效提高复杂BIM机电设备系统的建模效率和机电机房的施工效率.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2017(008)002【总页数】6页(P37-42)【关键词】建筑信息模型;机电设备;图论;拓扑关系【作者】崔欢欢;周方晓;李智杰;崔晓静【作者单位】西安建筑科技大学信控学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学信控学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学信控学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安710055;凯迈(洛阳)测控有限公司,河南洛阳471000【正文语种】中文【中图分类】TU855建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是信息化技术在建筑行业的直接应用,其中以Revit为代表的主流BIM设计软件不仅结合了传统的AutoCAD 二维设计,同时展现了三维参数化建筑信息模型[1]。
随着Revit的应用日益广泛,设计方和施工方对Revit的要求越来越高,特别是对于复杂机房的机电设计和机电施工方面,希望Revit可以提供更有效的方法,来提高复杂机电机房施工效率和机电设备系统建模效率。
设计方提供给施工方的BIM模型展现了传统CAD二维图纸所不能给予的视觉效果[2],但无法将庞大的BIM模型展现在移动终端供施工人员在施工现场及时查看,特别是对于空间狭小、系统复杂、施工难度高的机电机房[3],施工方迫切需要有效的机电设备建模方法来实现与设计方实时无缝对接,及时查看Revit机房机电模型来指导现场施工。
电力系统机电暂态仿真的过程及其建模方法摘要:本文介绍了一种任意拓扑网络的电力系统机电暂态过程计算非迭代方法以及RL等效网络法。
在这种方法中,电机模型(包括同步发电机和感应电动机)和静态RL负荷都要写成电流和角速度形式的柯西公式。
在从网络方程中除去有关电流的项之后我们可以得到一组代数方程用来计算节点电压。
模型的生成过程建议采用自动生成系统模型的方法。
最后,新方法的验证采用的是在含有15个节点的电力系统中暂态过程仿真。
关键词:机电暂态过程的非迭代计算法自动生成系统模型的方法1 引言电力系统机电暂态包括稳定性与质量调节研究两个方面。
在这种情况下,我们面对的最基本的问题是被调查系统是非线性的,而且是动态变化且规模不定的。
虽然我们所采用的计算技术越来越进步,但是在计算上的速度与内存量的限制仍然会阻碍技术的发展,这是当代所有自动化系统中都存在的问题。
而自动建立数学模型的过程是这个问题中较为复杂的部分,是主要的制约量。
评价一个数学模型是否有效的重要标准就是这个模型的规模,计算所用时间和内存的大小。
在编写暂态稳定计算程序的过程中,忽略电机和电力线联网系统组件的定子线圈电磁暂态过程[1,2,3]。
一般来说,当引入电力系统元件的微分方程时可以选择一定的步长来计算以取得一个近似值。
但是这样进行简化后的计算结果与实际系统的响应有一定的误差。
常见的程序是EMTP [4]模型,它可以用来研究多节点网络的电磁暂态。
在将网络中的微分方程转化成有关电压,电流以及其他已知量的代数方程时可以采用梯形法。
将所得的代数式联立形成节点方程组,然后用三角分解法来求解暂态过程。
在文献[5,6]中提到了EMTP模型中采用二端网络,补偿以及预测的方法来实现旋转机械的其他仿真功能。
在仿真过程中我们经常会发现电机失步的现象(这用来确定时间步长的大小,但是在计算中存在各种的时间常数以及需要根据速度的变化来反复迭代得到的常数,这就要求在每一个时刻都要进行矩阵的计算得到震荡的数值)。
复杂机电系统的建模与仿真技术研究现代机电技术越来越注重复杂系统的研究和开发,但是复杂系统往往由多个子系统的耦合构成,使得系统的设计、测试和优化等方面变得极为复杂和困难。
在这方面,建模和仿真技术的快速发展为复杂机电系统的研究提供了一种新的途径。
一、复杂机电系统的建模建模是复杂机电系统研究的重要基础,合理的建模可以快速的形成有效的仿真模型。
当然,建模的方法和技术是多种多样的,常见的有基于数学模型的建模方法,基于物理模型的建模方法和神经网络建模方法等等。
但是不管采用何种建模方法,建模效果好坏的关键在于模型的准确性和可靠性。
下面以数学模型为例,对复杂机电系统建模的几个关键点进行探讨。
1. 选择合适的建模工具选择合适的建模工具是建立复杂机电系统的数学模型的首要任务。
例如在机电一体化系统中因为涉及到多学科交叉,如电、机、液体等领域,因此在进行建模时需要采用比较通用的模型语言如Modelica或者MATLAB/Simulink等。
此外在涉及到特定领域,如风电系统、电力工程等,需要采用相应的软件,如ANSYS等。
当然,选择合适的建模工具不仅与领域有关,也需要考虑建模的复杂程度、重复利用性等因素。
2. 建立合理的变量模型建立复杂机电系统的数学模型,还需要考虑变量的建模。
系统中的变量包括输入、输出和控制变量等,它们具有不同的物理意义和参考系。
在模型建立过程中,需要建立一套合理的变量模型来表示系统的物理特征。
通常来说,在进行机电系统的变量建模时,需要将其分为机械、电气、液压和控制四个方面。
对于机械系统,常见的变量有位移、速度和加速度等。
对于电气系统,常见的变量有电流、电势和电磁力等。
液压系统中需要表达变量如液压油压力、流速等。
控制方面常用的变量如误差、控制量等。
理性建立合理的变量模型对模型的准确性和可靠性具有至关重要的意义。
3. 导出正确的物理方程机电的数学模型通常是由一系列的微分方程和代数方程组成的,因此构建数学模型的关键在于正确的表示物理方程。
机电一体化系统的建模与仿真机电一体化系统是近年来工业自动化发展的一个重要方向,它将机械、电气、电子、计算机等多个学科有机结合,实现了产品的智能化和高效化。
在机电一体化系统的设计和开发过程中,建模与仿真是非常关键的一环。
本文将探讨机电一体化系统的建模与仿真的重要性、方法和应用。
一、机电一体化系统建模的重要性1. 减少开发成本和时间:通过建模与仿真,可以在产品实际制造之前发现问题和缺陷,减少开发过程中的试错成本和时间。
同时,可以在虚拟环境中对系统进行优化,提高产品的性能和质量。
2. 提高系统可靠性:通过建模与仿真,可以深入分析系统的运行过程,预测出潜在的故障和问题,并进行针对性的优化。
这样可以提高系统的可靠性和稳定性,减少故障率和维修成本。
3. 优化系统性能:建模与仿真可以帮助工程师在设计阶段进行多种方案的比较和评估,找出最优解决方案。
通过对系统进行仿真和测试,可以预测系统在不同工况下的性能,并进行优化调整,以实现更好的工作效果。
二、机电一体化系统建模与仿真的方法1. 建模方法(1)物理模型:通过对机电一体化系统的结构、元件和工作原理进行建模,可以快速构建一个具有物理实际意义的模型。
采用物理模型可以更好地反映系统的实际情况,但是建模过程相对较复杂。
(2)数据驱动模型:通过收集和分析大量的实验数据,利用统计学和机器学习等方法建立数学模型。
数据驱动模型可以根据实际数据自动调整和更新,适用于一些复杂的非线性系统。
2. 仿真方法(1)数学仿真:利用计算机进行大规模的数值计算,对系统进行仿真模拟。
数学仿真可以基于系统的物理模型和数学模型,通过输入不同的参数和条件,模拟系统在不同工况下的运行状态,预测系统的性能指标。
(2)软件仿真:通过专门的软件工具,如MATLAB、Simulink等进行系统建模和仿真。
这些软件提供了丰富的模型库和仿真环境,可以方便地进行建模和仿真分析。
同时,软件仿真还可以与物理实验相结合,进行混合仿真,提高仿真的准确性。
第七章 BIM等信息技术的使用7.1科技创新和新技术应用7.1.1我司BIM中心概况我司BIM工作自2005年开始,发展至今已涵盖土建、机电、钢结构、装修等各专业。
现有专职BIM工程师24人(不包含公司设计院BIM 人员)。
已形成总部BIM中心、子公司BIM中心、项目部BIM工作站三级BIM组织架构,如下图所示:图7.1三级机构设置我司通过在多个承建的民用工程中广泛实践,总结出了适用公司自身发展的“BIM”内部指导标准,现已形成系列公司级BIM应用标准,7.2BIM人员配置及职责1.人员配置我司将为此项目组织建立项目BIM应用管理团队,该团队负责本项目施工模型建立、BIM应用实施、BIM协调等全生命周期BIM应用实施管理,设定一名BIM项目经理作为本项目BIM实施团队负责人,并设置建筑、结构、给排水、暖通、电气等各专业BIM工程师及建模员。
BIM团队组织架构如下:图7.2BIM团队组织架构2.人员职责7.3BIM总体实施流程图7.3BIM总体实施流程图7.4协作工作平台搭建采用广联达相关系列软件搭建基于BIM技术的项目管理平台,提升项目精细化管理水平,并实现以下功能:1.模型及文档管理;2.各参与单位信息交换及权限管理;3.模型信息全面提前;4.BIM模型操控;5.BIM成果应用;量管理系统、安全管理系统、成本管理系统。
REVIT土建REVIT结构MagiCAD ProjectREVIT土建结构机电幕墙广联达钢筋算量GGJ广联达BIM5D进度成本GBQ4.0信息集成建模规范4D进度模拟5D施工模拟三维漫游专项方案查询动画交底运维交付进度跟踪质量跟踪物资提量劳动力需求资金计划材料计划甲方报量分包审核技术应用生产应用商务应用图7.4广联达BIM5D平台示意图7.5施工阶段BIM实施应用7.5.1施工准备阶段图7.5土方开挖阶段平面布置图图 7.6主体结构阶段平面布置图1.施工场地布置对施工各阶段的场地地形、既有建筑设施、周边环境、施工区域、临时道路、临时设施、加工区域、材料堆场、临水临电、施工机械、安全文明施工设施等进行规划布置和分析优化,以实现场地布置科学合理。
机电一体化系统的建模与优化设计随着科技的不断发展,机电一体化系统在现代工程领域中发挥着越来越重要的作用。
机电一体化系统是将机械、电气和电子等多个学科融合在一起,通过协同运作实现更加高效、智能化的工程系统。
在建模与优化设计方面,机电一体化系统具有许多挑战和机遇。
在机电一体化系统建模的过程中,首先需要对系统的结构和功能进行详细的分析和理解。
通过对各个子系统的功能需求和性能指标进行明确,可以为建模提供指导。
同时,还需要考虑系统中各个部分之间的相互影响和耦合关系,以保证系统能够正常运行。
建模的过程中需要采用合适的数学模型和仿真工具,例如有限元分析、多体动力学等,以对系统的行为进行准确的描述和预测。
机电一体化系统的优化设计是一个复杂而繁琐的任务。
在优化设计中,需要考虑多个因素和约束条件,以找到一个最优的解决方案。
首先,需要针对不同的性能指标进行权衡和优化。
例如,在能效方面,可以通过设计高效的电机和传动装置来提高系统的能效;在可靠性方面,可以通过增加备件和优化控制策略来提高系统的可靠性。
其次,需要考虑系统在不同工况下的性能,并进行综合优化。
例如,在机器人领域,需要考虑机器人在不同环境下的行走速度、稳定性和能耗等指标,以满足实际应用的需求。
最后,还需要考虑优化设计的经济性和可制造性。
设计中需要综合考虑成本、材料和加工等因素,以确定最佳的解决方案。
为了实现机电一体化系统的建模和优化设计,需要运用到多个学科的知识和技术。
机械工程、电气工程、控制工程等学科共同协作,为系统的设计和优化提供支持。
同时,还需要与新兴技术和方法进行结合。
例如,人工智能和大数据分析等技术的应用,可以提供更为精确和高效的建模和优化手段。
此外,还需要关注工程实践中的创新和应用。
通过与实际工程项目的合作和实验验证,可以提高机电一体化系统设计的可行性和实用性。
总而言之,机电一体化系统的建模与优化设计是一个复杂而关键的任务。
在建模过程中,需要全面理解和分析系统的结构和功能,并采用适当的数学模型和仿真工具进行描述和预测。