Rechnergestützte Modellbildung dynamischer Systeme, Modellierung und Automatisierung kunststoff-und gebäudetechnischer Anlagen. Adresse: Universität-GH Paderborn, FB 14 -FG Regelungstechnik, Pohlweg 47-49, D-33098 Paderborn. Komplexe Systeme können durch eine hierarchische Strukturierung auf einfacher zu modellierende Subsysteme zurückgeführt werden. Die mathematische Beschreibung dieser Subsysteme und ihrer Verknüpfungen erfolgt üblicherweise mittels verkopplungs-orientierter Systembeschreibungen. Im vorliegenden Beitrag werden drei verschiedene verkopplungs-orientierte Ansätze vorgestellt und diskutiert. Dabei wird insbesondere untersucht, inwieweit diese Ansätze Anforderungen, die sich aus der Strukturierung ergeben, erfüllen und welche Vor-und Nachteile sie im Hinblick auf eine rechnergestützte Modellierung aufweisen. System descriptions for the modeling of complex processesComplex processes can be reduced by hierarchical decomposition to subsystems which can be modeled easier. Interconnection-oriented system descriptions are in general used for the mathematical description of these subsystems and their interconnections. In the present paper three different interconnection-oriented description concepts are presented and discussed. It is especially examined, how these concepts fulfill the requirements which are given by the decomposition method and which advantages and disadvantages they have with respect to applications in the field of computeraided modeling.
Die effiziente Modellierung komplexer Prozesse erfordert in zunehmenden Maße den Einsatz rechnergestützter Verfahren. Ein Werkzeug, das solche Verfahren zur Verfügung stellt, ist CAMex. Modeling tool CAMexThe efficient modeling ofcomplex processes requires increasingly the use of computer-aided methods. A tool which makes such methods available is CAMex. 1 Die Modellierungsumgebung CAMex CAMex (Computer-Äided Modeling for experimental Design) [1] ist ein objektorientiertes, synnbolisches Werkzeug zur rechnerunterstützten Modellbildung technischer Prozesse, dessen derzeitiger Anwendungsschwerpunkt im Bereich der Kunststoff-und Gebäude-technik liegt. Es basiert im wesentlichen auf dem Computeralgebra-System Maple V Release 3.0 und kann somit als erweiterte Maple-Toolbox angesehen werden. Dieses offene Konzept ermöglicht es dem Benutzer, auf sämtliche Prozeduren des Computeralgebra-Systems zurückzugreifen und eigene Routinen, z.B. zur Modellanalyse, hinzuzufügen. 2 Modellierung unter CAMex Die Modellierung unter CAMex basiert auf konzeptionellen Überlegungen, die unter dem Stichwort verkopplungs-orientierte Modellbildung [2] zusammengefaßt worden sind. Der erste Schritt bei der Modellierung besteht in der hierarchischen Strukturierung des Prozesses, um die Modellbildung auf einfachere Teilkomponenten zurückführen zu können. Die abgegrenzten Subprozesse werden dann separat modelliert und anschließend in einer Bibliothek als Modellklasse abgespeichert. Später können dann konkrete Bausteine, sogenannte Instanzen, dieser Modellklassen erzeugt und entsprechend den aufgestellten Hierarchien durch Verkopplung (Aggregation) zu Prozeßmodellen zusammengefügt werden. Die Verknüpfung der Modellbausteine orientiert sich dabei an den physikalischen Verkopplungen der entsprechenden Teilprozesse, was vor allem die Wiederverwendbarkeit der Bausteine erleichtert. Außerdem können durch Vererbungsmechanismen neue Modellklassen aus bereits bestehenden Modellklassen abgeleitet werden. Das Modellierungswissen kann somit wiederverwendet und die Erstellung modifizierter Prozeßmodelle vereinfacht werden. Die Realisierung der genannten Schritte basiert auf objekt-orientierten Software-Konzepten. Bild 1 zeigt schematisch den Aufbau von CAMex und demonstriert gleichzeitig die unterschiedlichen Einsatzgebiete von Computeralgebra. Grundlegend für die Verwendung eines Computeralgebrasystems ist die deklarative, simulationssystem-unabhängige Beschreibung der Modelle und die Möglichkeit, algebraische Umformungen automatisiert vornehmen zu können. So können die aggregierten Modelle leicht in die für eine spezielle Analyseaufgabe benötigte Form gebracht werden. 3 Dokumentation und Verwaltung von CAM^Jc-Modellen Wesentlich für die Transparenz und Wiederverwendbarkeit von Modellbausteinen ist eine übersichtliche und leicht verständliche Dokumentation sowie, bei umfangreichen Modellbibliotheken, ein schnelles Auffinden der gesuchten Modelldateien. Um dieses Ziel zu erreichen, steht unter CAMex das ModellbibliotheksManagementsystem ReMoLiS (Relation-based...
Leistungsfähige Verfahren der Automatisierungstechnik verlangen fast immer als unverzichtbare Voraussetzung ein mathematisches Modell des betrachteten Prozesses. Neben Black-Box-Modellen -in den letzten Jahren oft als Fuzzy-System oder Neuronales Netzwerk realisiert -behält die sogenannte theoretische Modellbildung, die ausgehend von Erhaltungssät-zen und phänomenologischen Beziehungen zu einem mathematischen Modell in Form von Differential-und algebraischen Gleichungen führt, ihre unvermindert große Bedeutung. Dies gilt schon allein deshalb, weil ein solches Modell das Verständnis für das Systemverhalten fördert und über die Automatisierungsaufgabe hinaus auch für die optimale Gestaltung des Prozesses selbst genutzt werden kann. Die große Bedeutung einer solchen Modellbildung kann man auch daran erkennen, daß die Anwendungsaufsätze in dieser Zeitschrift im allgemeinen mit der Modellbildung des betrachteten Prozesses beginnen.Oft wird die Modellbildung in enger Verbindung mit der Simulation gesehen, obwohl die beiden eigentlich getrennte Aufgaben sind. Natürlich wird das Modell gerne zur Simulation des Prozeßverhaltens insbesondere auch in Verbindung mit der entworfenen Automatisierungseinrichtung genutzt und ein Vergleich zwischen simulierten Prozeßausgangsgrößen und Meßgrößen des realen Prozesses dient der Validierung des Modells. Betrachtet man also die Modellbildung als Vorstufe zur Simulation, kann man mit einigem Recht behaupten, daß nach einer Programmierung des Gesamtsystemmodells in Fortran, der Verwendung von ASCII-Teilmodellen nach CSSL-Standard wie in ACSL und der heutigen Generation interaktiver Blockschaltbildsimulatoren wie SIMULINK nun mit neuen Modellierungsmethoden, die häufig mit dem Schlagwort "objektorientiert" charakterisiert werden, eine vierte Generation von Modellierungs-und Simulationssystemen verfügbar ist.Was ist daran das wesentlich Neue? Modellierungsmethoden der ersten drei Generationen orientieren sich noch relativ stark an den Erfordernissen der späteren Simulation, sie gehen davon aus, daß die Modelle bereits in einer hierfür geeigneten Form eingegeben werden. Üblich sind Differentialgleichungssysteme als Grundbeschreibung, ergänzt um algebraische Hilfsgleichungen, falls diese durch Sortieren auf eine sukzessiv abarbeitbare Form gebracht werden können. In der Regel liegen die physikalischen Grundgleichungen aber nicht in dieser Form vor, so daß der Ingenieur noch relativ viel Modellierungsarbeit "von Hand" zu leisten hat.Im Vergleich hierzu erfolgt bei Konzepten der vierten Generation eine strikte Trennung zwischen der eigentlichen Modellbildung und der späteren Anwendung des Modells, z.B. der Simulation. Konkret bedeutet dies, daß sich die Modellierung zunächst ausschließlich an den Gegebenheiten des zu modellierenden Systems orientiert, während Umformungen auf eine bestimmte Darstellungsform erst später und zwar weitgehend automatisiert auf der Basis graphentheoretischer Algorithmen durch den Rechner erfolgen. Der Modellierer wird somit weitgehend von aufwendigen und fehleranfä...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.