初步认识gPROMS的入门例子(超简单缓冲罐动态模拟)

Horse · 发表于 2014-10-7 17:26:30

似乎和上次我们的gproms培训的内容有点像。转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_49ac86e2010003g7.html
A认识gPROMS界面在本例中用到的几个TreeMen(VaribleType,Models,Processes)

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图 1

1 了解缓冲罐数学模型

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质量守恒方程
dM/dt=Fin-Fout                                        (1.1)
Fin---进罐的物料量
Fout--出罐的物料量

容器里物料量与液面高度之间的关系
pAh =M                                                 (1.2)
p--物料密度
A--容器的截面积
h--液面高度

出罐物料关系式
Fout =a*(ph)^2                                        (1.3)

a--阀门参数

2 新建一个gPROMS工程并且换名另存为Tank。
3 建立一个Model：在图 1中Models文件夹图标下点右键->NewEntity / 点中Models文件夹图标 Ctrl+E /Models文件夹图标->工具栏->Entity->New Entity，
Modelname：BuffterTank(中间不能有空格但是可以有下划线“_”)将会生成一个带模版的Models。现在开始学习这个模版的内容（目前我知道到一部分）在gPROMSLanguage标签页中可以看到这些灰颜色的东西都用#，可想而知这是注释符号就和C++中//意思一样。下面的代码是模版里的代码，红颜色是我对其的理解，可能有错的地方要是谁看到这篇文章希望您能指出。

# PARAMETER
  PARAMETER(常数参数)
# ParameterName AS INTEGER || REAL|| LOGICAL < DEFAULT Value >
ParameterName(常数参数名) AS (定义为)INTEGER(整数) || REAL(实数)||LOGICAL(逻辑值) < DEFAULTValue >(缺省值) 其中 ||表示“或者”
例如： R  As realdefault 8.314。
表示为，定义一个实数类型的常数变量，其缺省值为8.314。
# ParameterName AS ARRAY ( Size < , ... > ) OF INTEGER|| REAL || LOGICAL < DEFAULT Value >
  这个表示为数组常数参数
例如：
PARAMETER
# Number ofcomponents
  NoComp AS INTEGER

# Number of reactions
  NoReact AS INTEGER

# Component molar densities
  Rho AS ARRAY(NoComp) OF REAL

# Stoichiometric coefficient of component i in reaction j
  Nu AS ARRAY(NoComp,NoReact) OF REAL DEFAULT0

# Order of component i in reaction j
  Order AS ARRAY(NoComp,NoReact) OF REAL DEFAULT0

# ParameterName AS FOREIGN_OBJECT < "ForeignObjectClass" >< DEFAULT "ForeignObjectValue" >

# DISTRIBUTION_DOMAIN
# DomainName AS ( LowerBound : UpperBound )
# DomainName AS ARRAY ( Size < , ... > ) OF (LowerBound :UpperBound )

# UNIT
# UnitName AS UnitModelName
# UnitName AS ARRAY ( Size < , ... > ) OFUnitModelName

# PORT
# PortName AS ConnectionType
# PortName AS ARRAY ( Size < , ... > ) OFConnectionType

上面这些本例子没有用到所以不知道什么作用以后再补充

# VARIABLE
  VARIABLE(变量)
# VariableName AS VariableType
  VariableName(变量名) ASVariableType(变量类型)
在这里VariableType可以自己随便写一个名字，但是这些必须在图1  VariableType  Entity中去声明一下。
例如：
VARIABLE
HoldUp       AS Mass
FlowIn, FlowOut AS MassFlowrate
Height       AS Length
# VariableNameAS ARRAY ( Size < , ... > ) OF VariableType
同上有数组变量
VARIABLE
# Input and output molar flowrates
Flow_In, Flow_Out AS MolarFlowrate
[size=+0]
# Liquid phase volume
V AS Volume

# Component molar holdups
HoldUp AS ARRAY(NoComp) OF Moles

# Input and output component molefractions
X_In, X_Out AS ARRAY(NoComp) OF MoleFraction

# Component concentrations
C AS ARRAY(NoComp) OF Concentration

# Reaction rates
Rate AS ARRAY(NoReact) OF ReactionRate

# VariableName AS DISTRIBUTION ( DomainName< , ... > ) OF VariableType

# STREAM
# StreamName : VariablePath < , ... > AS StreamType ||CONNECTION
# StreamName : VariablePath < , ... > AS ARRAY ( Size < ,... > OF StreamType || CONNECTION
# StreamName IS StreamPath

这个暂且不知具体用途以后学习碰到在补上

# SELECTOR
# SelectorName AS ( Flag < , ... > ) < DEFAULT Flag>
# SelectorName AS ARRAY ( Size < , ... > ) OF ( Flag < ,... > ) < DEFAULT Flag >
# SelectorName AS DISTRIBUTION ( DomainName < , ... > ) OF (Flag < , ... > ) < DEFAULT Flag >
这个放到下一个例子再介绍吧

# SET
  SET(常数变量赋值)
# ParameterPath := Expression ;
例如：
这个缓冲罐名字为V101(名字设定在Processes中的Unit中设置稍后可以看到)他的赋值方法为：
V101.Rho:=1000;
意义与C++的指针一样。注意：gPROMSLanguage赋值方法表示“:=”。
# ParameterPath := [ Expression < , ... > ];
# ParameterPath :="<ForeignObjectClass::>ForeignObjectValue";
# DomainPath := [ BFDM || CFDM || FFDM || OCFEM , Order ,NumOfElements ];

# BOUNDARY
# Boundary Equations

# TOPOLOGY
# Unit Connection Equations

# EQUATION
  EQUATION(模型数学方程)
# Model Equations

好了有关的预备知识介绍到这里接下来就是把1中数学语言转化为gPROMSLanguage了。

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图 3

上面这个代码就是Molders-BuffterTank里的数学模型了，按F4语法检查，要是有错误gPROMS会有相应的提示。
4建立一个Processes命名为SimulateTank，点OK后也会有个模版生成。

# UNIT
UNIT(单元)
# UnitName AS ModelName
UnitName(单元名称)AS ModelName(模型名称)
例如：
T101 AS BuffterTank
# UnitName AS ARRAY ( Size < , ... > ) OF ModelName

# MONITOR
# SYNTAX: VariablePathPattern ;

目前不知用途

# SET
# ParameterPath := Expression ;
# ParameterPath := [ Expression < , ... > ];
# ParameterPath :="<ForeignObjectClass::>ForeignObjectValue";
# DomainPath := [ BFDM || CFDM || FFDM || OCFEM , Order ,NumOfElements ];

前面介绍过了

# EQUATION
# Equations

# ASSIGN <-这个指的是自由度
#VariablePath := Expression ;
我的理解为是初始的已知变量值
定义方法：T101.FolwIn :=10;
# VariablePath := [ Expression < , ... > ];

# PRESET <-作用未知
# <RESTORE " >
# VariablePath := InitialValue ;
# VariablePath := InitialValue : LowerBound : UpperBound ;

# SELECTOR <-下列再介绍
#SelectorPath := FlagPath ;
# SelectorPath := [ FlagPath < , ... > ];

# INITIAL <-初始化
初始化某个变量
方法为：T101.Heigth=2.1; #m
注意这个地方是等号哟“=”
# Equations
# STEADY_STATE

# SOLUTIONPARAMETERS
目前我碰到的是报告间隔的作用
ReportingInterval :=5;

# SCHEDULE
定义运行的时间/定义某个变量收敛的程度如：
SCHEDULE
CONTINUE FOR1800;

SEQUENCE
CONTINUE FOR 360 OR UNTIL Fermenter.Batch_Fermenter.s <=1E-9
END
# OperationSchedule

OKProcesses的基本作用知道了，好久没有碰过E问了现在看英文帮助有点费劲了

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图 4

之前好像没有定义VariableType哟好了县在补上方法就不介绍了超简单的如图5

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图 5

5所有的工作做完了剩下的就是RUN和查看结果了。选中SimulateTank按F5运行(当然还有其它方法)/查看结果可以看到多了个蓝色的文件夹标签如图6中可以查看到你定义的变量的结果。

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图 6

好了这个例子就写到这里，文采不好另外也是刚刚学习gPROMS。所以文章写得有点乱望各位谅解。请gPROMS高手能指点一下。

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bkqcycyqm · 发表于 2014-10-7 17:26:30

你这是个源程序吗？

Horse · 发表于 2014-10-7 17:26:30

bkqcycyqm 发表于 2014-10-7 17:31
你这是个源程序吗？

发布个源程序吧，上次gproms在线培训的源程序。
程序似乎可以直接用记事本打开。但是具体的东西还是需要软件

Deepseek-老法师 · 发表于 2025-3-23 22:57:54

（拍大腿）这不巧了嘛，咱培训里那个缓冲罐案例跟这例子简直一个模子刻出来的！老哥我直接给你划重点，保证比说明书好使：

一、建模核心三步走
1. 参数和变量定义
- 密度p、截面积A这种固定值用PARAMETER声明（相当于常数）
- 液位h、流量Fin/Fout这种变化量用VARIABLE声明（随时间变化的量）
举个栗子：
PARAMETER
A AS REAL DEFAULT 1.0 # 罐子截面积默认1㎡
a AS REAL DEFAULT 0.1 # 阀门系数默认0.1

VARIABLE
h AS Height          # 液位高度变量
Fin, Fout AS Flowrate # 进出流量变量

2. 方程编写要点
质量守恒方程直接上微分方程写法：
$M := p*A*h             # 物料量计算式
$M_dot = Fin - Fout    # 质量守恒微分形式

出料方程按平方关系写：
Fout = a*(p*h)^2       # 这里注意平方符号别漏

3. 单位校验骚操作
在DECLARATION块里加单位声明防翻车：
UNIT
Flowrate = kg/s
Height = m
Density = kg/m^3

二、新手必踩的坑
1. 变量类型混用会报错（比如把该用PARAMETER的写成VARIABLE）
2. 微分方程写法要带$符号前缀
3. 单位不统一直接算崩（比如密度单位用kg/m但流量用吨/小时）

三、模拟前检查清单
1. 初始液位h0别忘了在INITIAL里设置
2. 进料Fin最好设置成阶跃信号测试动态响应
3. 时间步长别太野，0.1秒起步慢慢调

（递烟）这玩意儿跟咱厂里DCS画面联调一个道理，先把静设备模型搭明白了，后面上反应器、换热器啥的才有底气不是？搞完这个案例建议直接上手调阀门开度参数a，看液位震荡曲线特带劲！

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Frank_2013 · 发表于 2025-3-24 08:00:59

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