基于MATLAB/Simulink的田纳西-伊斯曼化工过程动态仿真与故障诊断系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB/Simulink平台开发了田纳西-伊斯曼化工过程的动态仿真模型，可模拟反应器的稳态和暂态运行。支持参数调整和多种故障注入，如进料异常和催化剂失活，并通过实时可视化进行监测分析。

详 情 说 明

田纳西-伊斯曼化工过程Simulink动态仿真与故障诊断系统

项目介绍

本项目基于Simulink平台构建了田纳西-伊斯曼化工过程的动态仿真模型，实现了化工反应器的稳态与暂态运行模拟。系统通过动态建模技术模拟复杂的化工过程行为，集成操作参数调整、预设故障注入和实时可视化功能，并采用多变量统计过程控制（MSPC）算法实现故障检测与预警，为化工过程安全分析与故障诊断研究提供有效工具。

功能特性

• 动态仿真模拟：精确模拟化工反应器的动态运行特性，支持稳态和暂态工况分析
• 多参数操作控制：提供12个过程操纵变量（MV）的实时调整，包括反应器进料流量、冷却水温度等关键参数
• 预设故障注入：内置21种典型故障模式（如进料组分异常、催化剂失活等），支持自定义触发时序
• 实时可视化监控：动态显示52个关键工艺变量（温度、压力、流量等）的变化趋势
• 智能故障诊断：基于PCA/MPLS的多变量统计过程控制算法，通过T²和SPE统计量实现异常检测与故障分类
• 数据导出功能：生成.mat格式的仿真数据集和详细的故障诊断报告

使用方法

1. 启动系统：运行主程序文件初始化仿真环境
2. 参数配置：设置初始工况数据，包括反应器温度压力初始值、物料初始组分浓度
3. 故障设置：选择预设故障类型并配置触发条件（可选）
4. 启动仿真：执行动态仿真过程，实时观察工艺变量变化
5. 结果分析：查看故障诊断报告和统计检测结果，导出仿真数据

系统要求

• 软件平台：MATLAB R2020b或更高版本，Simulink仿真环境
• 必要工具箱：Statistics and Machine Learning Toolbox，Control System Toolbox
• 硬件配置：推荐4GB以上内存，支持实时数据处理的CPU

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制逻辑，具体包含以下功能：系统初始化与参数配置、Simulink仿真模型的调用与执行控制、实时数据采集与处理、故障注入机制的协调管理、多变量统计过程控制算法的集成运算，以及可视化界面的数据更新与交互响应。该文件作为整个系统的调度中枢，确保各模块间的协同工作和数据处理流程的顺畅执行。