matlab在化工研究中的应用.doc

MATLAB程序设计大作业 题目： matlab在化工研究中的应用 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工艺 学 号： 2012200440 学生姓名： 任少阳 开设课程： matlab程序设计与应用 Matlab在化工研究中的应用 1 概述 在化工设计与分析、过程研究与开发、系统工程、模拟预测、优化和控制领域，通常要化工过程模拟化，用于尚未建立的或已建立的过程，既可用于过程的研究、开发和设计，也可用于评估及其运转情况、控制和改进。化工模拟关必须要建立数学模型，就是以质量平衡、热量平衡和动量平衡为基础并结合反应动力学而建立的模型方程式。 MATLAB是美国Math Works公司于80年代中期推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。经过Math Works 公司的不断完善，MATLAB已经成为自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等领域的最常用的和最受欢迎的软件。MATLAB具有强大的扩展功能，使其在很多领域都能充分发挥其强大的作用。因此人们将MATLAB称之为继FORTRAN和C等高级语言之后的第四代计算机语言，利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB是一种解释性语言，采用了工程技术的计算语言，几乎与数学表达方式相同，语言中的基本元素为矩阵，它提供了各种矩阵的运算和操作，并且具有符号计算、数字和文字统一处理、离线和在线计算功能；具有较强的绘图功能，计算结果和编程可视化；具有很强的开放性，针对不同的应用学科，都带有相应的可开发工具箱。自20世纪70年代晚期，cleve Moler基于uNPACK和EISPACK软件包的部分函数，用Fortran开发设计MATLAB初始版本以来，经过近30年的不断完善，由原来含有80个函数的矩阵计算工具?，发展到包含89个不同应用工具箱和功能模块，国内对MATLAB的应用研究，最早为张文乐等，而在化学化工领域的应用研究起步较晚，任佩林等首先用MAlAB编程计算换热管固有频率的传递矩阵。 随着化学工业以及计算机技术的发展，通过建立过程机理模型并通过计算机数值模拟，以便对化工过程进行设计和分析、模型预测、优化和控制等。现阶段，可以用于数值计算的编程语言有Visual Basic 6.0 、Compac Visual Fortan 6.5 、VisualC++和C++builder、MATLAB。尽管Fortran和C/C++程序执行效率很高，可以充分利用现有的代码资源，如Numerical Recipes和IMSL库，又可提高运行速度，并且可以生成具有标准用户界面的应用软件，但是在数值方面使用MATLAB语言编程更具有优势，因为Fortran和C/C++语言的内部函数、Numerical Recipes和IMSL库的算法函数都比较有限，且对编程能力要求较高，编程效率较低，而MATLAB得算法齐全，计算功能、图形可视化功能和符号运算都十分强大，也支持其他面向对象的高级语言的混合编程；所以，MATLAB作为一种方便、快捷的科学和工程计算语言，具有Fortran和C/C++等程序无法比拟的优越性。 国内对MATLAB的应用研究，最早为张文乐等，而在化学化工领域的应用研究起步较晚，任佩林等首先用MATLAB编程计算换热管固有频率的传递矩阵。 本文首先讨论MATLAB发展简史及其特点，而后综述近十年来，国内化学化工领域的应用情况，从它与其它语言的混合编程、与其它软件的集成、工具箱的开发与应用等方面等，并就以后如何应用提出建议。 2 MATLAB在化工研究中的应用 2 ．1 与Delphi的混合编程 由于MATLAB是一种解释性的语言，运行效率低，并且在其环境下开发，应用程序大都不能脱离其运行环境。利用其它强大语言的功能，则可以弥补其处理问题时的缺陷，充分发挥各自的优势。 杨敏等以MATLAB为自动化服务器，以Delphi语言编写的程序为自动化控制器，并通过Delphi的0LE variant类型引用MATLAB的神经网络工具箱类型库，达到MATLAB和Delphi混合编程的目的，实现了炼钢过程氧化期终态的准确预报，并提供详细源代码及说明。 2. 2 与Visual Basic的混合编程 付孝锦等引充分利用Visual Basic的界面设计功能和MATLAB的强大计算功能，通过在VB中调用MAILAB的Active x的方法，开发了化学反应方程式配平软件。张云鹏等针对VB数值计算和图形处理能力不足，结合MATLAB的Matrix VB数学函数库，设计出大学化学实验