Reformulação de uma ferramenta voltada à modelagem e simulação de sistemas dinâmicos

Abstract

Um simulador de processos dinâmicos é, certamente, uma ferramenta valiosa para a solução de problemas em engenharia. O uso de ferramentas deste tipo já acumula mais de 50 anos de história, surgindo como artifícios eletrônicos e se estabelecendo atualmente como ferramentas de modelagem e simulação orientadas a equações. Este trabalho visa apresentar os desafios e soluções associadas ao processo de retificação e aprimoramento de uma ferramenta de simulação de sistemas dinâmicos baseados em equações. Apesar de tal tecnologia se mostrar eficiente na caracterização de sistemas, esta traz consigo algumas complexidades associadas ao seu carácter estrutural. Para tanto, foram estudadas a fundo técnicas de depuração de sistemas que visam contornar estes problemas. A reformulação da ferramenta também conta com um pacote próprio de objetos e métodos para caracterização e manipulação simbólica de conceitos matemáticos como variáveis, expressões e equações. Este pacote é de fundamental importância para a definição e ajuste de modelos dinâmicos para simulação. A validação da ferramenta reformulada foi feita através da execução e avaliação de ensaios numéricos, apresentando resultados consistentes em todos eles.

A dynamic process simulator is certainly a valuable tool for engineering problem solving. The use of these tools has accumulated over 50 years of history, emerging from electronic devices and establishing itself today as equation-oriented modeling and simulation tools. This report aims to present the challenges and solutions associated with the rectification and improvement process of an equation-oriented dynamic systems simulation tool. Although such technology proves to be efficient in characterizing dynamic systems, it brings with it some complexities associated with its structural aspect. For this purpose, systems debugging techniques that seek to solve these problems have been studied. The redesigned tool also has its own package of objects and methods for the characterization and symbolic manipulation of mathematical concepts such as variables, expressions and equations. This package is of fundamental importance for defining and adjusting dynamic models for simulation. The validation of the reformulated tool was done through the execution and evaluation of numerical tests, presenting consistent results in all of them.