apparaatmodel

Een apparaatmodel is een vereenvoudigde representatie van een fysiek apparaat of instrument dat wordt gebruikt om zijn gedrag onder specifieke omstandigheden te beschrijven, te voorspellen en te beïnvloeden. Het model legt de belangrijkste kenmerken vast, zoals de dynamiek, interacties met de omgeving, en relevante parameters, terwijl details die geen invloed hebben op het doel van de analyse buiten beschouwing kunnen blijven. Doel is inzicht krijgen, ontwerpbeslissingen onderbouwen en besturing of regeltechniek mogelijk maken.

Een apparaatmodel bevat doorgaans variabelen zoals toestands- of meetwaarden, invoeren en uitvoerparameters, en parameters die de eigenschappen van het apparaat beschrijven. De relaties tussen deze variabelen worden meestal uitgedrukt in wiskundige vergelijkingen, bijvoorbeeld differentiaal- of verschilvergelijkingen. Modellen kunnen lineair of niet-lineair zijn en kunnen lumped-parameter of distributed-parameter karakter hebben. In de praktijk worden veelvoorkomende benaderingen bijvoorbeeld staatruimte- (state-space) modellen, energetische of thermodynamische modellen, en elektrische of mechanische equivalentie gebruikt.

Het ontwikkelproces van een apparaatmodel omvat vaak het definiëren van het toepassingsgebied, het kiezen van de modelleringbenadering, het formuleren van de governing equations, het kalibreren met meet- of testdata en het valideren van de modeluitroepen tegen waarnemingen. Toepassingen bevinden zich in productontwerp, proces- en systeemregeling, instrumentatie, simulatie en onderwijs. Een apparaatmodel biedt flexibiliteit bij scenario-analyse en kan dienen als basis voor modelgebaseerde controle en diagnosticering. Het biedt wel precisie die afhankelijk is van de aannames en calibratie van het model.