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首頁 公文范文 計算機仿真論文

計算機仿真論文

發(fā)布時間:2022-04-13 11:19:36

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇計算機仿真論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

計算機仿真論文

計算機仿真論文:智能變電站計算機仿真論文

1仿真的總體思路

1.1信息一體化平臺

信息一體化平臺采用一體化模式,集監(jiān)控和五防功能于一體。一方面作為后臺監(jiān)控系統(tǒng)軟件,模擬數(shù)據(jù)采集處理、運行監(jiān)控、正常操作、事件和報警處理等,實現(xiàn)常規(guī)站監(jiān)控系統(tǒng)功能,同時新增加智能變電站特有的高級應用功能:一鍵順序控制、告警信息分類、智能告警等;另一方面作為五防系統(tǒng)軟件,嵌入到信息一體化平臺中,不僅保留就地間隔內(nèi)電氣設備的電氣聯(lián)鎖,同時還通過以太網(wǎng)實現(xiàn)相互通信,交換設備的狀態(tài),實現(xiàn)智能變電站站控層、間隔層、過程層3級防誤閉鎖功能。

1.2智能化保護測控系統(tǒng)

智能化保護測控系統(tǒng)按照保護測控裝置的物理原理建立數(shù)學模型,采用定值驅(qū)動法,當故障發(fā)生后計算的故障電流結(jié)果到達定值要求時自動啟動保護測控裝置,按照其工作原理進行判別,相關(guān)保護動作,報出故障信息報文,有關(guān)指示燈點亮,與變電站真實設備保持一致。

2系統(tǒng)功能

智能變電站高級應用功能的仿真是以智能變電站仿真系統(tǒng)為基礎(chǔ),將智能站高級應用集成于信息一體化平臺中,實現(xiàn)了智能變電站特有的一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障綜合分析決策功能的仿真。該系統(tǒng)從其功能上可以作為培訓和測試的平臺。

1)培訓功能。智能變電站高級應用功能是智能站特有的新應用,對運行人員來說是全新的知識,需要進行培訓學習。該系統(tǒng)真實再現(xiàn)了智能變電站場景,可以為運行人員提供一種有效的培訓手段,使運行人員能夠?qū)W習智能變電站中的新知識、新技術(shù),提升專業(yè)素質(zhì)。該系統(tǒng)已經(jīng)投入培訓使用,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,人機界面友好,培訓功能完善,培訓效果逼真。

2)測試平臺功能。智能變電站高級應用功能的仿真還可以為高級應用功能的研究提供測試平臺。由于電力系統(tǒng)的特殊性,不能在真實運行設備上進行任意操作,而該仿真系統(tǒng)通過為其他系統(tǒng)或軟件提供開放的數(shù)據(jù)接口,可以反復進行操作和設置故障,對被測系統(tǒng)或軟件運行情況進行測試,通過與某公司合作,能夠正確地實現(xiàn)測試功能,為研究智能站高級應用功能提供了一種有效的測試平臺。

3智能告警信息分類的仿真

通過建立故障信息的邏輯推理模型,對故障告警信息分類過濾,并對變電站運行狀態(tài)進行實時在線分析推理,能夠?qū)崿F(xiàn)智能告警功能,可以自動報告站內(nèi)異常狀態(tài),并根據(jù)需求提供分層分類的故障告警信息。智能變電站各種運行告警信息量非常大,包括3類:

1)提示性信息。這類信息不需要特別關(guān)注;

2)告警信號。這類信息雖然沒有直接引發(fā)事故跳閘,但實際隱含著可能的故障,若不進行綜合分析,消除異常,持續(xù)發(fā)展會導致事故發(fā)生,需要給予重點關(guān)注;

3)事故信息。事故信號產(chǎn)生一般都會有保護動作、開關(guān)跳閘,要求在盡可能短的時間判斷故障原因,以便上報,并依據(jù)調(diào)度指導進行故障隔離和恢復操作。因此,需要對故障告警信息進行過濾,提供分層分類的告警信息,以方便運行人員工作。智能告警信息分類的仿真包括以下幾個方面:

1)圖形界面仿真。智能告警信息分類通過信息一體化平臺進行展示,信息告警圖形界面是信息分類結(jié)果的直觀展現(xiàn)。在進行仿真開發(fā)時,按照智能變電站信息分類的原則,根據(jù)告警信號重要性,告警實時顯示窗口由多個頁面組成,包括:全部告警、嚴重保護事件、一般保護事件、SOE、開關(guān)刀閘動作和智能告警6類,所示同時還會根據(jù)告警信息的級別,通過聲音的方式發(fā)出告警。

2)數(shù)據(jù)庫仿真。智能告警信息量非常大,其仿真時所需的數(shù)據(jù)量也很多。仿真時全站采集信息采用統(tǒng)一的命名格式。變量命名格式包括:變量名、變量描述、變量單位、變量標識、變量數(shù)據(jù)指向。變量名是信息的代表,當變量為1時,其變量描述才有意義,該描述會在智能告警圖形界面中顯示出來;變量單位的作用是區(qū)分告警信息變量的間隔,是實現(xiàn)變量篩選分類的基礎(chǔ);變量標識的作用是區(qū)分告警信息變量的重要程度,以便于告警信息的分類;變量數(shù)據(jù)指向主要用于數(shù)據(jù)通信。

3)告警信息篩選分類功能。由于告警信息總量很大,為滿足不同的關(guān)注需求,在告警顯示窗口設置信息篩選的功能,在窗口中選擇某一設備間隔,根據(jù)告警信息變量的標識,可以在告警窗口各頁面中自動顯示出有關(guān)該間隔的所有信息,將不關(guān)注的信息屏蔽。可以通過左上角下拉列表選擇變電站間隔來顯示不同間隔的告警信息,使運行人員更有針對性地查看所需的信息。

4故障綜合分析決策的仿真

故障綜合分析決策是指在故障情況下對事件順序記錄、保護裝置動作及信號、故障錄波數(shù)據(jù)等進行深入挖掘,通過多專業(yè)綜合分析,并將變電站故障分析結(jié)果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。通常當變電站發(fā)生異常或事故時,其處理過程是運行人員按照現(xiàn)場情況、規(guī)程及經(jīng)驗進行判斷處理,這種方式不僅要求值班員非常熟悉變電運行規(guī)程、規(guī)范及設備運行要求,而且需要較長的分析判斷時間。故障綜合分析決策功能可自動為運行人員提供一個或多個可能的事故分析報告,便于迅速確定事故原因和應采取的措施。

4.1故障仿真

故障仿真是進行故障綜合分析決策仿真的基礎(chǔ),該仿真系統(tǒng)中對真實系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障類型進行了分析總結(jié),可實現(xiàn)真實系統(tǒng)中常見故障的仿真。在仿真中故障類型,分為4類,一百多個故障:

1)一次設備故障及異常,包括線路、母線、主變壓器、電容器、所用變、斷路器操作機構(gòu)、SF6泄露等;

2)保護與測控裝置故障;

3)智能組件故障,包括智能終端、合并單元、網(wǎng)絡故障;

4)低壓交直流故障。其中,一次故障可以進行故障相別、故障距離、故障性質(zhì)(瞬時/永久)進行分別設置。在仿真中既可以單獨設置一次、二次故障或網(wǎng)絡故障,也可組合一次、二次故障和網(wǎng)絡故障。故障仿真范圍全面,效果逼真。通過仿真系統(tǒng)在培訓中的應用,該系統(tǒng)能夠在故障和異常發(fā)生時,能夠真實反應故障現(xiàn)象和保護動作情況,故障信息詳細,為故障綜合分析決策提供分析依據(jù)。

4.2故障綜合分析決策仿真的基本結(jié)構(gòu)

故障綜合分析決策仿真的基本結(jié)構(gòu),以仿真支撐系統(tǒng)為服務器,進行故障模擬、采集信息、建立推理知識庫、故障綜合分析推理,并將分析結(jié)果以可視化的形式在信息一體化平臺中展示出來。信息采集是對設備實際狀態(tài)信息和故障信息的采集,在仿真時通過支撐系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集;推理知識庫存放專家提供的告警及故障分析知識,推理機完成故障信息的綜合分析,給出推理結(jié)果,推理知識庫和推理機以數(shù)學模型的形式存放于支撐系統(tǒng)中;推理結(jié)果展示是將推理結(jié)果以一條條報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中。

4.3建立推理知識庫

推理知識庫的知識源自變電運行規(guī)程、規(guī)范及運行人員的經(jīng)驗總結(jié),通過分類歸納總結(jié),形成一定的知識規(guī)則,在仿真過程中其規(guī)則內(nèi)容包括設備名稱、事件、原因、推理相關(guān)信息等。它采用統(tǒng)一建模方式,可以通過修改、完善知識庫中的推理邏輯來提高綜合分析決策的功能。

4.4推理機

推理機是利用類似專家解決問題的思維方式,通過推理機來實現(xiàn)知識庫的價值。在故障發(fā)生后,推理機將采集到的告警信息、設備狀態(tài)信息與知識庫中的推理建立起關(guān)聯(lián)關(guān)系,采用正向推理策略,按照推理規(guī)則進行反復匹配和判斷,最終給出一個或多個合理的推理結(jié)果以供參考。

4.5推理結(jié)果展示

推理結(jié)果展示既是將推理結(jié)果以報文的形式展示在信息一體化平臺的告警窗口中,告警窗口“推理信息”頁面提供簡單的故障分析結(jié)果報文信息,包括故障發(fā)生時間、設備名稱及簡單推理結(jié)論,通過雙擊該報文信息調(diào)用具體故障分析報告的展示窗口,分析報告顯示的內(nèi)容包括故障發(fā)生的時間和間隔、動作事件、故障原因、故障相關(guān)信息分析的結(jié)果。通過推理結(jié)果展示,可以直觀的看到故障綜合分析決策的結(jié)果。

5結(jié)束語

本文介紹了實現(xiàn)智能變電站高級應用功能仿真的總體思路,并對一鍵順序控制、智能告警信息分類、故障信息綜合分析決策功能的仿真進行了詳細闡述,該智能變電站高級應用功能的仿真為既為高級應用功能的研究提供了測試平臺,同時也為運行人員提供了培訓平臺,有較好的推廣意義。

作者:張洪波 劉國宏 徐巖 單位:國網(wǎng)河南省電力公司技能培訓中心

計算機仿真論文:變電站塔架計算機仿真論文

1CAD標準和構(gòu)件標準化

本文針對不同的變電站構(gòu)件類型,研究其標準化方法,從而可選取標準化構(gòu)件進行組合和建模。特別是在多排架結(jié)構(gòu)建模時,如果沒有標準構(gòu)件庫,模型的建立將需要繁瑣的手工設置,變得非常復雜,影響模型的質(zhì)量。標準化的構(gòu)件能夠幫助設計師迅速建立起復雜模型,同時也能保證模型的質(zhì)量,提高設計效率。因此,提供一套標準的構(gòu)件模型庫就變得十分必要。

2變電站塔架的標準化

本文研究的建模系統(tǒng)向用戶提供了110kV、220kV、500kV、750kV四種變電站類型下常見梁、柱形式的建模。它主要包含圓鋼梁、三角形格構(gòu)梁(三種形式)、四邊形格構(gòu)梁(兩種形式)、圓鋼柱、人字柱和格構(gòu)柱等。

2.1圓鋼梁和圓鋼柱

圓鋼梁和圓鋼柱是110kV變電站類型中常見結(jié)構(gòu)。圓鋼梁的主要描述參數(shù)為橫向段桿數(shù)、每段桿長度;圓鋼柱的描述參數(shù)包括柱高度、地線柱高度。另外,圓鋼梁在實際工程中會設置掛線點,電線從掛線點處穿過;圓鋼柱上的地線掛點處會有地線掛載,默認為地線柱的最高點。要特別注明的是,一般提到的桿,其描述參數(shù)有起始位置、結(jié)束位置、截面類型、材料類型等。

2.2人字柱(A柱)

人字柱常用在220kV和500kV變電站中,采用三角支撐使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,在柱頂處設置連接支架,用于支撐梁。描述人字柱的特性,從下往上講:第一是根開尺寸,就是底部叉開的Y向?qū)挾?第二是是否有端撐,即是否存在第三條支撐柱,如有則需要指定端撐的X向根開寬度;第三是頂部寬度,人字柱的頂部一般會設立面積不大的操作平臺,一般為兩邊支撐柱截面面積之和的二分之一;第四是柱分段數(shù),在段與段間設置橫撐,橫撐的長度由以上參數(shù)可以計算;第五是地線柱設置,同圓鋼柱;第六是避雷針設置,一般提供用戶選擇,不為必須,避雷針也可配置分段數(shù)和長度,并可設置每段截面屬性,一般截面設置形式為從下往上越來越細。

2.3三角形格構(gòu)梁

三角形格構(gòu)梁擁有三種形式,其特征描述主要包含以下部分:第一是偏心尺寸,即梁與柱之間的間隙距離;第二是橫向分段數(shù),每一段的長度屬性;第三是段與段之間的屬性,包含是否有立桿,立桿中是否有腹桿,段結(jié)尾處是否為掛線點;第四為梁的底部寬度和垂直高度,如有起拱則最高起拱處拱起高度。為三角形I型格構(gòu)梁模型示意。該類型梁的特點如下:首個橫向段頂部不存在主桿,每一段的斜撐起點與上一段斜撐終點相連;模型的斜撐呈之字型前后相連。因此,該模型建模時必須保證模型的總跨數(shù)為偶數(shù)。為三角形II型格構(gòu)梁模型示意。該類型該類型梁的特點為在其2~3段處有一個折點,梁的起始寬度小于梁最大寬度。梁底部的斜撐形式為交叉形,而側(cè)面的形式則呈以中心段為軸左右對稱型。并且,此種類型每一段都存在立桿。因此,該類型在標準化時需額外提供折點,而不需要選擇立桿選項。

2.4格構(gòu)柱

格構(gòu)柱常用在500kV以上級別的變電站中,其特點是具有高度優(yōu)勢,當承載高壓電線時可大大降低對地面設施的影響。展示了工程中使用的格構(gòu)柱。格構(gòu)柱模型是由多個豎向的段疊加而成,段與段之間由橫向的隔層隔開,每一段有四個面,每一面的形式也不盡相同。因此,對該結(jié)構(gòu)標準化定義,重點在于定義每一段。具體來說,可將每一段分為前后左右四個面,前后面相同,左右面相同;每一面擁有底部寬度、頂部寬度和高度三個幾何屬性;每一面的支撐桿件的形式一般為以下五種形式之一:“/”、“×”、“>”、“”、“”。段與段間的隔層一般為交叉型結(jié)構(gòu),故此處僅需要提供截面定義接口即可。

2.5四邊形格構(gòu)梁

四邊形格構(gòu)梁包含兩種形式,其橫截面均為四邊形。四邊形I型格構(gòu)梁與人字柱結(jié)合使用,在500kV變電站中較為常見。而四邊形II型格構(gòu)梁則與格構(gòu)柱結(jié)合使用,在750kV中較為常用。展示了750kV變電站中,格構(gòu)柱和格構(gòu)梁結(jié)合使用的情況。四邊形I型格構(gòu)梁模型圖,其底面為交叉型斜撐組成,側(cè)面和頂面為“之”字相連形式斜撐。與三角形格構(gòu)梁相同,描述其特征也需要描述橫向段數(shù)、每段長度、結(jié)構(gòu)整體寬度和長度等。每一段之間的腹桿也需要進行定義,如腹桿類型和截面等。該格構(gòu)梁的首段也沒有立桿,故分段數(shù)需要為偶數(shù)形式。四邊形II型格構(gòu)梁模型圖,與I型不同。它在兩側(cè)存在額外的支撐,可以與格構(gòu)柱連接。因此,該模型在定義時還需要提供該支撐部分的參數(shù)定義。以上詳細介紹了每一種構(gòu)件的標準定義方法和描述參數(shù),通過這些參數(shù)的研究和定義,為構(gòu)件的計算機模型化創(chuàng)造了前提條件。

3變電站塔架的建模方法

針對上述構(gòu)件的計算機模型設計,提出構(gòu)件的計算機建模方法。在構(gòu)件的計算機表示設計中,Component為構(gòu)件頂級父類,為每一個構(gòu)件提供了Name屬性。另外,構(gòu)件的建模需要提供一個初始原點,即Zero-Point,根據(jù)構(gòu)件的參數(shù)和該ZeroPoint,調(diào)用Genera-lElements生成構(gòu)件。Pole類為柱構(gòu)件的公共父類,提供了兩個公共方法:GetHeight為得到構(gòu)件的總高度,即柱本身、地線柱、避雷針的高度之和;GetBottomPoints為得到構(gòu)件地面支撐點。Pole類有三個子類,即圓鋼柱、LinePole、人字柱APole和格構(gòu)柱GridPole。LinePole可以設置其柱身高度PoleHeight和地線柱GroundColumn;APole可以設置其底部寬度BottomWidth、頂部寬度Top-Width、地線柱GroundColumn、避雷針LightRod、垂直段VerticalParts等;GridPole可設置的主要為垂直段VerticalParts和最上部段的頂部寬度TopWidth。除此之外,GridPole提供了一個自動計算段寬度的方法AutoCaculateParts。Beam為梁構(gòu)件的公共父類,提供了兩個公共方法:GetLength為得到構(gòu)件的橫向全長;Eccentricity-Length為偏心距離,即梁與柱結(jié)合建模時,梁連接點到柱連接點距離,一般在這里安裝連接件。Beam有三個子類,即圓鋼梁LineBeam、三角形格構(gòu)梁Rect-angleBeam和四邊形格構(gòu)梁QuadrangleBeam,分別表示三種常見梁構(gòu)件。其中,LineBeam的設置只包含線形橫向段LineParts;RectangleBeam包含有寬度Width、高度Height、橫向段HorizontalParts、撓度De-flection、梁類型BeamType等的設置。Deflection是指梁最高處的拱起高度;QuadrangleBeam中除了這些屬性之外,還包含與格構(gòu)柱連接處的屬性設置StandBarWidth和StandBarHeight。除了主要的Pole和Beam構(gòu)件之外,還有其包含的子構(gòu)件。LightRod即避雷針構(gòu)件,其提供了分段數(shù)Parts設置,以及每段的截面類型SectionName和長度Lengtj;GroundColumn為地線柱構(gòu)件,其提供了高度Height和截面的設置SectionName;Horizon-Part為水平向的段構(gòu)件,VerticalPart為垂直向的段構(gòu)件,一般包含段的長度Length和一些特點屬性。上述基礎(chǔ)對象模型構(gòu)成了變電站塔架的基本構(gòu)件庫,為模型的計算機實時建模和分析提供了支持。

4結(jié)論

本文基于構(gòu)件組裝的變電站塔架CAD設計系統(tǒng),實現(xiàn)了對模型常見構(gòu)件的標準化工作,提出自主模型構(gòu)件標準,實現(xiàn)了變電站構(gòu)件模型的計算機模型構(gòu)件標準化,并實現(xiàn)了計算機建模方法。目前變電站建模系統(tǒng)已經(jīng)可以將模型在計算機中建立和生成,模型的仿真結(jié)果對變電站設計工程師來說更加重要。因此,筆者將會深入研究基于計算機模型的工程仿真方法,為變電站行業(yè)的CAD設計仿真做出更大的努力。

作者:白勇 張為 單位:重慶電力高等專科學校 重慶市電力公司檢修分公司

計算機仿真論文:海事事故分析中的計算機仿真論文

1計算機仿真

1.1案例介紹

2009年9月18日晚22點左右,一艘漁船(下文稱“船A”)在仰光河沉沒,船上16人全部遇難.由于水面風平浪靜,漁船在出港前進行過適航檢查,所以排除因自身原因沉沒的可能.為了查明事故原因,緬甸交通部成立事故調(diào)查委員會對當時位于出事水域附近的船舶展開調(diào)查.海事部門調(diào)查得知漁船沉沒當時有5條船經(jīng)過附近水域.對這5條船舶進行檢查發(fā)現(xiàn):4條船都無明顯摩擦痕跡,其余1艘韓國籍貨船(下文稱“船B”)吃水線附近有摩擦痕跡,船首右舷方向有一0.5m×1m的凹陷,并重新上了船用漆.據(jù)此,“船A”的船東認為“船A”的沉沒是由“船B”碰撞而致,要求“船B”的船東賠償損失.然而碰撞事故發(fā)生在晚上,出事海域還有其他船舶,并沒有人直接觀察到哪條船為碰撞船舶.而且仰光河上經(jīng)常有原木等漂浮物,無法辨別摩擦和凹陷是與船舶碰撞而導致的抑或與原木等碰撞而導致的.所以海事法庭裁決:僅憑“船B”有擦痕不足以斷定“貨船B”就是撞擊船舶.因缺乏有力證據(jù),一審判決“船A”敗訴.“船A”的船東對判決不服,委托保險公司找研究人員,希望找到新的證據(jù).本文即是在此背景下進行的仿真研究,通過計算機仿真駁斥和補充了一審中的一些證據(jù).在新證據(jù)的支持下最終在2013年9月份的二審中,“船A”勝訴,獲得賠償.

1.2仿真建模

從緬甸海事局公布的材料模型的質(zhì)量是影響仿真分析精確度的重要因素之一.雖然仿真建模技術(shù)在不斷發(fā)展,但是目前精確建立一整條船仍是件很費時費力的工作.而且實際經(jīng)驗表明,絕對精細的模型難以進行網(wǎng)格剖分和有限元計算.準確建立出總體輪廓和主要承力部件,忽略非承重結(jié)構(gòu)對仿真精度和精細模型相差不大.本文以實船的橫剖面型線進行放樣,中縱剖面型線進行拉伸切除,采用這種自上而下的建模方法得到的模型與實船輪廓=幾乎一致.

1.3數(shù)值計算

船舶碰撞是短時間內(nèi),在巨大碰撞載荷作用下的一種復雜的非線性動態(tài)響應過程,碰撞中存在著大量的非線性問題,如幾何的非線性、材料的非線性、接觸非線性和運動的非線性等.所有這些特點使船舶碰撞問題的研究變得相當復雜.當前的研究方法主要有:經(jīng)驗公式法、實船試驗方法和有限元仿真分析法.經(jīng)驗公式法計算粗糙,多用于研究船舶在水平面內(nèi)的二維運動;實船試驗方法雖然可以得到可靠的數(shù)據(jù),但“破壞性”試驗的代價極其極昂貴.相比之下,有限元仿真分析法運算能力強,成本低廉,結(jié)合計算機對圖像的后處理功能,可直觀的再現(xiàn)碰撞過程,顧永寧、崔維成等開始利用有限元法對船舶碰撞進行深入的研究.計算時中心差分法對系統(tǒng)剛度矩陣要求不高,但對時間步長要求挺嚴格.通常,時間步長越小,計算越準確,但可能導致運算量太大而無法計算;而較大的時間步長容易導致計算不收斂,所以在用中心差分法計算時合理的確定時間步長是十分重要的一步.本文中各單元的時間步長Δt按如下計算方法確定.

2仿真實驗

2.1實驗一

事故發(fā)生在晚上,無人看到碰撞過程,若是“船A—船B”相撞,那么2船碰撞的過程是什么樣的?據(jù)海事部門對2船的檢查:“船A”有2處凹陷,一處位于水線附近,另外一處位于駕駛臺左側(cè);“船B”有3處擦痕,2處位于水線附近,一處位于船首外板的右側(cè).但并不能據(jù)此來證明“船A”與“船B”碰撞,還需驗證2船的損傷位置是否能夠?qū)饋恚?

2.1.1仿真設置

利用前面建好的船舶仿真模型,根據(jù)“船A”和“船B”的變形位置、噸位、吃水確定碰撞實驗的相對高度。模擬2船碰撞局面,還需知道邊界條件和初始條件.主要是明確2船碰撞位置、碰撞角度,以及碰撞速度.參考船舶航行記錄儀的數(shù)據(jù),以及船員的描述可得到:“船A”航速為2kn,“船B”航速為14kn,兩者的航向接近垂直,當時海面風平浪靜,故無需考慮風浪對船舶碰撞的影響.計算時“船A”現(xiàn)對靜止,根據(jù)速度的矢量合成,設置“船B”以14.14kn航速,85°方位角向“船A”左舷船中偏后位置撞去。

2.1.2仿真結(jié)果

通過仿真碰撞的平面視圖,直觀的再現(xiàn)碰撞過程.仿真實驗得到的船舶碰撞全過程的二維。通過劃分的6個重要階段能夠直觀再現(xiàn)碰撞過程:(左邊)“船B”以8kn航速、正橫的角度向(右邊)“船A”撞去.受到“船B”的撞擊,“船A”會被推向X軸一段距離,即橫移.同時,在撞擊力與水阻力的共同作用下,“船A”還會向右側(cè)傾斜.“船B”橫向速度較大,向右航行會再次撞上“船A”,造成“船A”繼續(xù)右傾.最終“船A”右舷入水,水進入船體,穩(wěn)性降低,加速傾覆.

2.1.3仿真結(jié)果與實測結(jié)果對比

緬甸海事局公布的“船B”損傷資料,具有法律效應和可信度.

1)由圖5a),b)可知,“船B”的船首外板從吃水線上方1m開始由下至上向前延伸使得“船B”接近正橫撞向“船A”尾部左舷區(qū)時,“船B”上方的船首右側(cè)外板要先于水線附件的首柱外板與“船A”發(fā)生接觸碰撞.這正對應的是圖6標示的“1號損傷”.

2)由圖5c),d)可知,第一次碰撞后,“船A”會發(fā)生右移和右傾,(“船B”質(zhì)量和動能比“船A”大很多)“船B”狀態(tài)幾乎不變.“船A”的右移速度受水阻力影響不斷下降,“船B”向右航行會第二次撞上漁船.由于“船A”的右傾,“船B”上方的船首右側(cè)外板不再與“船A”發(fā)生接觸,水線附件的首柱外板與“船A”發(fā)生第二次接觸碰撞.這對應的正是圖6所標示的“2號損傷”和“3號損傷”處.3)圖5e),f)顯示球鼻首吃水線附近的上端碰撞點距吃水線大約0.9m,下端碰撞點距吃水線大約1.7m;小船吃水線附近的上端碰撞點距設計水線大約0.9m,下端距設計水線大約1.4m,撞深為0.43m(注意:小船已經(jīng)右傾,在測量小船時不能再以水線(WL)來算距離,而應以設計水線(DWL)來算距離).仿真結(jié)果中2船碰撞點位置和圖6中所標的2船損傷部位基本吻合.

2.2實驗二

事故當時在附近航行的船舶共有5艘.其中3艘為橢圓形球鼻首,2艘(包括“船B”)為柱形球鼻首.不同形狀的球鼻首撞擊它船后的損傷特點是否相同?“船A”的損傷變形到底是被哪種形狀的球鼻首撞擊所致?

2.2.1實驗設置

首先確定了2種球鼻首———橢圓形球鼻首、柱形球鼻首,二者形狀不同,但是為了比較的準確性,兩者的質(zhì)量、速度、角度都須設置相同.因為懷疑“船B”為撞擊船,本文以“船B”為基準,通過調(diào)節(jié)密度使2種球鼻首的質(zhì)量都為42195t.并以85°碰撞

2.2.2仿真結(jié)果

在ExplictDynamics中進行求解,碰撞時間設為0.11s,輸出“船A”在2種不同形狀船首撞擊下的損傷變形云圖,受柱型球鼻首撞擊,船體在碰撞區(qū)域有垂向的長條狀變形,有2處變形較大,位于長條上端和下端區(qū)域,最大總變形為0.4344m;受橢圓形球鼻首撞擊,船體在碰撞區(qū)域明顯體現(xiàn)出水平方向變形,區(qū)域中間的變形較大,最大總變形為1.1159m.

2.2.3仿真結(jié)果與實測的對比

緬甸海事部門提供的“船A”實船。真實變形為從甲板邊線到舭龍骨間的垂向的狹長狀變形,而且據(jù)緬甸海事局勘測,實船的最大撞深為0.48m.實驗和實測值的對比。將仿真實驗得到的變形形狀、最大變形與實船測量結(jié)果對比分析可得:

1)從碰撞后“船A”的變形形狀上比較,很明顯受柱型球鼻首撞擊后得到的實驗結(jié)果和真實結(jié)果最為吻合,均為垂向狹長狀變形.

2)實測“船A”的最大總變形為0.48m.受柱型球鼻首撞擊,“船A”最大總變形的仿真結(jié)果為0.4344m,與實際損傷變形誤差為9.5%;受圓形球鼻首撞擊,“船A”最大總變形的仿真結(jié)果為1.1159m,相對誤差達到63.59%.顯然,從“船A”的變形程度上比較,也是受柱型球鼻首撞擊后得到的實驗結(jié)果和真實結(jié)果最為吻合.

2.3結(jié)論

通過仿真實驗,知道了“船A”、“船B”的多處損傷變形是由2次碰撞所致;兩船的損傷位置可以一一對應;“船A”吃水線附件的狹長狀凹陷,是被柱形球鼻首撞擊所致,“船B”以航海日志中記錄的噸位、航向、航速為參數(shù)撞擊“船A”,“船A”最大總變形為0.4344m,與海事局實測數(shù)據(jù)0.48m較吻合.這為執(zhí)法部門對碰撞事故的責任認定提供了一份客觀、科學的材料.

3結(jié)束語

本文將計算機仿真技術(shù)用在船舶碰撞中,再現(xiàn)了碰撞過程,計算了碰撞后船舶的變形.實際上運用計算機仿真技術(shù)還能解決很多海事問題:反推碰撞角度和碰撞速度;計算、校核碰撞后船舶的穩(wěn)性和強度等.目前計算機仿真技術(shù)在事故分析中的運用還不廣泛,仿真模型的建立、網(wǎng)格的剖分、邊界的約束,時間步長的設定,每個環(huán)節(jié)都會對結(jié)果的精度有較大影響;耗時較長的計算也讓很多人對計算機仿真望而止步.但隨著海事現(xiàn)代化、數(shù)字化的發(fā)展,事故數(shù)據(jù)的收集已不再是難題,對數(shù)據(jù)的深入研究將逐漸成為提高海事事故分析水平的關(guān)鍵.根據(jù)事故數(shù)據(jù)運用仿真技術(shù)可以直觀的模擬事故經(jīng)過,結(jié)合有限元計算對事故做定量分析,達到許多傳統(tǒng)分析手段無法達到的研究深度.

作者:劉超 李范春 李翔 單位:大連海事大學輪機學院 大連海事大學交通運輸裝備和海洋工程學院

計算機仿真論文:汽車電子懸掛系統(tǒng)計算機仿真論文

1電子控制懸掛系統(tǒng)的原理與主要結(jié)構(gòu)

懸架系統(tǒng)是影響汽車駕駛及乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性的主要部件,是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱,其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭,并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力,并衰減由此引起的震動,以保證汽車能平順地行駛。汽車懸掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器構(gòu)成的整個支撐系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應有支撐車身的功能,改善乘坐的顛簸感覺,不同的懸掛系統(tǒng)設計會使駕駛者有不同的乘坐感受。外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力,決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性,是現(xiàn)代轎車十分關(guān)鍵的部件之一。常見的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由彈性元件、導向機構(gòu)以及減震器等組成,個別系統(tǒng)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。計算機仿真系統(tǒng)的電控單元控制懸掛系統(tǒng)可根據(jù)車載重量、路況條件、行駛速度等來調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)的剛度、減振器阻尼力以及車身高度。從而使車輛在各種行駛條件下均可獲得最佳的行駛平穩(wěn)性和操縱協(xié)調(diào)性。有多種不同類型的電子控制懸掛系統(tǒng),以大眾汽車的電子控制空氣彈簧懸掛系統(tǒng)為例,電子控制懸掛系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、干燥器、車身高度傳感器、帶有減振器的空氣彈簧、懸掛控制執(zhí)行器、懸掛控制選擇開關(guān)、懸掛用電控單元等組成。在汽車行駛過程中,電控單元不停地接收車身高度傳感器、加速度傳感器(即油門動作傳感器)、制動傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器以及車速傳感器輸出的信號并進行運算、分析和判斷,最終向執(zhí)行器輸出控制信號,控制車身高度和懸掛剛度。

2計算機仿真技術(shù)在汽車懸掛系統(tǒng)的應用特點

電控單元中計算機仿真控制懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點有:為提高汽車正常行駛時乘坐的舒適性,可以將彈簧剛度設計得較小,以使車身的自然振動頻率盡可能的低。為提高汽車的操縱穩(wěn)定性,使汽車的行駛安全性明顯提高,可以將汽車懸掛抗側(cè)傾,抗縱擺的剛度設計得比較大。將車輪快速提起,避開障礙物,可以在車輪碰到障礙物(如磚、石等)時,提高汽車的通過性。電控單元可以在汽車載荷變化,在不平路面上行駛時自動保持車身高度不變。仿真技術(shù)可以防止汽車制動時車頭的下沖。提高汽車轉(zhuǎn)彎時的操縱穩(wěn)定性,可以避免汽車轉(zhuǎn)彎時車身向外傾斜。為提高車輪與地面間的附著力,可以減小輪跳離地面的傾向。

3總結(jié)

計算機仿真技術(shù)是研究和分析系統(tǒng)運行行為、展現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)過程和運動規(guī)律的一種重要形式手段和方法。計算機仿真新技術(shù)的快速發(fā)展和計算機仿真技術(shù)所表現(xiàn)的實用性和前景效益是相當大的。特別近年來在仿真方法、技術(shù)研究、機械系統(tǒng)仿真應用等方面都取得了顯著的成就。因此,計算機仿真技術(shù)在多方領(lǐng)域有廣泛的應用。

作者:王來麗 田雪萍 王海峰 單位:黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院

計算機仿真論文:3A21鋁合金矩形管變形計算機仿真論文

1簡化模型與截面變形

通常采用截面變化率δh表示彎曲后矩形管在截面處的變形程度,其可用公式δh=(h-h1)/h×100%表示,其中h、h1分別表示矩形管變形前后截面處的高度。

2建立有限元模型

2.1模型建立

矩形管坯尺寸為b×h×t=24.9mm×12.3mm×1mm,材料為3A21鋁合金。采用Abaqus軟件建立有限元模型。步驟如下:建立部件的幾何模型、部件進行裝配、設置接觸條件、劃分網(wǎng)格等。

2.2可靠性驗證

采用試驗方法對有限元仿真結(jié)果進行驗證,判斷有限元仿真的可靠性,進而對芯模參數(shù)影響矩形管截面變形規(guī)律進行研究。試驗與模擬中工藝參數(shù)設置一致,即:彎曲角度θ=90°,彎曲半徑R=40mm,彎曲速度w=1.567rad/s,芯棒、夾塊及其他模塊與管坯之間的摩擦系數(shù)分別為0.01、0.50、0.17,管坯與模具間隙ΔC=0.1mm,芯頭參數(shù)為,H=10mm,B=22.88mm,D=3mm,A=60°,n=3,同時要求芯棒無伸出量。對有限元方法與實驗方法得到的截面變化率δh進行對比。可以看出:靠近彎曲兩端部分(0°、90°)時截面變化率比較小,處于彎曲中間部分(40°~80°)時截面變化率較大,且隨著截面位置的增大而增加。對比兩條曲線,發(fā)現(xiàn)曲線變化趨勢相同,通過計算可知模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的最大誤差為2.9%。充分說明本文采用的模型可有效的模擬3A21鋁合金矩形管在繞彎成形中的截面變化。

3模擬結(jié)果分析

3.1芯頭個數(shù)n影響截面變化

以2.2節(jié)中設定的工藝參數(shù)為基礎(chǔ),保證其他參數(shù)不變,改變芯頭個數(shù)n,分別設置為1、2、3、4,采用文中建立的模型進行仿真模擬,研究芯頭個數(shù)n對截面變化的影響。不同時截面變化率沿繞彎方向的曲線對比圖。可以看出,n=1或者n=2時截面變化率δh較大,且在彎曲中間位置(45°左右)取得最大值,分別為37%、34.5%。當n=3時,截面變化率迅速減小,最大截面變化率為6.9%。繼續(xù)增大芯頭個數(shù)n,當n=4時,截面變化率變化不大,可以判斷當n大于3時,增大芯頭個數(shù)對矩形管繞彎成形中截面變化無太大影響,故應選取n=3,矩形彎曲管質(zhì)量較好。同時,截面變化率在彎曲兩端較小,而在彎曲中間位置較大。由于壓塊、彎曲模與防皺模對矩形管的外壁進行限制,同時芯頭和芯棒對內(nèi)壁起到支撐作用。在彎曲中間部分,內(nèi)壁失去了芯頭的支撐作用,外壁沒有壓塊進行限制,故處于懸空狀態(tài),此時截面變形率會較高。矩形管的末端受到夾塊及彎曲模作用,即使沒有了芯頭的支撐作用,其截面的變化也不會很大。

3.2芯頭間距D影響截面變化

保證其他參數(shù)不變,改變芯頭間距D,分別設置為3mm、4mm、5mm和6mm,研究芯頭間距D對截面變化的影響。不同芯頭間距D下截面變化率沿繞彎方向的曲線對比圖。可以看出,芯頭間距D為3~5mm時,彎曲始端的δh比末端的明顯小,而D=6mm時兩端的δh相近。截面變化率δh隨著芯頭間距D的增加而逐漸減小。這是由于芯頭間距D增加,芯頭支撐矩形管內(nèi)壁的角度增大,故δh減小。

3.3芯頭厚度T影響截面變化

改變芯頭厚度T,分別設置為3mm、5mm、7mm和9mm,保證其他參數(shù)不變。不同芯頭厚度T時截面變化率沿繞彎方向的曲線對比圖。可以看出,截面變化率δh隨著芯頭厚度T的增加而逐漸減小。T≤7mm,截面變化率δh在矩形管的起始端與末端比中間部分小。T=3mm時,當繞彎角度大于40°時,δh迅速上升,角度在60°時δh達到最大值,隨后逐漸減小。隨著芯頭厚度T逐漸增加,δh隨截面位置變化趨勢也較為平緩。這是由于芯頭厚度較大時,在繞彎過程中芯頭對矩形管的支撐范圍比較大,所以使得截面變化程度較小,綜上選擇T=9mm時矩形管繞彎效果好。3.4芯頭圓弧角度A影響截面變化改變芯頭圓弧角度A,分別設置為60°、90°、120°、180°,保證其他參數(shù)不變。不同芯頭圓弧角度A時截面變化率沿繞彎方向的曲線對比圖。可以看出,在彎曲過程中矩形管始端與末端δh較小,在中間位置δh較大。截面變化率δh隨著芯頭圓弧角度A的增加而逐漸增加。這是由于隨著芯頭圓弧角度A的減小,圓弧上的頂點U與末點C之間的高度差Δh減小,芯頭對矩形管的支撐效果越明顯,故截面變化程度越小。但是當圓弧角度A過小時,一套芯模不適合在不同彎曲半徑的多種彎曲模中使用,而A=60°時,芯頭中心與圓弧中心位置一致,方便芯頭的加工。綜合考慮選擇芯頭圓弧角度A為60°。

4結(jié)論

(1)在矩形管的始末端截面變形程度較小,中間位置(40°~80°)截面變形程度較大;增大芯頭數(shù)目、芯頭間距、芯頭厚度及減小芯頭圓弧角度,均使得繞彎過程中矩形管截面變化程度降低。

(2)選擇3個芯頭,芯頭間距、厚度和圓弧角度分別為6mm、9mm、60°時,可以生產(chǎn)質(zhì)量較高的矩形彎管。

作者:趙秀梅 單位:長春工業(yè)大學 吉林司法警官職業(yè)學院

計算機仿真論文:電弧傳感焊縫偏差計算機仿真論文

1電弧電流信號的數(shù)據(jù)檢測

該高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的頻率0~30Hz,掃描區(qū)域半徑0~3.5mm。本次實驗選用25r/s的固定頻率進行數(shù)據(jù)采集。實驗表明,如果焊接工藝參數(shù)一定,設定水平偏差為變量,則在一個旋轉(zhuǎn)電弧圓周運動的周期內(nèi),電流的波形具有一定的規(guī)律性,通過電流波形的變化特點可以得到焊點的水平偏差的參數(shù)。但是在實際操作中,焊接作業(yè)很容易受到外界因素的影響,如熔池的震蕩、飛濺等,這樣獲得的電流信號就有了干擾因素,即使在偏差一定的情況下,檢測到的電流也不相同。所以為了減小這些因素的影響,將采集到的數(shù)據(jù)通過小波濾波后進行歸一化處理。將采集到的不同周期內(nèi)的同一點的電流信號進行縱向的平均值處理,取該均值為這點的電流信號,這樣便減小了外界因素的影響。設定采樣頻率為104Hz,旋轉(zhuǎn)頻率為25r/s,則每個周期內(nèi)可以采集到416個點的信息,然后將各個點的電流信息進行小波濾波、歸一化、均值處理后得到樣本波形保證結(jié)構(gòu)風險最小化原則要求,采用不敏感損失函數(shù)ε,加入懲罰參數(shù)C和松弛變量ξ(*),ξ(*)=(ξ1,ξ1(*),ξ2,ξ2(*),…,ξb,ξb(*)),得到原始最優(yōu)化問題minτ(W,ξ*)=12W2+C1l1i=1Σ(ξ1+ξ1*)(1)s.t.(Woxi+b)-yi≤ε+ξi,i=1,2,…,lyi-(Woxi+b)≤ε+ξi,i=1,2,…,lξi*≥0,i=1,2,…,l構(gòu)造拉格朗日函數(shù)進行求解,最優(yōu)問題以Wolfe對偶原則化作凸二次規(guī)劃問題min121i,j=1Σ(αi*-αi)(αj*-αj)?K(xi,xj)+ε1i=1Σ(αi*+αi)-1i=1Σyi(αi*-αi)1i=1Σ(αi-αi*)=0αi≥0αi≤Cn變?yōu)闃藴市问剑玫阶顑?yōu)解α=(α1,α1*,…,αl,αl*)T根據(jù)α構(gòu)造出決策函數(shù)為(fx)=1i=1Σ(αi*-αi)K(xi,x)+b(3)式(3)為決策函數(shù)式,其支持向量為非零解所對應的矢量。不敏感損失函數(shù)ε的選取可以用來調(diào)整回歸逼近的精確度。根據(jù)式(3)選取新的輸入?yún)?shù)便可得到一個精確的輸出參數(shù)。

2支持向量回歸機的實現(xiàn)

2.1支持向量回歸機的計算原理

設定輸入的訓練樣本集為D={(xin,yk),k=1,2,3,…,l}式中xin∈Rn,yk∈R。通過訓練樣本可以得到一個決策函數(shù),這樣通過訓練樣本集之外的輸入?yún)?shù)x可以較為精確的計算到相應的輸出參數(shù)y。際工程中可操作。提高焊縫跟蹤精度前(下)后(上)的焊縫形貌。

2.2構(gòu)造核函數(shù)運用

支持向量回歸機解決實際問題時必須構(gòu)建一個合適的核函數(shù),類型不同的核函數(shù)與之相對應的支持相對應的向量回歸機類型也不相同,一個合適的核函數(shù)直接決定了所構(gòu)造的支持向量回歸機的運算性能。通過采集的數(shù)據(jù)信息的包角映射建立SVR核函數(shù),然后修正函數(shù),以提高核函數(shù)的回歸精度。構(gòu)造核函數(shù):設定一個標量函數(shù)式F(x),F(xiàn)(x)≥0。令F(x)的最大值在支持向量處取得,最小值在支持向量以外點處取得,得到修正后的核函數(shù)K(x,x')=F(x)F(x')K(x,x')(4)令其標量函數(shù)F(x)的最小值在支持向量處取得,最大值在其他以外點處取得。這樣修正后的核函數(shù)對支持向量回歸的精度有所提高。由于實際操作中支持向量一般都是不知道的,所以通常的初始核函數(shù)選為GAUSS核函數(shù)K(x,x')=exp(-x-x'22σ2)(5)式中σ為歸一化參數(shù)。通過式(5)可以得到初始的支持向量,將其帶入函數(shù)F(x)實現(xiàn)支持向量鄰域內(nèi)黎曼度規(guī)的減小。修正后的GAUSS核函數(shù)大大提高了回歸精度。在Matlab中編寫函數(shù)式M文件,其邏輯流程為:(1)讀取樣本數(shù)據(jù)集;(2)建立數(shù)據(jù)集矩陣;(3)構(gòu)建矩陣f,LB,UB;(4)計算初始核矩陣;(5)計算初始α值;(6)計算修正函數(shù);(7)計算各個最優(yōu)解α,將最后求的各個α值和變量值保存到MAD文件,然后編寫決策函數(shù)編碼通過調(diào)用MAD文件里的參數(shù)得出偏差值。

3仿真模擬

3.1水平偏差值

計算通過調(diào)用MATLAB中已經(jīng)編寫的M文件,得到的變量與函數(shù)值采用小波濾波、歸一化、均值化處理后得到一個周期內(nèi)的數(shù)據(jù)點參數(shù)集,使用已經(jīng)編寫好的決策函數(shù)文件計算出各個點的水平偏差,將其轉(zhuǎn)化為水平偏差值。

3.2高度偏差值

計算焊炬的高度與電弧的電流值具有一定的規(guī)律性。選取焊炬在某一不變的位置高度,得到該位置的電流值,將該電流值與電流均值做差值,則該差值和高度偏差值具有線性規(guī)律,在LABVIEW中通過函數(shù)公式的各節(jié)點可以推算出高度偏差值。

3.3焊縫跟蹤將LABVIEW

與機器人糾偏系統(tǒng)相聯(lián)結(jié),將水平偏差值與高度偏差值的實時參數(shù)傳送給機器人糾偏系統(tǒng),焊接機器人實時調(diào)整焊縫的路徑,這樣就實現(xiàn)焊縫焊接的實時跟蹤。

3.4實驗結(jié)果

選取旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的掃描半徑為3mm,V型坡口,角度45°,取樣頻率104Hz,電弧旋轉(zhuǎn)頻率25r/s。在水平偏差不相同的條件下分別選取兩組數(shù)據(jù),第一組取采集試驗結(jié)果12個數(shù)據(jù)訓練支持向量回歸機,第二組作為參考組,進行偏差識別對比測試。使用該算法系統(tǒng)具有較小的偏差識別誤差,提高了系統(tǒng)的識別精度,在實{st(2)α(*)∈R2lW∈R,ξ(*)∈R2I,b∈R。通過圖像能夠清楚地看到,進行處理后的數(shù)據(jù)提高了系統(tǒng)的精度和實時性。

4結(jié)論

在一定工藝參數(shù)下,焊炬的水平偏差和焊接電弧的電流大小在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)具有一定的規(guī)律性。通過采集LABVIEW焊接過程中的電弧電流信號,將原始信號進行小波濾波減少外界因素干擾,然后信號進行歸一化、均值濾波處理,提高了數(shù)據(jù)精度。將處理后的數(shù)據(jù)在MATLAB中進行支持向量回歸機的計算,通過修正核函數(shù)與決策函數(shù)的運算處理最終得到偏差值。試驗結(jié)果證明,采用這種算法進行電弧傳感焊縫的偏差識別是可行的,提高焊縫識別精度約20%,完全滿足實際工程的需要。

作者:王霞 單位:江蘇師范大學 江蘇省泰州職業(yè)技術(shù)學院

計算機仿真論文:計算機仿真和建模臨床醫(yī)學論文

1引言

研究團隊、制藥產(chǎn)業(yè)及醫(yī)療服務業(yè)已經(jīng)認可生命科學仿真系統(tǒng)的作用。在化學工程師和計算機輔助過程工程專家的幫助下,生物工程師可以運用這些手段解決諸多生理學和醫(yī)學問題。

2仿真技術(shù)的研究進展

系統(tǒng)生物學要使用定量分析來研究生命系統(tǒng)。起因于處理大量數(shù)據(jù)的需要。學者通過計算機仿真技術(shù),利用定量分析來處理臨床問題,產(chǎn)生了名叫系統(tǒng)醫(yī)藥學的新學科。化學工程師長期參與生物學和生物醫(yī)學的定量分析。Peppas和Langer認為在20世紀60年代早期化學工程師就參與生物醫(yī)藥工程。Bailey和同事研究出一種控制新陳代謝的手段,這種手段不僅可用于生物制造技術(shù),也可用于其他生物問題。2005年,Solis和Stephanopoulos指出了納米級的系統(tǒng)工程需要解決的問題。2006年,Doyle和Stelling回顧了用計算機仿真技術(shù)去分析代謝網(wǎng)絡的一些重要的成果。2009年,Eissing、Chaves和Allgower利用仿真模型來分析細胞死亡。近年來,有許多論文概述了計算機工程師和化學工程師在醫(yī)療系統(tǒng)中的作用。對化學工程師,尤其是工藝系統(tǒng)工程師來說,免疫系統(tǒng)是一個采用仿真技術(shù)的復雜系統(tǒng),化學工程師能夠研究免疫系統(tǒng)和病毒之間的相互作用。2004-2005年,Deem開發(fā)了一種運用計算機仿真技術(shù)研究了病毒和疫苗造成的免疫反應的定量模型。Chakraborty在2003年用仿真技術(shù)研究了免疫系統(tǒng)的細胞間的通信,以及免疫反應。2006年,Joly和Pinto認為HIV-1發(fā)病機理的數(shù)學模型優(yōu)化了藥物治療的方法。這種方法會導致藥物設計和配方設計的改進。Yin在2007年提議把病毒當作一種產(chǎn)品,研究病毒生長和傳播時需要考慮時空的影響。可以預見,將來人們會用生理學模型和計算機技術(shù)設計出最佳藥物配方。為了有效地進行仿真,需要根據(jù)生物具體的特性建立多種生理學計算模型。幾年前,學者啟動生理組計劃(PhysiomeProject),旨在尋找人和其他真核生物的計算模型。迄今為止,該計劃主要關(guān)注使用CellML標準的細胞電生理學的數(shù)學模型。CellML標準是一種使用細胞進程模型的生物物理學模型標準。另外SBML標準是一種能夠辨識生物進程的計算機可讀標準。最近,一個名為虛擬生理人的項目進一步促進了歐洲學者研究生物醫(yī)學的建模和仿真。學者開發(fā)了一些數(shù)據(jù)庫去存儲生物模型。細胞模型系統(tǒng)和生物模型數(shù)據(jù)庫是其中兩個重要的數(shù)據(jù)庫,兩個數(shù)據(jù)庫都建議使用CellML標準和SBML標準。學者可使用這兩個數(shù)據(jù)庫來探索復雜的生命系統(tǒng)。生物模型在藥物的使用方面有重要作用,這不僅是一個通用手段,而且對癌癥治療和眼病治療也有特殊的貢獻。2002年,Cstete和Doyle提出一種生物反饋系統(tǒng)的逆向工程分析原理。2003年,Tyson、Chen和Novak回顧一些生物控制模塊的設計原則。

3簡單系統(tǒng)的建模

2001年,Hangos和Cameron強調(diào)明確建立模型的目的,模型是在對現(xiàn)象總結(jié)的基礎(chǔ)上,用計算機能夠接受的方式反映規(guī)律,建模是下一步仿真計算的基礎(chǔ)。對復雜系統(tǒng)來說建模十分必要。復雜系統(tǒng)不可能設計出含所有現(xiàn)象的實驗,因為部分量不可測量,并且?guī)讉€現(xiàn)象間很難找到相互關(guān)系。盡管學者已經(jīng)在測量基因與代謝領(lǐng)域取得巨大進展,但仍有許多生物量無法測量,即便能夠測量出一些,測量的準確性也不夠高。下面的例子是倫敦大學研究得到的一種模型,該模型模擬了血流改變時動脈壁內(nèi)皮細胞的反應。血流改變刺激細胞產(chǎn)生化學信號,而這些化學信號拉長了內(nèi)皮細胞,在某些條件下,巨噬細胞在動脈壁上增加了,最后導致動脈粥樣硬化。動脈粥樣硬化斑塊的位置與血流改變的區(qū)域息息相關(guān)。并造成影響。學者研究出兩個模型來探索這種影響。模型一是細胞表面的血液模型,首先把細胞表面分解成許多不同的小三角形區(qū)域(0.4um),這個模型可以看成一個斯托克斯公式的邊界積分表達式,通過該模型可以研究在血流作用下細胞的受力情況。模型二研究了力對細胞骨架的影響,細胞骨架保持細胞形狀,可以使用開爾文體模型研究這個問題,它是由1個緩沖器和2個平行的彈簧構(gòu)成的黏性彈性系統(tǒng),開爾文體代表一種將機械力轉(zhuǎn)化成生化信號的細胞成分,這種生化信號會導致Src激酶的活化,Src激酶會調(diào)節(jié)Rho激酶和GTP酶(Rac和Rho),而Rho激酶和GTP酶可以控制細胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)。簡單的展示了該過程。此模型可以解釋很多現(xiàn)象,但仍然有一些問題解釋不了,例如當涉及體內(nèi)細胞間的通信時,該模型不適用。研究人員建立復雜的仿真模型,這些模型涉及化學和機械領(lǐng)域,可以使用這些模型來進一步研究各種生理學和臨床醫(yī)學現(xiàn)象。

4復雜系統(tǒng)的建模

生命系統(tǒng)具有很強的魯棒性,生命系統(tǒng)和多反饋的魯棒性系統(tǒng)相似。建模時要識別模型中的薄弱區(qū)域,在該薄弱區(qū)域模型可能不夠準確,需要用模型進行預測,這要求修改模型。在復雜模型中,特別要注意內(nèi)部參數(shù)不能測量的區(qū)域,當處理涉及復雜生理問題時,這些區(qū)域變得很重要。原料中包括必要成分A,A和其它成分一起加到反應器。在該反應器上,一些原料反應生成副產(chǎn)物B。在這個過程中,在一定范圍內(nèi)控制成分A的數(shù)量很重要。在反應器上,A在催化劑C的催化下生成B,B在催化劑D的催化下生成A。A的數(shù)量決定CSTR產(chǎn)生C或者D的數(shù)量。如果A加入很多,將會產(chǎn)生C催化正反應。如果A加入的很少,將產(chǎn)生D催化逆反應。與此同時,膜反應器過濾掉廢物。這個簡單的工藝流程初步反映了血液中葡萄糖調(diào)節(jié)機制。葡萄糖由腸道進入血液,并供給其它所有的器官。葡萄糖維持在一定濃度很重要,因為維持在一定濃度可以確保人類各種機能的良好反應,這種調(diào)節(jié)過程稱為葡萄糖穩(wěn)態(tài)。如果葡萄糖糖濃度高,胰腺產(chǎn)生胰島素,指示肝臟把葡萄糖轉(zhuǎn)化成糖原,如果血液中的葡萄糖濃度低,胰腺產(chǎn)生胰高血糖素,將糖原轉(zhuǎn)化回葡萄糖。肝細胞還將血液中廢品送入膽汁,并通過膽管過濾并排泄。這是一個涉及多個器官的復雜系統(tǒng),探索該系統(tǒng)需要考慮許多器官間的聯(lián)系,葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)可以用7個模型表示。

1).胰高血糖素受體模型

通過胰高血糖素模擬肝細胞表面受體的活化,受體活化產(chǎn)生三磷酸肌醇。該模型由5個微分方程構(gòu)成,分別描述受體的各種狀態(tài)、G蛋白的活化和三磷酸肌醇的產(chǎn)生。

2).鈣模型

模擬由三磷酸肌醇活化產(chǎn)生的鈣信號通路。該模型由2個微分方程構(gòu)成,分別涉及細胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣濃度。鈣模型的前提是Hill方程。

3).環(huán)磷酸腺苷模型

模擬受體的活化和環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生。該模型由5個微分方程構(gòu)成,分別關(guān)于環(huán)磷酸腺苷的濃度、S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的濃度、受體的比例、不活動的比例以及核定位蛋白激酶A的比例。模型遵守Hill方程。

4).胰島素模型

模擬肝臟對于胰島素的反應,該模型由1個描述糖原合成酶激酶(GSK)活化的微分方程構(gòu)成。

5).血液模型

模擬葡萄糖在血液、肝臟和胰腺之間的運輸,該模型由1個描述血液中葡萄糖濃度的微分方程構(gòu)成。

6).糖原分解模型

模擬控制糖原分解與合成的4個因素,葡萄糖及6磷酸葡萄糖的控制、鈣離子的控制、環(huán)磷酸腺苷的控制、胰島素的控制。該模型是一個模糊邏輯模型,該模型描述糖原合成酶(Sta,控制糖原合成速率)及糖原磷酸化酶(Pho,控制糖原分解速率)的活性水平。該模型由4個微分方程構(gòu)成,分別關(guān)于糖原磷酸化酶(Pho)、糖原合成酶(Sta)、糖原和細胞內(nèi)的葡萄糖。

7).胰腺模型

模擬胰高血糖素或胰島素的釋放。該模型由2個微分方程構(gòu)成,分別關(guān)于胰島素和胰高血糖素的血液濃度。每一個微分方程都要遵循Hill方程。上述7個模型共同構(gòu)成葡萄糖的調(diào)控模型,需要軟件管理系統(tǒng)來協(xié)調(diào)它們。Saffrey等人在2007年描述一種模型管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)用來存儲模型和數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中,上述的7個模型互相聯(lián)系,共同模擬出葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。Hetherington等人詳細描述這個葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的模型。

5完善和應用模型

建立模型以后,需要進一步完善。可以選擇各種不同的實驗者,將實驗者分成多個小組,分別觀察和記錄他們的數(shù)據(jù),根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善和調(diào)整模型,甚至改變模型,最終確定適合不同人的具體的模型。通過這些具體的模型可以預測未來的變化情況,為了達到某些目的也可以設計一些干預措施。在其他領(lǐng)域中,學者已經(jīng)充分研究了基于模型工程的設計方法,利用這些設計方法可以達到一些想要的結(jié)果,雖然這些設計方法還不成熟,需要進一步完善,但值得借鑒。在生命科學中,要特別注意干預措施也可能會導致一些危害。這些干預措施包括環(huán)境干預、藥理學干預或基因干預。環(huán)境干預通過物理或化學因素,藥理學干預主要通過臨床干預。在上一部分描述的復合模型中,廣泛的使用了計算機輔助過程工程技術(shù),和優(yōu)化技術(shù)尋找最佳解決方案,如糖尿病患者的最佳胰島素劑量;使用隨機技術(shù)尋找高敏感度模型的解決方案;使用區(qū)間方法確定能夠接受的最壞情況。上述方法和模型已經(jīng)被用來預防一些疾病。如糖尿病患者很可能患非酒精性脂肪肝(NAFLD),利用上述方法可以提出一些措施,有效地避免Ⅱ型糖尿病患者患非酒精性脂肪肝(NAFLD)。基于模型的方法(例如優(yōu)化、隨機分析、間隔方法)將促進生物學和醫(yī)學的發(fā)展,并且隨著生物學和醫(yī)學的發(fā)展,這些方法將更完善。要在生物學和醫(yī)學領(lǐng)域中很好地使用這些方法和模型,必須要掌握生命科學的知識和計算機的知識,單個的研究者常常不具有這兩個領(lǐng)域的知識,因此合作很重要。那些希望從事相關(guān)研究工作的學者必須合作,例如通過短期或長期項目,建立一個促進合作的機制。

6結(jié)論

本文展示了生理學和臨床醫(yī)學中一些可以用計算機輔助技術(shù)解決的問題。這些問題涉及化工廠(或者身體內(nèi))的化學和物理變化,并且常常涉及到復雜多尺度系統(tǒng)。雖然生命科學發(fā)展很成熟,但是在不能測量的領(lǐng)域,我們?nèi)孕枋褂糜嬎銠C仿真和建模技術(shù)去解決問題。只有通過使用系統(tǒng)模型,某些復雜問題才可能解決,最終才有可能設計出合適的干預措施。最大難題是如何建立出好的模型,只有使用足夠精確的模型才可以預測生理學系統(tǒng)的行為。在醫(yī)療領(lǐng)域的模型只有到很高的精確度時才可以用。模型的臨床推廣仍然有很長一段路要走。通過新的系統(tǒng)生物學和系統(tǒng)醫(yī)藥學手段,將會使用于臨床的這種方法加速運用。

作者:藺玉柱 邱曉磊 沈平冰 單位:安徽師范大學物理與電子信息學院

計算機仿真論文:冰壺運動軌跡計算機仿真論文

1冰壺運動簡介

冰壺運動是以隊為單位在冰上進行的一種投擲性競賽項目。投擲的冰壺為圓壺狀,周長約為91.44厘米,高(壺的底部與頂部)11.43厘米,重量(包括壺柄和壺栓)最大為19.96公斤,冰壺底部和冰面相接觸的部分是一個半徑約為12.8至13.1厘米的圓環(huán)。冰壺所用場地是一個長44.5米、寬4.32米的冰道。場地冰面澆過平整的冰面后,還需要用噴頭像冰面噴灑熱水滴,保證冰面出現(xiàn)表面圓滑的凸起的小冰點,使冰壺的底面不能完全接觸到冰面,并且冰面更粗糙,對冰壺的阻力更大。冰道的一端畫有一個直徑為1.83米的圓圈作為球員的發(fā)球區(qū),被稱作本壘。冰道的另一端也畫有一圓圈,被稱為營壘。在場地兩端各裝有一個斜面橡膠起蹬器。在冰壺場地前后兩端各有一條藍色的實線稱為“前衛(wèi)線”和“后衛(wèi)線”。球員擲壺時,身體下蹲,蹬冰腳踏在起蹬器上用力前蹬,使身體跪式向前滑行,同時手持冰壺從本壘圓心推球向前,至前衛(wèi)線時,放開冰壺使其自行以直線或弧線軌道滑向營壘中心。在一名隊員擲球時,由兩名本方隊員手持毛刷在冰壺滑行的前方快速左右擦刷冰面使冰壺能準確到達營壘的中心或者將對方冰壺擊打出得分區(qū)域。最后當雙方隊員擲完所有冰壺后,以場地上冰壺距離營壘圓心的遠近決定勝負。

2運動學方程的建立

冰壺在冰面上滑行可以視為剛體的平面運動,可以將其分解為質(zhì)心的平動和繞過質(zhì)心軸的定軸旋轉(zhuǎn)。以前衛(wèi)線的中心為O,前衛(wèi)線中線為x軸,垂直于x軸的是y軸,垂直與冰面的為z軸建立坐標系。

2.1旋轉(zhuǎn)

冰壺的質(zhì)量為m,開始時的角速度為,冰壺與冰面間的摩擦系數(shù)為μ,μ的大小與溫度T有關(guān),可表示成假設摩擦力是均勻分在整個低面圓盤上,故計算摩擦力矩時,應將圓盤分解為許多的以轉(zhuǎn)軸為圓心的同心環(huán)來考慮。

3仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)冰壺運動軌跡的仿真,根據(jù)前面所述的運動方程模型,需要先確定冰壺運動軌跡的一些參數(shù)。為此將冰壺運動軌跡仿真系統(tǒng)分成兩部分,即基礎(chǔ)參數(shù)設置和動態(tài)模擬。基礎(chǔ)參數(shù)設置中分別輸入初速度、初始角速度和溫度。冰壺場地兩營壘之間的距離近30米,所以在沒有任何干擾的情況下,冰壺應可以自由滑行20米才是有可能到達營壘。

4結(jié)論

根據(jù)機械能量守恒理論建立的冰壺運動方程,從主觀上驗證了它的正確性,可以幫助運動員分析投擲冰壺時應以怎樣的初速度和角速度投壺,才能有效的進入營壘。

作者:田雨 單位:沈陽體育學院

計算機仿真論文:飛機模型設計計算機仿真論文

1綜合保障效能評估與質(zhì)量控制

飛機的綜合保障效能是飛機及其保障系統(tǒng)在預期的使用環(huán)境和條件下經(jīng)濟有效地滿足平時戰(zhàn)備完好和戰(zhàn)時任務持續(xù)能力的度量。綜合保障效能評估就是在現(xiàn)有飛機研制程序的基礎(chǔ)上,利用適宜的保障效能評估方法和技術(shù),在飛機研制過程中持續(xù)開展綜合效能評估,評價出研制過程各階段的綜合保障效能,提出優(yōu)化、改進建議,實現(xiàn)對新機研制過程綜合保障的有效監(jiān)控;在部署/使用階段開展保障效能評估,驗證飛機及其保障系統(tǒng)是否滿足規(guī)定的系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求,為調(diào)整保障系統(tǒng)和飛機改型、研制新型號飛機提供必要的經(jīng)驗信息。保障效能是由飛機平臺設計特性、保障系統(tǒng)設計及維修保障方案所決定的,是在飛機研制過程中設計,逐漸形成、并在使用過程中不斷保持的。綜合保障效能的度量不僅考慮飛機平臺及其使用特點、可靠性與維修性、保障系統(tǒng)的特性與表現(xiàn),而且還要考慮飛機的利用率、使用方式、任務剖面以及使用環(huán)境等。飛機設計質(zhì)量控制就是要實現(xiàn)飛機及其保障系統(tǒng)滿足規(guī)定的系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求,飛機設計質(zhì)量不僅包括飛行平臺具有優(yōu)良的性能,而且還包括其保障系統(tǒng)的性能和配備能夠支撐飛行平臺實現(xiàn)戰(zhàn)備完好、戰(zhàn)時可用的目標。綜上所述,綜合保障和質(zhì)量控制具有共同的目標,綜合保障效能的高低反映了飛機平臺及保障系統(tǒng)設計質(zhì)量的高低。在飛機設計的各個階段,對綜合保障效能評估即可實現(xiàn)對飛機設計質(zhì)量進行階段性和系統(tǒng)性地控制。

2評價指標選擇

由于綜合保障和質(zhì)量控制具有共同的目標,反映綜合保障效能的指標即可作為飛機設計質(zhì)量控制的評判標準。飛機的綜合保障效能不僅取決于飛機的設計性能,同時也取決于飛機的使用和保障。綜合保障效能評估結(jié)果對四性和綜合保障工作直接產(chǎn)生影響,這關(guān)系到飛機的設計、研制,并決定著綜合保障最終目標——以可承受的壽命周期費用實現(xiàn)戰(zhàn)備完好性要求的實現(xiàn)。飛機設計質(zhì)量評價指標的確定必須遵循以下原則:(1)以作戰(zhàn)任務需求、綜合保障各階段的任務和目標為依據(jù)。(2)參考國內(nèi)、外同類飛機的有關(guān)指標,相似裝備的戰(zhàn)備完好性水平,以及本國的國防工業(yè)科技水平等。(3)環(huán)境條件的約束,包括作戰(zhàn)使用和平時訓練、儲存和運輸?shù)拳h(huán)境條件。(4)預期使用的新技術(shù)、新產(chǎn)品對保障效能的影響。(5)現(xiàn)役同類裝備的保障方案和新機預期的保障方案、使用與維修保障資源的約束條件。(6)費用、進度等約束條件。(7)其他約束條件,如充分考慮各指標之間的協(xié)調(diào)性(不可互替代性、全面性)和各指標的階段性等。根據(jù)以上原則,結(jié)合相關(guān)標準,選用使用可用度(固有可用度)、能執(zhí)行任務率、出動架次率、再次出動準備時間和壽命周期費用作為評價指標。這五個指標從不同的側(cè)面反映了保障系統(tǒng)設計質(zhì)量對戰(zhàn)備完好性和任務持續(xù)能力的影響,其中使用可用度綜合反映飛機在實際任務過程中的使用情況,主要體現(xiàn)了飛機特性、維修保障、供應保障水平對戰(zhàn)備完好性的影響;能執(zhí)行任務率主要反映在平時條件下飛機保障系統(tǒng)的訓練保障水平;出動架次率主要是反映在戰(zhàn)時條件下飛機維修保障和使用保障水平對戰(zhàn)時任務持續(xù)能力的影響;再次出動準備時間主要是反映飛機在連續(xù)出動條件下保障系統(tǒng)的使用保障水平;壽命周期費用從經(jīng)濟性的角度度量裝備系統(tǒng)和戰(zhàn)備完好和戰(zhàn)時任務持續(xù)能力的權(quán)衡。這幾個指標之間具有不可替代性。戰(zhàn)備完好性的度量不僅考慮飛機及其使用特點、可靠性與維修性、保障系統(tǒng)的特性與表現(xiàn),而且還要考慮裝備的利用率、使用方式、任務剖面以及使用環(huán)境等。這五個指標從不同的角度反映了不同設計和使用因素對戰(zhàn)備完好性和保障效能的影響,涵蓋了飛機設計特性、保障系統(tǒng)的要素(包括使用保障、維修保障、訓練保障、供應保障)和壽命周期費用對飛機設計質(zhì)量的貢獻。以這些指標作為評價標準,可以實現(xiàn)飛機設計質(zhì)量全面控制。

3評估方法和模型構(gòu)建

3.1評估方法

可用的方法可分為解析法和仿真法兩類。解析法能夠準確地計算各類效能指標,但缺乏對飛機維修和使用保障動態(tài)特性的描述;仿真法能夠動態(tài)地描述飛機的維修和使用保障動態(tài)特性,但仿真結(jié)果不夠穩(wěn)定。為了得到客觀、合理和科學的結(jié)果,本系統(tǒng)采用解析法和仿真法相結(jié)合的方法。

3.1.1計算機仿真

仿真技術(shù)具有低成本、有效克服解析法所不能解決的動態(tài)問題獨特優(yōu)勢。計算機仿真體現(xiàn)在以下幾個環(huán)節(jié):(1)根據(jù)對業(yè)務、模型、輸出參數(shù)之間的邏輯關(guān)系進行分析的結(jié)果,模擬單一飛機和機群在仿真周期內(nèi)的總體使用業(yè)務流程。根據(jù)實際使用情況,模擬仿真周期內(nèi)飛機的作戰(zhàn)使用流程。一般流程均從飛機執(zhí)行的任務開始,進行任務前準備、執(zhí)行任務、返回進行維修保障,然后進行再次出動。優(yōu)秀業(yè)務活動包括飛機狀態(tài)的判斷、飛機的調(diào)度、修復性維修、預防性維修、起飛前準備、再次出動準備等。(2)故障抽樣。采用蒙特卡洛方法進行飛機系統(tǒng)故障抽樣,確定故障發(fā)生時刻序列。單架飛機的年平均飛行時間或者每次的仿真時間。η為由RANDOM()函數(shù)生成的0~1之間的隨機數(shù)。故障發(fā)生時刻序列的確定方法如下:下一次故障發(fā)生時刻=本次故障發(fā)生時刻+下一次故障發(fā)生時間間隔(2)

3.1.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計

對于已經(jīng)研制的飛機及其保障系統(tǒng),數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法主要體現(xiàn)在飛機故障數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)等輸入數(shù)據(jù)的獲取。而對于新研發(fā)的飛機及其保障系統(tǒng),這些數(shù)據(jù)可采用設計參數(shù)或者相似型號飛機參數(shù)。為了計算最終的評價指標,仿真過程中通過多次統(tǒng)計最終評價指標的分解項,獲取最終的評價指標計算結(jié)果。

3.1.3解析法

解析法主要用于各評估指標的計算,飛機各業(yè)務活動分解及其時序的確定、時間和資源分配等。各評估指標均可采用解析法進行分解,一直到最底層指標與飛機設計指標相同為止。這有利于確定最終的輸入?yún)?shù),也利于模型數(shù)據(jù)的收集。

3.2評估模型構(gòu)建

任務周期從飛機執(zhí)行的任務開始,進行任務前準備、執(zhí)行任務、返回進行維修保障,然后進行再次出動,直到當天任務結(jié)束。而在這一任務周期中,將涉及到任務系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、維修保障活動、保障資源、保障組織五大方面設計工作的動態(tài)協(xié)同。如何全面、科學、客觀模擬這一過程,并將其量化,進而構(gòu)建數(shù)學模型,最終計算出飛機在執(zhí)行任務過程中的各評價指標,是飛機設計質(zhì)量控制需要突破的優(yōu)秀技術(shù)。

3.2.1模型組成

建模的關(guān)鍵體現(xiàn)在任務建模、保障資源建模、飛機建模、組織建模和任務執(zhí)行過程建模五個方面。這些模型都描述了飛機系統(tǒng)某個方面的特性,它們獨立構(gòu)成飛機系統(tǒng)的不同側(cè)面。因此,飛機設計質(zhì)量控制模型分為任務、裝備、資源、組織、過程五個子模型。(1)任務模型:描述作戰(zhàn)單元的任務內(nèi)容及其構(gòu)成的模型。任務可分為若干個子任務,子任務又可分為若干個次級子任務,各個子任務的內(nèi)容及其相互關(guān)聯(lián)都在任務模型中進行描述。隨著任務的進程,其他各個模型都會發(fā)生相應的變化。不同模型間的邏輯關(guān)聯(lián)是保障系統(tǒng)模型所固有的。(2)飛機模型:描述系統(tǒng)中飛機的結(jié)構(gòu)和功能組成的模型。復雜的飛機系統(tǒng)由各單元以一定關(guān)系組成并形成特定的功能。(3)資源模型:描述保障系統(tǒng)的各種資源以及資源間關(guān)聯(lián)關(guān)系的模型。保障系統(tǒng)中的資源有很多種,例如:維修人員、備件、設施、技術(shù)資料、計算機資源等,但是在作戰(zhàn)單元執(zhí)行任務的過程中,由于任務的持續(xù)時間一般比較短,對保障效能影響最大的資源只有兩種:備件和維修人員。因此,資源模型主要包括維修人員和各種備品備件的分配信息(其中的備品備件即為飛機的最小保障單元)、各種備件在維修過程中的消耗信息以及維修人員的占用信息等。(4)組織模型:描述系統(tǒng)中的組織、角色信息以及組織、角色間關(guān)聯(lián)關(guān)系的模型。其中系統(tǒng)中的組織為各個作戰(zhàn)單元和基本作戰(zhàn)單元,存在的關(guān)系有組織間的所屬關(guān)系、角色間的存在關(guān)系等。(5)過程模型:是保障系統(tǒng)的優(yōu)秀模型,保障系統(tǒng)的其他模型都是圍繞著過程模型展開的。過程模型是描述任務的執(zhí)行過程中發(fā)生的一系列維修、使用保障活動及為維修、使用保障活動之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的模型。

3.2.2系統(tǒng)輸入

根據(jù)模型的組成、評估指標的分解結(jié)果以及飛機設計理論和原理,通過梳理以上模型組成中各描述參數(shù)之間的關(guān)系的,理清了各輸入?yún)?shù)以及5個子模型之間的關(guān)系,明確了各子模型必要的輸入?yún)?shù)。該模型分為任務、飛機、資源、組織、過程5個子模型。根據(jù)每個模型的描述,對描述參數(shù)進行結(jié)構(gòu)化描述。例如,任務模型結(jié)構(gòu)化為任務系統(tǒng)、任務剖面和基本任務;任務系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化為飛機名稱、飛機總數(shù)、飛機任務種類;任務剖面結(jié)構(gòu)化為任務種類、任務持續(xù)時間、任務所需飛機數(shù)量、基本任務名稱;基本任務可結(jié)構(gòu)化為基本任務名稱、基本任務持續(xù)時間、所含波次數(shù)、單波次所需最小飛機數(shù)、單波次持續(xù)時間和單波次任務成功點等設計參數(shù)。

3.2.3業(yè)務流程

在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上,對單一飛機和機群的總體使用業(yè)務流程進行了梳理,并對業(yè)務、模型、輸出參數(shù)之間的邏輯關(guān)系進行了分析。根據(jù)實際使用情況,對飛機的作戰(zhàn)使用流程進行了梳理。在活動過程子模型中,需要確定各專業(yè)活動執(zhí)行的邏輯先后、執(zhí)行時間、資源、組織、特殊要求、所屬專業(yè)等信息。通過仿真飛機的任務和使用保障過程,梳理各任務和活動的執(zhí)行流程,將5個子模型以及個輸入?yún)?shù)關(guān)聯(lián)起來,最終統(tǒng)計相關(guān)參數(shù)和計算結(jié)果。

4模型初步驗證

為了易于驗證模型和方法,對案例進行了以下簡化:(1)飛機結(jié)構(gòu)假定只有三個子系統(tǒng)(燃油系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、火控系統(tǒng))。(2)將所有的保障資源放在同一個“資源池”中。(3)使用保障活動與任務暫時沒有關(guān)聯(lián),作業(yè)時間是一個定值。(4)維修過程中備件的周轉(zhuǎn)時間為定值。(5)預防性維修活動看作一個事件,作業(yè)時間為一個定值。(6)供應保障和訓練保障暫時不考慮。模型的驗證采用本模型仿真結(jié)果和LSEM模型仿真結(jié)果進行對比,計算的出動架次率分別為2.56架?次/天和2.5架?次/天,偏差為2.4%。該偏差處于可接受范圍內(nèi)。

5模型特點和應用

5.1模型特點該模型具有以下特點:

(1)系統(tǒng)性。該模型使得飛機設計質(zhì)量的控制不再以各系統(tǒng)、各部件、各產(chǎn)品等孤立地進行,而把整個飛機及其保障系統(tǒng)作為一個有機系統(tǒng)進行質(zhì)量控制。這不僅符合飛機研制的客觀規(guī)律,而且將飛機的裝配、各系統(tǒng)、各產(chǎn)品之間的接口對飛機質(zhì)量的影響也進行考慮。其結(jié)果能夠更真實、全面、客觀反映飛機及其保障系統(tǒng)的設計質(zhì)量。該方法的這個特點與戴明的系統(tǒng)論理論一致。(2)階段性。由于飛機研制具有明顯的階段性,每一階段的設計參數(shù)逐步詳細和準確,因此,該模型也具有階段性。隨著設計的深入,該模型的輸入將不斷逼近飛機及其保障系統(tǒng)的設計質(zhì)量。該方法的這個特點與戴明的質(zhì)量持續(xù)改進一致。

(3)動態(tài)性。以往的控制方法僅采用了質(zhì)量管理體系和程序,是一種靜態(tài)的控制方法。該模型能夠動態(tài)性地描述飛機的使用和保障過程,其結(jié)果與真實的設計質(zhì)量具有較小的偏差。(4)客觀性。該模型能夠克服以往采用的程序控制和專家評審方法具有的主觀性,其結(jié)果更加科學、合理、客觀。(5)全面性。目前,美國工業(yè)界已開發(fā)出大量相關(guān)模型,如戰(zhàn)備完好性試驗用可用性原型的快速構(gòu)建(RAPTOR)軟件、裝備保障性仿真工具SCOPE、后勤復合模型LCOM、戰(zhàn)備完好性評估模型METRIC、F-15E的可用度評價模型SLAM、JSF戰(zhàn)斗機的全任務仿真系統(tǒng)、美國空軍基地資源的戰(zhàn)區(qū)仿真模型TSAR等。以往的模型僅采用單一的評價指標。選擇的使用可用度、出動架次率、再次出動準備時間、全壽命周期費用指標能全面衡量飛機設計質(zhì)量。評價結(jié)果不僅反映了飛機平臺本身的設計質(zhì)量,而且還反映了其保障系統(tǒng)和他們之間接口的設計質(zhì)量。(6)經(jīng)濟性。地面試驗的成本高昂,而本模型可以省去地面試驗所需要的飛機及其保障系統(tǒng)的研制費用,地面試驗的包括人工、場地、設施等其他費用也不再需要了。

5.2應用

由于飛機及其保障系統(tǒng)的研發(fā)具有明顯的階段性,本文提出的模型和方法在各階段對飛機設計質(zhì)量的控制途徑也不相同。

(1)在項目的招標和投標階段,利用該模型評價供應商提供的設計方案和標書,確定其是否滿足項目的指標要求,從而最終選定合適的供應商,從而確定最佳設計質(zhì)量方案。

(2)在概念設計階段,利用該模型評價設計方案,找出飛機和保障系統(tǒng)設計的薄弱環(huán)節(jié),提出優(yōu)化和改進措施,完善飛機平臺和保障系統(tǒng)設計,提高飛機設計質(zhì)量。

(3)在詳細設計階段,利用該模型評價詳細設計方案,找出飛機和保障系統(tǒng)設計的薄弱環(huán)節(jié),提出優(yōu)化和改進措施,完善飛機平臺和保障系統(tǒng)設計,提高飛機設計質(zhì)量。

(4)在部署/使用階段,驗證飛機及其保障系統(tǒng)是否滿足規(guī)定的系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性要求,找出設計中的模弱環(huán)節(jié),提出優(yōu)化和改進措施,為調(diào)整保障系統(tǒng)和飛機改型、研制新型號飛機提供必要的經(jīng)驗信息。

6結(jié)論

針對當前飛機設計和使用中存在的諸多問題,本文提出了一種基于計算機仿真和數(shù)據(jù)統(tǒng)計的飛機設計質(zhì)量控制方法,確定了衡量飛機設計質(zhì)量的評價參數(shù),構(gòu)建了計算機仿真模型,利用成熟的LSEM模型對模型的正確性、有效性和合理性進行了初步驗證,但是仍需要經(jīng)過大量的真實使用數(shù)據(jù)的驗證。該模型具有系統(tǒng)性、階段性、動態(tài)性、全面性、客觀性和經(jīng)濟性等。在飛機研制的各個階段,利用該模型對飛機平臺及其保障系統(tǒng)的設計質(zhì)量進行評價和控制,提出優(yōu)化、改進措施,實現(xiàn)對飛機研制過程設計質(zhì)量的有效監(jiān)控。

作者:袁聰聰 張傳超 單位:中航航空電子有限公司 中國人民大學

計算機仿真論文:自動化專業(yè)中的計算機仿真論文

一、計算機仿真理論教學內(nèi)容改革

現(xiàn)代控制理論近年來發(fā)展迅速,使得我們對各類控制對象有了更好的理解,能夠很好地刻畫實際對象中事件驅(qū)動的動態(tài)過程,提出了離散事件系統(tǒng),它的動態(tài)行為是由一系列隨機出現(xiàn)的事件驅(qū)動的,而且控制理論界已經(jīng)給出了很多建模方法和建模工具,如Gracefet圖、自動機和Petri網(wǎng)[2,3]。而現(xiàn)有的計算機仿真內(nèi)容主要是面向連續(xù)動態(tài)系統(tǒng),雖然也涉及離散事件系統(tǒng),但是對離散事件系統(tǒng)建模和仿真方法少有涉獵。離散事件系統(tǒng)的模型大部分來自計算機科學研究領(lǐng)域,現(xiàn)代控制理論和控制工程都離不開計算機,對此類建模工具的了解可以拓寬自動化專業(yè)學生的知識結(jié)構(gòu),提升他們思考和解決計算機控制工程問題的能力。為此,在計算機仿真課程內(nèi)容中,我們增加了自動機和Petri網(wǎng)的基本概念。考慮到學生缺乏離散數(shù)學的基礎(chǔ),我們擬根據(jù)實際對象建模需要,結(jié)合Matlab中的stateflow工具箱,介紹離散事件系統(tǒng)的建模和仿真方法。具體內(nèi)容包括:

(1)離散事件系統(tǒng)概念;

(2)自動機模型;

(3)Petri網(wǎng)模型;

(4)離散事件系統(tǒng)的自動機模型的建模方法;

(5)離散事件系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型的建模方法;

(6)自動機的仿真模型的設計方法;

(7)Petri網(wǎng)的仿真模型的設計方法。

另外,現(xiàn)實工程領(lǐng)域大多數(shù)系統(tǒng)是混雜系統(tǒng)[4],既有連續(xù)變化的特征,又有事件驅(qū)動的特征,而且連續(xù)變量子系統(tǒng)與事件系統(tǒng)之間相互作用相互影響。從20世紀60年代,學界就開始了混雜系統(tǒng)的研究,目前已經(jīng)取得了豐富的成果,涉及混雜系統(tǒng)的建模、分析、控制、調(diào)度和優(yōu)化等問題。其中,建模和分析方法對自動化專業(yè)知識體系的構(gòu)建非常重要,事件驅(qū)動的思想能夠讓學生將控制理論與實際過程更好地建立聯(lián)系,因此在計算機仿真課程中,我們增加了對混合自動機和混合Petri網(wǎng)的介紹,并結(jié)合實例闡述如何給出混雜系統(tǒng)的數(shù)學模型以及仿真模型和仿真程序的設計方法。具體內(nèi)容包括:

(1)混雜系統(tǒng)概念;

(2)混合自動機;

(3)混合Petri網(wǎng);

(4)混雜系統(tǒng)的混合自動機建模方法;

(5)混雜系統(tǒng)的混合Petri網(wǎng)建模方法;

(6)混合自動機的仿真模型的設計方法;

(7)混合Petri網(wǎng)的仿真模型的設計方法。

二、計算機仿真實踐教學內(nèi)容改革

計算機仿真是一門實踐性很強的課程,利用代碼將實際對象虛擬到計算機中,這就要求自動化專業(yè)的學生不僅要掌握知識概念,還要能夠編寫代碼用計算機實現(xiàn)抽象的概念。如果實驗課內(nèi)容設計合理,可以很好地鍛煉學生解決實際問題的能力。鑒于自動控制原理大量內(nèi)容屬于動態(tài)系統(tǒng)的分析方法,而仿真是分析系統(tǒng)不可或缺的手段,仿真實踐課程可以鞏固控制原理的抽象的知識。如何設計仿真課程的實驗項目對自動化專業(yè)的計算機仿真課程非常重要,圍繞自動化專業(yè)課程體系,我們擬設定如下實驗項目:

(1)二階電路的C程序仿真實驗;

(2)單容水箱的C程序仿真實驗;

(3)電機拖動控制系統(tǒng)的C程序仿真實驗;

(4)一階倒立擺的C程序仿真實驗;

(5)立體倉庫系統(tǒng)的自動機模型仿真實驗;

(6)立體倉庫系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型仿真實驗;

(7)Bang-bang控制液位系統(tǒng)的混雜自動機、Petri網(wǎng)模型的仿真實驗;

(8)反應釜復雜控制系統(tǒng)的Matlab仿真。

三、結(jié)束語

本文探討了自動化專業(yè)計算機仿真課程的教學改革問題,通過實踐改革,使教學內(nèi)容更加符合自動化專業(yè)的課程體系。從前期的教學效果看,上述改革能夠激發(fā)學生的學習興趣,鞏固專業(yè)知識基礎(chǔ),并且有效地提高了學生解決工程實際問題的能力。

作者:羅繼亮 邵 輝 晏來成 單位:華僑大學自動化系

計算機仿真論文:計算機仿真制造業(yè)論文

一、計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用分類

(1)計算機仿真計算在產(chǎn)品模型為中心的應用:在產(chǎn)品模型引入計算機仿真技術(shù)可以對產(chǎn)品的靜態(tài)及動態(tài)性能、可制造型、可裝配性等情況進行分析。一個產(chǎn)品的研究與開發(fā),需要考慮其實用功能、實際需求、產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品的可制造型、產(chǎn)品的可批量生產(chǎn)性等方面的因素,計算機仿真技術(shù)很好的完成這些工作,在產(chǎn)品模型中發(fā)揮作用。

(2)計算機仿真技術(shù)在制造系統(tǒng)模型為中心的應用:制造業(yè)中的制造系統(tǒng)模型中包括了制造設備的高仿真智能運用。復雜制造系統(tǒng)的模擬等過程,計算機仿真系統(tǒng)在檢測設備的運行能力、監(jiān)控設備的實際運行狀況中發(fā)揮著巨大的作用。

(3)計算機仿真技術(shù)在開發(fā)過程模型為中心的應用:在這個分類中,計算機仿真技術(shù)主要是在產(chǎn)品設計和制造中起到作用。產(chǎn)品的制造過程引入計算機仿真技術(shù)就是利用仿真技術(shù)將制造系統(tǒng)模型和產(chǎn)品模型進行有效的結(jié)合,進行多方位的模擬、全面的運算,以及全面的考慮生產(chǎn)批量、產(chǎn)品成本等問題,開發(fā)出合格并且滿足需求的產(chǎn)品。

二、計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用

計算機仿真技術(shù)作為一種高新的科學技術(shù)在制造業(yè)中具有廣泛的應用,在工業(yè)、軍事、醫(yī)療等汗液都有應用,特別是在航空行業(yè)、國防行業(yè)等大規(guī)模、復雜的系統(tǒng)研發(fā)中具有很高的應用價值。計算機仿真技術(shù)在制造行業(yè)中的應用可以減少不必要的損失、節(jié)約經(jīng)費、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量。在制造行業(yè)中,計算機仿真技術(shù)涵蓋了產(chǎn)品的設計、制造、測試運行的全過程,已經(jīng)成為了制造業(yè)不可或缺的重要技術(shù)手段。 計算機仿真技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以使用戶通過電腦屏幕進入一個三維世界,其可以為產(chǎn)品提供一個可視化的三維環(huán)境,對物體進行交互操作,從而對質(zhì)量和數(shù)量進行綜合決策,這種可視化的解決策略可以對快速化及批量化生產(chǎn)的發(fā)展起到推動作用[2]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)人機互動,對產(chǎn)品的性能和運行狀況進行測試與監(jiān)控,這種技術(shù)將計算機圖文學、高仿真技術(shù)、計算機傳感技術(shù)等多種技術(shù)手段進行了結(jié)合,這種技術(shù)對產(chǎn)品的各個階段都可以進行支持,使用者通過操作可以檢驗產(chǎn)品的各個部件是否合格,檢驗產(chǎn)品的各個性能進的穩(wěn)定性,檢驗產(chǎn)品功能的實用性。 計算機仿真技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)將三維模型和虛擬仿真進行有有效的集成,從而可以對實際世界中的物體進行操作,是一種計算機輔助系統(tǒng)技術(shù),是一種實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的應用技術(shù)[3]。虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中的引入可以實現(xiàn)實際生產(chǎn)線或車間中少人力、物力、財力并在短時間內(nèi)進行產(chǎn)品的設計驗證[4],為產(chǎn)品的生產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ)。

三、制造業(yè)中計算機仿真技術(shù)的研究展望

計算機仿真技術(shù)實現(xiàn)了企業(yè)的生產(chǎn)過程的信息化、數(shù)字化、以及網(wǎng)絡化,為企業(yè)產(chǎn)品的設計與制造提供了包含生產(chǎn)源、工藝流程、管理等多種動態(tài)信息的分析方法。在傳統(tǒng)的制造方法卻無法對生產(chǎn)線進行快速化設計,無法進行小批量多品種的產(chǎn)品的生產(chǎn),對于產(chǎn)品的設計、制造、控制都很難達到預期的效果,而計算機仿真技術(shù)的引入就可以很好地解決這些問題。

現(xiàn)階段應用比較廣發(fā)的物流仿真軟件有DEL-MIA/QUEST、EM-Plant等,這些軟件都是面向?qū)ο蟮摹D形化集成建模仿真軟件,可以搭建系統(tǒng)仿真模型,通過參數(shù)輸入而獲得系統(tǒng)的參數(shù)輸出,對制造企業(yè)的實際生產(chǎn)具有很高的參考性。隨著仿真軟件在制造業(yè)中的需求的不斷增大,計算機仿真技術(shù)會不斷的發(fā)展,三維建模軟件與物流仿真軟件會得到更好的結(jié)合,并以快速、簡單的建模建立、工藝仿真以及優(yōu)化算法等一步一步的集成,這將是制造業(yè)中計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向。

四、結(jié)論

計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中得到飛速的發(fā)展,最主要的原因是其對我國社會的發(fā)展和經(jīng)濟的提高具有重要的意義。現(xiàn)在段,在制造業(yè)中仿真技術(shù)是一種具備綜合性、高科技的基本保障,并發(fā)揮著越來越重要的作用。,在一些大規(guī)模、復雜性強的研發(fā)中更是必不可少的工具。計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的仿真規(guī)模在不斷的擴大,仿真功能也在不斷的強化,大力的推進計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應用,對提高我國產(chǎn)品的自主生產(chǎn)力,推動我國制造業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

作者:崔建亭 單位:上海交通大學

計算機仿真論文:高頻電子線路教學改革計算機仿真論文

1教學方法改革

1.1情景教學

在高頻電子線路教學內(nèi)容中,概念多、難點多、數(shù)學推導多,同時還會涉及到非線性分析法,因此學生在學習過程中經(jīng)常會覺得枯燥、難學。通過實驗展示可以使教學中的難點得到化解。但在實際教學中,因為受到空間和時間條件的限制,在實際教學中實物演示受到了制約。在高頻電子線路教學中要找到教學過程中的教學難點、抽象點,要準備例如振蕩器平衡的調(diào)制系數(shù)、穩(wěn)定條件等多個仿真實驗,在課堂情境教學中應用,為學生在認識上提供更加便利的條件,提高教學效率。

1.2課程統(tǒng)籌教學

通常情況下,在高頻電子線路教學中,理論課與實驗課是分開的,兩者相互獨立,這樣在實際教學過程中難免會出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)情況,主要表現(xiàn)在時間和內(nèi)容上脫節(jié),教學過程中的驗證性試驗無法在及時的加深學生對教學內(nèi)容的理解,導致了教學效果大大降低。在教學過程中為了完整性經(jīng)常會對一些操作簡單、結(jié)論明顯的實驗也安排相應的實驗環(huán)節(jié),這浪費了實驗課程。在教學過程中應當對這一現(xiàn)象進行合理改革,對課堂教學和實驗教學中的內(nèi)容進行統(tǒng)籌,課堂教學結(jié)束后,應當安排相應的驗證性實驗;部分理論課程可以在實驗課程上進行,可以一邊做實驗一邊傳授理論知識。針對每個驗證性實驗,設計相應的仿真預習,利用計算機仿真代替實驗內(nèi)容,通過預習報告的方式完成。通過實踐證明,采用此種教學方式不僅解決了教學時間,而且提高了學生在自我學習中的管理能力。此外,計算機仿真通過計算機對實驗條件和環(huán)境進行了模擬,學生可以進行多次實驗,并且可以對實驗過程中的參數(shù)進行自行修改,這樣不僅縮短了實驗時間,而且對實驗設備也起到了一定保護作用,避免學生在實驗過程中因為操作不當而給設備造成損傷。

2仿真教學應用實例

Multisim11是高頻電子線路教學中經(jīng)常被應用的一種軟件,仿真分析具體步驟如下:依據(jù)設計和原理創(chuàng)建電路原理圖,然后依據(jù)實驗情況對電路圖選項進行設置,開啟仿真開關(guān),使電路運行,再借助仿真儀器,獲取理想的仿真結(jié)果。解調(diào)、調(diào)制電路是組成通信設備的重要部分,解調(diào)和調(diào)制方式對系統(tǒng)的性能有著巨大影響,同時也是在高頻電子線路學習中的難點。

2.1普通AM(調(diào)幅)信號波形仿真

調(diào)幅是振幅調(diào)制的簡稱,調(diào)幅包括:抑制載波、普通調(diào)幅等,普通調(diào)幅是其中最基本的一種,其余調(diào)幅都是有普通調(diào)幅演變來的。依據(jù)調(diào)幅信號形成的基本原理,在Multisim11下創(chuàng)建普通調(diào)幅電路,開啟仿真后可以可在雙蹤示波器上看到低頻調(diào)制信號與普通調(diào)幅信號波形對比圖。對直流電壓V3進行調(diào)整,使電路調(diào)幅系數(shù)進行改變但V3與1V相等時,調(diào)幅系數(shù)將超過1,則為方正波形,發(fā)生調(diào)幅現(xiàn)象,已調(diào)波在經(jīng)歷檢波后將無法恢復到原有的形態(tài),屬于嚴重失真,因此在實際教學中應當盡量避免此現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2二極管包絡檢波器仿真波形

二極管構(gòu)成的包絡檢波器性能強,結(jié)構(gòu)簡單,因此被廣泛應用與檢波電路教學中,經(jīng)過解調(diào)后輸出的信號能夠?qū)斎胄盘柕陌j進行合理反映,仿真電路如圖4所示。開啟仿真,對電路參數(shù)進行調(diào)整,便可得到獲得調(diào)解后信號與輸入信號兩者的對比。但在對電路參數(shù)調(diào)整過程中,如果沒有對電路參數(shù)進行正確選擇,二級管包絡檢波器在實際工作中極有可能發(fā)生負峰切割失真和惰性失真。因此,在實際操作過程中要注重電路參數(shù)的調(diào)整。

3計算機仿真應用需要做好輔助工作

(1)整合教學內(nèi)容對課堂、實驗教學內(nèi)容進行整合,在使用計算機仿真前,教師需要做大量工作。首先,教師要對教學中的內(nèi)容進行詳細統(tǒng)籌。例如,在教學過程中,哪些部分課堂講解的內(nèi)容需要利用計算機仿真代替,哪些教學內(nèi)容應當通過計算機仿真演示,又有哪些內(nèi)容使需要通過計算機仿真對學生進行指導。

(2)編制輔助教學手冊對高頻電子線路教學內(nèi)容進行整合后,教學應當精細編制輔助教學手冊,對進行過程進行指導。輔助教學手冊中的內(nèi)容應當通俗易懂,計算機仿真的思路、目的、步驟等內(nèi)容要言簡意賅,便于學生理解和運用。

(3)改革考核制度考核是檢驗教學成果的主要手段,既然在高頻電子線路教學中引入了計算機仿真,那么在考核中也應當有所體現(xiàn)。在考核過程中不僅要涵蓋大綱的教學要求,同時也要加入計算機仿真考核。在考核上應當做出合理的改革,主要體現(xiàn)在總成績的構(gòu)成上。通過實踐應用表明,合理的考核結(jié)構(gòu),不僅能夠使計算機仿真教學在高頻電子線路教學中起到更好的作用,同時對學生的學習起到了一定督促作用。

4結(jié)語

將計算機仿真軟件應用到高頻電子線路教學中,可以將教學中抽象難懂的內(nèi)容進行展示,通過改變參數(shù)獲取不同波形,不僅可以提高學生的學習興趣,同時也可以加深學生對知識的理解,是一種值得推廣的方法。

作者:張曉軍 陸興華 單位:廣東工業(yè)大學

計算機仿真論文:公鐵聯(lián)運物流系統(tǒng)計算機仿真論文

1計算機仿真技術(shù)概述

1.1宏觀仿真(Macro-simulation)

描述公鐵聯(lián)運系統(tǒng)各要素及其規(guī)律的細節(jié)程度較低,主要通過集聚行為來對物流及交通流進行描述,僅僅對車流在路段和節(jié)點的流入流出行為進行描述,而對兩種運輸方式的切換及列車、車輛的運行過程中的行為等細節(jié)行為不進行描述。常見的宏觀仿真軟件有TransCAD、TRIPS、CUBE、VISUM及EMME等。

1.2中觀仿真(Med-simulation)

能夠較高程度的對系統(tǒng)要素及其規(guī)律進行描述,以列車或者貨車組成的隊列為基本單元,在對車流在路段和節(jié)點流入流出行為進行描述的同時,能夠?qū)煞N運輸方式的切換及列車、車輛的運行過程中的行為進行簡單的近似描述。常見的中觀仿真軟件有CONTRAM、TISI和INTEGRATION等。

1.3微觀仿真(Micro-simulation)

描述公鐵聯(lián)運系統(tǒng)各要素及其規(guī)律的細節(jié)程度較高,對于物流和交通流以單個列車、車輛為基本單位進行描述,對兩種運輸方式的切換及列車、車輛的運行過程中的行為能夠較為真實地反映。常見的微觀仿真軟件有Corsim、Paramics、Trans-Modeler、AIMSUN、SimTraffic、VISSIM、MITSIM及Synchro等。

1.4次微觀仿真(Submicroscopic-simulation)

描述公鐵聯(lián)運系統(tǒng)各要素及其規(guī)律的細節(jié)程度最高。例如:次微觀仿真模型在對運輸方式切換行為進行描述的同時,還要對車輛承載量的改變對車速的和費用的影響等進行描述。

2公鐵聯(lián)運物流仿真平臺建設及關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1公鐵聯(lián)運物流工程仿真平臺的建立

采用先進的物聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù),以公鐵聯(lián)運物流業(yè)務流程管理為優(yōu)秀,集成交通運輸工程、物流工程、現(xiàn)代物流運籌規(guī)劃、計算機控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場總線通訊技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)等學科和技術(shù),建立針對公鐵聯(lián)運物流的高連接性、精確性、集成性、動態(tài)性、實時性的要求,區(qū)別于一般物流概念的學習實驗室或演示實驗室,建立基于實際工程項目應用為背景的公鐵聯(lián)運物流工程仿真平臺。

2.2不同運輸環(huán)節(jié)的無縫連接

采用基于XML的EDI技術(shù)協(xié)調(diào)公鐵聯(lián)運的各個環(huán)節(jié),完成兩種不同運輸環(huán)節(jié)的無縫銜接,深入研究公鐵聯(lián)運信息的傳輸效率及跨地區(qū)傳輸,進而實現(xiàn)跨區(qū)域的實時信息傳輸、遠程數(shù)據(jù)分布式和集中式處理的結(jié)合以及多個異地局域網(wǎng)連接等。

2.3公鐵聯(lián)運的信息集成服務的研究

通過多目標協(xié)同優(yōu)化方法對公鐵聯(lián)運多式聯(lián)運的信息集成服務進行研究,達到物流過程中信息的高效共享和業(yè)務的協(xié)同聯(lián)動,實現(xiàn)跨區(qū)域,跨行業(yè),跨部門的信息共享,充分發(fā)揮信息集聚效應,達到降低成本提升效率的目的。

2.4公鐵聯(lián)運物流安全控制與研究

建立基于GIS的公鐵聯(lián)運物流安全監(jiān)控系統(tǒng),根據(jù)該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù),建立預警數(shù)據(jù)庫,對數(shù)據(jù)信息進行定性和定量分析,作出識別、診斷和決策。

3結(jié)束語

綜上所述,我國由于基礎(chǔ)設施落后,技術(shù)水平低及信息化程度不高等不足,迫切需要通過一種低成本、高效率的方式從多角度開展多式聯(lián)運研究,因此通過計算機仿真技術(shù),建立公鐵聯(lián)運工程設計仿真平臺對于尋求最優(yōu)解決方案具有重要的理論和實踐意義。

作者:李晶 侯倩倩 田彬 單位:蘭州交通大學機電技術(shù)研究所 蘭州交通大學自動化學院

計算機仿真論文:計算機仿真自動化物流系統(tǒng)設計論文

1我國的物流運作現(xiàn)狀分析

我們通過對2003年的第四次中國物流市場的供需狀況調(diào)查進行分析,調(diào)查出來的結(jié)果顯示出我國的物流行業(yè)運轉(zhuǎn)情況并不是很好。2.1企業(yè)的庫存期過長、周轉(zhuǎn)時間太慢通過該項調(diào)查我們可以看出,有百分之八十的企業(yè)原材料庫存時間在一周到三個月期間,百分之八十四的生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品庫存都在三個月以下,百分之七十的商品企業(yè)銷售庫存在一個月以下,這就表明我國的企業(yè)產(chǎn)品庫存時間太長,周轉(zhuǎn)時間太慢,主要還是物流情況差勁導致的,在此我們也能看出我國的物流情況急需得到相應改善,從而改變現(xiàn)在這種狀況。2.2人們對物流的滿意度較低生產(chǎn)企業(yè)里面的3PL相比較自理物流來看,在滿意度方面差別很大,對于自理物流的評價主要是不完全滿意,對第三方的物流評價就不是這么固定了,分布相對分散,滿意、不完全滿意和不滿意都有一部分。而在商業(yè)企業(yè)中,對物流不完全滿意的比例是最大的,這就表明第三方的物流服務是好于自理物流的。再從不滿意的原因分析,企業(yè)內(nèi)部對于物流服務的關(guān)心側(cè)重在于物流信息的操作質(zhì)量以及運作能力,對運作成有不滿意的評價也占一小部分,這就說明我國的物流系統(tǒng)還是不夠完善,物流行業(yè)的成本需要進一步降低。通過上述現(xiàn)狀我們可以看出,我國現(xiàn)如今的物流運作水平還是比較落后的,所以說我們應該加大對物流系統(tǒng)的優(yōu)化工作,提高物流系統(tǒng)的服務水平已經(jīng)在物品運輸上的成本的降低,只有這樣才能保證我國的物流行業(yè)繼續(xù)發(fā)展下去,才能讓企業(yè)的競爭優(yōu)勢得以凸顯。

2基于計算機仿真技術(shù)的自動化物流系統(tǒng)設計

2.1企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)物流系統(tǒng)

當企業(yè)內(nèi)部開始安排并且計劃著在生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)嵭形锪飨到y(tǒng)并且提出運行的總體方案時,應該根據(jù)企業(yè)內(nèi)部的實際情況以及生產(chǎn)出的產(chǎn)品的需求多設計出幾套不同的物流方案,然后對這些方案進行分析比較,不論是對哪一套方案進行分析,都需要在企業(yè)內(nèi)部的產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)中采集需要的樣品進行分析。此外,我們可以在這一流程里面融入計算機仿真技術(shù),這樣就能夠?qū)Χ嗵追桨高M行實際情況下的運作模擬操作、物流運作的績效評估以及企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)試驗等等。一般而言,計算機仿真技術(shù)在企業(yè)的物流系統(tǒng)中加以應用,主要在原材料的購買、運輸以及儲存,還有整套產(chǎn)品的生產(chǎn)流水線以及產(chǎn)品的加工、出庫這些方面有所體現(xiàn),它能夠?qū)ι鲜龅倪^程進行動態(tài)化的仿真模擬操作,從而能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)節(jié)的效率進行提升,還能夠降低原材料等物質(zhì)的運輸成本,可以讓企業(yè)內(nèi)部的物流系統(tǒng)各項指標得到改善。此外,通過計算機仿真技術(shù)的物流系統(tǒng)我們可以有效地對生產(chǎn)設備的功能進行檢查,還可以檢驗企業(yè)的訂單要求和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的匹配程度,還有交通工具的有效利用,物流的運輸方式和運輸路線是否最優(yōu),生產(chǎn)物資的原材料經(jīng)過的環(huán)節(jié)是否達到了最簡等等。現(xiàn)在看來,物流系統(tǒng)中融入自動化計算機仿真技術(shù)可以有效地對企業(yè)物流的各個方面進行檢驗,能夠極大的對物流系統(tǒng)進行完善,在促進其優(yōu)化方面起著重要的作用。

2.2適用于港口的物流系統(tǒng)

在港口的物流系統(tǒng)中加以應用計算機仿真技術(shù),主要是在港口物流系統(tǒng)的環(huán)節(jié)以及相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)劃方面得以體現(xiàn),即船舶泊位設計、貨柜堆場設計、裝運搬卸工藝設計等的合理分配和資源優(yōu)化上,另外對于現(xiàn)實港口管理系統(tǒng)的策略制定和優(yōu)化方面也是計算機仿真系統(tǒng)要解決的一個重點問題,最主要的目標就是想對港口物流作業(yè)的調(diào)度進行實時化的實現(xiàn),包括港口生產(chǎn)調(diào)度、貨柜堆場作業(yè)控制、車輛作業(yè)路線等,我們對這些線路環(huán)節(jié)進行仿真操作以及分析,能夠?qū)Ω劭诘奈锪髯鳂I(yè)系統(tǒng)有一個科學合理的評判,對其整體的流程進行有一定的積極影響,此外,還能實現(xiàn)對于物流系統(tǒng)整體的錢能診斷以及深入分析。我們在分析之后的基礎(chǔ)上對港口物流系統(tǒng)進行改進優(yōu)化,選擇最優(yōu)的改進方案,就能達到最好的改進效果。目前計算機仿真技術(shù)在港口物流貨柜堆場的管理中已經(jīng)實現(xiàn)了實時立體化全景象管理和控制,這在很大程度上對各種貨柜的存放、搬運以及出入情況進行了改善,操作起來更加的方便,從而提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

3結(jié)論

自動化的物流系統(tǒng)設計最前沿的手段以及現(xiàn)代的解決方案就是對計算機仿真技術(shù)的利用,那些基于計算機仿真技術(shù)的自動化物流系統(tǒng)的設計,能夠?qū)ξ锪餍袠I(yè)的操作自動化水平、智能化水平以及技術(shù)化水平有效地進行提高,此外,物流工程的直觀性也可以通過計算機仿真技術(shù)來進行提高。本文主要分析了計算機仿真技術(shù)和物流系統(tǒng)的含義,然后分析了兩種技術(shù)的相互融合起到的促進作用,之后對我國前幾年的物流運作狀況進行了統(tǒng)計性分析,最后是介紹了兩種不同的應用了計算機仿真技術(shù)的物流系統(tǒng),與相關(guān)的物流作業(yè)的基本功能和要求進行聯(lián)系,認為我國的物流系統(tǒng)還需要進一步的進行完善,我們要致力于發(fā)展基于計算機仿真技術(shù)的自動化物流系統(tǒng)設計。

作者:余小花 單位:陜西財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學院

計算機仿真論文:負控系統(tǒng)計算機仿真論文

1覆蓋率算法在負控系統(tǒng)中的應用

負控系統(tǒng)在電力網(wǎng)絡中有兩個重要的應用,首先是數(shù)據(jù)采集節(jié)點,通過部署在各個電力網(wǎng)絡節(jié)點的負控終端來實時的采集電力負荷的運行數(shù)據(jù),并且通過中繼站上傳到負控中心。由于中繼站的成本較高,因此在中繼站的部署過程中也要通過仿真分析來確定一個優(yōu)化的部署方案。在中繼站的部署過程中要考慮到本區(qū)域的電力負荷、地形等因素,以便能夠更好的規(guī)劃部署,消除盲區(qū)。在負控系統(tǒng)的規(guī)劃階段,可以使用現(xiàn)有的智能算法來確定最優(yōu)化的方案,在本節(jié)剩下的部分中將會根據(jù)人工魚群基本算法提出一個適用于負控系統(tǒng)規(guī)劃的人工魚群算法模型。在負控系統(tǒng)中,為了避免負控終端的資源浪費,規(guī)劃的目標應該是使目標函數(shù)達到最大值,因此也就是使人工魚群向食物濃度較大的方向移動。

1.1參數(shù)設定

根據(jù)負控系統(tǒng)的特性對參數(shù)進行設定,根據(jù)指定區(qū)域中預先估計的負控中心的規(guī)模、中繼站的數(shù)量負控終端的數(shù)量,結(jié)合該區(qū)域中的用戶數(shù)量和電力負荷來確定人工魚群的規(guī)模,根據(jù)負控系統(tǒng)需要覆蓋的區(qū)域的大小來確定魚群的移動范圍,根據(jù)中繼站的覆蓋范圍和負控終端的覆蓋范圍來確定魚群的視野,最后根據(jù)指定中繼站所管理的負控終端數(shù)來確定迭代參數(shù)和密度參數(shù)。

1.2初始化人工魚群

根據(jù)指定區(qū)域中的用電負荷和用戶數(shù)來生成n個數(shù),為每條人工魚的初始位置,人工魚的初始位置要根據(jù)指定區(qū)域中電力負荷來確定。

1.3執(zhí)行算法

根據(jù)預先設定的參數(shù),使用人工魚群基本算法對人工魚群的追尾行為、聚群行為進行模擬,人工魚根據(jù)自己的所在區(qū)域中魚群密度較大而且食物濃度較高的區(qū)域移動。如果無法確定移動方向,則根據(jù)自己當前位置的食物濃度選擇一個比當前濃度高的方向進行移動或者隨機移動一步。如果達到最大迭代次數(shù),輸出魚群密度最高的區(qū)域,即得到最佳的部署位置。

1.4方案分析

根據(jù)算法執(zhí)行結(jié)果來設定負控終端和中繼站的部署方案,根據(jù)地形等因素適當?shù)倪M行調(diào)整。最后根據(jù)指定區(qū)域的實際用電數(shù)據(jù)對方案進行仿真測試,根據(jù)測試結(jié)果在進行方案的優(yōu)化和修改。人工魚群的基本算法提出后,學術(shù)界根據(jù)不同的需求對該算法模型進行了大量的優(yōu)化,并且在電力系統(tǒng)中有很多的應用研究,例如齊志華將人工魚群算法應用于電力控制系統(tǒng),吳杰對人工魚群算法在輸電網(wǎng)絡規(guī)劃中的應用進行了分析。

2結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,必然會對電力負載控制提出更高的要求。負控系統(tǒng)將在監(jiān)控電力網(wǎng)絡中各節(jié)點的狀態(tài)、動態(tài)控制各節(jié)點的運行等方面起著重要的作用。合理的部署負控系統(tǒng)能夠最大化的節(jié)約電力網(wǎng)絡的投入,更好的為用戶服務。因此,在以后的發(fā)展中,基于人工智能算法的計算機仿真優(yōu)化技術(shù)將會對負控系統(tǒng)的規(guī)劃提供更好的決策依據(jù)。

作者:田博今 李源 劉亞敏 陳勁 單位:國網(wǎng)重慶信息通信分公司

計算機仿真論文:水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)計算機仿真論文

1.水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真模型建立

1.1引水系統(tǒng)

由于水輪機是一個動態(tài)元件,在工作時,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化和運動相對于穩(wěn)定時要復雜很多,所以在進行水力瞬變的計算中,工作人員通常采用水輪機在穩(wěn)定情況下工作時的綜合特性曲線去確定水輪機流和水輪機力矩特性,但是在水輪機穩(wěn)定狀態(tài)下的綜合特性曲線不包括尾水管和蝸殼不稱定工況時水流慣性對水輪機特性曲線的影響。在計算水輪機綜合特性曲線時如果引水管道很長,其影響對于整體的綜合特性曲線影響不大,所以可以忽略。反之,則要進行一些運算確定其特性曲線而不可忽略。在計算機對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行仿真建模時,由于實際的水力發(fā)電站中線路復雜,所以在建立模型是必須要對整個水力發(fā)電系統(tǒng)中的所有管道通路進行編號,這樣可以有效地避免重復而出現(xiàn)的誤差,也可以提高整體的工作效率。在對于系統(tǒng)管道進行編號后,由于整體管道過多,同時建立其仿真模型非常麻煩,工作人員通常需要把管道分成若干個網(wǎng)格,網(wǎng)格的邊界點作為計算節(jié)點,然后在網(wǎng)格內(nèi)部進行仿真,然后進行最后統(tǒng)一的計算,建立合理的引水系統(tǒng)。

1.2電液隨動系統(tǒng)

現(xiàn)代水輪機調(diào)速是由電子調(diào)節(jié)控制器和電液隨動系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。對于前一部分我國研究的比較深入,技術(shù)比較成熟。但對于電液隨動系統(tǒng)基本保持原有體制并在此基礎(chǔ)上進行一部分優(yōu)化微調(diào)。微調(diào)主要分為模擬電調(diào)和微處理器電調(diào)兩種方法。但是這兩種方法都是采用電液隨動系統(tǒng)。電液隨動系統(tǒng)作為水輪機調(diào)速的執(zhí)行部分,是其中不可缺少的重要組成部分。但是由于在水輪機調(diào)速系統(tǒng)中工作油液量大,流動路徑較長,并且與大氣和壓縮空氣直接接觸,使得工作油液內(nèi)的金屬微粒、油泥、纖維等機械雜質(zhì)較多,并且由于酸堿、水分所引起的油質(zhì)劣化十分嚴重,又由于電液隨動系統(tǒng)可靠性差,綜合所有因素,電液隨動系統(tǒng)油孔容易被堵塞,多次工作后斷線,強度低等缺點。但是通過電子計算機仿真系統(tǒng)對此進行仿真,可以滿足不同情況下的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng),使效果達到最優(yōu)值。

2.水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真算法

2.1引水系統(tǒng)仿真算法

在仿真編程時,引水系統(tǒng)特征線方程與水輪機聯(lián)立作為一個部分,引水系統(tǒng)采用特征線法求解;水輪機的流盆和力矩可由模型特性曲線上查得。調(diào)速器和發(fā)電機等部分的徽分方程作為另一部分,并分為存在大擾動和小擾動兩種情況考慮。由于存在大擾動時,水輪機參數(shù)變化很大,超出其線性范圍,因此小擾動模型不適用。為此調(diào)速器和發(fā)電機采用差分方程的方式建模,采用特征線原理求解。將上述兩部分交替求梁晨哈爾濱電機廠有限責任公司黑龍江哈爾濱150040解,即為水輪調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)仿真結(jié)果。

2.2電液隨動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

將電液隨動系統(tǒng)中的步進電機,主接力器作為積分環(huán)節(jié),液壓缸、主配壓閥作為一階慣性環(huán)節(jié)。同時記錄導葉控制信號的限幅,步進電機輸出限幅,步進電機輸入信號死區(qū)以及液壓缸、主配壓閥死區(qū)等5個主要非線性。并且利用連續(xù)系統(tǒng)離散化非線性系統(tǒng)數(shù)字仿真,即可得電液隨動系統(tǒng)傳遞函數(shù)。

3.仿真系統(tǒng)具備功能

3.1水輪機特性的計算

在求解非線性方程組時,如果沒有水輪機流量特性和力矩特性的全特性,就只能在模型綜合特性與逸速特性的基礎(chǔ)上延長使用,所以在求解非線性方程組時,必須知道水輪機流量特性和力矩特性的全特性。同時將水輪機的特性參數(shù)用數(shù)組的方式在計算機中儲存,需要儲存的參數(shù)有:導葉開度,機組單位轉(zhuǎn)速,機組單位流量和機組力矩。但是由于實際值與計算機所儲存的理想數(shù)值存在誤差,所以在實際計算出的數(shù)值與計算機儲存的數(shù)值不相等,可以通過拉格朗日公式或者四點插值方法計算求得與單位流量個單位力矩所對應的計算值。

3.2仿真系統(tǒng)步長計算

由于理想情況下和現(xiàn)實情況存在誤差,從而導致計算結(jié)果不準確,為了減小誤差,使計算結(jié)果與實際情況更加符合,仿真計算時的步長必須取得足夠小,分割的足夠精密。步長的確定原則是:仿真系統(tǒng)計算步長的時間必須小于計算機微調(diào)調(diào)速器的采樣時間,這樣才能最小的減小誤差,同時步長的計算必須在上述條件下同時也滿足水擊計算的特征方程曲線。當步長計算不能滿足水擊計算特征方程曲線時,應該在仿真系統(tǒng)中適當?shù)恼{(diào)整波速使得步長滿足其條件。

4.水輪調(diào)節(jié)系統(tǒng)仿真硬件設計

對于水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的仿真,應該從我們的真實情況出發(fā),不能在理想情況下進行仿真實驗,否則實驗結(jié)果很難融入到真正的生產(chǎn)使用。在設計仿真系統(tǒng)的同時應該在實物中加入輸入輸出模塊,以便系統(tǒng)中參數(shù)的輸入。同時為了方便我們更容易的觀察水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實時性變化,仿真系統(tǒng)應該具備顯示功能,并且為了方便我們對參數(shù)的調(diào)節(jié),確定系統(tǒng)的優(yōu)先級別,安裝可控制的顯示屏是最好的選擇。結(jié)束語水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為水電站中最為重要的環(huán)節(jié),其控制性能和可靠性一直是人們十分關(guān)注并希望優(yōu)化的問題。因此在計算機發(fā)展迅速的今天,很多學者利用計算機仿真技術(shù)研究。在當前看來,通過計算機仿真技術(shù),分別建立模型,列寫算法,并根據(jù)不同條件對模型算法進行微調(diào),即可得到可靠,準確的結(jié)果,大大節(jié)省了人力物力,也使其可靠性增加。但隨著科技的進步,越來越先進,精確的仿真也被提出來。由此可見,計算機仿真技術(shù)因為具有高效,優(yōu)質(zhì),經(jīng)濟的特點,被越來越多的學者青睞,并且在水電能源理論研究和技術(shù)開發(fā)方面具有很好的前景。

作者:梁晨 單位:哈爾濱電機廠有限責任公司

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