大一計算機仿真技術(shù)研究論文
仿真的建模方法、采用的仿真計算機平臺及文件開發(fā)軟件是關(guān)系到仿真技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的大一計算機仿真技術(shù)研究論文，供大家參考。
大一計算機仿真技術(shù)研究論文篇一
《 PLC測控系統(tǒng)下計算機仿真論文 》
1PLC部分仿真實現(xiàn)
1.1梯形圖指令解釋實現(xiàn)
在特殊指令解釋時，需要將起始和終止共兩次的掃描狀態(tài)進行對比，來最大限度地保證其正確性。具體操作時可選用兩個虛擬內(nèi)存條，并引入“備用堆棧”和“備用結(jié)果寄存器”來保存起始掃描的計算結(jié)果，以及“堆棧”和“結(jié)果寄存器”來保存結(jié)束掃描的算結(jié)果，以下進行具體說明:(1)常開(及常閉)觸點的實現(xiàn)流程。取出觸點內(nèi)存地址→將結(jié)果寄存器中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)放入堆棧→將地址值(常閉觸點則取反)放入結(jié)果寄存器;(2)線圈作用的實現(xiàn)。將結(jié)果寄存器中的值輸出至分別起輸出、輔助、保持作用的“繼電器”內(nèi)存地址中。
1.2梯形圖程序運行實現(xiàn)
仿真系統(tǒng)通過梯形圖程序的運行并根據(jù)其轉(zhuǎn)化后的指令語句，即可實現(xiàn)對真實PLC控制系統(tǒng)的模擬。各輸入點的狀態(tài)被依次掃描，并由系統(tǒng)軟件中用戶編制的程序進行邏輯解算進一步轉(zhuǎn)化成指令進行執(zhí)行，指令的執(zhí)行結(jié)果可以被后續(xù)待掃描的指令所利用，然后依次對應(yīng)向各輸出點發(fā)出控制信號。梯形圖程序運行的流程為:在梯形圖編輯器中，用戶點擊“運行”按鈕→觸發(fā)系統(tǒng)定時器→系統(tǒng)初始化內(nèi)存地址(常開觸點置零，常閉觸點的定時器及計數(shù)器清空)→逐一掃描各元器件并同時進行其指令解釋→直至該條指令結(jié)束→自動進入下一條指令的掃描→直至用戶點擊“停止”按鈕。
2電路搭建部分仿真實現(xiàn)
在仿真系統(tǒng)中，本文通過在軟件中設(shè)置元素來模擬元器件，這里以設(shè)置通用繼電器的模擬元件為例來進行分析。在元器件編輯器中，用戶可以在兩個菜單中分別選擇元器件(如繼電器、開關(guān)按鈕、接觸器、熔斷器、電磁閥、限位開關(guān)、電鈴、傳感器以及聲光指示裝置)以及對應(yīng)的元器件元素(如線圈、接線柱、觸頭、連接線以及保險絲等)。在通用繼電器設(shè)計初始，用戶須通過定義邊框確定元器件大小，然后設(shè)置線圈及接線柱并用連接線連接，并設(shè)置一動一靜兩個觸頭以及若干開關(guān)，設(shè)置完成后即可點擊生成一個通用繼電器。在對電路進行仿真之前，還需要對電子元器件進行解釋，這里仍以通用繼電器為例來說明解釋的原理和過程，由于電路解釋時需要即時刷新，這會導(dǎo)致電路中元件的動作之間產(chǎn)生相互影響，本文這里引入“樹”的概念來解釋電路，通過將電路中的元器件作為單個節(jié)點加入到“樹”中，用戶在設(shè)置時，可首先新建“樹”，接著清空“樹節(jié)點(元器件)”的狀態(tài)，然后對各節(jié)點進行循環(huán)檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)控制電路不通時停止循環(huán)，最后遍歷節(jié)點并給出各元器件輸出值。
3應(yīng)用實例分析
3.1實例情況說明
基于以上論述，本文這里選擇水塔水位控制系統(tǒng)作為仿真實例，對仿真系統(tǒng)的建立過程進行說明，并通過在仿真環(huán)境中進行測試來論證仿真系統(tǒng)的實用性。水塔水位控制系統(tǒng)是通過PLC自動控制來實現(xiàn)水塔自動進、出水，系統(tǒng)中主要的元器件包括液面?zhèn)鞲衅鳌㈦姶砰y、PLC控制器以及電動機。圖4所示為水塔水位自動控制系統(tǒng)示意圖，其動作流程為:當(dāng)水池水位低于水池低水界時，液面?zhèn)鞲衅魇筍3開關(guān)接合(ON)，YV電磁閥門打開，水池開始蓄水。水位高于低水位界時，S3開關(guān)斷開(OFF)。當(dāng)水位升高到高于水池高水位界時，液面?zhèn)鞲衅魇归_關(guān)S4開關(guān)接合(ON)，YV閥門關(guān)閉，水池停止蓄水。水塔水位低于水塔低水位界，液面?zhèn)鞲衅魇筍2開關(guān)接合(ON)，若此時S3為斷開狀態(tài)，則電動機M運轉(zhuǎn)，驅(qū)動水泵抽水。水塔水位上升到高于水塔高水界時，液面?zhèn)鞲衅魇筍1開關(guān)接合(ON)，電動機M停轉(zhuǎn)，水泵停止工作。
3.2系統(tǒng)仿真實現(xiàn)
從以上分析可見該控制系統(tǒng)的工作原理，可以看出系統(tǒng)可通過相關(guān)元器件實現(xiàn)水塔和水池上、下限水位調(diào)節(jié)和水塔放水等功能?；诖?，本文做以下仿真設(shè)計:
(1)將實例控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計并下載到仿真電路設(shè)計的PLC中。
(2)以實時水位、水位上限及水位下限作為變量，根據(jù)上節(jié)所述的系統(tǒng)工作原理對應(yīng)編制液位上升和下降函數(shù)，以模擬真實的水池和水塔液位變化。
(3)在仿真系統(tǒng)中設(shè)置6個可供用戶自行定義和更改的控制單位，并將它們分別與水塔和水池的高、低液位傳感器以及電動機和電磁閥的開關(guān)共6個元器件相對應(yīng)。在仿真系統(tǒng)的對話框中，首先設(shè)置水塔和水池的水位標(biāo)識，可分別用“L”、“M”、“H”對應(yīng)表示實時水位“低于低液位傳感器”、“高于低液位且低于高液位的傳感器”、“高于高液位傳感器”的三種狀態(tài)，在另外一個對話框中，用戶可在輸入框中點擊選擇已經(jīng)在電路編輯器中編輯好的輸入、輸出量與真實控制系統(tǒng)中的6個實際元器件相對應(yīng)。在完成所有的設(shè)置之后，既可以運行仿真系統(tǒng)并通過觀察模擬結(jié)果判斷PLC的程序正確與否以及電路是否搭建正確。經(jīng)過觀察，在仿真系統(tǒng)運行期間各環(huán)節(jié)控制動作正確，基本能夠?qū)崿F(xiàn)水池水塔自動控制系統(tǒng)的實際功能。
4結(jié)語
為減少PLC產(chǎn)品的研發(fā)周期及成本，本文在對PLC的工作原理及流程進行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了PLC系統(tǒng)的計算機仿真平臺軟件。通過對PLC控制系統(tǒng)的工作原理進行分析，掌握了其各組成部分的特性以及仿真需注意的要點，并以此為基礎(chǔ)對PLC的計算機仿真系統(tǒng)進行了總體布置，并分別確定了其各部分的組成及功能。文章以一個水塔水位自動控制系統(tǒng)為例進行了仿真分析，并以仿真所得結(jié)果論證了仿真系統(tǒng)的有效性。由于篇幅等各方面的原因，本文僅對PLC及其仿真系統(tǒng)中的幾個重要環(huán)節(jié)進行了分析，在今后的研究中還需要進一步完善對PLC的功能仿真，并進一步實現(xiàn)仿真系統(tǒng)和真實系統(tǒng)的聯(lián)接。
大一計算機仿真技術(shù)研究論文篇二
《 雙層雙波護欄計算機仿真論文 》
1計算機仿真模擬分析
1.1中型貨車仿真模擬碰撞
計算護欄在中型貨車碰撞過程中的動態(tài)變形情況，計算結(jié)果顯示最大動態(tài)變形量為1.43m，對比同等碰撞條件下分離式雙層雙波護欄中型貨車的最大動態(tài)變形量為0.81m，高出分離式護欄很多的主要原因是受到立柱間距的影響。分離式雙層雙波護欄的立柱間距為2m，而疊加式雙層雙波護欄的立柱間距為4m，在相同碰撞條件下分離式雙層雙波護欄將更多的碰撞力傳遞至護欄基礎(chǔ)，而疊加式雙層雙波護欄的護欄板承受了更多的碰撞力，通過自身變形吸收了更多的能量并將碰撞能量傳遞給更遠端的護欄來將碰撞車輛導(dǎo)向。根據(jù)以往的車輛-護欄實車碰撞試驗和計算機仿真模擬碰撞分析經(jīng)驗，中型貨車與護欄碰撞過程中較容易出現(xiàn)的不合格現(xiàn)象是車輛騎跨護欄或是導(dǎo)向后側(cè)翻，雖然車輛未沖出護欄但騎跨和側(cè)翻也是不允許的。這些碰撞結(jié)果是由多種因素構(gòu)成的，相對于混凝土護欄為代表的剛性護欄和纜索護欄所代表的柔性護欄來說，由橫梁和立柱組成的梁柱式護欄即半剛性護欄最易發(fā)生此種碰撞結(jié)果，最主要的原因是護欄橫梁與立柱強度的不匹配。疊加式雙層雙波護欄與分離式雙層雙波護欄相比在疊加處提高了橫梁的整體強度，雖然立柱間距增大了但橫梁將碰撞能量傳遞至距離碰撞點更遠的橫梁和立柱上，在碰撞過程中使更多的構(gòu)件參與分解和吸收碰撞能量，因此疊加式雙層雙波護欄依然可以保持對中型貨車的有效防護。
1.2中型客車仿真模擬碰撞
依據(jù)JTGB05-01-2013《公路護欄安全性能評價標(biāo)準(zhǔn)》及JTGD81-2006中A級防撞等級的要求和試驗條件，對疊加式雙層雙波護欄進行中型客車的計算機仿真模擬碰撞試驗，試驗條件為車輛重量10t、碰撞速度60km/h、碰撞角度20°。計算護欄在中型客車碰撞過程中的動態(tài)變形情況，計算結(jié)果顯示最大動態(tài)變形量為1.85m，對比同等碰撞條件下分離式雙層雙波護欄中型客車的最大動態(tài)變形量為1.43m。疊加式雙層雙波護欄同樣因為立柱間距較大而導(dǎo)致動態(tài)變形量較高。相對于中型貨車，中型客車與護欄碰撞時較易發(fā)生的碰撞失敗后果是車輛騎跨護欄，梁柱式護欄發(fā)生此種現(xiàn)象的原因一般是橫梁強度不夠或橫梁有效高度不足造成的，疊加式雙層雙波護欄的橫梁中心高度為70cm、橫梁上緣距離地面85cm，其有效高度對于中型客車來說是足夠的。對比試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)中型客車與護欄碰撞的最大動態(tài)變形量比中型貨車的數(shù)值大，這也是護欄-車輛碰撞中較為常見的現(xiàn)象。
1.3小型客車仿真模擬碰撞
依據(jù)JTGB05-01-2013《公路護欄安全性能評價標(biāo)準(zhǔn)》及JTGD81-2006中A級防撞等級的要求和試驗條件，對疊加式雙層雙波護欄進行小型客車的計算機仿真模擬碰撞試驗，試驗條件為車輛重量1.5t、碰撞速度100km/h、碰撞角度20°。在護欄碰撞試驗中，小型客車與護欄碰撞的主要考核指標(biāo)是對護欄緩沖功能的計算分析。護欄緩沖功能主要體現(xiàn)在車體加速度指標(biāo)情況。x，y，z三方向加速度絕對值的最大值分別為9.12g、4.81g、11.43g均未超過20g，其結(jié)果是符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。而分離式雙層雙波護欄的實車碰撞結(jié)果顯示其小型客車碰撞中的三方向加速度分別為9.92g，11.70g，9.40g，2者沒有明顯的差異。
2用鋼量對比
列出的分別是疊加式和分離式雙層雙波護欄的用鋼量，其中疊加式雙層雙波護欄總用鋼量為129.0kg，分離式雙層雙波護欄的用鋼量為160.8kg，相比之下疊加式護欄用鋼量要節(jié)省19.8%。在改擴建項目的護欄再利用升級改造項目中原有護欄的護欄板和立柱是可以再利用的，則疊加式和分離式雙層雙波護欄的新增用鋼量分別為57.5kg和86.3kg，相比之下疊加式護欄新增用鋼量要節(jié)省33.4%，節(jié)省的主要構(gòu)件是1個新增的Φ114×4.5×2250護欄立柱和1個196×178×200×3的防阻塊。
3結(jié)論
經(jīng)過以上分析，疊加式雙層雙波護欄與分離式雙層雙波護欄相比，其安全防護能力沒有較為明顯的差距，均能達到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中A級防撞等級，碰撞能量達到160kJ，而疊加式雙層雙波護欄用鋼量卻比分離式要低很多，此外疊加式雙層雙波護欄因不需要新增立柱，在施工工期和安裝難易程度上具有較高的優(yōu)勢。疊加式雙層雙波護欄尚未進行實車碰撞試驗驗證，需要進一步優(yōu)化研究才可達到實際應(yīng)用和推廣的階段。
大一計算機仿真技術(shù)研究論文篇三
《 數(shù)控技術(shù)教學(xué)計算機仿真論文 》
一、教學(xué)安全
對于教學(xué)安全主要是針對實踐操作部分，機床作為機械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓(xùn)。例如，某高校機械專業(yè)學(xué)生在企業(yè)實習(xí)期間由于操作失誤，直接導(dǎo)致手臂被機械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重損傷，最終不得不截肢。如何避免機械事故發(fā)生是學(xué)生在實踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學(xué)校非常強調(diào)安全問題。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機床實際操作之前并沒有對機床的運動情況有很清楚的了解，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此很多院校在進行數(shù)控實訓(xùn)操作的時候，多是恐懼危險的發(fā)生而走走形式，真正實際進行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學(xué)校為了讓學(xué)生參加比賽而培訓(xùn)數(shù)量比較少的學(xué)生，難以達到教學(xué)計劃中關(guān)于實踐教學(xué)部分的實際要求。
而采用計算機仿真技術(shù)的數(shù)控教學(xué)，可以在實際操作之前充分了解數(shù)控機床面板的操作和數(shù)控機床的運動運行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機床操作的演習(xí)，為實習(xí)實訓(xùn)部分做好充分的準(zhǔn)備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯誤或者操作失誤，既不會導(dǎo)致機床的損壞，更不會導(dǎo)致人員的傷亡。
二、教學(xué)效果和效率
數(shù)控程序編寫是數(shù)控類課程的主要教學(xué)內(nèi)容之一，如何正確地編寫數(shù)控程序也是數(shù)控類課程的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師主要利用PPT課間插入動畫、圖片、文字等內(nèi)容進行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發(fā)揮多媒體最大的功用。在講解過程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數(shù)控代碼控制刀具、機床主軸的運動情況。特別是對于一些比較復(fù)雜的循環(huán)指令只是通過這樣的講解方式往往很難準(zhǔn)確地表達。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動畫軟件制作一些比較詳細的動畫，但是這種動畫往往就是固定設(shè)置好的動作，缺乏參數(shù)的變化，不能通過修改參數(shù)來觀察刀具運動的變化。目前大多數(shù)計算機數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實際的數(shù)控機床操作，幾乎完全和實際的數(shù)控機床操作相同。
教師在授課過程中可以編寫實際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進行驗證，在驗證的過程中，可以隨時改變數(shù)控程序中的參數(shù)，來講解數(shù)控指令中參數(shù)控制刀具的運動規(guī)律，也可以改變數(shù)控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運行軌跡;這樣就可以更加清楚形象地講解數(shù)控編程中的各種程序指令和指令中各個參數(shù)的含義。在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)模擬加工零件過程中，在操作界面的左側(cè)顯示編寫的數(shù)控程序，仿真操作過程中根據(jù)刀具的運行軌跡，自動跳轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序段，幫助學(xué)生理解程序中控制對象的運行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運動軌跡，在直觀地展示運動軌跡的同時也可以隨時更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來獲取不同的軌跡。
三、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)
在實際的加工過程中，數(shù)控工藝主要體現(xiàn)在刀具、裝夾、進給量、主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、加工工序等。由于這部分內(nèi)容比較抽象，需要根據(jù)實際加工的材料、技術(shù)要求、零件現(xiàn)狀等具體情況進行講解。傳統(tǒng)授課方式只是通過語言的描述、圖片的展示來完成內(nèi)容的講解，學(xué)生很難理解。
在采用數(shù)控仿真系統(tǒng)進行教學(xué)過程中，可以根據(jù)加工零件結(jié)構(gòu)的不同，按照工序要求講解各種刀具的結(jié)構(gòu)、刀具的尺寸參數(shù);并且?guī)缀醪皇苋魏蜗拗疲谒刮謹(jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)的數(shù)控車刀包括了14種車刀刀桿、各種形狀的刀刃，并可以根據(jù)加工需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，也可以根據(jù)實際機床的結(jié)構(gòu)選擇四方刀架、八方刀架、十六方刀架，或者選擇前置刀架和后置刀架，滿足數(shù)控車床在加工各種零件的需求;在數(shù)控加工中心包括15種各種類型的刀具，同樣可以根據(jù)需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，選擇各種形式的刀庫，滿足數(shù)控銑削和加工中心加工各類零件的需求。
同時也可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征選擇適合的裝夾方式，也可以設(shè)計自己的專用夾具以滿足不同工藝裝夾的需求，使學(xué)生可以根據(jù)裝夾的情況，正確理解程序編寫過程中避開裝夾，防止車削或者銑削到夾具的零件，滿足工藝講解過程中關(guān)于工件裝夾的要求。斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)為數(shù)控銑床和加工中心工件提供了三種可選擇的裝夾方式，包括直接裝夾、工藝板裝夾和平口鉗裝夾，以滿足不同零件加工關(guān)于裝夾的要求，數(shù)控車床根據(jù)板料或管料的需求提供外圓裝夾方式和內(nèi)孔裝夾方式，以滿足車削零件加工的需求。
綜上所述，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)于應(yīng)用型本科的數(shù)控技術(shù)類課程的教學(xué)中可以適應(yīng)不同專業(yè)方向關(guān)于數(shù)控知識技能的學(xué)習(xí)，在減少師資投入的情況下學(xué)生可以盡可能多地了解和模擬操作時間生產(chǎn)中眾多廠家、型號和操作系統(tǒng)的機床，以適應(yīng)未來走向工作崗位進行數(shù)控編程或者操作機床的需求;同時從教師實際教學(xué)的角度，在理論教學(xué)方面，可以結(jié)合數(shù)控仿真軟件，實時地通過仿真操作來幫助學(xué)生理解數(shù)控編程和數(shù)控工藝的基本知識，同時也可以模擬不同機床的實際操作，大大減少事故率，保證教學(xué)過程以及學(xué)生參加工作后實際操作機床的危險。
經(jīng)過桂林航天工業(yè)學(xué)院多名教師近年來采用傳統(tǒng)教學(xué)方式和計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的方式進行教學(xué)證明，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技能的時候，一方面學(xué)習(xí)興趣大大提高，學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的激情比簡單枯燥的傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有明顯的差異，另一個方面學(xué)生學(xué)習(xí)的效果也明顯提升，實際掌握數(shù)控知識和數(shù)控操作的能力明顯提高。
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