大一計算機(jī)仿真技術(shù)研究論文
仿真的建模方法、采用的仿真計算機(jī)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(jī)仿真技術(shù)研究論文，供大家參考。
大一計算機(jī)仿真技術(shù)研究論文篇一
《 PLC測控系統(tǒng)下計算機(jī)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(jìn)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(jìn)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(yùn)行實現(xiàn)
仿真系統(tǒng)通過梯形圖程序的運(yùn)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(jìn)行邏輯解算進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成指令進(jìn)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(yùn)行的流程為:在梯形圖編輯器中，用戶點擊“運(yùn)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(jìn)行其指令解釋→直至該條指令結(jié)束→自動進(jìn)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(jìn)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(jìn)行仿真之前，還需要對電子元器件進(jìn)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(jìn)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(jìn)行說明，并通過在仿真環(huán)境中進(jìn)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(jìn)、出水，系統(tǒng)中主要的元器件包括液面?zhèn)鞲衅?、電磁閥、PLC控制器以及電動機(jī)。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(jī)M運(yùn)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(jī)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。基于此，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(jī)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(yùn)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(yùn)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(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了PLC系統(tǒng)的計算機(jī)仿真平臺軟件。通過對PLC控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)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(jī)仿真系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行了分析，在今后的研究中還需要進(jìn)一步完善對PLC的功能仿真，并進(jìn)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(jī)仿真技術(shù)研究論文篇二
《 雙層雙波護(hù)欄計算機(jī)仿真論文 》
1計算機(jī)仿真模擬分析
1.1中型貨車仿真模擬碰撞
計算護(hù)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(hù)欄中型貨車的最大動態(tài)變形量為0.81m，高出分離式護(hù)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(hù)欄的立柱間距為2m，而疊加式雙層雙波護(hù)欄的立柱間距為4m，在相同碰撞條件下分離式雙層雙波護(hù)欄將更多的碰撞力傳遞至護(hù)欄基礎(chǔ)，而疊加式雙層雙波護(hù)欄的護(hù)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(yuǎn)端的護(hù)欄來將碰撞車輛導(dǎo)向。根據(jù)以往的車輛-護(hù)欄實車碰撞試驗和計算機(jī)仿真模擬碰撞分析經(jīng)驗，中型貨車與護(hù)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(hù)欄或是導(dǎo)向后側(cè)翻，雖然車輛未沖出護(hù)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(hù)欄為代表的剛性護(hù)欄和纜索護(hù)欄所代表的柔性護(hù)欄來說，由橫梁和立柱組成的梁柱式護(hù)欄即半剛性護(hù)欄最易發(fā)生此種碰撞結(jié)果，最主要的原因是護(hù)欄橫梁與立柱強(qiáng)度的不匹配。疊加式雙層雙波護(hù)欄與分離式雙層雙波護(hù)欄相比在疊加處提高了橫梁的整體強(qiáng)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(yuǎn)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(hù)欄依然可以保持對中型貨車的有效防護(hù)。
1.2中型客車仿真模擬碰撞
依據(jù)JTGB05-01-2013《公路護(hù)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(hù)欄進(jìn)行中型客車的計算機(jī)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)欄碰撞時較易發(fā)生的碰撞失敗后果是車輛騎跨護(hù)欄，梁柱式護(hù)欄發(fā)生此種現(xiàn)象的原因一般是橫梁強(qiáng)度不夠或橫梁有效高度不足造成的，疊加式雙層雙波護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)欄進(jìn)行小型客車的計算機(jī)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(hù)欄碰撞試驗中，小型客車與護(hù)欄碰撞的主要考核指標(biāo)是對護(hù)欄緩沖功能的計算分析。護(hù)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(hù)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(hù)欄的用鋼量，其中疊加式雙層雙波護(hù)欄總用鋼量為129.0kg，分離式雙層雙波護(hù)欄的用鋼量為160.8kg，相比之下疊加式護(hù)欄用鋼量要節(jié)省19.8%。在改擴(kuò)建項目的護(hù)欄再利用升級改造項目中原有護(hù)欄的護(hù)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(hù)欄的新增用鋼量分別為57.5kg和86.3kg，相比之下疊加式護(hù)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(hù)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(hù)欄與分離式雙層雙波護(hù)欄相比，其安全防護(hù)能力沒有較為明顯的差距，均能達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中A級防撞等級，碰撞能量達(dá)到160kJ，而疊加式雙層雙波護(hù)欄用鋼量卻比分離式要低很多，此外疊加式雙層雙波護(hù)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(hù)欄尚未進(jìn)行實車碰撞試驗驗證，需要進(jìn)一步優(yōu)化研究才可達(dá)到實際應(yīng)用和推廣的階段。
大一計算機(jī)仿真技術(shù)研究論文篇三
《 數(shù)控技術(shù)教學(xué)計算機(jī)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(jī)床作為機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機(jī)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(jī)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(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，最終不得不截肢。如何避免機(jī)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(qiáng)調(diào)安全問題。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機(jī)床實際操作之前并沒有對機(jī)床的運(yùn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jī)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(jī)床面板的操作和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動運(yùn)行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)床主軸的運(yùn)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(dá)。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(xì)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(yùn)動的變化。目前大多數(shù)計算機(jī)數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實際的數(shù)控機(jī)床操作，幾乎完全和實際的數(shù)控機(jī)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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運(yùn)動軌跡，在直觀地展示運(yùn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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?，在斯沃?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(jī)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(jī)床，以適應(yīng)未來走向工作崗位進(jìn)行數(shù)控編程或者操作機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)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。
有關(guān)大一計算機(jī)仿真技術(shù)研究論文推薦：