導(dǎo)語：如何才能寫好一篇仿真軟件，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞： VNUC；仿真加工；數(shù)控教學(xué)

Abstract: The VNUC simulation software simulation machining of the shaft parts as an example, through the teaching practice, the application of VNUC simulation software can not only make up the equipment deficiencies, and to mobilize the enthusiasm of the students, improve the teaching quality of nc.

Key words: VNUC; machining simulation; NC Teaching

中圖分類號：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

隨著“三本”院校加強(qiáng)對于學(xué)生動手能力的要求，以及數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，對數(shù)控相關(guān)技術(shù)人員的需求日益增加，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切的問題。在傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行，這既占用了設(shè)備加工時(shí)間，又具有風(fēng)險(xiǎn)，培訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真軟件。它用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行培訓(xùn)，不僅可迅速提高操作者的素質(zhì)，而且安全可靠、費(fèi)用低。因此，VNUC數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，本文以VNUC仿真軟件對軸類零件的仿真加工為例，通過一段時(shí)間的數(shù)控教學(xué)，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件能在其中顯示出橋梁作用，能使理論和實(shí)踐有效的銜接，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式，增加了學(xué)生動手的機(jī)會，提高了操作的熟練程度。因此，把數(shù)控仿真軟件用于教學(xué)，是解決這一問題的有效途徑[2]。

車削零件的數(shù)控仿真加工

車削零件的尺寸及程序的編寫

圖1 車削加工零件

以加工如圖1所示零件為例說明FANUC車床的操作方法。采用外圓加工方式，選取刀尖半徑0.8，刀具長度60， D號刀片，J型刀柄。加工應(yīng)選擇直徑62mm，高為200圓柱型毛坯。

程序如下：

%

O0001

T0101;

M03 S800;

G00 X65. Z10. ;

G71 U7.0 R1.0 ;

G71 P050 Q110 U4. W2. F0.2 S500. ;

N050 G00 X6.0 Z2.0;

G01 Z-20.0 F10.;

G03 X14.0 Z-24.0 R4.0;

G01 W-8;

G02 X20.0 W-3.0 R3.0;

G01 W-37.0;

G03 U20.0 W-10.0 R10.0;

G01 W-20.0;

G02 X52.0 W-6.0 R6.0;

N110G03 U10.0 W-5.0 R5.0;

G70 P050 Q110;

G00 X65.0 Z10.;

M05;

M02;

%

打開“開始”菜單，在“程序/數(shù)控加工仿真系統(tǒng)/”中選擇“數(shù)控加工仿真系統(tǒng)”點(diǎn)擊，進(jìn)入系統(tǒng)，點(diǎn)擊“快速登錄”進(jìn)入系統(tǒng)主界面。

1.2 選擇機(jī)床

點(diǎn)擊菜單“機(jī)床/選擇機(jī)床…”，在選擇機(jī)床對話框中控制系統(tǒng)選擇FANUC，機(jī)床類型選擇車床并按“確定”按鈕。

1.3 機(jī)床回零

先使X軸回零，再使Z軸回零。

1.4 安裝零件

點(diǎn)擊菜單“零件/定義毛坯…”，在定義毛坯對話框中可改寫零件尺寸高和直徑，按確定按鈕。點(diǎn)擊菜單“零件/放置零件…”，在選擇零件對話框中，選取名稱為“毛坯1”的零件，并按確定按鈕，界面上出現(xiàn)控制零件移動的面板，可以用其移動零件，此時(shí)點(diǎn)擊面板上的退出按鈕，關(guān)閉該面板，零件已放置在機(jī)床工作臺面上。

1.5 輸入NC程序

數(shù)控程序可以通過記事本或?qū)懽职宓染庉嬡浖斎氩⒈４鏋槲谋靖袷轿募?，也可直接用FANUC系統(tǒng)的MDI鍵盤輸入。

1.6 安裝刀具

點(diǎn)擊菜單“機(jī)床/選擇刀具”在“車刀選擇”對話框中根據(jù)加工方式選擇所需的刀片和刀柄，確定后退出。

1.7 對刀

平端面

在手動（jog）狀態(tài)下，讓刀具靠近毛坯并主軸打開正轉(zhuǎn)。進(jìn)給速率減慢， +X方向退刀。點(diǎn)擊“offset setting”進(jìn)入坐標(biāo)系設(shè)定補(bǔ)正里面在G01行里面輸入“Z0”并自動“測量”。如圖2所示

圖2平端面 圖3試切直徑

試切直徑

在手動（jog）狀態(tài)下，讓刀具靠近毛坯并主軸打開正轉(zhuǎn)。進(jìn)給速率減小一點(diǎn)。試切直徑，并+Z方向退刀。主軸停轉(zhuǎn)，點(diǎn)擊主菜單里面“工具”。點(diǎn)擊測量功能就，把式切直徑測量出來，例如：71.066式切直徑。把式切直徑輸入到補(bǔ)正里面。用X71.066輸入，并“測量”。如圖3所示

1.8 自動加工

機(jī)床位置確定和工件中心坐標(biāo)輸入后，就可以開始自動加工了。此時(shí)將操作面板的MODE旋鈕切換到AUTO模式，點(diǎn)擊start按鈕，機(jī)床就開始自動加工了，如圖4。加工完畢就會出現(xiàn)如圖5所示的效果。

圖4 加工過程示意圖圖5 加工完畢后的效果圖

結(jié)語

VNUC數(shù)控加工仿真軟件是利用計(jì)算機(jī)虛擬動畫技術(shù)來模擬實(shí)際機(jī)床的加工過程，可使用戶既能掌握數(shù)控機(jī)床加工的基本原理，又能掌握數(shù)控機(jī)床操作的基本技能。將該軟件應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)和實(shí)際生產(chǎn)中，可以減少培訓(xùn)成本，保證生產(chǎn)質(zhì)量，具有十分重要的意義[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]李芹.基于VNUC數(shù)控仿真軟件下的教學(xué)[J].科技風(fēng),2009,（19）

篇2

用S7-200編程軟件編寫好程序，點(diǎn)擊“文件-導(dǎo)出”，然后導(dǎo)出到你需要存放的位置（如電腦桌面），導(dǎo)出來的文件為.awl文件。

打開S7-200仿真軟件，點(diǎn)擊“配置-CPU型號”，選擇你編寫程序時(shí)的PLC型號即可。

配置好仿真軟件的PLC型號后，點(diǎn)擊“程序-載入程序”，會彈出“載入CPU”對話框，選擇"所有"；“導(dǎo)入的文件版本”選擇你相應(yīng)S7-200的編程軟件版本就可以。點(diǎn)擊“確定”按鈕，找到剛剛導(dǎo)出的.awl文件。

載入程序后，示；提示“Thefilecannotopentoreaddata”點(diǎn)擊“確定”，具體操作如何所示。

要查看地址的狀態(tài)，可以點(diǎn)擊“查看-狀態(tài)表”，會彈出“狀態(tài)表”對話框，輸入需要查看的地址，點(diǎn)擊“開始”，會顯示出相應(yīng)地址的當(dāng)前值，我們還可以對此地址賦新值。

篇3

1.1物流仿真軟件

物流仿真軟件是以物流系統(tǒng)建模為基礎(chǔ)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)編寫的模擬實(shí)際物流活動，并進(jìn)行相關(guān)決策分析的軟件。運(yùn)用仿真軟件可以直觀了解物流活動中各個(gè)變量之間的動態(tài)變化過程，以可視化的界面為物流計(jì)劃、執(zhí)行提供決策信息。物流仿真軟件的開發(fā)始于20世紀(jì)80年代，軟件研發(fā)主要集中在美國和歐洲，近幾年我國部分企業(yè)也開始了仿真軟件本土化的工作。目前，國內(nèi)外主要的物流仿真軟件有Flexsim、RaLC（樂龍）、Witness（SDX）、Automod、Show-Flow、eM-Plant、SimLab、SIMAnimation、Arena、Supplychainguru、Classwarehouse等，每一種軟件都有其自身的特點(diǎn)。例如，F(xiàn)lexsim采用了三維仿真技術(shù)，可以模擬物流活動中所需的各種實(shí)物對象，每一個(gè)對象都有一個(gè)坐標(biāo)、速度、旋轉(zhuǎn)以及一個(gè)動態(tài)行為，為物流活動提供了逼真的圖形動畫和完整的運(yùn)作績效報(bào)告，可以在短時(shí)間內(nèi)完成對各種方案優(yōu)劣勢的比較和評估。RaLC（樂龍）仿真軟件是面向作業(yè)對象的，動態(tài)模擬分析物流配送中心傳送、裝卸、分揀、搬運(yùn)、立體化存儲等環(huán)節(jié)，通過對研究對象和設(shè)施設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，動態(tài)分析物流系統(tǒng)作業(yè)優(yōu)化問題。

1.2SWOT分析方法

SWOT方法起源于波特的競爭戰(zhàn)略理論，是一種態(tài)勢分析法。其中S表示優(yōu)勢（Strengths），W表示劣勢（Weak－nesses），O表示機(jī)會（Opportunities），T表示挑戰(zhàn)（Threats）。通過綜合分析活動主體所面臨的以上四個(gè)方面的因素，提出解決辦法并制定相關(guān)的策略。SWOT方法可以化繁為簡，提高決策者分析判斷的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

2物流仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)中的SWOT分析

2.1優(yōu)勢（Strengths）分析

2.1.1時(shí)間控制性強(qiáng)。在教學(xué)過程中，運(yùn)用物流仿真軟件可以根據(jù)課程內(nèi)容和課時(shí)情況設(shè)定物流活動的時(shí)間。對于周期較長的物流活動，利用仿真軟件可以壓縮到幾分鐘甚至幾秒鐘模擬完成。對于需要學(xué)生掌握的難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容，可以利用仿真軟件設(shè)計(jì)重復(fù)性的作業(yè)活動，延長作業(yè)時(shí)間，幫助學(xué)生理解掌握。2.1.2內(nèi)容豐富。物流作業(yè)活動涉及到倉儲、運(yùn)輸、配送、包裝、流通加工等眾多環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容很難涵蓋。利用仿真軟件可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，建立不同功能的仿真模塊、調(diào)用叉車、自動巷道機(jī)、立體化倉庫、托盤、傳送帶、配送車輛等多種物流設(shè)施設(shè)備，同時(shí)還可以結(jié)合物流案例進(jìn)行模擬分析。2.1.3吸引性強(qiáng)。傳統(tǒng)物流教學(xué)主要以概念和理論的講解、分析為主，實(shí)際教學(xué)中學(xué)生普遍反映理論講述較為枯燥和抽象，希望增加實(shí)踐操作的內(nèi)容。物流仿真軟件具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以激發(fā)學(xué)生動手操作的興趣，增強(qiáng)學(xué)生對物流活動決策分析的能力，加深學(xué)生對物流理論和系統(tǒng)建模的理解。2.1.4投入性價(jià)比高。物流設(shè)施設(shè)備具有種類多、投資大、維護(hù)費(fèi)用高、更新?lián)Q代快、場地要求高的特點(diǎn)，高校教學(xué)經(jīng)費(fèi)有限，短時(shí)間內(nèi)很難配備齊全滿足教學(xué)需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。仿真軟件運(yùn)用計(jì)算機(jī)就能滿足學(xué)生的實(shí)際操作需要，使學(xué)生有充足的學(xué)習(xí)時(shí)間去了解物流活動特點(diǎn)，掌握物流作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)減少了日常作業(yè)的物料消耗和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。另外物流仿真軟件在虛擬環(huán)境中運(yùn)行，基本避免了安全隱患，學(xué)生可以大膽?yīng)毩⑦M(jìn)行操作。

2.2劣勢（Weaknesses）分析

2.2.1缺乏親身感知。實(shí)際物流作業(yè)活動中存在很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性問題，例如倉儲作業(yè)中安全庫存的設(shè)定、最優(yōu)配送路線的選擇等，并不是簡單的根據(jù)模型推導(dǎo)求出，需要結(jié)合實(shí)際情況人為調(diào)整。另外物流作業(yè)中的團(tuán)隊(duì)合作、次優(yōu)選擇問題等也是仿真軟件無法進(jìn)行模擬的。在物流仿真軟件中無法替代學(xué)生物流實(shí)際操作過程中經(jīng)驗(yàn)和感受的積累，可能出現(xiàn)一旦沒有仿真軟件，學(xué)生將不知如何開展物流活動的弊端。2.2.2缺乏動手實(shí)踐。學(xué)生依靠鍵盤和鼠標(biāo)運(yùn)行仿真軟件就可以迅速完成對物流活動的操作，但是實(shí)際物流活動紛繁蕪雜、千頭萬緒，很多物流企業(yè)還停留在勞動密集型的階段，沒有進(jìn)行現(xiàn)代化信息系統(tǒng)的建設(shè)。導(dǎo)致很多學(xué)生動腦思考性強(qiáng)，動手實(shí)踐能力差，畢業(yè)進(jìn)入企業(yè)后，無法適應(yīng)簡單基本的物流作業(yè)操作。

2.3機(jī)會（Opportunities）

2.3.1物流行業(yè)信息化水平提高。國務(wù)院辦公廳在《關(guān)于促進(jìn)物流業(yè)健康發(fā)展政策措施的意見》（〔2011〕38號）中明確指出“加強(qiáng)物流新技術(shù)的自主研發(fā)，適時(shí)啟動物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用示范。加快先進(jìn)物流設(shè)備的研制，提高物流裝備的現(xiàn)代化水平，鼓勵(lì)物流企業(yè)應(yīng)用供應(yīng)鏈管理技術(shù)和信息技術(shù)。”一系列政策和措施的出臺促進(jìn)了物流行業(yè)信息化水平的提高，使得仿真軟件教學(xué)更能反映企業(yè)的實(shí)際物流操作，有利于教學(xué)和物流作業(yè)之間的互動。2.3.2高校加快教育信息化建設(shè)。在2013年全國教育工作會議上，明確指出要加快教育信息化建設(shè)，增加高等教育利用現(xiàn)代手段服務(wù)社會的能力。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)是物流教學(xué)的重要內(nèi)容，也是培養(yǎng)物流專業(yè)人才的必要過程。高校信息化教育建設(shè)的加快發(fā)展為物流仿真軟件引入教學(xué)提供了機(jī)遇，對促進(jìn)物流學(xué)科發(fā)展、培養(yǎng)物流專業(yè)人才具有重要的意義。

2.4挑戰(zhàn)（Threats）

2.4.1部分物流企業(yè)信息化水平不高。學(xué)生在學(xué)校里運(yùn)用仿真軟件，接觸到的都是先進(jìn)的物流設(shè)施裝備和管理方法，然而我國物流企業(yè)還存在技術(shù)裝備落后、信息化水平不高的現(xiàn)狀。以快遞行業(yè)為例，仿真軟件中都是利用電子條碼自動分揀，運(yùn)用線路最優(yōu)化技術(shù)提供配送方案，而目前快遞行業(yè)整體信息技術(shù)水平還不高，大部分快遞企業(yè)還是依靠人工分揀、配送路線也是由快遞員自行設(shè)計(jì)。這樣的局面會造成學(xué)生所學(xué)和畢業(yè)工作之間無法順利對接，使學(xué)生產(chǎn)生就業(yè)心理落差。2.4.2師資培訓(xùn)相對滯后。物流仿真軟件要求指導(dǎo)教師具備運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)建模、計(jì)算機(jī)操作、案例分析等方面的專業(yè)知識。目前針對物流仿真軟件的師資培訓(xùn)工作相對薄弱，學(xué)校購買相關(guān)軟件后，主要由軟件賣方進(jìn)行簡單的操作培訓(xùn)，教師主要依靠操作手冊指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)練習(xí)，缺乏進(jìn)一步運(yùn)用軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模、案例分析的能力。

3相關(guān)解決措施

篇4

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，社會對數(shù)控技術(shù)人才的大量需求，推動了廣大職業(yè)院校紛紛開辦數(shù)控技術(shù)專業(yè)?，F(xiàn)在對于數(shù)控專業(yè)課的教學(xué)，大都采用課堂講授法和實(shí)踐教學(xué)法。經(jīng)過多年的實(shí)踐探索和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中顯示出重要作用，既能理論聯(lián)系實(shí)踐，又能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，增加學(xué)生實(shí)踐操作機(jī)會，提高學(xué)生的技能水平。事實(shí)證明，數(shù)控仿真教學(xué)是一種提高教學(xué)效果，保證教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)模式和教學(xué)途徑。

1數(shù)控加工仿真軟件的選用數(shù)控仿真軟件是通過計(jì)算機(jī)把編制的程序，用二維圖形或三維圖形以動態(tài)形式把加工過程演示出來的軟件。數(shù)控加工仿真軟件有很多，代表性的產(chǎn)品有南京宇航、上海宇龍、南京斯沃等數(shù)控仿真軟件。我們選用的是上海宇龍數(shù)控仿真軟件，該軟件能兼容目前國內(nèi)大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)，包括FUNAC、SIMENS、華中數(shù)控、廣州數(shù)控等。該仿真軟件完全模擬真實(shí)數(shù)控機(jī)床的操作，能全面仿真數(shù)控加工整個(gè)過程：機(jī)床設(shè)定、毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、刀具選用、機(jī)床手動操作、G代碼處理、面板操作、尺寸檢測等。學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以更迅速地掌握數(shù)控機(jī)床編程和操作全部過程。

2 數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用2.1 充分發(fā)揮數(shù)控加工仿真在教學(xué)中的作用，提高教學(xué)質(zhì)量教師在教學(xué)過程中應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真的作用，充分發(fā)揮數(shù)控仿真軟件的優(yōu)勢，科學(xué)利用為教學(xué)服務(wù)。教師在數(shù)控編程與操作課堂教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)講解編程指令和方法，著重解決加工工藝路線問題的處理；在數(shù)控仿真教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)解決程序校驗(yàn)，參數(shù)選擇，對刀和加工，以及不同數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的操作問題。學(xué)生每次上機(jī)操作前教師應(yīng)利用數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行示范操作，學(xué)生上機(jī)操作時(shí)教師反復(fù)進(jìn)行巡回指導(dǎo)。學(xué)生通過數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行編程與操作學(xué)習(xí)，既能更快更好地掌握數(shù)控編程和操作技能，又可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和工作的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作工作能力。2.2 靈活運(yùn)用仿真教學(xué)，全面提高學(xué)生職業(yè)技能水平高等職業(yè)院校的數(shù)控專業(yè)教師除了具有較高的教學(xué)水平和教學(xué)能力外，還應(yīng)具有較強(qiáng)的數(shù)控職業(yè)技能，即數(shù)控編程能力、工藝編制能力、自動編程能力、操作加工能力等。能熟練地運(yùn)用教學(xué)方法，在課堂上體現(xiàn)以學(xué)生為主，突出學(xué)生動手操作能力。在教學(xué)過程中，教師起引導(dǎo)作用，對學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到困難或無法下手的問題進(jìn)行引導(dǎo)、講解，使學(xué)生更好地掌握編程方法和技巧。在教學(xué)過程中，利用模擬仿真可設(shè)計(jì)出實(shí)際加工中經(jīng)常發(fā)生的問題（如在生產(chǎn)過程中導(dǎo)致零件尺寸精度和表面粗糙度加工不合格的因素等），讓學(xué)生全面學(xué)習(xí)掌握加工方法和技巧，提高職業(yè)技能水平。如在講解刀具半徑補(bǔ)償G40、G41、G42指令時(shí)，我們在程序運(yùn)行中分別加上刀具補(bǔ)償和不加刀具補(bǔ)償來加工，學(xué)生就可以在仿真加工時(shí)看到刀具半徑補(bǔ)償對保證零件加工質(zhì)量的重要性，從而加深認(rèn)識，達(dá)到課堂教學(xué)中無法達(dá)到的效果。2.3 科學(xué)制定教學(xué)評價(jià)方案，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識和積極性教師的教學(xué)評價(jià)直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，所以評價(jià)要合理且有一定彈性：第一，數(shù)控編程加工中答案不是唯一的，只要合理就行。如零件在加工中，切削用量的選擇，加工路線的選擇等可以有好多種方法，只要工藝恰當(dāng)，能加工出合格的零件，都要給予肯定。第二，既要評價(jià)技能操作結(jié)果，又要評價(jià)技能操作的過程。如學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，每一次進(jìn)步我們都要給予肯定和鼓勵(lì)。第三，轉(zhuǎn)換評價(jià)的主客體關(guān)系，可以采取讓學(xué)生自評或互評。如加工線路的制定，刀具的選擇等都可以采用學(xué)生討論評價(jià)的方式，在討論中發(fā)現(xiàn)問題，得出正確結(jié)果，學(xué)習(xí)的主動性和積極性也都調(diào)動起來了。

3 數(shù)控加工仿真軟件存在的問題及解決辦法3.1數(shù)控加工仿真軟件是一種輔助教學(xué)工具，只能模擬加工過程并非真實(shí)加工過程，它無法代替學(xué)生在真實(shí)切削加工的體驗(yàn)，尤其是加工中切削用量和刀具的選擇。教師應(yīng)該熟悉數(shù)控加工仿真軟件，并對學(xué)生及時(shí)說明，避免學(xué)生對軟件產(chǎn)生依賴和誤解而無所適從。教師在教學(xué)上要合理安排時(shí)間，既要有仿真學(xué)習(xí)，又要有真實(shí)機(jī)床操作的學(xué)習(xí)，仿真訓(xùn)練與機(jī)床操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合。3.2 教師在教學(xué)中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)實(shí)際加工中千萬不能受仿真軟件的影響而忽視安全問題。仿真加工缺乏現(xiàn)場的親身感知，學(xué)生安全意識淡薄。實(shí)際加工中操作人員必須嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行操作，加工中很多事故是偶然發(fā)生的，如在事故發(fā)生當(dāng)時(shí)應(yīng)及時(shí)按下急停按鈕、加工過程中不要把頭和手隨意伸進(jìn)機(jī)床中、加工前要關(guān)閉機(jī)床安全門等。但在仿真軟件學(xué)習(xí)中，這些環(huán)節(jié)都可以不考慮，使學(xué)生安全意識淡薄。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，在實(shí)際加工中任何一個(gè)小小的疏忽都可能釀成巨大的安全事故，決不能馬虎。

4結(jié)束語綜上所述，從我們使用的效果看，數(shù)控仿真軟件的應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控編程和操作課程時(shí)，課堂變得更加生動、具體，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果明顯提高。對學(xué)生操作技能的培養(yǎng)，也起到極大的提高和加強(qiáng)。但是數(shù)控仿真系統(tǒng)和真實(shí)機(jī)床操作還是有差距，二者不能相互替代，只有在教學(xué)中科學(xué)、合理、有效地利用，仿真軟件才能更好地為教學(xué)服務(wù)。在教學(xué)過程中將仿真訓(xùn)練和實(shí)踐操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，就一定能發(fā)揮仿真教學(xué)的最佳效果。

篇5

【關(guān)鍵詞】電路仿真；軟件；特點(diǎn)

電路級仿真分析由電子元器件構(gòu)成的電路的性能，包括數(shù)字電路的邏輯仿真和模擬電路的交直流分析、時(shí)域和頻域分析等。電路級仿真必須有包含PSPICE參數(shù)的元器件模型庫的支持，仿真信號和輸出數(shù)據(jù)代替了實(shí)際電路調(diào)試中的信號源和示波器。電路仿真主要是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案在功能方面的正確性。電路仿真技術(shù)使工程師在實(shí)際電子系統(tǒng)產(chǎn)生之前，就有可能全面地了解電路的各種特性?，F(xiàn)在電路仿真也廣泛用于各類學(xué)校的電子專業(yè)教學(xué)。

商品化的電路仿真軟件種類比較多，軟件性能特點(diǎn)各不相同，應(yīng)用的便利性也有差別。根據(jù)工程和教學(xué)的需要選擇合適的電路仿真軟件可大大提高工作效率和教學(xué)效果。

一、電路仿真技術(shù)的功能特點(diǎn)

電路仿真是經(jīng)過廣泛實(shí)踐，被證明是相當(dāng)有效的分析技術(shù)，被越來越多的電子設(shè)計(jì)者采用。電路仿真技術(shù)可以在下面幾個(gè)方面發(fā)揮作用：

1.驗(yàn)證電子電路設(shè)計(jì)

采用電路仿真技術(shù)對不同的電路設(shè)計(jì)方案快速地進(jìn)行模擬分析，保證設(shè)計(jì)思想正確。在電路形式確定以后，對電路的元件參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析和容差分析，優(yōu)化電路參數(shù)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。電路設(shè)計(jì)采用仿真技術(shù)，能極大的減少人工勞動，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本。如濾波器設(shè)計(jì)中有大量的復(fù)雜分析。用人工計(jì)算全部數(shù)據(jù)的話，要耗費(fèi)大量的時(shí)間。采用電路仿真軟件可以在幾分鐘內(nèi)得到結(jié)果，而且誤差可保持在工程規(guī)范的范圍內(nèi)。

與傳統(tǒng)的電路測量方法相比，計(jì)算機(jī)仿真可預(yù)測某特定電路參數(shù)的變化過程和最終結(jié)果，使人們對電路性能的變化規(guī)律有深入的了解。例如，元件參數(shù)的誤差會給產(chǎn)品性能帶來多大的影響？哪個(gè)元件的誤差會給電路性能產(chǎn)生最大的作用？采用電路仿真技術(shù)中的蒙特卡洛分析能快速得出結(jié)論。應(yīng)用最壞情況分析，設(shè)計(jì)人員可方便地測試各種極端情況，觀察極限條件下電路的反應(yīng)。靈敏性分析使用戶能夠確定由于設(shè)計(jì)或元器件參數(shù)更改引起的電路性能參數(shù)（諸如周期、增益或上升時(shí)間）的變化比例。

在常規(guī)測量有困難，特別是在實(shí)際系統(tǒng)中具有破壞性的實(shí)驗(yàn)研究中，電路仿真技術(shù)尤其有優(yōu)勢。如某些電子設(shè)計(jì)涉及高電壓和大電流，不正確的設(shè)計(jì)參數(shù)可能造成電子元件損壞，使設(shè)計(jì)進(jìn)程受阻。電路仿真用于數(shù)字電路同樣具有高效率、高精度的特點(diǎn)。在搭建電路之前使用仿真技術(shù)，可避免各種致命的損壞，增加成功率。

作為一種模擬技術(shù)，仿真雖然還不能完全取代真實(shí)電路的實(shí)際測量。但由仿真產(chǎn)生的各種參數(shù)在設(shè)計(jì)中有決定性的意義，也為實(shí)物試驗(yàn)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.電子專業(yè)的輔助教學(xué)

電子學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，電子學(xué)原理的學(xué)習(xí)最好和實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，以加深感性認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)需要測量儀器和電子元件。受到客觀條件限制時(shí)，用電路仿真驗(yàn)證理論分析結(jié)論不失為一個(gè)有效的方法。電路仿真能記錄分析中的全部數(shù)據(jù)，可以方便地重現(xiàn)各種電學(xué)過程，特別是一些瞬息即逝的現(xiàn)象。如振蕩電路的起振過程，一般只有1毫秒左右。在沒有存儲功能的示波器上無法觀察到這一過程。而使用仿真可記錄電路起振的全過程；再如用電路仿真軟件可構(gòu)建各種運(yùn)算電路，隨時(shí)驗(yàn)證運(yùn)算放大器的電路理論，比搭建實(shí)驗(yàn)電路更為簡便快捷。繪制的電路圖和產(chǎn)生的仿真曲線可被復(fù)制到文檔中，使你的實(shí)驗(yàn)報(bào)告看起來更有說服力。

學(xué)習(xí)電子電路，不僅要掌握基本原理和計(jì)算方法，還要注重電路的設(shè)計(jì)、分析和研發(fā)能力的培養(yǎng)。通常實(shí)驗(yàn)室不可能提供世界上各廠家的最新器件。而電路仿真可以采用新器件的模型加以模擬和分析。應(yīng)用電路仿真技術(shù)還可設(shè)計(jì)驗(yàn)證、測試、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新等不同形式的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。

3.學(xué)習(xí)電子工程測量技術(shù)

測量是電子技術(shù)的基本技能之一。電子測量有兩個(gè)方面的要求：掌握電子儀器的操作方法和數(shù)據(jù)的采集分析。表1列出了部分電子測量項(xiàng)目和電路仿真分析的對應(yīng)關(guān)系。

在電子測量中，要用到多種信號發(fā)生器：如高頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器和函數(shù)發(fā)生器等。這些儀器產(chǎn)生的信號在電路仿真軟件中都能實(shí)現(xiàn)：如瞬態(tài)源可產(chǎn)生函數(shù)發(fā)生器的各種信號，非線性受控源可產(chǎn)生調(diào)幅波等。通過設(shè)置仿真源的信號參數(shù)，能深入理解各種波形的電學(xué)意義。

在仿真軟件的圖線界面中，根據(jù)對測量結(jié)果的期待，選擇波形的顯示參數(shù)，相當(dāng)于調(diào)節(jié)電子儀器的各個(gè)旋鈕。電路仿真產(chǎn)生的波形圖線比示波器熒屏有更大的幅面和更精確的坐標(biāo)。軟件的圖線測量工具可對信號曲線實(shí)施多種測量，如周期信號的幅值、頻率、周期、相位及脈沖信號的上升時(shí)間，信號的過沖幅度等。測量工具是完全圖形化的，具有很強(qiáng)的交互性，能自動計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)。

波形計(jì)算器對波形進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。波形計(jì)算器使用各種數(shù)學(xué)符號及函數(shù)，計(jì)算信號的如平均值，微分積分等數(shù)據(jù)。在大多數(shù)軟件中，利用波形計(jì)算器，可以交互地構(gòu)建復(fù)雜的函數(shù)表達(dá)式，產(chǎn)生新的波形。部分仿真軟件的測量結(jié)果可以被直接標(biāo)注到圖表中。

運(yùn)用某些軟件（如Multisim）中的虛擬儀器，對掌握真實(shí)儀器的性能和操作很有幫助。

二、電路仿真軟件的基本性能

隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于Windows的EDA軟件水平不斷提高，現(xiàn)在有很多不同軟件公司生產(chǎn)PC版的電路仿真產(chǎn)品。這些產(chǎn)品有不同技術(shù)檔次和應(yīng)用定位。一些以印制電路板設(shè)計(jì)為主要應(yīng)用的軟件也有內(nèi)嵌仿真組件，如ORCAD的PSPICE、Protel的Simulate等。專門用于電路仿真產(chǎn)品品牌比較多，如Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker和Micro-CAP等。通常這些軟件都是基于電路仿真語言PSPICE。

各種電路仿真軟件的界面和功能各有特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的顯示和處理方式也不盡相同?？梢詮南铝兴膫€(gè)方面來評價(jià)電路仿真軟件的實(shí)用價(jià)值。

1.仿真項(xiàng)目的數(shù)量和性能

仿真項(xiàng)目的多少是電路仿真軟件的主要指標(biāo)。各種電路仿真軟件基本的分析功能包括靜態(tài)工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析、直流掃描和交流小信號分析等4項(xiàng)。還可能有的分析功能有：傅里葉分析、參數(shù)分析、溫度分析、蒙特卡羅分析、噪聲分析、傳輸函數(shù)分析、直流和交流靈敏度分析、失真度分析、極點(diǎn)和零點(diǎn)分析等。仿真功能比較少的軟件如SIMextrix只有6項(xiàng)，而TINA有多達(dá)20項(xiàng)。Protel、Orcad、P-CAD等軟件的仿真功能在10項(xiàng)左右。專業(yè)化的電路仿真軟件有更多的仿真功能，對電子設(shè)計(jì)和教學(xué)的各種需求考慮得比較周到。如TINA的符號分析、Pspice和ICAP/4的元件參數(shù)變量和最優(yōu)化分析、Multisim的網(wǎng)絡(luò)分析和數(shù)字電路仿真、CircuitMaker的錯(cuò)誤設(shè)置等都是比較有特色的功能。

PSPICE語言長于分析模擬電路，對數(shù)字電路的處理不很理想。各種軟件的解決方法也不一樣：如Protel對數(shù)字元件采用Digital SimCode描述，并用喬治亞大學(xué)的XSPICE處理數(shù)字仿真。Multisim采用基于VHDL、Verilog或C代碼描述的模擬和數(shù)字器件協(xié)同模型。對于純數(shù)字電路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述語言的仿真軟件，如Altera公司的可編程邏輯器件開發(fā)軟件MAX+plus II等。

2.仿真元器件的數(shù)量和精度

軟件元件庫中仿真元件的數(shù)量和精度決定了仿真的適用性和精確度。電路仿真軟件的元件庫有數(shù)千到1、2萬個(gè)不等的仿真元件，但軟件內(nèi)含的元件模型總是落后于器件的開發(fā)和應(yīng)用。因此，除了軟件本身的器件庫之外，器件制造商的網(wǎng)站是元器件模型的重要來源。設(shè)計(jì)者可根據(jù)最新器件的外部參數(shù)自定義元件模型，構(gòu)建自己的元件庫。對于教學(xué)工作者來說，軟件的元件模型庫完全可以滿足常規(guī)教學(xué)所需。

電路仿真軟件的元件分類方式有兩種：按元器件類型如電源、二極管、74系列等分成若干個(gè)大類；或按元件制造廠商分類。大多數(shù)仿真軟件有電路圖形符號的預(yù)覽，便于取用。各電路仿真軟件對元件的PSPICE模型都作了簡化。如PSPICE的電阻模型有一階、二階和指數(shù)等三個(gè)溫度系數(shù)。多數(shù)軟件只定義了前兩個(gè)溫度參數(shù)，只有TINA定義了電阻的三個(gè)溫度參數(shù)，而Protel的電阻未定義溫度系數(shù)；又如雙極型晶體管有40個(gè)PSPICE模型參數(shù)，Multisim規(guī)定了全部的參數(shù)、TINA也有32個(gè)，Protel只有22個(gè)。所以對仿真精度要求比較高的設(shè)計(jì)要采用高精度的元件模型，或根據(jù)實(shí)際元件修正模型參數(shù)。查閱和修改組件模型的方法各個(gè)軟件的處理各有不同。有的在元件屬性框中即可修改元件模型參數(shù)，而有的要打開專門的模型參數(shù)文件或界面才能修改。

3.數(shù)據(jù)顯示和處理能力

運(yùn)行仿真后會得到大量的電路數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)的顯示方式有列表和圖線兩種。如計(jì)算直流靜態(tài)工作點(diǎn)后，Protel將節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流、元件消耗功能和電源端等效電阻等數(shù)據(jù)以列表顯示；Pspice和Micro-CAP可將電壓、電流和功率標(biāo)示在電路圖中。瞬態(tài)分析、直流掃描、交流小信號分析一般以圖線顯示結(jié)果。圖線可以被打印或保存為特定格式的文件；部分軟件可將波形保存為通用的PWL（以時(shí)間—電學(xué)量數(shù)對組表示的）格式文件，或?qū)С龅紼xcel中。也可以復(fù)制圖線，把它粘貼到Windows的“畫圖”中，處理后保存為圖片文件；或直接把圖線粘貼到Word、PowerPoint、Autherware等軟件的文檔中。

各電路仿真軟件對波形圖線的處理能力不同。但一般都有如下數(shù)據(jù)處理功能：

（1）波形測量：顯示為不同類型的坐標(biāo)刻度（線性、對數(shù)、幅度、分貝等）；測出圖線的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。

（2）圖線計(jì)算：對圖線進(jìn)行加、減、乘、除、微分、積分等運(yùn)算?；?qū)D線變量作為數(shù)學(xué)函數(shù)的自變量，得到新的數(shù)學(xué)變量。

（3）修飾圖線：使圖線更美觀、更容易被理解。可更改圖線的粗細(xì)、顏色、式樣和標(biāo)記；添加測量數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)志和數(shù)據(jù)標(biāo)簽；改變圖線的背景色、坐標(biāo)的式樣和顏色等。有些軟件允許在圖線畫面中輸入說明性的文字，甚至可以是中文文本。

4.虛擬儀器和教育功能

形象化的虛擬儀器是電路仿真軟件的一個(gè)特色。最典型的例子是Multisim，該軟件的虛擬儀器無論界面的外觀還是內(nèi)在的功能，都達(dá)到了同類軟件的最高水平。其它備有虛擬儀器的軟件有TINA和EDISON等。

虛擬儀器可以幫助學(xué)習(xí)者了解電子儀器的作用，深入理解電子測量的方法和技術(shù)要領(lǐng)。掌握電子儀器的各種操作方法，特別是各種控制按鈕、旋鈕的功能。Multisim和TINA虛擬儀器的功能實(shí)際上已超過了PSPICE本身，比較典型的是網(wǎng)絡(luò)分析儀和邏輯分析儀。網(wǎng)絡(luò)分析儀是分析射頻組件和射頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的專用儀器；而Multisim的邏輯分析儀具有真正的數(shù)字電路分析能力，符合實(shí)際數(shù)字系統(tǒng)分析的技術(shù)要求。部分軟件還有虛擬的機(jī)電元件，如燈泡、按鈕、繼電器、接觸器等電氣元件，調(diào)用這些元件可構(gòu)建機(jī)電控制電路。軟件元件庫中的數(shù)學(xué)和模擬控制器件可用以分析自動控制原理。

為適應(yīng)教育單位對電路原理教學(xué)的需求，有的軟件設(shè)置了教育功能。主要是允許使用者對元器件設(shè)置一些隱藏的錯(cuò)誤，以提高訓(xùn)練學(xué)生提高分析問題和解決問題的能力。如Mulisim和TINA可對組件設(shè)置開路、短路和漏電阻三項(xiàng)參數(shù)；而Altium公司的另一個(gè)電路仿真產(chǎn)品CircuitMaker可以對組件和電路做更多的教學(xué)設(shè)置，并且可加上密碼，以防止應(yīng)用者修改組件屬性。

表2是10個(gè)有代表性的電路仿真軟件主要參數(shù)的統(tǒng)計(jì)。表中安裝容量是指軟件安裝后在硬盤中所占用的空間，有些軟件安裝后包括PCB設(shè)計(jì)組件，如Altium；電源種類數(shù)的多少和軟件對電源的分類有關(guān)，如有的軟件將同一電源分別放在多個(gè)目錄下，有的軟件將5種瞬態(tài)分析源放在一個(gè)圖標(biāo)中；Pspice正式版的仿真元件數(shù)為1.6萬個(gè)。

三、怎樣選擇電路仿真軟件？

在電子工程的生產(chǎn)設(shè)計(jì)或電子學(xué)專業(yè)教學(xué)中，對電路仿真軟件可能有不同的要求，應(yīng)從軟件功能特點(diǎn)和工作實(shí)際需要兩個(gè)方面來考慮。

1.考慮生產(chǎn)和教學(xué)對電路仿真軟件的需求

首先要考慮軟件的實(shí)際生產(chǎn)能力，用此軟件能完成什么樣的工作？該軟件的模型庫能否滿足設(shè)計(jì)需要；軟件有哪些電路仿真功能；電路圖有哪些輸出格式，是否和企業(yè)現(xiàn)有的PCB設(shè)計(jì)軟件兼容；軟件的價(jià)格及提供哪些售后服務(wù)等等。如果本單位的產(chǎn)品比較復(fù)雜，就要考慮從電路設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化，系統(tǒng)仿真、甚至機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在內(nèi)的全面解決方案。

2.評估電路仿真軟件的性能

各公司的軟件產(chǎn)品有不同的銷售定位，電路仿真軟件的功能、擴(kuò)展性和價(jià)格相差很大。

同一軟件有不同的版本，以不同的功能和價(jià)格適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。一般的教學(xué)單位只要學(xué)習(xí)電路仿真的相關(guān)原理，不必強(qiáng)求軟件的高性能。使用學(xué)生版或教育版的軟件完全可以應(yīng)對日常教學(xué)所需。而作為電子生產(chǎn)企業(yè)，則要采用企業(yè)版或加強(qiáng)版的軟件，還要考慮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理等一系列問題，對軟件的維護(hù)和技術(shù)支持也有一定的要求。所以應(yīng)盡量采用大公司的產(chǎn)品。如ICAP/4、Orcad等；如果對電路設(shè)計(jì)和仿真有更高的綜合性要求，可以考慮美國Synopsys公司的Saber。Saber適用領(lǐng)域廣泛，包括電子學(xué)、電力電子學(xué)、電機(jī)工程、機(jī)械工程、電光學(xué)、光學(xué)、控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)等等。

3.根據(jù)教學(xué)需要選擇適用的軟件

在教學(xué)中，要求電路仿真軟件能清晰地展示電路圖、信號圖線和各種電路數(shù)據(jù)。Multisim在所有電路仿真軟件中，它的仿真元器件、仿真分析類型和虛擬儀器都是最全的，是各級學(xué)校電路教學(xué)的理想仿真工具。Multisim的缺點(diǎn)是電路圖畫面只能放大到200%，電路線條比較細(xì)，投影到大屏幕上不太清晰。比較適合于職業(yè)技術(shù)學(xué)校的電路仿真軟件是TINA 6.0簡體中文版，該軟件不但菜單和對話框是簡體中文，所有的幫助也都是用中文寫成，學(xué)生比較容易理解和接受。Altium的電路圖和仿真圖線界面的顯示質(zhì)量比較好，適合教師用于教學(xué)幻燈演示和制作各種文檔中的插圖。Altium也很適合用于印制電路板設(shè)計(jì)的教學(xué)。ICAP/4的優(yōu)點(diǎn)是可以把仿真得到的電路波形插入電路圖中，即可以顯示電路中任何一點(diǎn)的波形。Orcad的Pspice在電路中顯示仿真得到的節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流和元件消耗功率等數(shù)據(jù)，非常直觀；MicroCAP有最強(qiáng)大的參數(shù)掃描功能，可時(shí)設(shè)置多達(dá)20個(gè)參數(shù)進(jìn)行掃描分析。如果是電子學(xué)的初學(xué)者，則可以用有3D界面的電路仿真軟件Edison，該軟件界面生動直觀，和實(shí)物形象相當(dāng)接近，有助于認(rèn)識和理解電路。

4.專用電路仿真軟件

除了通常的電路仿真軟件外，還有一些專門針對某一類設(shè)計(jì)應(yīng)用的軟件如：Intusoft公司的電源仿真設(shè)計(jì)軟件Power Supply Designer和磁性元件（設(shè)計(jì)分析變壓器和電感器）的設(shè)計(jì)軟件Magnetics Designer；芬蘭APLAC公司用于射頻電路設(shè)計(jì)和仿真的軟件APLAC；以及美國Ansoft公司的系列產(chǎn)品等。很多的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)商為了推廣它們的產(chǎn)品，也開發(fā)了專門的電路設(shè)計(jì)和仿真軟件。如Altera公司的可編程邏輯器件設(shè)計(jì)軟件Max+Plus II；TI公司的開關(guān)電源專用設(shè)計(jì)軟件SWIFT Designer；Linear公司的電路仿真和開關(guān)電源設(shè)計(jì)軟件SwicherCAD等。

最后要說明的是，現(xiàn)在電路仿真軟件的發(fā)展方向已不再局限在電子學(xué)范圍內(nèi)。電路仿真技術(shù)在增強(qiáng)數(shù)?；旌闲盘柕姆抡婺芰Φ耐瑫r(shí)，正在向電力電子、電光學(xué)、甚至是電機(jī)工程、機(jī)電工程等領(lǐng)域擴(kuò)展，為工程實(shí)際和教學(xué)帶來更多的方便。

本文提到的軟件試用版，可以從各自生產(chǎn)商的官方網(wǎng)站上下載。

參考文獻(xiàn)

[1]劉蘇杰，馬亮.電路仿真技術(shù)在科研生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].制導(dǎo)與引信，2011（06）.

[2]于海泉，曹鳳奎.電路仿真軟件在電子線路中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（14）.

[3]周洪亮，劉志遠(yuǎn).基于IBIS模型的仿真在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].安全與電磁兼容，2006（03）.

[4]翁碩.基于Multisim的數(shù)?；旌想娐贩抡娣椒╗J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），2012（06）.

[5]王偉.OrCAD在電路優(yōu)化設(shè)計(jì)中的分析和應(yīng)用[J].中國西部科技，2009（34）.

[6]劉正，蔣常炯.PSpice在電路優(yōu)化設(shè)計(jì)中的分析和應(yīng)用[J].高職論叢，2009（Z1）.

[7]王海波，孫桂良.Multisim電路仿真在高職電子技術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐探究[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（06）.

[8]侯繼紅.基于VHDL語言的按鍵消抖電路設(shè)計(jì)及仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（23）.

[9]林軍.基于Protel 99SE的電路仿真運(yùn)用技術(shù)[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2009（06）.

篇6

 

由于市場的國際化，全球競爭要求產(chǎn)品的制造過程具有高速度和低成本。產(chǎn)品更新的速度越來越快，市場需求朝著小批量、個(gè)性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的小而全的企業(yè)模式己越來越喪失競爭力，各種形式的合作開發(fā)、生產(chǎn)和銷售方式應(yīng)用而生。因此，異地設(shè)計(jì)、異地編程、異地加工越來越被眾多企業(yè)采用，虛擬制造技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。虛擬制造是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、裝備等工序統(tǒng)一建模，形成虛擬的生產(chǎn)過程，從而產(chǎn)生了虛擬產(chǎn)品、虛擬企業(yè)。虛擬制造技術(shù)使廠家可以在不同的城市甚至不同的國家通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工，共享同一產(chǎn)品模型，從而大大提高效率，降低成本。虛擬制造技術(shù)實(shí)際上是一種軟技術(shù)，其中，產(chǎn)品建摸、數(shù)據(jù)共享和加工仿真是虛擬制造技術(shù)的基礎(chǔ)。

 

目前進(jìn)行的機(jī)械加工過程仿真，主要存在以下兩種情況。一種是從研究金屬切削的角度出發(fā)，仿真某具體切削過程內(nèi)部各因素的變化過程，即研究其切削機(jī)理，供生產(chǎn)設(shè)計(jì)和研究應(yīng)用。另一種是將加工過程仿真作為系統(tǒng)的一部分，重點(diǎn)在于構(gòu)造完整的虛擬制造系統(tǒng)。但這兩種方式的仿真方法是相同的，即對機(jī)械加工工藝系統(tǒng)建立連續(xù)變化的模型，然后用數(shù)學(xué)離散方法將連續(xù)模型離散為斷續(xù)點(diǎn)，通過分析這些離散點(diǎn)的物理因素變化情況來仿真加工過程。

 

由于機(jī)械加工過程仿真還處于起步階段，目前存在以下幾方面的問題：仿真的加工形式少，研究范圍窄。在切削加工眾多的種類與形式中，目前的仿真加工主要集中于車削、銑削和磨削等。同時(shí)這些加工方法的仿真也局限在很窄的范圍內(nèi)。如銑削仿真多是仿真立銑刀和端銑刀，而這種仿真系統(tǒng)對其他種類的銑刀就無能為力。一方面是因?yàn)殂娤骷庸しN類繁多，存在著銑平面、銑外圓、銑外形、銑型腔等多種銑削形式;另一方面是銑削加工理論復(fù)雜，不同的加工方法、刀具形狀的加工模型有較大的差別。目前的仿真系統(tǒng)大多數(shù)只能進(jìn)行幾何仿真，即刀位軌跡仿真、工件與刀具的干涉檢驗(yàn)等，有人稱之為NC校驗(yàn)。

 

物理仿真考慮理想狀態(tài)，與實(shí)際有較大差距。在目前的仿真系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定了大量的假設(shè)因素，如設(shè)定工藝系統(tǒng)剛性滿足要求、無振動、加工材料結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、無硬點(diǎn)等缺陷，刀具無磨損，切削要素不發(fā)生變化等。這種假定的理想狀態(tài)不能將切削過程中隨即干擾如工件硬點(diǎn)造成的材質(zhì)變化、振動造成的切深變化等因素考慮進(jìn)去，使仿真系統(tǒng)不能真實(shí)的反映實(shí)際切削過程。

 

仿真手段限制仿真系統(tǒng)的發(fā)展。仿真技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密相連。過去由于計(jì)算機(jī)軟、硬件的限制，造成仿真時(shí)間長，編碼工作量大，程序可讀性、維護(hù)性差等，這些都為仿真工作帶來許多困難。目前應(yīng)用C++語言及面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)仿真系統(tǒng)己成為發(fā)展潮流。以上問題己引起研究人員的重視，今后的仿真制造系統(tǒng)將朝著快速運(yùn)行、面向多種加工方式，更加符合實(shí)際狀況的方向發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)分為兩部分：數(shù)控處理程序和用戶界面程序。數(shù)控處理程序具有自動加工管理、手動編輯、MD工、加工仿真和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。整個(gè)軟件的開發(fā)包括以下幾個(gè)主要步驟：建立上位機(jī)(PC)與下位機(jī)((PMAC)之間的通訊，軟件功能設(shè)計(jì)和功能模塊的劃分，用戶界面的設(shè)計(jì)，各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)編碼與調(diào)試，整個(gè)應(yīng)用軟件的集成、調(diào)試與運(yùn)行等。

 

設(shè)計(jì)友好的用戶界面是實(shí)現(xiàn)機(jī)床工業(yè)運(yùn)行不可忽視的重要因素。由于操作者己習(xí)慣傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床操作面板及相關(guān)術(shù)語和指令系統(tǒng)，故基于方便終端用戶使用的考慮，在開發(fā)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)用戶界面時(shí)，必須將其在工作原理方面的特點(diǎn)隱藏在系統(tǒng)內(nèi)部，而使提供給用戶或需要用戶處理的信息盡可能與傳統(tǒng)機(jī)床一致。開放式控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使我們可以隨心所欲地設(shè)計(jì)出具有自我特色、能完成特定功能的操作方便、交互容易的系統(tǒng)軟件界面。在數(shù)控處理程序的軟件開發(fā)中采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，而開發(fā)該軟件選用的開發(fā)平臺Visual C++是典型的面向?qū)ο缶幊坦ぞ?，把較大的功能模塊以對象的形式處理不僅體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)的思想同時(shí)也大大發(fā)揮了Visual C++的長處。例如自動加工模塊是一個(gè)功能較多、代碼量較大的模塊，這時(shí)候我們就可以把它的絕大部分實(shí)現(xiàn)代碼封裝在自動加工類中，只提供必要的接口函數(shù)給外部調(diào)用便可。

 

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。如果采用仿真加工來代替或減少實(shí)際中的試切工作，將對數(shù)控加工具有十分重要的作用。另外，對于多功能加工機(jī)床，運(yùn)動軸數(shù)眾多，對于操作者來說，從熟悉到熟練操作該機(jī)床需要花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢。因此開發(fā)一種低成本、高效的數(shù)控加工仿真軟件勢在必行。

篇7

關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真軟件 教學(xué) 應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國制造業(yè)越做越大，越來越強(qiáng)，國內(nèi)企業(yè)對數(shù)控緊缺型技能人才的需求量急劇上升。社會對數(shù)控技術(shù)的大量需求推動了廣大職業(yè)學(xué)校對數(shù)控應(yīng)用技術(shù)的高度關(guān)注，作為數(shù)控專業(yè)教學(xué)的重中之重是技能訓(xùn)練，而技能訓(xùn)練離不開相應(yīng)的數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備。

由于數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備投資較大，為了滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)，大多數(shù)學(xué)校都選擇了數(shù)控仿真軟件作為補(bǔ)充，以加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及其仿真軟件對數(shù)控機(jī)床整個(gè)操作加工過程進(jìn)行模仿操作的一門新技術(shù)。當(dāng)前國內(nèi)較為著名和流行的有宇龍、宇航、斐克等數(shù)控仿真軟件。我校根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)種類和面板，選購了上海宇龍仿真軟件進(jìn)行數(shù)控仿真實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，將數(shù)控加工仿真軟件引入教學(xué)之中。本文就其在教學(xué)中的應(yīng)用加以討論，并對其負(fù)面影響提出了一定的措施加以控制和改進(jìn)，達(dá)到數(shù)控仿真更好的輔助數(shù)控教學(xué)。

一、數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

1、利用數(shù)控仿真軟件彌補(bǔ)數(shù)控實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足

為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作技能，充足的上機(jī)時(shí)間進(jìn)行加工訓(xùn)練是基石，數(shù)控設(shè)備購置費(fèi)用高，若要保證每個(gè)學(xué)生有足夠充實(shí)的時(shí)間進(jìn)行操作練習(xí)，所需要的設(shè)備數(shù)量是一般學(xué)校財(cái)力難以保證的。而如果采用數(shù)控仿真教學(xué)，則可以通過較小的投入，實(shí)現(xiàn)學(xué)生人手一“機(jī)”，徹底解決了機(jī)床少、實(shí)訓(xùn)時(shí)間難以保證的教學(xué)瓶頸，既能滿足學(xué)生的感觀要求，又能解決昂貴的數(shù)控設(shè)備與學(xué)校資金短缺的普遍性矛盾。

2、利用仿真軟件提高教學(xué)效果

一方面數(shù)控編程課程較抽象且實(shí)踐性強(qiáng)，另一方面職業(yè)學(xué)校的學(xué)生知識素質(zhì)普遍較差，學(xué)習(xí)積極性不高，如果還沿用以前那種在黑板上開機(jī)床的教學(xué)方法，會使得教學(xué)過程很枯燥，絕大多數(shù)學(xué)生就會因?yàn)槁牪欢a(chǎn)生消極的學(xué)習(xí)態(tài)度，教學(xué)效果不理想。而如果在多媒體教室中利用仿真軟件一邊講解一邊演示。使學(xué)生眼見為實(shí)，學(xué)生對所學(xué)習(xí)的編程知識能同步得到印證，必然會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3、保證了實(shí)訓(xùn)安全

數(shù)控仿真軟件用于數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)，允許學(xué)生“錯(cuò)誤”操作與嘗試，從失敗中尋求成功的加工，既可以避免因誤操作造成價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數(shù)控機(jī)床操作過程中產(chǎn)生臨場感和真實(shí)感，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生自主地去學(xué)習(xí)，通過失敗得出正確的結(jié)果。為那些求知欲強(qiáng)渴望全面掌握數(shù)控技能的同學(xué)提供了良好的學(xué)習(xí)平臺，做到了因材施教。

4、數(shù)控競賽的需求

隨著社會需求的發(fā)展，“普教有高考，職教有競賽”已成為大家的共識?，F(xiàn)在學(xué)生組數(shù)控大賽一般都是由理論考試、數(shù)控仿真及實(shí)操加工三部分組成，為此學(xué)校為適應(yīng)形勢的發(fā)展，必須在教學(xué)中使用仿真軟件。

二、數(shù)控仿真軟件的負(fù)面影響及改進(jìn)措施

隨著數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，在體現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)。不可避免的產(chǎn)生了不小的負(fù)面效應(yīng)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、使學(xué)生產(chǎn)生了依賴心理，滋生了自滿情緒

由于在仿真過程中，無論加工材料如何、切削參數(shù)是否合適、加工工藝是否合理，它都可以按程序執(zhí)行，完成零件的模擬加工。一方面造成了上述的安全隱患，另一方面，是同學(xué)在完成了幾個(gè)工件加工后沾沾自喜，產(chǎn)生了驕傲情緒，認(rèn)為數(shù)控加工不過如此不少同學(xué)沉迷于數(shù)控仿真加工，對實(shí)際動手操作機(jī)床的訓(xùn)練就不太重視了。并且數(shù)控加工仿真軟件最為一種模擬教學(xué)軟件，它只是用計(jì)算機(jī)軟件來模擬而非真實(shí)加工過程。它無法替代學(xué)生在真實(shí)切削條件下的真實(shí)感受。

2、降低了安全意識

數(shù)控仿真教學(xué)允許學(xué)生“錯(cuò)誤”操作與嘗試，從失敗中尋求成功的加工，但也正是由于允許學(xué)生“錯(cuò)誤”。也不會產(chǎn)生任何事故，雖然保證了安全，但也是學(xué)生放松了安全意識。程序合理的工藝性無法保證，在仿真軟件中不管切削參數(shù)是否合適，加工工藝是否合理，只要程序沒有語法錯(cuò)誤，最終都能加工出理想的零件來。在仿真時(shí)毛坯外伸長度不管了，是否需要上頂尖也不顧了，刀具在刀架上安裝的懸伸長度也無所謂了，模擬時(shí)即使撞刀也不在意了，切深再大刀具也可以“削鐵如泥”。

針對以上弊端，為進(jìn)一步消除數(shù)控仿真軟件的負(fù)面效應(yīng)，充分發(fā)揮軟件優(yōu)勢，在教學(xué)過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1、定位軟件功能，消除學(xué)生依賴心理

作為數(shù)控仿真軟件，其主要作用還是在數(shù)控實(shí)訓(xùn)初期，可以使學(xué)生人手一機(jī)地來熟悉數(shù)控設(shè)備的面板操作，通過合理分配”仿真一機(jī)床實(shí)訓(xùn)”的課時(shí)比例，上機(jī)床操作與仿真模擬穿插教學(xué)，消除了學(xué)生對仿真軟件的依賴。在數(shù)控機(jī)床操作時(shí)，不降低相關(guān)基本功、規(guī)范操作的要求，主抓臺理的零件加工工藝的制定，通過引導(dǎo)學(xué)生對加工出的零件進(jìn)行分析，由學(xué)生進(jìn)一步提出改進(jìn)零件的加工工藝。

2、提高學(xué)生安全意識

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【關(guān)鍵詞】saber仿真；移相全橋DC/DC變換器

一、引言

SABER作為混合仿真系統(tǒng)，可以兼容模擬，數(shù)字，控制量的混合仿真，便于在不同層面上分析和解決問題，其他仿真軟件不具備這樣的功能。Saber軟件主要用于電路的仿真模擬，包括SaberSketch、SaberDesigner兩部分。SaberSketch用于繪制電路圖，而Saber-Designer用于對電路仿真模擬，模擬結(jié)果可在SaberScope和DesignProbe中查看[5][6]。由于移相全橋DC/DC變換器具有鮮明的特點(diǎn)，最近在大功率多電飛機(jī)電源系統(tǒng)中備受關(guān)注。所謂的多電飛機(jī)是指提高使用電力同時(shí)將液壓和氣動的使用降到最低。這種改變使多電飛機(jī)比傳統(tǒng)的飛機(jī)有明顯的優(yōu)勢。由于多電飛機(jī)對電力的要求增加，它就需要一個(gè)更適合的配電和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，因此電力電子在其中的分量不斷增加[1][2]。移相全橋DC/DC變換器可以為飛機(jī)提供電源，這種類型的轉(zhuǎn)換器拓?fù)湓试S所有的開關(guān)設(shè)備在零電壓開關(guān)下進(jìn)行操作，并且大大減小了開關(guān)損耗。此外它能高頻率的操作開關(guān)來提高功率密度，從而降低了轉(zhuǎn)換器的尺寸[3][4]。

二、移相全橋移DC/DC變換器

相全橋DC/DC變換器是一種典型的零電壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器，其基于全橋隔離變壓器模塊的轉(zhuǎn)換器?；緸椋喝珮蜷_關(guān)網(wǎng)絡(luò)、高頻變壓器、整流和LC濾波器?；ジ蠰S也顯示在圖表中。這個(gè)電感通常包括變壓器漏感和附加分離原件的電感，并且和變壓器是串聯(lián)的。C1-C4是瞬間關(guān)斷電容，可以和LS一起實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)轉(zhuǎn)換。Ci是輸入濾波電容。

一個(gè)循環(huán)的理想輸出電壓可以通過平均濾波輸出電壓Vdd簡化計(jì)算得到。忽略互感Ls上的電壓波動，可以得到輸出電壓為：

（2.1）

其中：

（2.2）

輸出電壓化簡為：

（2.3）

輸出電壓可寫成：

（2.4）

（2.5）

對于所需的輸出電壓，占空比可通過以下計(jì)算：

（2.6）

三、理想開關(guān)電路模型仿真

理想化的開關(guān)模型參數(shù)設(shè)置如下：

輸入直流電壓：Vin=270v；

換流電感：Ls=580μH；

開關(guān)頻率：fs=20kHZ；

輸出濾波電感：Lf=94μH；

輸出濾波電容：Cf=558μF；

輸入濾波電容：Ci=0.4μF。

二極管的電壓下降被設(shè)置為零，因此，它們是理想的。該變壓器是一種理想的DC/DC變壓器沒有任何損失，它的匝數(shù)比Ns/Np為0.2。開關(guān)的導(dǎo)通電阻Ron被設(shè)為0.001Ω因?yàn)榇穗娮璞辉O(shè)為0時(shí)saber軟件將無法仿真，由于它的值很小我們可以忽略它的開關(guān)損耗。要取得28V的輸出電壓和所需的輸出功率，其等效電阻設(shè)置如表3.1所示。由方程可以計(jì)算出每一種情況下的占空比。

給定開關(guān)電路占空比，變換器波形如圖3.1所示。

圖3.1（a）為全橋開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓VAB、一級側(cè)電流Ip和整流輸出電壓Vdd的波形。很明顯看可以看出當(dāng)一次側(cè)電流逆轉(zhuǎn)時(shí)二次側(cè)占空比損失。這可能是由于換流時(shí)變換器振蕩造成的。從3.2（b）可以看出當(dāng)負(fù)載由100%變到10%時(shí)也發(fā)生了同樣的現(xiàn)象，于是比較這兩種負(fù)載下的波形圖由方程2.2可以推測二次側(cè)占空比損失隨著負(fù)載電流減小而減小。

四、總結(jié)

本文是對飛機(jī)直流電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器的模型中開關(guān)電路的仿真，根據(jù)各種有關(guān)多電飛機(jī)的文獻(xiàn)選擇了選擇移相全橋零電壓開關(guān)的DC/DC變換器。DC/DC變換器的一個(gè)重要特點(diǎn)就是二次側(cè)占空比丟失，這是由于換向電感引起輸出電壓下降。

參考文獻(xiàn)

[1]R.Ericson，and D.Maksimovic，F(xiàn)undamentals of Power Electronic.Norwell，MA：Kluwer，2001.

[2]V.Vlatkovic，J.A.Sabate，R.B.Ridley，F(xiàn).C.Lee and B.H.Cho，“Design considerations for high-voltage high-power full-bridge zero-voltage-switched PWM converter，”Applied Power Electronics Conference and Exposition，1990.Fifth Annual，pp.275-284，11-16 March 1990.

[3]A.Emadi，and M.Ehsani，“Aircraft Power Systems： Technology，State of the Art，and Future Trends，”IEEE AES Systems Mag.，vol.15，no.1，pp.28-32.，Jan.2000.

[4]J.A.Rosero，J.A.Ortega，E.Aldabas，and L.A.R.L. Romeral，“Moving towardsa more electric aircraft，”Aerospace and Electronic Systems Magazine，IEEE，vol.22，pp.3-9，2007.

[5]閆群民，馬永翔，朱娟娟.基于Saber的飛機(jī)動力系統(tǒng)仿真[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2012（1）：312-316.

篇9

其一，建立事故模型。事故模型的建立分為2種，一種是瓦斯爆炸，另種是涌水。前者是模擬礦井瓦斯爆燃的過程，當(dāng)初始狀態(tài)的溫度和壓力、聲速正常時(shí)，瓦斯爆炸的條件以三角形為準(zhǔn)。

其二，實(shí)行虛擬現(xiàn)實(shí)和安全避災(zāi)仿真技術(shù)。采用計(jì)算機(jī)營造具有真實(shí)感受的三維環(huán)境模擬礦井生產(chǎn)過程，以及進(jìn)行礦井安全防災(zāi)和避災(zāi)的演示。由于礦井中的安全隱患問題，影響著礦井工作人員的生命安全，因此將安全隱患與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行全過程仿真。例如：礦井瓦斯爆炸仿真。在礦井中以隨機(jī)的方式產(chǎn)生爆炸，造成人員傷亡、工作機(jī)械設(shè)備變形等，然后通過安全避災(zāi)仿真技術(shù)，采用三維演示的方式模擬事故發(fā)生前的全過程，找到避災(zāi)的逃生路線。同時(shí)建立避災(zāi)知識的數(shù)據(jù)庫，將相關(guān)法律和處理方式、應(yīng)急預(yù)案，以及逃生技巧等內(nèi)容進(jìn)行收集、存儲，并融入到礦井計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)軟件中。針對不同的安全事故，給出不同的處置建議，從多方面進(jìn)行礦井安全模擬。

其三，礦井生產(chǎn)過程的仿真。由于礦井事故的發(fā)生多出現(xiàn)在生產(chǎn)的過程中，因此對礦井生產(chǎn)過程的仿真是模擬安全事故發(fā)生的根本條件。例如：構(gòu)建模擬礦井擁有軌道和巷道、運(yùn)輸車輛，以及安全設(shè)備等，同時(shí)根據(jù)各自的功能進(jìn)行運(yùn)作的場景。

礦井安全計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

總體和建模設(shè)計(jì)在礦井安全計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)軟件中，系統(tǒng)主要由三維模型庫和虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)成。其中，虛擬仿真系統(tǒng)是整個(gè)礦井安全計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的中心，分別擁有虛擬的控制平臺和虛擬的場景，以及交互仿真平臺三者構(gòu)成。虛擬的控制平臺是操作的人機(jī)界面；場景是按照實(shí)際人員操作的過程，而進(jìn)行仿真過程；交互仿真平臺則是提供的支撐平臺，并通過動態(tài)的3D引擎所完成操作。創(chuàng)建虛擬環(huán)境以前必須要對礦井中的環(huán)境物件進(jìn)行三維建模，以實(shí)現(xiàn)虛擬可視化和生成靜態(tài)虛擬場景。確定計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的邊界是虛擬的仿真子系統(tǒng)，根據(jù)用戶的需求以系統(tǒng)的邊界為準(zhǔn)，采用UML建模中的用例建模來決定角色。

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)和詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為4種：MDB，也就是多媒體數(shù)據(jù)庫，由于它存儲著場景中模型的文字和聲音、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和視頻等，因此它是整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來源點(diǎn)，處于核心的地位；通過3D引擎中的引擎內(nèi)核、圖形和聲音處理模塊，以及交互和游戲邏輯處理模塊來完成場景的繪制和表達(dá)；然后，采用用戶界面管理虛擬場景中的輸入信息等；最后，利用DL，也就是三維模型格式轉(zhuǎn)換將建模中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為系統(tǒng)所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。礦井安全計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)軟件包含著漫游子系統(tǒng)和生產(chǎn)子系統(tǒng)、設(shè)備展示和礦井安全4個(gè)系統(tǒng)部分。其中，漫游子系統(tǒng)和生產(chǎn)子系統(tǒng)，主要是利用虛擬礦工漫游的方式，將礦井中的工作場景以真實(shí)效果的形式進(jìn)行展現(xiàn)。從這個(gè)系統(tǒng)中，不僅可以看到設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，還能對各工作根據(jù)安全要求做出提示預(yù)警，實(shí)現(xiàn)礦井工作的配合演示與實(shí)際的礦井安全操作訓(xùn)練。同時(shí)通過設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中的排水和煤運(yùn)系統(tǒng)、動力和通風(fēng)系統(tǒng)熟悉礦井工作的整個(gè)生產(chǎn)流程；設(shè)備展示和礦井安全，在設(shè)備的展示中主要分為采煤機(jī)和液壓支架，以及移動變電站來進(jìn)行設(shè)備的展示，使礦井工作人員更加熟知設(shè)備和熟悉生產(chǎn)過程，而礦井安全則是在整個(gè)礦井工作的時(shí)候，每個(gè)部分都有相對應(yīng)的安全提示或預(yù)警，幫助工作人員在遇到緊急危險(xiǎn)的時(shí)候，明確熟知怎樣正確去完成操作，避免發(fā)生安全問題。因此，設(shè)置了反風(fēng)系統(tǒng)和火水災(zāi)避災(zāi)系統(tǒng)。

礦井安全計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)

由于礦井安全計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)針對的是礦井漫游和系統(tǒng)引擎的實(shí)現(xiàn)。因此在礦井漫游實(shí)現(xiàn)中，通過對礦井工作人員從骨架和肌肉，以及皮膚三方面進(jìn)行幾何模型的構(gòu)建，以此，確定了人的基本姿態(tài)和虛擬的顯示外觀。根據(jù)三維人體的運(yùn)動和動力學(xué)特性，按照人各關(guān)節(jié)相對的位姿變化，確定三個(gè)坐標(biāo)系：世界和人體基坐標(biāo)系，以及人體各關(guān)節(jié)局部坐標(biāo)系，構(gòu)建工作人員運(yùn)動的模型。利用工作面中的鍵盤控制礦井工作人員完成各種運(yùn)動，例如：前進(jìn)和后退，左后轉(zhuǎn)動。這一系統(tǒng)主要是進(jìn)行安全設(shè)置，如果工作人員在操作時(shí)違反了安全規(guī)程，那么就會自動退出該系統(tǒng)，繼續(xù)對安全的操作進(jìn)行學(xué)習(xí)。在仿真系統(tǒng)引擎實(shí)現(xiàn)中，由于引擎主要是采取的3D游戲引擎，因此它是高層圖形軟件進(jìn)行開發(fā)最為理想的工具。其中，在引擎中有場景對象和地形管理、圖形接口，以及規(guī)則管理等。它的函數(shù)類主要有：Level，Engine，Piayer。在場景管理類中設(shè)置對象：攝像機(jī)，對場景的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理等。在完成這些操作以后，就要對該系統(tǒng)進(jìn)行測試。采用入井的檢測功能，利用鍵盤上的控制鍵控制井下工作人員進(jìn)行井下安全生產(chǎn)過程各項(xiàng)移動操作訓(xùn)練。例如：，，，（控制移動的方向），Z，C（控制視野大小）。井下非安全的區(qū)域是不可以進(jìn)入的，如果操作人員執(zhí)行了操作，那么將在扣分的同時(shí)，自動退出操作，重新進(jìn)行安全規(guī)則內(nèi)容的學(xué)習(xí)。只有通過學(xué)習(xí)以后，才能夠繼續(xù)進(jìn)行下步系統(tǒng)的操作。

結(jié)語

篇10

城市環(huán)島是為了減少車輛行駛沖突,在多個(gè)交通路匯的地方設(shè)置的交通設(shè)施,多為圓形,它使車輛按同一方向行駛,將沖突點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ悬c(diǎn),能有效地減少交通事故的發(fā)生。然而隨著近些年來車輛數(shù)量的不斷增加，使城市環(huán)島的通行能力下降，車輛延誤增加，同時(shí)也帶來了環(huán)島處噪聲和車輛尾氣排放加大的后果；因此，對環(huán)島的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行仿真，找出擁擠堵塞的原因，正確地設(shè)計(jì)環(huán)島并合理地組織交通，以提高環(huán)島的通行能力，從而提高整個(gè)城市路網(wǎng)通行能力。這在城市交通的改建與治理中具有很重要的意義。

1 定義路網(wǎng)屬性

1.1物理路網(wǎng)

首先應(yīng)是底圖的創(chuàng)建，VISSIM能夠顯示的底圖來源有兩種文件格式：位圖格式和矢量圖格式。如果欲加載VISSIM無法支持的圖片文件，將會出現(xiàn)錯(cuò)誤。其次是路段的添加，在底圖創(chuàng)建好后，下一步就是開始畫link線，描繪路段軌跡，尋找進(jìn)出環(huán)島的所有道路，確定道路的車道數(shù)，每條道路表示一個(gè)路段。路段上的車道數(shù)始終保持恒定，若車道數(shù)發(fā)生變化，必須重新建立一個(gè)路段。

1.2 定義交通屬性

1.2.1定義分布

VISSIM中的許多參數(shù)是以分布的形式定義的（非固定值），這樣能夠真實(shí)地反映出交通的隨機(jī)性本質(zhì)。大多數(shù)的分布采用經(jīng)驗(yàn)或隨機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行定義。常用的分布有：目標(biāo)車速分布，車輛重量分布，車輛顏色分布，停車時(shí)間分布和車輛模型分布。

1.2.2交通構(gòu)成

交通構(gòu)成是對進(jìn)入VISSIM路網(wǎng)的每一股交通流構(gòu)成的定義。但對于公交線路上的交通構(gòu)成需要單獨(dú)定義。交通構(gòu)成是VISSIM輸入交通流量的一個(gè)組成部分，需要在定義輸入交通流量之前對其進(jìn)行定義，行人流量也可以定義為一種交通構(gòu)成。交通構(gòu)成包括一種或多種車輛類型及其在輸入交通流量中所占的相對比例，以及車速分布。

1.2.3交通流量輸入

用戶可以定義不同時(shí)間進(jìn)入路網(wǎng)的交通流量。輸入交通流量與路段和時(shí)間間隔有關(guān)。在某一時(shí)間間隔內(nèi)，車輛進(jìn)入路段的規(guī)律服從泊松分布。若定義的輸入交通流量超過了路段的通行能力，車輛將在路網(wǎng)外部“堆積”。當(dāng)“堆積”的車輛無法在定義的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)入路網(wǎng)時(shí)，VISSIM將產(chǎn)生一條錯(cuò)誤信息，同時(shí)寫入日志文件(*.err)，并在仿真運(yùn)行結(jié)束時(shí)通知用戶。

1.3路線選擇與轉(zhuǎn)向

車輛的行駛路徑由從路徑?jīng)Q策起點(diǎn)（紅線）到路徑?jīng)Q策終點(diǎn)（綠線）的一個(gè)固定的路段和連接器序列組成[2]。路徑?jīng)Q策起點(diǎn)與路徑?jīng)Q策終點(diǎn)是一對多的關(guān)系。車輛行駛路徑的長度不是一個(gè)固定值。

行駛路徑?jīng)Q策功能僅對經(jīng)過定義的車輛和沒有任何路徑信息的車輛起作用，這些車輛只有在通過路徑?jīng)Q策終點(diǎn)后才能夠接收新的路徑信息。

一條線路是指從路線選擇點(diǎn)到目的點(diǎn)的路段和連接段固定順序，每一個(gè)路線選擇點(diǎn)可以有多個(gè)目的點(diǎn)。

2 環(huán)島仿真

在物理路網(wǎng)、交通構(gòu)成、交通流量和路線選擇等屬性設(shè)置好后，便可對設(shè)置好的路網(wǎng)進(jìn)行仿真。

仿真前需對仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要的參數(shù)設(shè)置包括：①仿真時(shí)間，仿真運(yùn)行時(shí)間長度。其中包括了仿真運(yùn)行初期的準(zhǔn)備時(shí)間；②仿真步長，即一個(gè)仿真時(shí)鐘內(nèi)（1～10）計(jì)算車輛位置的次數(shù)。1表示車輛在每個(gè)仿真時(shí)鐘只移動一次；10表示每個(gè)仿真時(shí)鐘計(jì)算十次車輛的位置，這使得車輛運(yùn)行更加平順。仿真運(yùn)行速度的變化與仿真步長成反比[3]；③中斷時(shí)間，仿真程序運(yùn)行到該時(shí)刻時(shí)，VISSIM自動切換到單步運(yùn)行模式。使用該選項(xiàng)，可以在仿真運(yùn)行期間有選擇地觀看某個(gè)特定時(shí)間的交通狀況；下圖為VISSIM環(huán)島的仿真運(yùn)行窗口（圖1）。

圖1 環(huán)島仿真運(yùn)行窗口

3 仿真結(jié)果評價(jià)

結(jié)合線控系統(tǒng)仿真試驗(yàn)介紹如何定義和配置VISSIM 的各種評價(jià)類型以及評價(jià)結(jié)果的輸出形式。為了得到評價(jià)輸出數(shù)據(jù)，必須首先激活相應(yīng)的評價(jià)類型。評價(jià)類型的輸出數(shù)據(jù)可以在線顯示（如：信號配時(shí)表），也可以輸出為外部的數(shù)據(jù)文件，部分評價(jià)類型同時(shí)支持上述兩種數(shù)據(jù)輸出方式。數(shù)據(jù)文件使用分號作為分隔符，用戶可以輕松地將其導(dǎo)入電子數(shù)據(jù)表（如：Excel），以進(jìn)行更深入的計(jì)算和動畫呈現(xiàn)。如：行程時(shí)間、延誤、數(shù)據(jù)收集點(diǎn)和排隊(duì)長度等。

4 結(jié)論

本文提出的應(yīng)用VISSIM軟件對環(huán)島進(jìn)行仿真，從時(shí)間和空間兩方面進(jìn)行仿真，找出擁擠堵塞的原因，對正確地設(shè)計(jì)環(huán)島并合理地組織交通，以提高環(huán)島的通行能力，進(jìn)而提高整個(gè)城市路網(wǎng)通行能力具有很重要的意義。