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高等院校电气工程及自动化专业是为发电厂、供电公司、农电局、送变电公司、大型工矿企业等培养从事电气工程及自动化领域的电力系统设计与运行、电气设备安装与检修、试验分析、研制开发、信息处理及经营管理等方面的高级工程技术人才。随着我国电力行业的迅猛发展,对电力行业的人才素质要求越来越高。而现在我国高校电力专业的课程设置体系已不能完全满足电力行业的发展要求。比如:现有的一些理论教材已经用了几十年,出现了理论与实际相脱离,理论教学与实际训练相脱离等现象,导致学生缺少创新思维。正是基于这种现象,沈阳工程学院电气工程系通过几年的努力,利用中央与地方共建项目资金的支持,开展了基于电力行业标准的开放式电力工程实践基地群之一的电网仿真实验室的建设与研究,学生通过在电网仿真实验室的学习,可以大大提高他们的理论水平与实际岗位的技术水平,能够更好地适应电力行业发展的要求。
基于成熟的电网调度员仿真培训系统(DTS)的技术平台,建立一个包含典型省电网、地区电网、区县电网的统一电力系统模型,实现统一模型的数字仿真,逼真模拟各级电网的稳态和故障运行情况;同时利用计算机系统组成完整的调度自动化模拟系统,完整地模拟各级电网调度的物理环境。
电网仿真实验室集继电保护、自动装置、计算机通讯、数据采集及监控(Supervisory Control And Data Acquisition,简称SCADA)、电力系统分析计算、电力系统静态仿真和电力系统动态仿真为一体,几乎覆盖整个专业领域。在这个实验室里学生可以得到电力系统运行控制、分析计算等全方位的训练。
在DTS的实际调度应用中,学员坐在学员室中充当“调度员”接受培训,学员室中配备有与实际调度室一致的(或接近的)能量管理系统(Energy Management System,简称EMS)和软硬件系统(即学员台),让学员有一种身临其境的感觉;而教员在教员室里,利用教员台在培训前准备教案(教案源自于实际电网系统的运行数据断面和实际的电网模型以及参数),在培训中控制培训过程,具体指导培训工作的进行,并在培训结束后评价学员的调度能力。在培训进行过程中,学员与教员之间的通信采用电话或计算机信息交互进行,来模拟调度时调度员和厂站值班员之间的通信方式。在这种方式下,整个培训过程都由教员与学员之间“一对一”地完成,这种做法符合现场需要,它利于教员了解每一个学员对调度规程的熟练程度和操作情况,以及他们对故障的应变能力。
仿真教学实验系统可以满足多位学员同时独立接受仿真培训的要求,也可以实现教员与学员“一对多”的模式,这样指导老师通过教员台(主工作站)向各学员终端下达教案,也可设置预想的故障,在仿真实验过程中控制进程,具体指导实验的进行,并在实验中观察学生的实验操作情况,给予必要的指导。
在统一模型下的电网仿真培训,还可以实现多级调度的联合仿真培训,让学员了解上下级调度的协调配合,训练联合反事故的能力。
新建成的特色电网仿真实验室,除具有以上功能外,针对沈阳工程学院(以下简称“我院”)的具体情况,还开发实现了以下几种功能。
(1)变电站仿真系统能与电网仿真联网运行,电网仿真和变电站仿真在电网模型、数据库、人机界面、功能模块等多个方面实现一体化,两套系统共享公共的电网模型,共享公共的设备参数和仿真画面,对于公共的部分,用户只需要维护一套模型和参数。电网仿真和变电站仿真可以各自单独运行,也可以联合仿真。联合仿真时,两套系统共享同一套电网模型,在任一系统中进行操作或设定故障后,两套系统均能自动响应,并各自给出正确、完整的二次设备动作信息。作为电网仿真中的一个深度仿真的变电站,可以实现电网调度和变电站运行值班人员的联合仿真培训。
(2)利用DTS电网数字仿真培训系统硬件平台,可以实现开放式《电力系统分析》实验,这样在建成的电网仿真教学实验室中,就可以进行面向电网运行值班的调度员仿真培训,也可以进行面向基础教学的电力系统分析仿真试验,而且教员可以方便地在两套系统之间进行切换。
(3)电网仿真实验室不但可以满足电气工程系各专业的电网环节实习、实训需求,而且可以为学院节省大量的实习经费。
(4)为电气自动化的学生做毕业设计提供软件平台,达到锻炼学生自主设计的目的。
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直升机控制器的性能指标满足要在一定时间内将前进和上升轴移动到任意一个指定位置,时间一般应控制在10秒以内。此外,直升机控制器的软件必须支持其它一些操作模式。
今天读文网小编要与大家分享的是:回路硬件仿真技术在直升机控制系统中的应用相关论文。具体内容如下,欢迎参考阅读:
回路硬件仿真技术在直升机控制系统中的应用
软、硬件的并行开发方法可以加快设计进程,但在系统整合时常常出现很多问题,而硬件回路仿真能有效解决这些问题,采用该技术可以在开发周期初完成嵌入式软件仿真。本文以HIL技术在实验性动态直升机系统用嵌入式控制软件中的应用为例阐述该技术的应用特点和方法。align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图1:直升机前视图和侧视图。">
设计工程师一直在努力缩短新产品开发周期,而软硬件并行开发就是一种比较好的方法。通常这种方法需要多个独立的软硬件开发小组参与,这些小组的工作相互间独立、并行地进行。当原型硬件和嵌入式代码的主要部分实现后,就可以在系统整合阶段将硬件与软件合并起来并开始测试工作。
在系统整合时经常会发生严重的问题,有些问题甚至会导致软件或硬件的重新设计。在问题成堆发生、成本持续升高或计划拖延太久的情况下,有可能中断设计项目,有时甚至不得不取消项目。因此,人们需要找到更好的方法来解决这些问题。
回路硬件(hardware-in-the-loop,HIL)仿真被证明是一种有效的解决方法。该技术能确保在开发周期早期就完成嵌入式软件的测试。到系统整合阶段开始时,嵌入式软件测试就要比传统方法做得更彻底更全面。这样可以及早地发现问题,因此降低了解决问题的成本。
本文所要讨论的就是采用了HIL仿真的一个嵌入式软件开发项目。该项目的目标是开发和测试实验性动态“直升机”系统用的嵌入式控制软件。有了HIL仿真后,人们无需使用除嵌入式处理器及其I/O接口外的任何硬件就能完成该控制器软件的设计和测试。
随后的实际系统硬件与运行新软件的嵌入式控制器的连接首次便获得成功。在硬件、软件整合阶段唯一要做的额外工作是对一些控制器参数的少量调整,这是由于实际系统硬件与其仿真模型之间毕竟存在差异。
本项目需要开发适合Quanser 3自由度(3DOF)直升机的控制器软件。这是一个桌面电磁系统,内含由两个独立电子马达控制的3个旋转轴,每个轴驱动一个推进器。图1是直升机系统及其运动轴的框图。align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图2:直升机控制系统。">
假设倾斜轴的倾角接近零度,在对两个马达施加相同的高电压后直升机会垂直向上攀升。对两个马达施加不同的电压会使直升机绕倾斜轴旋转。为了使直升机向前移动,首先需要将直升机倾斜到一个非零角度,然后对两个马达同时施加适当的电压来产生向前的推力。
如图2所示,系统采用的控制计算机具有3个位置编码器输入信号、两个马达电压输出信号,以及用于模式选择与操纵杆控制的用户输入信号。控制计算机通过专门设计的接口卡接收位置编码器输入信号,同时产生模拟输出电压,并通过数模转换器(DAC)驱动那两个马达。为了提供足够大的马达工作电流,DAC的输出需要连接到随后的功率放大器进行放大。
位置编码器会随时监测每个轴的运动,这些编码器通过光学原理感知旋转运动并产生数字化的角度位置数值。位置编码器将以每360°4096个步距,或0.08789°的量化步距分辨率对这些数值进行量化。每个编码器的输出信号由两个TTL电平组成,即Phase A和Phase B,当对应轴反转时输出信号就在这两个高低电平之间来回切换。根据这两个信号之间的相位差可以判断每个轴的运动方向,如图3所示。脉冲频率正比于每个轴的旋转速率。
直升机控制器的性能指标满足要在一定时间内将前进和上升轴移动到任意一个指定位置,时间一般应控制在10秒以内。此外,直升机控制器的软件必须支持其它一些操作模式。
全套控制器操作模式包括:
关闭模式:align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图3:位置编码器输出信号。">
控制器软件以关闭模式启动,此时两个马达上的电压为零。一旦系统离开这个模式,就只能从空(Null)模式再次进入该模式。当从空模式进入关闭模式时,需要控制上升轴缓慢地下降到桌面正上方,然后将马达电压设置为零。
当从关闭模式转变到该模式时,首选要给马达上电,并控制所有轴到零位置。如果从其它模式转变到空模式,那么只需要将所有轴控制到零位置。零位置是指倾斜轴和前进轴在系统启动位置,而推进组件被抬举到上升方向的水平位置,如图1所示。
在10秒时间间隔内为前进和上升轴位移命令产生预定义范围内的一个新随机值,然后由控制器软件将直升机移动到相应的位置。
在这种模式下,由操纵杆产生控制器所需的上升和水平行进命令。通过操纵杆的前后动作控制上升位置,通过左右动作来控制水平位置。控制器通过移动直升机来跟随命令所指定位置。
在手动模式下,操纵杆直接产生马达驱动用的电压和与电压差。操纵杆前后动作控制两个马达电压的和,左右运动控制两个马达电压的差。在这种模式下系统特别难以控制,如果任何轴的运动超过了某个位置限制,控制器就会自动切换到空模式。通常,在进入该模式后的几秒钟内可能产生违反限制的问题。
在确定系统功能和性能要求后,可以进行控制器软件的开发和测试。而仿真技术的应用可以加快直升机控制器软件的开发和测试速度。
为了对嵌入式软件进行HIL仿真测试,需要使用嵌入式处理器及其附属I/O器件。对于许多嵌入式系统来说,这只是整个系统的一小部分,可以在早期开发阶段实现组合。可以创建一个直升机硬件及其与外部环境交互的仿真,并通过控制器的I/O接口把这个仿真与嵌入式控制器连接起来。嵌入式控制器和直升机仿真就如同实际系统一样工作。
在复杂的嵌入式产品开发早期,经常需要仿真一个完整系统在预期环境中的运行。这种利用动态系统仿真工具,如Simulink开发的仿真系统通常不是实时的,但可以作为HIL仿真的基础。某些时候需要对这些仿真系统中包含的模型进行简化和优化,使之适合实时仿真使用。不过在本项目中不需要修改这些模型。
复杂系统仿真需要用到许多高级的数学算法,但可以采用专门的软件工具来简化任务:Simulink是MATLAB的一个附件,它可以用来提供以框图为主的图形环境下的动态系统仿真。用Simulink进行仿真的方法是先把“调色板”上的模块拖到绘画区域,然后用代表信号流向的直线把这些模块连接起来。图4就是直升机项目中采用的位置编码模型的Simulink框图,该模型把以弧度表示的角度位置作为其输入信号,并产生Phase A和Phase B信号作为其输出。另外,它还输出指示信号,用来指示相应轴到达零位置的时刻。直升机位置编码器不会产生指示信号输出,因此不使用该Simulink模型的输出。
Stateflow是Simulink的一个附件,用以实现有限状态机模型。在这个直升机项目中,Stateflow模型用来实现直升机模式选择逻辑。
Real-Time Workshop根据Simulink框图产生C代码,其它工具需要使用这些代码来达成编译与执行目标。在本项目中,其它工具包括Real-Time Windows Target和xPC Target。
Real-Time Windows Target允许仿真的编译与执行作为PC机Windows系统中的一个实时进程,能与Windows操作系统同时运行。在本项目中,Real-Time Windows Target执行的是HIL系统仿真,所用主机正是开发和控制直升机软件的计算机。align=RIGHT VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图5:直升机和控制器模型。">
xPC Target允许在PC机上执行仿真,此时PC机的功能如同专门的实时控制器。xPC Target还提供实时的多任务内核供只有有限硬件资源的嵌入式处理器使用。xPC Target在本项目中用来在一台独立PC上产生和执行直升机控制器用的实时代码,此时该PC机就用作“嵌入式”控制器。
控制器软件开发的第一步是实现对整个直升机控制器系统的仿真,图5给出了仿真的顶层框图。其中两个较大的方框分别表示直升机系统本身和数字控制器,两个较小的带有“操纵杆”和“模式命令”标签的方框向控制器提供用户输入信号。图5中的“直升机”框图包含有直升机动态行为的Simulink模型,如图6所示。从图6可以看到,该模型采用了转移函数、求和函数和积分器等多个Simulink模块。带“有限运动”标签的模块包含有一个受限于向下靠近桌面方向的上升轴运动模型。当被仿真的直升机碰到桌面时,所有3个运动轴的速度都被置为零,因此非常接近实际直升机的行为。从靠近右边的3个量化器可以看出位置编码器的量化效果。
“有限运动”模块代表一个子系统。子系统模块允许在仿真开发期间通过分层图集(hierarchical sets of diagrams)来控制复杂性。子系统间可以进行任意多层的嵌套,类似于函数的嵌套调用。
图5“控制器”子系统的详细内容见图7。对3个轴角度测量值的量化结果成为控制器的3个基本输入信号,控制器输出的是两个马达的驱动电压。图7中的主要模块有:驱动直升机到指定位置的“自动驾驶”模块,在不同操作模式下产生前进和上升位移命令的“命令发生器”模块,实现用于选择不同直升机操作模式的有限状态机的“模式控制”模块。
“模式控制”模块内所含的状态流程框图如图8所示。该框图包含了系统启动时对操纵杆进行校正的逻辑、用户控制下的模式改变、当违反位置限值时自动切换到空模式,以及系统关闭的控制。
图5所示的“控制器”模块内部提供了嵌入式软件的完整实现方法。常见的方法是将嵌入式软件开发当作一个独立过程,该过程将仿真作为可执行的软件要求描述来使用。然而,更有效的方法是将仿真中的控制器实现作为“源代码”,供嵌入式软件使用。
在本项目中,可以把图5的“控制器”模块挎贝到新的Simulink项目中,并向框图中添加相应的I/O器件模块。然后,再调用Real-Time Workshop创建C代码,经过编译后下载到"嵌入式”PC控制器。到此就完成了嵌入式软件的开发工作。
有了直升机和控制器的非实时性Simulink仿真基础后可以着手HIL仿真开发了。首先需要创建一个新的Simulink项目,再把图5中带“直升机”标签的模块挎贝进来。这种仿真建立了直升机动态模型,并包括了相应的I/O器件接口。Real-Time Windows Target支持多种I/O器件。HIL仿真所需的I/O要求包括两个ADC输入(用于接收控制器发出的马达命令电压)和6个TTL数字输出(为3个仿真位置编码器分别提供Phase A和Phase B信号)。
本项目中将运行Windows的台式PC作为主机系统,因此需要使用满足上述条件并且具有PCMCIA接口形式的I/O器件。National Instruments公司的DAQCard-1200能够满足这些要求,并提供一根带状电缆用于连接计算机内的接口卡和独立的连接器模块。
直升机仿真以固定的帧速率运行,其仿真Phase A和Phase B信号的TTL输出则一个仿真帧更新一次。由于位置编码器信号的脉冲速率正比于运动轴的角速度,因此仿真帧速率可以限制能准确再现的最大角速度。
如果采用这种方法对位置编码器信号进行建模,那么当Phase A和Phase B信号隔帧交替时就能产生最高的仿真角速度。这时根据等式1就能得出仿真更新间隔h(秒)条件下最大的角速度值wmax(度/秒):
从直升机行为的数字仿真结果可以明显看出,倾斜轴具有最大的峰值角速度,但很少出现超过100°/秒的情况。理想情况下h应不小于一定值,这样HIL仿真就不会占用计算机太大的计算资源。综合考虑这些要求,h的最佳值应是500us,此时更新速度是每秒2000帧,最大的仿真角速度是175.8°/秒,该速度已经远远超过最大的角速度期望值。
每秒2000帧的直升机仿真更新速度已经大大超出对直升机进行动态精确建模的速度要求,因此没有必要再用高阶积分算法来获取更精确的结果。相对简单的二阶积分算法可以获得较好的精度,此次仿真选用的就是Simulink“ode-2”梯形积分算法。与采用更加复杂的高阶积分算法相比,这种算法能使仿真具有更高的效率。
为了在目标PC上下载并运行嵌入式软件,需要用串行电缆连接主机与目标计算机,并从软盘启动目标系统内核。根据控制器的Simulink框图,接下来就可以下载运行嵌入式控制器用的软件。在将目标系统的I/O器件与DAQCard-1200的相应端子连接起来后,可以在主机的Real-Time Windows Target中运行直升机的Simulink仿真。最后根据Simulink框图将命令发送给嵌入式控制器,从而启动控制器工作,完成仿真直升机的“飞行”。
在HIL仿真工作模式下可以详细检查嵌入式软件的各个方面,从而可以发现并解决设计与实现中的很多问题。所有这些检测工作期间无需变动任何实际的硬件。在这轮HIL仿真测试结束后,我们就可以得到经过全面测试的嵌入式应用软件,接下来与实际硬件的快速整合成功的可能性就非常大。
在嵌入式软件完成HIL测试前我们有意避免嵌入式软件与实际直升机硬件一起运行,主要原因是为了体现HIL仿真的意义,以及减少硬件损坏的风险。在完成HIL测试后,可以把电缆从DAQCard-1200上拔下来并连接到直升机硬件上,接着给系统上电并把直升机控制到“空模式”位置,然后使之进入随机模式,此时直升机会每隔10秒飞到随机产生的前进和上升位置。虽然在响应命令时的摆动和过冲要比HIL仿真时大一些,不过就这第一次试验来说还是相当成功的。
为了能在所有操作模式下都能取得令人满意的系统性能,有必要对控制器增益进行一些调整。HIL仿真并不能完全匹配实际系统的行为,这是因为直升机仿真实际上在某些方面作了简化处理,在仿真中使用的系统集合属性并不完全符合实际系统属性。
进行仿真开发时通常都会作出一定程度的简化处理,事实上人们不可能对影响实际系统行为的所有因素实现完美的建模。最简单的方法是尽量减少仿真与实际系统间的差异,并适当调整嵌入式软件所需的参数。
HIL仿真为本项目的开发过程提供了极大的便利,整个嵌入式应用在首次与系统硬件结合运行前就得到了真实环境下的全面测试,因此有效地避免了硬件损坏的风险,而且更容易识别和解决与嵌入式软件有关的问题。整合过程也显得相当简捷,只是对少许参数作了重新调整。如果将未经测试的大型嵌入式软件直接与硬件连接运行,那么相对来说这样的任务就要艰巨得多,通常还会出现一些与整合本身有关的问题。
本项目充分体现了HIL仿真在开发复杂嵌入式系统软件中的价值。HIL仿真技术能够在开发早期阶段对嵌入式软件作出全面测试,因此降低了将未经测试软件运行于昂贵的原型硬件上所具有的风险。与传统开发方法相比,正确利用HIL仿真技术能够在更短的时间内开发出更高质量的产品。
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定价,是市场营销学里面最重要的组成部分之一,主要研究商品和服务的价格制定和变更的策略,以求得营销效果和收益的最佳。 以下是读文网小编今天为大家精心准备的:基于期权思想的新产品滞销返回权定价的仿真研究相关论文。内容仅供参考阅读,希望大家能够喜欢。
基于期权思想的新产品滞销返回权定价的仿真研究全文如下:
摘 要:利用期权思想构建一份经销合同,对合同中包含的返回权定价,为企业和经销商共同承担风险提供了参考依据。
关键词:新产品 滞销风险 实物期权 返回权
20世纪90年代以后,我国由卖方市场转向了买方市场,产品同质化现象严重,企业为了占领更多的市场份额,在激烈的市场竞争中处于有利地位,必须不断创新,开发新产品。我国市场调查的结果显示,成功上市的新产品不足5%,在这样一种新产品销售如此重要,而滞销风险又频繁发生的情况下,研究用于抵御新产品滞销风险的成本与效益问题就显得相当重要。在传统的经销制度下,经销商因可原价返回所购新产品而免于承受滞销损失,新产品滞销风险完全由企业承担,这对调动企业和经销商的积极性,实现双赢的局面是不利的,为此,构建一种有利于双方的经销合同是有必要的。本文利用实物期权的研究方法,设计了一种新产品滞销返回权,并讨论了该返回权的价格取值区间。借鉴国外电力市场发电厂与电网公司签订的远期合同的思想,为企业和经销商构建一份有利于双方的合同。
1.1 构建经销合同
假设经销商只会因市场因素而返回产品,即忽略掉人为因素的影响,那么企业可以和经销商这样签订经销合同,合同规定由经销商为企业代销产品,在合同规定的销售期间,经销商按合同规定的价格销售合同规定的一定数量的产品,在销售期间销售完合同规定的一定数量的产品,那么双方可以续签合同,即增加销售量,如果市场形势发生不利变化,经销商可以把滞销产品在期末以出厂价返回给企业,为此经销商必须付给企业一定费用,也就是返回权的价格。由于企业在选择经销商的过程中并不是完全被动的,所以构建这种合同是完全可能的。根据期权理论,在市场形势发生不利变化时经销商拥有的在经销期末以出厂价返回滞销产品的权力可以看作是经销商在签订合同时购买了一份看跌期权,这个看跌期权以实际销售量为标的资产,以合同规定的一定数量的产品为执行价格,经销商在合同规定期限末决定是否执行期权,所以这样的一份期权实际上是一份欧式看跌期权。
1.2 合同定价
设合同规定的经销期为从时刻0到时刻T,合同规定的经销数量为I,出厂价为P,合同规定的销售价格为S,在经销期间实际销售量为Kt,若在时刻T,KT≥I,双方续签合同,增加销售量,由于没有执行期权,由期权带来的收益为0,若在时刻T,KT
设mt为g时刻的瞬时销售量,则经销期间实际销售量Kt有Kt=■mtdt,由于销量的波动反映了市场风险,可以用扩散过程描述。假设mt的运动路径为几何布朗运动,则有:
dmt=αmmt+σmmtdW(t)(1)
其中,α为mt的预期增长率,σm为mt的波动率,W(t)为标准维纳过程,它表示影响销售的风险因素。由于企业在决定出厂价P时需要综合考虑各种因素,为简单起见,认为出厂价P与经销期间实际销售量无关,不妨设为常数,那么:
f=e-rTPE[max((I-KT),0)](2)
由于在合同签订时,没有发生产品的销售,返回权的标的实际销售量Kt为0,即不存在标的,这与欧式期权不同,所以本文采用数值近似方法对返回权定价。
利用随机分析的知识,解式(1)得到:
mT=m0exp[am-■T+σm△WT](3)
式(3)中,△WT~N(0,T)。
无套利定价方法要求期权的价格等于期权的期望价值,基于蒙特卡洛模拟的无套利定价公式为:
■=■■f(i)(4)
其中,N为模拟次数。在给定初始条件后,蒙特卡洛法的计算步骤如下:产生服从参数为0,和T的正态分布的随机数;按式⑶求解实际销售量;按式⑵求解本次模拟的返回权价值;重复步骤1~3,N次;按⑷式计算返回权价值的平均值即为期权的近似价格。
通常用方差系数表示蒙特卡洛模拟的误差,新产品返回权的方差系数为:
β=■(5)
考虑这样一种情况:企业与经销商签订合同,出厂价格为10元/件,即P=10,经销期T=1年,经销产品20 000件,假设这时,行业折现率为r=0.05,αm=0.16, σm=0.3,新产品初始销量为m0=60件。用Matlab进行仿真计算可以得到f=12 914.51元(见图2。
从以上算例可以看到,随着模拟次数的增大,返回权的价格趋向稳定,而方差系数趋向于0,因而得到的返回权的价格是合理的。事实上,还可以修改合同把返回权的价格体现在产品的出厂价格上,而不用在签订合同时另外支付返回权的价格。
根据国外电力市场远期合同思想,构造了一份企业与经销商之间的新产品经销合同,并利用计算机仿真技术计算出返回权的价格,为企业与经销商如何合理地对新产品返回权进行定价,签订对己有利的协议提供了参考依据。当然,还可以利用其他金融期权的思想构造合同,比如关卡期权等,这些合同的构造要视企业和经销商之间实力的对比,都有待于进一步研究。
1 邓超,刘红芳.基于期权思想的新产品滞销返回权定量研究[J],郑州航空工业管理学报,2006(3)
2 李洪江,冯敬海.专有出版权定价的实物期权方法[J].系统工程理论方法应用,2002(4)
3 Fima C Klebaner. Introduction to Stochastic Calculus with Applications[M].北京:世界图书出版公司,1998
4 王恕立,曾令军.基于期权理论的资本投资决策分析[J].科技创业月刊,2005(11)
5 朱晓海.实物期权在风险投资决策中的应用[J].科技创业月刊,2005(10)
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仿真器是指以某一系统复现另一系统的功能。与计算机模拟系统(Computer Simulation)的区别在于,仿真器致力于模仿系统的外在表现、行为,而不是模拟系统的抽象模型。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:关于仿真器的嵌入式测试平台相关软件比较相关论文。内容仅供阅读与参考!
关于仿真器的嵌入式测试平台相关软件比较全文如下:
常见的有在线仿真器和逻辑分析仪。在线仿真器可以完全仿真目标芯片的行为,准确度高,运行速度快,但工艺设计复杂,价格昂贵。逻辑分析仪通过监控和采样总线数据执行测试,完备性受限于采样频率,而提高采样频率则会大幅提高成本。基于硬件的测试工具通常用于计算机硬件的设计和测试,很少用于嵌入式软件的测试。
包括插桩和软件仿真两种典型方法。插桩向被测程序的特定位置插入探针,据此获得程序的运行信息。优点是实现简单,缺点是改变了被测程序,无法得到被测程序的精确执行轨迹和执行时间。软件仿真通过构建目标机的虚拟仿真环境,在宿主机上加载待测程序执行测试(目标机指嵌入式软件的运行环境,宿主机指嵌入式软件的开发环境,下同)。优点是可获得待测程序的精确执行轨迹,缺点是速度较慢。
综合了纯硬件和纯软件形式的特点,代表工具是 CodeTEST。测试环境接近于真实环境,准确性较高。缺点是硬件依赖性强,灵活性及可移植性差,成本昂贵。
理论上讲,嵌入式软件测试应在目标机进行,毕竟软件最终运行在目标机上。但嵌入式系统多采用软硬件协同开发,在软件开发过程中,目标机环境很有限,甚至不可用,无法满足软件测试的需要。此外,由于目标机的专用性,目标机下的测试工具比宿主机下的同类工具往往昂贵得多。考虑到上述因素,应将尽可能多的测试工作放在宿主机进行。但由于体系结构的差异,目标机软件一般不能在宿主机直接运行,这就需要建立目标机的仿真环境,即通过软件仿真进行测试。
软件仿真是一种经济灵活的测试策略,可在没有目标机硬件的情况下测试,准确性高,可以获取精确的运行时间,能灵活控制程序的运行状态。采用软件仿真测试也可以避免将程序烧录到目标机 ROM 造成的测试困难,降低开发成本。
3.1 当前嵌入式测试工具的不足
不少嵌入式测试工具采用软件仿真测试。传统仿真工具的测试流程是:编译获得被测程序的可执行程序,加载到仿真器运行,获得测试结果。这些工具对集成测试和系统测试支持较好,对单元测试的支持不佳,看一个具体例子。
通过例 1 可得到以下结论:单元测试时很多模块尚未编写完毕,若采用传统的嵌入式软件测试方法,需要编写大量的桩函数,工作量大。
测试者需熟悉嵌入式软件的开发语言,这样才能编写桩函数。软件开发者通常会参与单元测试,这类人员可满足要求。但为提高软件质量,一般需安排专门的测试人员测试。嵌入式开发通常采用汇编等底层语言,种类繁多且较难学习,对测试者要求较高。修改桩函数和外部变量后,需重新编译生成可执行程序,重新加载到仿真器测试。每做一点修改,均需重复上述步骤,测试过程繁琐。测试的针对性不强,只能加载整个可执行程序测试,无法针对特定的关注单元测试。
以航天某院为例,尽管购置了CodeTEST、Logiscope等昂贵的测试工具,但上述测试问题仍非常突出,其它工具也普遍存在类似的局限性。
本文介绍了一种新的嵌入式软件测试方法,可以弥补上述不足。其特色和创新体现在三方面:
1) 通过自行构建链接器,而不采用缺省的链接器完成链接,生成“内存映像”(此处的“内存映像”与可执行程序类似,但并不完全一致,本文采用该术语以区分二者),可在程序代码不完备的情况下执行测试,能更好地支持单元测试。
2) 构建软件仿真器,加载内存映像测试。除具备传统仿真测试的优点外,还增加了交互式脚
本处理能力,运行过程中可直接修改桩函数和变量,无需频繁地编译、加载,测试更加便捷。普通测试人员可以通过高级脚本语言编写测试用例,无需精通嵌入式平台的专用开发语言。
3) 能对指定的关注单元进行测试,支持设定源代码断点,支持设定仿真的起止范围,测试更有针对性,测试效率较高。
2 基于仿真器的嵌入式测试平台
1) 编译被测程序生成目标文件(x86 平台的.obj 文件就属于典型的目标文件)和链接描述文件(link description file,后文简称 LDF 文件)。
2)利用自行构建的链接器分析目标文件和库文件,提取符号表、数据段、代码段、可重定位段、行号信息等,按照 LDF 文件的说明进行链接,生成内存映像、总符号表和行号信息表。
3) 将内存映像加载到仿真器测试。测试过程中,可以修改内存变量、寄存器值、桩函数等。结合测试用例注入,可实现单元测试和动态测试。
3.2 链接器构造
链接器根据 LDF 文件的说明,提取并拼装目标文件中的各个段,得到内存映像、符号表和行号信息表(图 3)。其中,内存映像和可执行程序功能类似;符号表定义了各个符号(包括函数、变量、标号等)的名称、地址、文件、作用域等信息;行号信息定义了源文件中行号与内存映像中地址的映射关系。关于行号信息的更多介绍,请参考2.3节。
目标文件中的未定义符号在链接时会以UNDEF 标记,只分析本文件无法解析,需要进一步分析其它文件。如果在所有文件中都没有找到该符号,该符号就无法解析,使用标准的链接器无法链接,不能生成可执行程序进行仿真测试。
SimAD 自行设计了链接器,可以有效控制链接过程。对于未定义符号,自动分配特殊的内存地址,使得这些符号可以通过“解析”,进而构造可被仿真器执行的内存映像。这是实现本文测试方法的关键所在。这样的设计思路有以下优点:1) 单元测试时很多模块不完备,可避免使用嵌入式开发语言编写大量桩函数。即使存在未定义符号,也可以正常链接,提升了测试效率。
仿真器执行时可以检测到未定义符号,并检查是否定义了桩函数或者进行了变量赋值。这样,就把桩函数和外部变量的绑定由编译期调整到了运行期。这带来了两个好处:可通过脚本语言设计桩函数,进行变量赋值,避免了学习嵌入式开发语言的代价。 可实现交互式的桩函数声明和变量赋值,避免了传统的“修改桩函数和外部变量→编译→加载运行”的繁琐测试流程。
3.3 仿真器实现
仿真器完成对目标机的模拟,其基本特征是行为等价,注重对目标机行为功能的仿真,对内部结构的仿真要求不高。重点关注:真实性、全面性、运行速度、通用性和可扩展性等指标。
SimAD 仿真器实现了以下模拟:①译码:包括运算指令译码,移位指令译码,地址寄存器译码,通用寄存器译码等;②运算模拟:包括加法器模拟、乘法器模拟及移位器模拟;③控制流处理:包括中断、循环、跳转、调用等;④ 地址产生模拟; 内存访问模拟; ⑤ 模拟:包括外部内存方式和串口 DMA 方式;定时器模拟。
在实现功能模拟的同时,仿真器还提供了测试接口和外部交互接口,包括内存映像的加载接口、内存和寄存器的查看/修改接口、桩函数的设定/修改接口、数据的输入/
输出接口等。
对单元测试的良好支持是 SimAD 仿真器的特色之一。单元测试中不可避免地会用到桩函数,仿真器提供了 setstub 桩函数设置接口。设置桩函数后,仿真器查询其内存地址,连同函数名一并保存到桩函数表中。在运行过程中,仿真器检查调用的函数名是否存在于桩函数表中,若存在则不执行内存映像中的函数代码,而转去执行测试脚本中设定的桩函数。为便于理解上述过程,看一下例2。.......
本文方法已在 SimAD 测试工具中实现。该工具目前支持 AD21060 和 AD21020两类芯片,可实现静态分析和动态测试。已实现的功能包括:集成测试环境(图 6)、链接器、仿真器、测试脚本解释执行、测试报表生成等。
图6 SimAD 集成测试环境对测试脚本的良好支持是 SimAD 的特色。
支持新建和保存测试脚本,双击运行测试脚本(图5 中的右侧窗口),批量执行测试脚本,从而提高了回归测试[10]的执行效率。SimAD 还提供了控制台交互窗口,支持在仿真过程中输入交互式的测试命令,即时控制测试过程。
图7 交互式执行测试命令SimAD 还支持其它测试功能,如语句覆盖率报表、控制流着色、函数调用图生成等,这些措施对提高测试效果也有裨益。
在嵌入式软件测试领域,国内外使用较多的测试工具是 CodeTEST和 Logiscope。它们与SimAD 的比较见表。
3 种工具中 CodeTEST 功能最强。动态内存分析和性能分析是其主要特点,采用软硬件结合形式实现,准确度较高,缺点是价格昂贵。使用CodeTEST 必须具备目标机硬件,必须生成执行程序,对单元测试的支持不佳。
Logiscope 主要用于软件的质量分析和测试,其突出特点是对软件全生命周期的支持。采用插装方式测试,对执行速度和运行结果会造成一定影响,无法获得精确的执行时间和运行轨迹。
SimAD 通过软件仿真测试,不依赖目标机硬件,自行构造的链接器可处理未定义符号,可通过高级语言脚本编写测试用例和桩函数,对单元测试的支持较好。.....
目前的嵌入式软件测试工具对单元测试的支持不佳,本文对此进行了研究和探索,提出了相应的解决思路,相关方法已在 SimAD 测试工具中实现,并在航天某院的项目测试中得到实际应用,得到了该院的高度评价。与成熟的嵌入式软件测试工具相比,SimAD仍有很多地方需要完善。
未来的主要工作包括:完善仿真器和测试框架的接口,方便第三方仿真器接入,以支持更多的嵌入式平台软件测试;针对 COFF、PE 等常用目标文件开发链接器,使之能分析链接多种平台的目标文件;增加自动生成测试脚本功能,目前纯手工编写脚本,使用不太方便;增强覆盖率分析。目前只支持语句覆盖,需进一步支持判定覆盖、条件覆盖等。
[1] 国家安全生产监督管理总局.“7 23”甬温线特别重大铁路交通事故调查报告[EB/OL]. 北京: 国家安全生产监督管理总局网站, 2011 .
[2] 薛伟. 利用在线仿真器(ICE)设计微机故障自动诊断系统[J]. 小型微型计算机系统, 1988, 9(6): 40-44
[3] 师奕兵, 王厚军. 高速逻辑分析仪产品化设计的关键技术[J].仪器仪表学报, 2002, 23(5): 38-40
[4] 李跃飞, 郭君红, 白成刚, 等. 飞行控制软件测试中的插桩技术[J]. 北京航空航天大学学报, 2009, 35(5): 580-583
[5] 周庆, 刘斌, 余正伟, 等. 综合模块化航电软件仿真测试环境
研究[J]. 航空学报, 2012, 33(4): 722-733
[6] Rihar Marjan. www.51lunwen.com/software/ Software Simulator as an Effective Tool for TestingControl Algorithms [J]. Simulation, 1994, 63(1): 6-14
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所谓系统仿真(system simulation),就是根据系统分析的目的,在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上,建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型,据此进行试验或定量分析,以获得正确决策所需的各种信息。以下是今天读文网小编要与大家分享的:下一代网络中的PSTN/ISDN仿真系统相关。内容仅供参考,希望能帮助到大家!
下一代网络中的PSTN/ISDN仿真系统全文如下:
从目前的网络现状及发展来看,传统PSTN,ISDN终端用户的业务需求在未来网络中仍可能大量存在,为此,在下一代网络的研究中特别引入了PSTN/ISDN仿真子系统(PSTN/ISDN Emulation Subsystem,PES)。PES系统是NGN网络中的核心呼叫会话控制子系统之一,与IMS子系统、流媒体业务子系统等其他子系统相并列,它通过利用网关或适配器接入来为传统电话终端的用户提供与现有PSTN/ISDN网络完全相同的业务和完全一致的业务体验,使得用户在使用业务的过程中,不会由于网络产生的巨大变化而有所感知,达到对现有PSTN/ISDN网络进行部分或全部替代的目的。
在目前国际上进行NGN相关研究且影响较大的两个标准组织ITU-T FGNGN和TISPAN中,PSTN/ISDN仿真均被列为Release1要求支持的业务能力之一,尽管在其实现架构上还存在多种意见,但由于它的业务实现和功能架构等相关研究均密切关系到现有PSTN网络的发展和演进方向问题,因而电信各界都对它倾注了较高的研究热情,国际会议对它的探讨也均热烈。
NGN中的PES系统就是针对传统PSTN,ISDN终端而设计的。应能够支持现有的各种有线接入方法和接入网技术,也就是说它应能够支持任何使用现有PSTN/ISDN网络接口的终端。对于网络的变化(即由PSTN/ISDN网络变为NGN PES网络),PSTN/ISDN用户网络接口不会受到任何影响。
图1列举了PES应支持的传统接入类型及其信令配置。从图1可以看出,接入类型主要包括:经Z参考点接入的模拟电话终端、经S/T参考点接入的ISDN用户终端、使用V5信令接入的传统接入网、经中继连接的PSTN/ISDN网络等。
一般情况下,NGN网络中会通过使用接入网关或驻地网关来对传统的接入类型进行支持,这里的网关主要是完成传统接口(例如,PSTNZ参考点和ISDN S/T参考点等)到NGN接口的转换功能,即将各种传统的接入信令协议接口转换为IP网络接口。从目前的技术情况来看,IP网络接口侧通常会考虑使用H.248接口,这并不是所能使用的惟一接口,依据需求的不同,也可以使用MGCP,SIP或其它可能的接口,关键要考虑的是,所使用的接口应能够携带所提供PSTN/ISDN网络业务中所需要的全部业务信息。
PES系统的体系架构一直是NGN网络PES研究中的重点问题,依据PES的业务和网络需求,目前提出的实现方案主要有两种:一种是TISPAN提出的基于IMS的PES方案(简称IMS-based PES),即采用IMS作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构,利用统一的核心网络来提供业务。另一种是FGNGN提出的基于呼叫控制的PES方案(简称CS-based PES),即使用呼叫服务器(软交换)作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构,呈现软交换网络与IMS网络并存的状态。由于目前的PES研究还存在许多有待解决的问题,这两种实现方案也各有利弊,因而业界一直没有能够达成一致的意见,大家基本上都是在采取并行研究的方式。
从图2可以看出,PSTN/ISDN仿真子系统是NGN网络中业务控制层的一部分,它作为NGN多个业务控制子系统之一,与IMS子系统和其它业务控制子系统共存并与之互通,为传统的PSTN/ISDN用户提供仿真业务。同时,它还会与网络附着子系统(NASS)和资源接纳控制子系统(RACS)相配合,提供用户的接入鉴权和资源分配等服务。
点击放大图片
图2TISPAN定义的NGN网络总体架构
对于PSTN/ISDN仿真子系统,TISPAN采用的研究方式主要分为两部分。第一部分是定义一个PSTN/ISDN仿真子系统的总体需求,也称为“黑盒”(Black Box)研究方式,即不对系统内部结构进行详细定义,只定义PES的相关功能、外部接口,以及与RACS,NASS等子系统的互通。另一部分则是提出了PES的具体内部实现方案,即IMS-based PES方案,并对其进行了详细定义。
(1)黑盒研究
图3所示即为TISPAN PES黑盒研究定义的功能架构,它反映了PES系统与NGN网络中的其它系统,以及PES系统与其它网络间的关系。图中的阴影部分即是PSTN/ISDN仿真子系统部分,该图只是从网络需求和业务实现等角度上列举了PES系统可能需要的逻辑功能模块。并不涉及具体的网络实现,也就是说阴影中的这些功能可以以任何方式自由组合实现。
该系统只有一个限制,也就是它的对外接口,即对NGN网络其余部分的接口都应该是开放的。例如,因提供某新业务而需要增加IMS应用服务器(即图中的服务器A,B,C)时,为与IMS保持一致,其接口协议应为SIP。
在图3的阴影部分中,位于中间位置的各功能实体之间的消息分发器的存在是可选的,它也可以被各功能实体之间链路的直连所替代。业务1,2和3实体所表示的是基本的呼叫业务和系列PSTN/ISDN补充业务,图中将它们表示为1,2,3仅是为了突出表示包括基本呼叫在内的各业务是分布式的。阴影中的AGCF主要负责对接入线的控制,TGCF主要负责中继电路。中继路由部分所表示的是一个策略功能,即由它来决定呼叫的路由,为了能够找到指定PSTN用户,它需要知道用户的位置以决定将信令发送至哪一个服务器或网络。拓扑隐藏功能(THF)在这里主要完成PES与其它网络互通时的边界控制功能,与IMS子系统中的IBCF功能相似。用户业务数据部分主要用于存储与用户PSTN/ISDN业务相关的用户业务数据,它应能够与IMS AS互通,就像是UPSF的一部分一样,因而它需要能够向AS提供用户数据,AS也应能向其请求用户相关数据。
此外,在该图中只画了一个从PSTN/ISDN业务实体引出的接口Gq’接至RACS,这是由于从RACS的角度来看,PES中的业务部分与IMS中的AS功能相同,均属于应用功能。因而RACS的处理方式也相同,对于PES业务的处理并没有特别之处。
通过上面的介绍可以看到,尽管在TISPAN的黑盒研究中表明的是,不对其内部结构进行规定,可以理解为多种可能的实现架构,但是从它的网络总体架构图,特别是它对所规定的PES区域中包含的逻辑功能实体,包括子系统内存有PSTN/ISDN补充业务逻辑、子系统内存有本地用户数据及路由数据等不难看出,该文件主要还是针对基于呼叫服务器控制的PES进行研究的。因此,黑盒研究应该是TISPAN在目前软交换技术发展相对较为成熟的状况下,对CS-based PES所采取的一种研究方式。
(2)IMS-based PES
IMS-based PES体系架构的提出是TISPAN对于PSTN/ISDN仿真子系统研究的一个重要贡献。它的核心思想就是采用IMS作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构,在IMS架构的基础上,通过在核心控制域增加一个接入控制功能实体(AGCF),使传统用户终端能够接入到IMS网络中(见图4)。
图4IMS-based PES功能架构
在TISPAN NGN R1阶段的IMS-based PES研究中,没有考虑对于ISDN接入类型的支持,传统PSTN终端和/或传统接入节点是通过标准接口连接在驻地网关或接入网关上的,网关与PES之间的接口协议依据网关类型的不同而不同,可以是H.248(P1参考点)或SIP(Gm参考点)。例如,若是媒体网关(MG),则接口协议为H.248;若是基于SIP呼叫控制的VoIP网关(VGW),则接口协议即为SIP。PSTN/ISDN域可通过中继媒体网关,在Mn参考点的控制下与PES连接。
在IMS-based PES方案中,AGCF是一个非常重要的功能实体,传统终端的接入控制工作主要由它来完成,它是驻地媒体网关和接入媒体网关的第一个网络接触点,其作用就相当于一个P-CSCF。在网络中,它能够作为MGC对驻地和接入媒体网关功能(R-MGF和A-MGF)进行控制,提供适当的拨号音模式,处理中间呼叫事件,同时还可作为IMS SIP功能实体中的SIP用户代理,并完成SIP与P1参考点上模拟信令之间的信令互通。AGCF能够为连接在媒体网关下的传统终端执行正常情况下P-CSCF完成的功能,如管理SIP注册程序、产生Asserted ID、生成计费标识等。此外,AGCF还应能与资源接纳控制子系统(RACS)以及网络附着子系统(NASS)进行交互,以获得相关信息。
为完成以上功能,在AGCF的内部主要由三个逻辑部件组成,即媒体网关控制器、特征管理器和IMS代理。其中:
媒体网关控制器部件主要完成的功能有:
——了解媒体网关状态(如注册/注销)。
——了解用户线状态(如空闲、摘机、不在服务中等)。
——控制媒体网关中的连接配置。
——控制媒体网关中信号音和录音通知的连接。
——接收媒体网关发送的用户线事件和DTMF数字。
——请求媒体网关监视用户线事件和DTMF数字。
——执行基本数字分析,对拨号结束的分析应能足够检测到是否为紧急呼叫(对于正常呼叫路由所需要的完整的数字分析程序由S-CSCF和应用服务器完成)。
——提供到媒体网关的线信号。
——下载“拨号表”给媒体网关。
——控制媒体映射和编码转换。
——控制信号处理特征,例如媒体网关中的回声抑制。
●特征管理器
特征管理器是AGCF中的另一个功能模块,它主要完成IMS核心网和媒体网关之间的协调功能。为此,它存有一个能够关联用户线和呼叫状态以及IMS对话的呼叫连接模型。特征管理器部件完成的功能主要有:
——依据AGCF的连接模型,完成媒体网关和S-CSCF之间信令事件的转换。
——向IMS核心网请求进行用户线注册,该注册可以支持单点的注册或注销或线群的注册或注销两种机制。
——与应用服务器进行交互,以便从用户数据中获得当前呼叫的拨号音属性。
——依据呼叫状态和连接配置,调用基本特征逻辑,以处理中间呼叫事件。
——完成SIP信令中Alert信息和振铃模式间的映射。
——预定媒体网关下的用户线状态,如用户线注销。
——处理来自AS的事件报告请求。并将事件通知发送至相应的AS。
●IMS代理部件
AGCF中的IMS代理部件包含了IMS UE和P-CSCF的功能,它利用ES283 003中描述的SIP profile与其它IMS实体进行通信。IMS代理被认为是一个可信任的网络元素,因此其安全性与其它IMS网络元素相同。IMS代理部件主要执行以下功能:
——与其它IMS实体进行消息交互,并将接收到的消息发送至特征管理器,由特征管理器依据实际的线连接模型对其进行处理。
——与I-CSCF进行通信,以寻址正确的S-CSCF。I-CSCF标识可通过DNS查询获得。
——与资源接纳控制子系统(RACS)进行交互。
——当媒体网关为驻地媒体网关时与网络附着子系统(NASS)进行交互,以获得IP可连接的接入会话相关信息(例如,用户设备的物理位置)。
IMS-based PES网络中的其他功能实体,如S/I-CSCF,P-CSCF,MGCF,MRFC,BGCF等所完成的功能均与在IMS中相同,只是对于MGCF,可能在与ISUP信令互通的信令程序上略有不同,这是由于PES系统中存在的是封装了ISUP的消息。在需要由AGCF控制驻地或接入媒体网关时,P-CSCF不使用,这种情况下,所有正常由P-CSCF提供的功能均由AGCF提供。
IMS-based PES的业务架构与IMS子系统的相同,应用服务器在其中的相关功能与在IMS中是一样的。但是,依据仿真业务类型的不同,可能需要某些应用服务器能够理解并处理封装于SIP中的ISUP协议。在IMS-based PES架构中,用户的业务数据存在UPSF中,仿真业务逻辑存在应用服务器中,AGCF或网关中并没有业务逻辑。此外,PES架构也并没有限制PES用户可接入的应用类型,也就是说除了仿真业务逻辑,PES用户也可以接入具有其他业务逻辑的应用服务器。
应该说,IMS-based PES方案是与未来的NGN网络架构结合的最好的一种实现方案。但就目前的研究状态,从业务应用、网络管理上以及功能实体的业务逻辑划分以及信令方式等方面来看,这种方案还存在着许多有待分析和解决的问题,例如AGCF和AS间业务逻辑的划分问题、AGCF和AS间的交互问题(包括AS对于封装ISUP信息的理解,Ut参考点的使用等)、重叠发信令方式问题、AS如何区分Emulation和Simulation的业务逻辑问题、AGCF中与UPSF中存储注册标识的匹配问题等,都还有待于进一步的研究。
在FGNGN的NGN研究中,各业务控制子系统称之为业务部件,因此TISPAN中定义的PSTN/ISDN仿真子系统,在这里称为PSTN/ISDN仿真部件。PSTN/ISDN仿真部件在FGNGN定义的NGN架构中的位置与TISPAN的定义相类似,也是与IMS部件、流媒体业务部件以及其他多媒体业务部件共同组成NGN业务层面中的业务控制功能部分。
FGNGN对于PSTN/ISDN仿真部件的研究主要采用的也是并行研究的方式,但是它所作的工作主要侧重于CS-basedPES(即基于呼叫控制的PES)方案的实现。该方案的提出最初也是考虑到了中国目前已较具规模的软交换网络发展状况,并且它的研究也是以中国电信提交的文稿作为基线文稿来进行的。由于这个方案主要基于软交换的架构,技术比较成熟,因此这里就不再详述。对于IMS-based PES方案FGNGN基本上是直接采用TISPAN提出的体系架构研究成果。
通过上面对于CS-based PES和IMS-based PES两种实现方案的介绍和分析不难看到,它们是各有利弊的。对于IMS-based PES方案,主要是采用IMS作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构,利用统一的核心网络来提供业务。它将所有的业务逻辑都集中在应用服务器中,业务控制和呼叫控制完全分离,有利于业务的扩展,在架构上更符合网络发展的趋势。但是这种方案需要将PSTN/ISDN的仿真业务完全分离到统一的应用平台当中,这不仅会涉及大量的协议扩展、业务重新开发,而且也会致使部分PSTN/ISDN业务难以继承。并且,在IMS架构下实现PES其实并不是IMS技术产生的初衷,对于PSTN/ISDN业务的仿真质量有可能会不升反降,或者说有待解决的问题还有很多。
CS-based PES方案主要使用呼叫服务器(即软交换)作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构,呈现软交换网络与IMS网络并存的状态。它虽然能完全继承现有的PSTN/ISDN业务,但却使得PSTN/ISDN仿真域与IMS域难以融合,无法实现网络控制层的真正统一。
相对于现有的PSTN/ISDN网络来讲,未来的NGN网络状况可以说是发生了翻天覆地的变化,从应用层到承载层都不再与以前相同,因此要想对其进行完全的替代必然会存在这样那样的问题。只能说,现阶段CS-Based PES要比IMS-Based PES相对更加成熟,但IMS-Based PES却比CS-Based PES更符合未来的发展趋势。
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仿真学,是指仿真技术随需求发展,提出了大量共同性的理论、方法和技术问题,从而逐步形成的一门独立的学科。仿真技术应用范围十分广泛,无孔不入的一门综合性学科,已广泛应用于航空、航天、通信、船舶、交通运输、军事、化工、生物、医学、社会经济系统等自然科学与社会科学的各个领域,其重要性已广为人知;仿真技术用于揭示已知对象和未知对象的内在特性、分系统之间的关系和运作规律,以研究已知和预测未知。以下是读文网小编为大家精心准备的:定性仿真理论及其应用探讨相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要: 本文首先介绍了定性仿真的产生背景及理论发展状况,然后说明了定性仿真在各领域的应用情况,最后对定性仿真的发展方向进行了探讨。
关键词:定性仿真,定性模型
定性仿真(Qualitative Simulation)是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节,通过定性模型推导系统的定性行为描述。定性仿真是系统仿真的一个分支,是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域。相对于传统的数字仿真,定性仿真有其独到之处:这种仿真能处理多种形式的信息,有推理能力和学习能力,能初步模仿人类思维方式,人机界面更符合人的思维习惯,所得结果更容易理解。
定性仿真的研究中,美国学者起步较早。70年代后期,美国XEROX实验室的John de Kleer 和Seely Brown 在设计一个电路教学系统时发现,以常规的数学模型和仿真方法难以使学生很快明白电路的工作过程,而在实际教学中,老师并不是先给出数学公式,而是先讲解电路的工作原理,采用定性的描述方法,那么是否可以用计算机来模拟这一方法呢?同样在许多的实际工作中,人们更多的是依靠这种对系统原理性的理解,而这种理解的基础就是定性知识。很多专家学者开始探索如何在数字仿真中引入定性知识。
1983年,John de Kleer 和Seely Brown发表了有关定性仿真的第一篇论文A Qualitative Physics Based On Confluence?[1],产生了巨大反响,揭开了定性仿真研究热潮的序幕。美国麻省理工学院的Kenneth D. Forbus则对定性仿真理论作了全面的总结[2];1986年美国德州大学的Benjamin Kuipers在 Qualitative Simulation”一文中提出了动态仿真算法QSIM[3],使定性仿真接近于实用。1984年人工智能杂志第一次出版了关于定性问题的专集。此后定性问题的研究成为人工智能和系统建模与仿真领域的一个热点,许多学者加入到这一研究领域中,产生了大量的研究成果。1991年,人工智能杂志又出版了有关定性推理的第二本专集,标志着该领域理论研究逐渐成熟并且向应用领域扩展。90年代以来,该领域的研究情况可谓方兴未艾,在IEEE的相关杂志上和撊斯ぶ悄軘等国际刊物上经常可以看到定性仿真方面的研究成果。国内该领域的研究起步较晚,目前从事定性理论研究的仅限于少数院校的少数研究者。
定性仿真产生之后,在理论上出现了百家争鸣的局面,研究者们根据自己的见解提出了各自的建模和仿真理论。目前,基本可分为三个理论派别,即模糊仿真方法、基于归纳学习的方法和朴素物理学方法。
模糊数学方法可以解决模型信息与测量数据的不确定性,所以在定性理论中一般用来作为一种描述手段。最初,系统的定性值是采用区间模糊数的行为来描述的,英国的Qiang Shen进一步将其发展到用凸模糊数来描述定性值[4],在数据表示上前进了一大步。此后,又有人在其基础上引入了概率论,来度量生成的多个行为的可信度。当前的模糊定性理论,在模糊数表示方面都存在一大弱点,那就是系统真实值与模糊量空间的映射问题,即如何确定描述系统的模糊量。
归纳推理法是定性仿真的一个新方向,它起源于通用系统理论,主要利用其中的通用系统问题求解(General System Problem Solve)技术。输入尽可能多的行为,通过归纳学习的方式,构造系统的定性模型,进行仿真研究。归纳推理法最突出的优势在于它完全不需要对象系统的结构信息,不需要预先提供任何模型。但是,这种方法需要采集大量的数据并处理和维护;而且,由于现实条件的限制,不能保证归纳的完备性。
朴素物理方法在理论和应用上发展得最为成熟,它兴起于一些人工智能专家对朴素物理系统的定性推理研究。根据建立系统定性模型的方法,又可分为很多派别,比较有影响的有:Seely Brown和John de Kleer提出的基于摿鲾的概念的理论,K. D. Forbus 的定性过程理论,B.J.Kuipers基于约束的用定性微分方程描述的定性仿真理论等。
现在,定性仿真技术与物理、化工、生态、生物、社会等学科相互渗透、结合,在系统监测、故障诊断、系统行为分析、解释以及预测等方面发挥着越来越大的作用。 国外文献报导较多而且应用取得成效比较明显的应用领域主要有:工程和工业过程;电子电路分析和故障诊断;医药和医疗诊断;社会经济领域。 下面有选择地按照应用领域介绍其中比较典型的项目。
2.1 工程和工业过程
这里工程指传统的工程领域及一些工程设备,如蒸馏塔、高压锅炉、汽轮机等人造设备;工业过程指一些连续系统,如机械制造、发酵、化工过程和电站等 。这方面的应用项目比较多见。
ARTIST是欧洲的ESPRIT 计划中的一个项目[5],项目领导者是苏格兰的Heriot-Watt大学的Leitch.R,完成于1993年7月。此项目建立了定性动态模型,应用于过程监测与故障诊断。Leitch等人建立了一个基于定性微分方程(QDE)和模糊量空间的定性仿真器: Fusim, 现已应用在输配电网络和化工厂蒸馏塔的过程监控、分析、诊断上。
ESPRIT计划中另一应用定性推理的重要项目是:TIGER工程-汽轮机的监测、诊断系统[6]。现已应用在 Exxon化工厂的大型工业汽轮机以及Dassault航空中心的宇宙飞船辅助动力单元。系统应用定性仿真来预测汽轮机启动及负载改变时的可能行为。
2.2 电子电路分析和故障诊断
定性仿真的一个很重要的应用领域便是电子电路分析和故障诊断。定性推理的先驱人物de Kleer早在1976年便开发了使用定性知识研究电子线路的系统 LOCAL,即根据电路部件已测知的正常行为和错误行为,分析实际行为和预测行为的不一致之处,然后指出电路的故障点。这种思想后来发展成了基于模型的故障诊断理论(model-based diagnosis therory)。时至今日,由于定性推理和仿真技术的不断进步,该应用领域的发展前景更为广阔。
这类项目中,最为典型的是Dague.P等人开发的模拟电路故障诊断工具-DEDALE[7]。Dague对该系统进行了一系列实验,声称:DEDALE系统能诊断出电路故障的75%,另外的25%故障没有构成对电路性能的显著影响,并且可以通过其他手段检测出。Electronique Serge Dassault 继续这个领域的研究工作,已推出一个名为“DIAGMASTER”的商业化产品。
2.3 医药和医疗诊断
人工智能中的专家系统,尤其是医疗专家系统,为人工智能的振兴起了推波助澜的作用。而定性仿真在医疗专家系统的应用方面也很活跃。
Bratko.I将定性推理应用在心电图的识别上[8], 目的在于根据心电图辨识心律,判断病症。定性模型用来产生心脏工作状况,规则归纳系统用于产生诊断规则库。他给出了心电图诠释系统-KARDIO,澳大利亚的Telectronics公司已将此系统的部分成果应用于他们的心脏病诊治系统Intelligent Pacemaker中。
Kuipers和Kassier给出了QSIM理论的定性推理和模型简化方法[9],并给出了在医学专家系统中的具体应用过程。该系统可以对肾脏的水份、盐份平衡过程进行仿真,作为肾炎综合诊治系统的辅助分析工具。
2.4社会经济领域
定性推理由于其处理不完全知识及模糊数据的突出能力,一直在社会科学、人文科学、商业流通等领域的研究上占有重要位置。
Daniels.HAM,Feelders.AJ给出了一个商业行为分析定性仿真模型[10]。作为例子,他们对某个公司的销售量、商品价格、资金状况进行建模,分析其商业行为的变化,如为什么广告量的减少会带来销售量的下降,什么原因导致公司资产减少,是否存在经营危机等。对于银行贷款之前的商业调查,该模型具有广阔的应用前景,荷兰的AMRO银行正在此基础上进行深入的研究工作。
美国的Farley.A,Lin.KB使用QSIM算法,研究市场预测的定性仿真模型,即当市场需求、供给、价格等诸因素变动时,预测可能引起的市场变化[11]。
定性仿真目前仍然是新兴的研究领域,很多基础性的理论工作尚待完善和突破,因此该领域的发展前景十分广阔。对于定性仿真理论,概括来说,有以下几个发展方向:
(1)采用定量与定性结合的仿真方法
由于定性模型中包含系统的不完全知识,定性仿真会产生一些虚假和二义的多余行为,当实际系统很复杂时,定性仿真产生相当数量的多余行为,如何有效地减少定性仿真产生的行为数,成为当今定性推理研究的主题。很多研究者纷纷采用定量与定性结合的仿真方法。在定性仿真中加入相当的定量知识,将定量与定性有机地结合起来,将大大减少系统的预测行为数,增强定性仿真的生命力。
(2)采用模型分解方法
定性仿真走向应用时,往往涉及到规模较大的系统,即使省略某些细节,模型仍是非常复杂的。所以,定性理论中,必须有处理这种复杂性的手段。
模型分解方法将系统模型分为若干部分,称为部件(component),系统的联系紧密的变量将集中在一个部件中,并为部件建立状态,系统的描述将以这种状态为单位,若需要不同部分的变量的事件对应性,可以通过不同部分之间的连接来产生。并且,仿真算法上也作了相应的变动,以局部的部件描述为基础的仿真取代了以全局状态为基础的定性仿真算法。大大提高了模型建立工作的效率和准确性,并降低了仿真的时间和空间运行代价。
(3)采用并行定性仿真方法
当前定性仿真在减少冗余或虚假行为的研究上取得了很大进展,但同时也带来了一些始料未及的副作用:定性与定量知识的结合,使知识的表示和推理机制复杂化,数据量明显增加;由于信息不完备,系统的搜索空间增大,使得定性仿真在一定的情况下比定量仿真的速度更慢;再者随着定性仿真逐渐走向应用,参数数量的增长使问题的规模成指数增长,仿真的速度也明显下降。并行定性仿真能较大幅度地提高定性仿真的效率,因此成为一个新兴的发展方向。
鉴于定性仿真技术的诸多优点及巨大的实用价值,许多学者纷纷投入到该领域的研究中,各国政府部门及研究机构在研究经费等方面大力扶助,我们有理由相信在不远的将来定性仿真研究会取得更大的进展。
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仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的,静态的和动态的,连续的和离散的各种模型。以下是读文网小编为大家精心准备的大学生计算机类论文范文:定性仿真综述。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要: 本文首先介绍了定性仿真的产生背景及理论发展状况,然后说明了定性仿真在各领域的应用情况,最后对定性仿真的发展方向进行了探讨。
关键词:定性仿真,定性模型
定性仿真(Qualitative Simulation)是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节,通过定性模型推导系统的定性行为描述。定性仿真是系统仿真的一个分支,是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域。相对于传统的数字仿真,定性仿真有其独到之处:这种仿真能处理多种形式的信息,有推理能力和学习能力,能初步模仿人类思维方式,人机界面更符合人的思维习惯,所得结果更容易理解。
定性仿真的研究中,美国学者起步较早。70年代后期,美国XEROX实验室的John de Kleer 和Seely Brown 在设计一个电路教学系统时发现,以常规的数学模型和仿真方法难以使学生很快明白电路的工作过程,而在实际教学中,老师并不是先给出数学公式,而是先讲解电路的工作原理,采用定性的描述方法,那么是否可以用计算机来模拟这一方法呢?同样在许多的实际工作中,人们更多的是依靠这种对系统原理性的理解,而这种理解的基础就是定性知识。很多专家学者开始探索如何在数字仿真中引入定性知识。
1983年,John de Kleer 和Seely Brown发表了有关定性仿真的第一篇论文A Qualitative Physics Based On Confluence?[1],产生了巨大反响,揭开了定性仿真研究热潮的序幕。美国麻省理工学院的Kenneth D. Forbus则对定性仿真理论作了全面的总结[2];1986年美国德州大学的Benjamin Kuipers在 Qualitative Simulation”一文中提出了动态仿真算法QSIM[3],使定性仿真接近于实用。1984年人工智能杂志第一次出版了关于定性问题的专集。此后定性问题的研究成为人工智能和系统建模与仿真领域的一个热点,许多学者加入到这一研究领域中,产生了大量的研究成果。1991年,人工智能杂志又出版了有关定性推理的第二本专集,标志着该领域理论研究逐渐成熟并且向应用领域扩展。90年代以来,该领域的研究情况可谓方兴未艾,在IEEE的相关杂志上和撊斯ぶ悄軘等国际刊物上经常可以看到定性仿真方面的研究成果。国内该领域的研究起步较晚,目前从事定性理论研究的仅限于少数院校的少数研究者。
定性仿真产生之后,在理论上出现了百家争鸣的局面,研究者们根据自己的见解提出了各自的建模和仿真理论。目前,基本可分为三个理论派别,即模糊仿真方法、基于归纳学习的方法和朴素物理学方法。
模糊数学方法可以解决模型信息与测量数据的不确定性,所以在定性理论中一般用来作为一种描述手段。最初,系统的定性值是采用区间模糊数的行为来描述的,英国的Qiang Shen进一步将其发展到用凸模糊数来描述定性值[4],在数据表示上前进了一大步。此后,又有人在其基础上引入了概率论,来度量生成的多个行为的可信度。当前的模糊定性理论,在模糊数表示方面都存在一大弱点,那就是系统真实值与模糊量空间的映射问题,即如何确定描述系统的模糊量。
归纳推理法是定性仿真的一个新方向,它起源于通用系统理论,主要利用其中的通用系统问题求解(General System Problem Solve)技术。输入尽可能多的行为,通过归纳学习的方式,构造系统的定性模型,进行仿真研究。归纳推理法最突出的优势在于它完全不需要对象系统的结构信息,不需要预先提供任何模型。但是,这种方法需要采集大量的数据并处理和维护;而且,由于现实条件的限制,不能保证归纳的完备性。
朴素物理方法在理论和应用上发展得最为成熟,它兴起于一些人工智能专家对朴素物理系统的定性推理研究。根据建立系统定性模型的方法,又可分为很多派别,比较有影响的有:Seely Brown和John de Kleer提出的基于摿鲾的概念的理论,K. D. Forbus 的定性过程理论,B.J.Kuipers基于约束的用定性微分方程描述的定性仿真理论等。
现在,定性仿真技术与物理、化工、生态、生物、社会等学科相互渗透、结合,在系统监测、故障诊断、系统行为分析、解释以及预测等方面发挥着越来越大的作用。 国外文献报导较多而且应用取得成效比较明显的应用领域主要有:工程和工业过程;电子电路分析和故障诊断;医药和医疗诊断;社会经济领域。 下面有选择地按照应用领域介绍其中比较典型的项目。
2.1 工程和工业过程
这里工程指传统的工程领域及一些工程设备,如蒸馏塔、高压锅炉、汽轮机等人造设备;工业过程指一些连续系统,如机械制造、发酵、化工过程和电站等 。这方面的应用项目比较多见。
ARTIST是欧洲的ESPRIT 计划中的一个项目[5],项目领导者是苏格兰的Heriot-Watt大学的Leitch.R,完成于1993年7月。此项目建立了定性动态模型,应用于过程监测与故障诊断。Leitch等人建立了一个基于定性微分方程(QDE)和模糊量空间的定性仿真器: Fusim, 现已应用在输配电网络和化工厂蒸馏塔的过程监控、分析、诊断上。
ESPRIT计划中另一应用定性推理的重要项目是:TIGER工程-汽轮机的监测、诊断系统[6]。现已应用在 Exxon化工厂的大型工业汽轮机以及Dassault航空中心的宇宙飞船辅助动力单元。系统应用定性仿真来预测汽轮机启动及负载改变时的可能行为。
2.2 电子电路分析和故障诊断
定性仿真的一个很重要的应用领域便是电子电路分析和故障诊断。定性推理的先驱人物de Kleer早在1976年便开发了使用定性知识研究电子线路的系统 LOCAL,即根据电路部件已测知的正常行为和错误行为,分析实际行为和预测行为的不一致之处,然后指出电路的故障点。这种思想后来发展成了基于模型的故障诊断理论(model-based diagnosis therory)。时至今日,由于定性推理和仿真技术的不断进步,该应用领域的发展前景更为广阔。
这类项目中,最为典型的是Dague.P等人开发的模拟电路故障诊断工具-DEDALE[7]。Dague对该系统进行了一系列实验,声称:DEDALE系统能诊断出电路故障的75%,另外的25%故障没有构成对电路性能的显著影响,并且可以通过其他手段检测出。Electronique Serge Dassault 继续这个领域的研究工作,已推出一个名为“DIAGMASTER”的商业化产品。
2.3 医药和医疗诊断
人工智能中的专家系统,尤其是医疗专家系统,为人工智能的振兴起了推波助澜的作用。而定性仿真在医疗专家系统的应用方面也很活跃。
Bratko.I将定性推理应用在心电图的识别上[8], 目的在于根据心电图辨识心律,判断病症。定性模型用来产生心脏工作状况,规则归纳系统用于产生诊断规则库。他给出了心电图诠释系统-KARDIO,澳大利亚的Telectronics公司已将此系统的部分成果应用于他们的心脏病诊治系统Intelligent Pacemaker中。
Kuipers和Kassier给出了QSIM理论的定性推理和模型简化方法[9],并给出了在医学专家系统中的具体应用过程。该系统可以对肾脏的水份、盐份平衡过程进行仿真,作为肾炎综合诊治系统的辅助分析工具。
2.4社会经济领域
定性推理由于其处理不完全知识及模糊数据的突出能力,一直在社会科学、人文科学、商业流通等领域的研究上占有重要位置。
Daniels.HAM,Feelders.AJ给出了一个商业行为分析定性仿真模型[10]。作为例子,他们对某个公司的销售量、商品价格、资金状况进行建模,分析其商业行为的变化,如为什么广告量的减少会带来销售量的下降,什么原因导致公司资产减少,是否存在经营危机等。对于银行贷款之前的商业调查,该模型具有广阔的应用前景,荷兰的AMRO银行正在此基础上进行深入的研究工作。
美国的Farley.A,Lin.KB使用QSIM算法,研究市场预测的定性仿真模型,即当市场需求、供给、价格等诸因素变动时,预测可能引起的市场变化[11]。
定性仿真目前仍然是新兴的研究领域,很多基础性的理论工作尚待完善和突破,因此该领域的发展前景十分广阔。对于定性仿真理论,概括来说,有以下几个发展方向:
(1)采用定量与定性结合的仿真方法
由于定性模型中包含系统的不完全知识,定性仿真会产生一些虚假和二义的多余行为,当实际系统很复杂时,定性仿真产生相当数量的多余行为,如何有效地减少定性仿真产生的行为数,成为当今定性推理研究的主题。很多研究者纷纷采用定量与定性结合的仿真方法。在定性仿真中加入相当的定量知识,将定量与定性有机地结合起来,将大大减少系统的预测行为数,增强定性仿真的生命力。
(2)采用模型分解方法
定性仿真走向应用时,往往涉及到规模较大的系统,即使省略某些细节,模型仍是非常复杂的。所以,定性理论中,必须有处理这种复杂性的手段。
模型分解方法将系统模型分为若干部分,称为部件(component),系统的联系紧密的变量将集中在一个部件中,并为部件建立状态,系统的描述将以这种状态为单位,若需要不同部分的变量的事件对应性,可以通过不同部分之间的连接来产生。并且,仿真算法上也作了相应的变动,以局部的部件描述为基础的仿真取代了以全局状态为基础的定性仿真算法。大大提高了模型建立工作的效率和准确性,并降低了仿真的时间和空间运行代价。
(3)采用并行定性仿真方法
当前定性仿真在减少冗余或虚假行为的研究上取得了很大进展,但同时也带来了一些始料未及的副作用:定性与定量知识的结合,使知识的表示和推理机制复杂化,数据量明显增加;由于信息不完备,系统的搜索空间增大,使得定性仿真在一定的情况下比定量仿真的速度更慢;再者随着定性仿真逐渐走向应用,参数数量的增长使问题的规模成指数增长,仿真的速度也明显下降。并行定性仿真能较大幅度地提高定性仿真的效率,因此成为一个新兴的发展方向。
鉴于定性仿真技术的诸多优点及巨大的实用价值,许多学者纷纷投入到该领域的研究中,各国政府部门及研究机构在研究经费等方面大力扶助,我们有理由相信在不远的将来定性仿真研究会取得更大的进展。
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静力学是力学的一个分支,它主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律,以及如何建立各种力系的平衡条件。平衡是物体机械运动的特殊形式,严格地说,物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态,即加速度为零的状态都称为平衡。对于一般工程问题,平衡状态是以地球为参照系确定的。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:关于套筒连接机构的静力数值仿真分析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
有限元法最初被称为矩阵近似方法,应用于航空器的结构强度计算,由于其方便性、实用性和有效性而成为一种应用广泛并且实用高效的数值分析方法。ANSYS软件是有限元分析最常用的一种软件,极强的分析功能覆盖了几乎所有的工程问题,在我国也得到了广大用户的承认和推崇。本文通过ANSYS软件对套筒连接机构在载荷下的变形和应力进行了研究,并通过一种新的方法获得了无法直接从云图中得到的套筒自身的相对弯曲变形的最大值,新方法对ANSYS分析后处理中的变形云图进行一定处理后导入AutoCAD软件中进行关键尺寸的测量,从而可以得到套筒的变形对套筒内部功率传输设备的影响。
1.1套筒连接机构分析模型的建立
之前通过UG建模软件已经对套筒连接机构进行了详细的结构建模,而在ANSYS有限元数值仿真分析中,需要对模型进行适当简化,保留模型的主要承载机构和零部件之间的连接特征,去除细小的无关紧要的零部件和特征,如小孔特征和螺钉零件等,这样有利于有限元网格的划分和计算机资源的合理利用,并且不会影响主承载部件的分析精度。经过适当简化之后,获得的套筒连接机构简化模型。套筒中间为通孔式结构,功率传输设备通过套筒内的通孔,套筒对功率传输设备进行防护,套筒端面2连接固定于工作时存在平移位移载荷的部件,套筒端面1连接固定到支撑机架上,支撑机架通过底部固定位置可靠固定。套筒由五段组成,彼此通过螺栓螺母连接在一起构成一整体套筒。套筒连接机构主要由套筒和支撑机架组成,将简化后的模型通过接口从UG 中导入ANSYS中,就可以进行数值仿真分析。
1.2套筒连接机构工作载荷条件
在工作时,套筒连接机构端面2由于受外界载荷的作用会产生一定量的形变,当套筒连接机构的变形使得套筒的相对弯曲变形过大时,会使功率传输设备发生弯曲变形,从而影响到功率传输设备的正常工作。需要说明的是,在套筒根部和支撑机架连接处在载荷作用下发生角度偏转时,套筒内部的功率传输设备会随之旋转相应的角度,就是说功率传输设备相对套筒两端面有自定心作用,也就是说功率传输设备所在的直线始终会通过套筒两端面的圆心。功率传输设备与套筒通孔的最小直径差距为0.52mm,因此对功率传输设备影响最大的就是在载荷作用下套筒自身的弯曲变形程度,验证套筒的弯曲变形能否引起功率传输设备的弯曲变形,这也是最主要的分析考察目的。
套筒连接机构的设计承载要求是套筒端面2在承受最大横向位移载荷(为1mm)的情况下,能保证功率传输设备不发生弯曲变形,套筒连接机构的位移载荷形式可以看作是套筒端面受约束的横向平移。
导入ANSYSWorkbench中的模型,通过材料定义、接触定义、网格划分、边界条件和载荷施加、有限元求解等一系列过程就可以完成对套筒连接机构的静力学数值仿真分析,并通过对分析结果的讨论和研究得出相关结论。
2.1材料与接触定义
由于套筒与功率传输设备之间的间隙很小,因此套筒和机架材料的选择就比较苛刻,要选择刚度和硬度较好的材料,其中套筒使用材料为不锈钢2Cr13,其余承载机架使用材料为钛合金TA2,在ANSYSWorkbench分析中分别给各个零部件赋予正确材料。
由于分析模型是装配体,因此定义各个零部件之间的接触关系至关重要,套筒连接机构简化后的零部件之间的接触基本为绑定接触方式,ANSYSWorkbench软件中全部接触会自动设为绑定接触方式,当然也可以根据实际接触情况的不同进行修改和删除操作,在这里将套筒连接机构模型中的所有接触均设为绑定接触方式,这样可以有效地等效产品实际装配中采用的螺栓螺母等连接形式。
2.2网格划分
统筹考虑计算机资源和分析精度要求,最后模型统一划分为六面体网格,支撑机架和套筒的网格划分。支撑机架和套筒的网格单元尺寸均为20mm,在零部件接触处使用单元尺寸10mm,这样大小的网格相对于模型大小和分析精度来说已经足够。
2.3边界条件与载荷施加
边界条件为在支撑机架底面四个圆面固定处施加固支约束。
在套筒端面与天线体连接端施加位移载荷。加载方向为沿套筒端面横向,大小为1mm,并与水平面方向平行。
2.4求解分析结果
在套筒端面施加1mm的横向位移载荷条件下得到的机构整体和套筒变形可知,最大变形为1mm,最大变形位置在套筒端面和靠近套筒端面的位置。
在连接支撑套筒端部施加1mm
的横向位移载荷条件下得到的机构整体和套筒等效应力可知,最大等效应力为14.575MPa,远小于材料的屈服极限,可见整体结构和套筒均处在弹性变形阶段。
以上分别获得了套筒连接机构在横向载荷作用下的变形和应力云图,而最关注的套筒自身的相对弯曲变形的最大值却无法从云图中直接获得,由于套筒并非是均匀形状,每一段套筒的形状有所差别,因此套筒刚度不均匀,套筒的变形比较复杂,无法采用简单均匀的悬臂梁进行等效,也无法利用材料力学中的相关悬臂梁变形计算公式直接计算得到。因此本文采取一种新方法,对套筒连接机构分析后处理中的变形云图进行变形程度放大处理后导入AutoCAD软件中进行关键尺寸的测量。
由于套筒自身的弯曲变形程度很小,因此在ANSYS后处理中将套筒的弯曲变形程度放大1100倍,并显示套筒未承载变形前的位置状态,然后将变形云图导入AutoCAD中。在AutoCAD中分别绘制出套筒变形前、后的中心线,已经知道套筒端面中心变形为横向平移1mm,通过CAD中尺寸测量可以得到套筒相对弯曲变形的最大值与端面横向平移大小的比例关系,从而通过计算可以得到套筒弯曲变形后自身的相对弯曲变形的最大值为0.148mm,由于套筒的弯曲程度已经被放大了1100倍,因此采用此种测量方法的测量误差较小,可以采信。
通过零部件尺寸公差计算得知套筒内孔内径和功率传输设备在直径方向的最小间隙为0.52mm,由于功率传输设备和套筒两端面之间的自定心作用,因此在半径方向的最小间隙为0.26mm,由上得知套筒自身的相对弯曲变形的最大值为0.148mm,可知套筒的弯曲变形没有使功率传输设备发生弯曲变形,不会影响功率传输设备的正常工作,因此满足之前设定的套筒连接机构的设计承载要求。
本文以套筒连接机构为研究对象,将三维建模软件UG、有限元分析软件ANSYS和绘图软件AutoCAD有机结合起来,对套筒连接机构进行了静力有限元数值仿真分析,通过UG三维建模、ANSYS有限元数值仿真分析、AutoCAD测量关键结果,完成了对套筒连接机构在位移载荷作用下相对弯曲变形对功率传输设备影响情况的评估,验证了套筒连接机构的承载可靠性。
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CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分,它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品,并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:浅谈基于CATIA的方程曲线设计建模研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在航空、航天等领域,产品设计中包含大量重要的特殊曲线。这些特殊曲线往往是为了满足设计要求,通过理论设计和计算推导得出,具有明确的方程表达式。CATIA 作为当代主流的CAD/CAE/CAM 一体化软件,已经在航空、航天领域广泛应用。CATIA 软件提供诸如圆、椭圆、抛物线、双曲线、二次曲线、螺线、螺旋线等常规曲线建模工具栏命令,可以通过工具栏命令直接进行这些曲线的设计建模,其它曲线则没有直接的建模工具栏命令。因此,实现一般方程曲线在CATIA 软件中的设计建模显得尤为重要。
专门针对CATIA 方程曲线设计建模的国内文献较少。涉及、相关的文献大多集中在渐开线,其它方程曲线较少。在渐开线设计建模方面:徐锐良等[1]在CATIA 环境中利用渐开线的直角坐标参数方程得到一组渐开线上的离散点,使用样条线将这些离散的点连接起来,完成了渐开线的设计建模;周厚建等[2]依据渐开线生成的几何原理,使用CATIA 相关模块工具命令完成了渐开线的设计建模;朱明一等[3]根据渐开线的直角坐标系参数方程,使用CATIA 知识工程工具栏建立法则曲线,结合相关曲线工具栏命令完成了渐开线的设计建模。这三种方法是目前典型的渐开线设计建模的三类方法。
结合方程曲线对比分析以上三种方法:
(1) 通过样条线连接从曲线方程得到一组离散点来实现方程曲线设计建模的方法实际上是用样条线对方程曲线的一种近似,特点是直观、简单,但方程曲线的设计建模精度无法有效保证;
(2) 依据曲线生成的几何原理进行曲线设计建模的方法可以获得CATIA 软件系统支持精度的曲线模型,曲线模型精度可以得到有效保证,但对于没有明确几何原理的方程曲线该方法则无法完成,具有很大局限性,同时该方法需要把曲线生成的几何原理转换成CATIA 软件支持的工具栏命令,是基于CATIA 工具命令的对曲线生成几何原理进行的二次设计定义,设计建模过程复杂,建模思想晦涩、不易理解;
(3)使用曲线方程建立法则曲线同时结合相关曲线工具栏命令实现方程曲线设计建模的方法具可以保证方程曲线设计建模精度,同时相比较而言,设计建模思想简洁、直观。通过以上对比分析,结合实际工作经验,对于方程曲线的设计建模作者认为法则曲线结合相关曲线工具命令的方法在三种方法中最为理想。
法则曲线结合曲线工具栏命令的方程曲线设计建模方法具有诸多优点,该方法建模过程一般包含由以下三个步骤:(1)建立法则曲线;(2)建立平行曲线;(3)平行曲线的混合、投影等。下面结合具体实例,对法则曲线结合曲线工具栏命令的曲线设计建模过程进行说明。
2.1 建立法则曲线
CATIA 法则曲线使用的曲线方程为直角坐标方程,同时要求曲线方程可以转化为函数表达式,或者直角坐标参数方程。在CATIA知识工程工具栏中打开法则曲线编辑器,创建名称rule.y 法则曲线,在规则编辑器中输入y 关于t 的函数关系。同理,依据x 关于t 的函数关系建立rule.x 法则曲线。
2.2 建立平行曲线
在CATIA 软件中沿Z 轴方向建立一直线段,作为平行曲线命令操作对象,直线段的长度限定了参数方程中以t 为自变量的函数曲线的建模范围。选择平行曲线命令,以直线段为对象,ZX 平面为支持面,建立法则曲线rule.x 的平行曲线)。同理,以ZX 平面为支持面,建立法则曲线rule.y 的平行曲线。
2.3 平行曲线的混合、投影
选择混合命令,建立两条平行曲线的混合曲。将混合曲线向XY 平面投影,得到的投影曲线即为要求的方程曲线。混合、投影对于可以写成函数表达式y=f(x)的简单曲线方程,只需按照函数表达式建立法则曲线,创建法则曲线的平行曲线即为所需的方程曲线,而无需进行平行曲线混合、投影。
文章对CATIA 环境下一般方程曲线设计建模方法进行了探讨和研究,通过实例对基于法则曲线的方程曲线建模方法进行了论述和说明,对方程曲线设计建模工作有很好的借鉴和指导意义。
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单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈基于单片机的数控直流电流源设计与仿真相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在现代测控技术中普遍使用数控电源,由于普通电源在工作时会产生的误差,系统的精确度受到了影响。数控电源主要的发展方向,是针对上述缺点不断加以升级。微型单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了很好的发展条件,数控直流电流源是一种普遍使用的电子仪器,广泛应用于现代的教学实验和科学研究等领域。
数控直流电源设计采用单片机作为核心控制,基本原理简单,实现比较方便,电源的电流值也可以调整到较精确的数值,同样的也是采用LCD 进行显示。此方案采用保持电阻恒定而改变输入电压的方法来改变电流的大小。利用高精度D/A 转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压,该基准电压经过V/I 转换电路得到电流,再通过A/D 转换器将输出电流反馈至单片机进行比较,调整D/A 的输入电压,从而达到数控的目的。该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。特点是可精确的控制电流的步进量,负载变化对电流输出的影响较小。
2.1单片机最小系统
(1) AT89S52 单片机。AT89S52 单片机是系统的核心部件,它是一种带8KB 可擦除只读存储器的低电压,高性能的单片机。AT89S52 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。此单片机共有4 个8 位的并行双向I/O 口,分别记作P0、P1、P2、P3。在本设计中P1 口只作为通用数据I/O 口使用,所以在电路结构上与P0 口有些不同。P2 口地址为A0H, 位地址为A0H~A7H。P2 口既可以作为系统高位地址线使用,也可以为通用I/O 口使用,所以P2 口电路逻辑与P0 口类似。这里面使用的是P3的第二功能信号。
(2)键盘模块。键盘模块使用的是4×4 键盘,这种键盘是行列扫描方式,它具有当按键较多时可降低占用单片机的I/O 口数目等优点,而且可以做到不必步进就能直接输入电流值。本方案的设计要求是按键的次数比较多结合该按键的优点,所以采用此种键盘,它可以对0 ~ 9 数字输入、“+”、“-”、“OK”、“SET”、“DEL”、“RESET/ON”等功能的实施。
(3)显示模块。使用LCD 液晶显示,LCD 具有轻薄短小,可视面积大,方便的显示数字,分辨率高,抗干扰能力强,功耗小,且设计简单等特点,芯片名称是 LM016L,该模块采用HD44780 作为驱动器驱动。
3.1输出电流范围的仿真
该方案的程序设计电流输出范围上限为20 ~ 2000mA,电压值限定了小于10V, 如果给定值在量程内时显示“OK!”;当给定值超过量程时将显示“ERROR! RESET!”。仿真时,如果在范围内,则可以任意输入4 位数字,若不在范围里,则系统显示“ERROR!RESET!”报警。
3.2步进调整仿真
在步进调整仿真,通过加减按钮进行1mA 步进调整,可观察到显示器的显示结果。通过键盘DEL 键可以修改上一步输错的数字。
3.3输出电流仿真
仿真最低电流200mA 负载电阻为2.0 时的状态,根据显示器显示内容可知,设定输出电流值为200mA,实测电流值为201mA,输出电压为0.400V,负载电阻为2.0,都满足设计要求。
这款数控直流电流源是以单片机系统为核心而设计制造出来的,具有电路简单,结构紧凑,价格低廉,可靠性高等优点,而且单片机具有精确的计算和控制功能,从而能够减少和排除各种误差的产生,高效的提高稳压电源输出电压精度。利用仿真技术可以在设计中调试电路,这样就为做成实物提供了很大的便利,同时节约了开发成本。经过实验证明本设计是可行的,并能够做成实物。
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仿真技术是一门多学科的综合性技 术,它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,利用系统模型对实际的 或设想的系统进行动态试验。例如,汽车或飞机的驾驶训练模拟器,就是应用仿真技术的成果。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:浅谈面向协同的空管运行仿真关键技术研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
20 世纪70 年代末开始,欧美等发达国家将系统仿真方法引入到空域和机场管理中来,一开始主要用于评估机场容量和航班延误的研究,后来逐渐扩展到对整个机场地面和空域管理的研究和评估。随着我国军民航以及通用航空的迅速发展,空中飞行流量迅速增长,空域日益繁忙和拥挤。航空活动的多元化发展趋势,导致空域飞行的复杂性增强,对提高空中交通运行效率提出了更高要求,空管系统建设和运行中越来越重视对仿真方法的运用。
本文构建了一个面向空地协同的空管运行环境仿真平台,探究复杂条件下空地协同决策中的人为因素以及协同工具的效能,为空管运行保障机制研究,空管运行新模式、新概念的评估验证,空管系统效能分析,空管装备体系建设的需求分析和关键技术验证,以及新技术在空管系统中的适用性与可用性等提供仿真运行环境和评估手段,为我国空管系统运行及未来的设计规划提供技术支持。
2.1 空管运行中的协同
ICAO 和欧美等航空强国已经提出了面向未来的下一代空管运行新概念。ICAO 全球2020 年空管运行目标是在全球范围建立一种全新的一体化、互操作和无缝隙的空管运行模式;欧洲单一天空计划(SESAR)中提出了“空管的运行从基于空域的环境向基于航迹的环境转变”、“加强人的核心地位”等空管新理念,安全管理和管制运行责任从地面到空中进行部分转移,支持航空器的自主飞行服务能力和空地协同运行能力;美国联邦航空局(FAA)提出的下一代航空运输系统计划( NextGen , Next Generation Air TransportationSystem)包括三方面内容:一体化协同运行、空管综合信息整合(SWIM)和基础设施支撑。围绕飞机、空间和地面设施,提高各类空管系统之间信息共享和自动化处理程度,支持各种业务领域之间实施协同决策(CDM),利用先进的辅助管理工具和地空信息共享,提高飞行的安全性和效率,降低能源消耗,为旅客提供更多的选择,减少飞行时间和运行成本,提供更多的服务内容。
2.2 协同的人为因素
在现代航空活动中,人—飞机—环境是构成航空系统的三个最主要的因素。无论航空器多么先进,自动化程度有多高,“人”始终都是航空活动的主体。随着有限空域资源的不断消耗和竞争加剧,单纯依靠扩大空域范围和渐进式调整基础设施已无法从根本上解决空中交通拥挤问题。协同决策(Collaborative Decision Making,CDM)就是一种通过相互协调来挑战资源限制、提高空域使用率、满足空域多方用户需求的有效方法。空中交通管理协同决策建立在机场运营人、管制服务机构、飞行计划和机组等飞行运营人、空域用户、军队等参与各方之间的信息共享和公共态势感知基础之上,需参与各方的合作。协同决策中参与各方的目标、资源和能力是信息交换和协商的基础,信息交换又是操作人员之间公共态势感知和协调的基础。飞行员与管制员通过信息交换共同确定航空器飞行期间的所有活动及所需的合作行为。空地协同决策中的人为因素是确保空中交通安全、顺畅的重要因素。
2.3 意图信息处理
现代航空活动是以人为中心的自动化操作,人的意图信息直接影响到对航空器未来位置的推算。通常空管意图信息包括飞行计划、管制员的指令或许可(即管制意图信息)、飞行员的操作(即飞行意图信息)。缺少空管意图信息而建立的航空器运动仿真将无法反映航空器的实际飞行性能和状态。
空管运行的协同中,飞行员在驾驶航空器时的意图、意向通过通信设备与其他航空器和地面自动化系统进行交换;地面管制员保证空中航空器安全、有序运行,防止航空器之间相撞的安全管制意图,以及加快并保持空中交通合理、有次序流动的流量控制意图,通过塔台席位和管制指挥席位进行交换,并通过网络将管制意图信息进行共享。
2.4 仿真技术
系统仿真是通过建立仿真模型,在计算机上再现真实系统,并模拟真实系统的运行过程而得到系统解的研究方法。作为分析评价现有系统运行状态或优化设计未来系统性能与功能的一种技术手段,已广泛应用于航空、航天、军事、电子、通讯等众多领域,成为许多复杂系统工程分析、设计、试验、评估等不可缺少的重要手段。系统仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性新技术。仿真按所用模型的不同,分为数学仿真、半实物仿真和物理仿真三种类型。在计算机上进行的数学仿真,又称计算机仿真,若有实物接入模型,称为半实物仿真。
空管运行仿真用计算机实现任务规划、仿真管理和空管运行综合评估的数学仿真,用塔台模拟器、飞行模拟器和管制指挥模拟席进行半实物仿真。空管运行仿真应具有通用性,能满足各种运行条件下的仿真需求,既要符合空中交通运行规则,又要能够调整仿真评估粒度,可以进行不同层次、不同粒度的全局性宏观仿真和微观仿真。确保仿真结果的可靠性和准确性,提高建模与仿真的效率,提升系统模型的柔度是空管运行仿真的重要方面。
3.1 系统集成技术
空管运行环境仿真是一个包括从飞行到管制、从空中到地面、从航路到机场的一体化的大型空中交通仿真系统,其特点主要表现为具有大量、复杂、高精度、费时的计算和数据处理,要求具有高速运算能力、高速数据交换能力、大容量的数据存储能力以及高速图形图像显示能力。参考HLA 的技术标准,空管运行环境仿真构建以RTI 为核心的分布式网络体系架构,满足交互实时性、时间一致性、系统层次性和传输可靠性等的要求,支持席位之间的互操作性和建模与仿真资源的可重用性,实现空管运行体系评估平台各分系统之间,以及各分系统与半实物仿真平台的各席位之间的协同交互,并为今后可能接入的半实物仿真系统预留接口。
3.2 飞行流仿真
空管运行仿真的基础是合理有效的飞行流,在飞行流仿真过程中,不仅要在概率论、数理统计以及计算机软件技术的基础上,根据仿真需求分析航班流的分布特征,确定相应的数据概率分布模型,包括起降机场的离散分布模型、各机场航班起飞时间的泊松分布模型、机型配比的离散分布模型等,而且要对照实际飞行过程的管制运行规则和突发事件影响情况,对生成的模拟数据进行拟合校验,使得航班流数据偏差在仿真需求允许的容差范围以内。
3.3 4D 航迹推算
一切空管运行都是基于4D 航迹来展开的。4D 航迹推算不仅要根据航空器状态信息(速度、高度、位置、加速度、航向等)、航空器性能数据(载重、爬升率等)、环境信息(风、温度、压力等)和飞行计划进行推算,同时要考虑空中交通规则、管制指令和机组飞行意图等因素对4D航迹的影响,而且在不同的飞行阶段要与进离场航线、航线相吻合。4D 航迹推算准确度越高,仿真评估结果的可信度也就越高。
3.4 飞行姿态计算
飞行器在空中的运动,在一定的假设条件下,可以视为理想刚体的运动,遵循刚体的基本运动规律。与一般刚体运动相比,飞行器运动较为复杂,可以分解为3 个力和3 个力矩共6 个自由度来建立其运动方程。在飞行模拟中,针对飞行过程建立数学模型是一个关键问题,飞行动力学建模的目的是为了完成飞机6 个自由度刚体运动方程的解算,综合飞机所受的各种力和力矩,如随着燃油消耗而变化的飞机质量、重心以及惯性力矩,随绝对高度变化的高空风大小和方向,发动机推力和地面接触力等,计算出飞机的线速度和角速度并且将其转化为飞行的6 个自由度的变化值,以此得出飞机的飞行状态,完成飞机飞行姿态的模拟仿真。
3.5 运行评估
指标体系是评估工作的核心内容,是实现空管运行体系评估的具体可操作化的行为指南。要实现空管运行体系的准确评估,必须建立一套完整的能够全面反映我国空管运行特点的评估指标体系,包括评估维度的确定、评价指标的选取、指标权重的确定以及评价指数的计算4 个步骤。指标体系的建立必须多方面、多角度、多层次,能够反映空域管理使用、空管运行效能、军民航运行协调、空管空防一体化、空管运行安全和空管系统保障等各方面,研究与确定指标体系的构成与权重是一项评估是否科学的首要步骤,而评价方法的选择是构建空管运行指标体系后非常重要的环节。目前,国内外进行综合评价的常用方法有评分评价法(指数法)、模糊综合评价法和神经网络评价法等,结合空管运行实际,我们采用灰色综合评价方法进行多指标评价。
4.1 系统结构
空管运行环境仿真主要包括两部分:空管运行体系评估平台和半实物仿真平台。空管运行体系评估平台根据仿真需求,将生成的仿真数据发送给半实物仿真平台进行空管运行仿真,并根据半实物仿真平台的空管运行态势和空管运行特征进行空管运行综合评估。
空管运行体系评估平台由任务规划分系统、仿真管理分系统、空管运行综合评估分系统和空管运行评估支撑分系统组成。任务规划分系统根据空管运行仿真需求,编辑、设定仿真场景和各类模型参数,生成合理有效的飞行流。仿真管理分系统实现仿真运行控制、4D 航迹推算、飞行冲突探测解脱以及飞行姿态计算等功能。空管运行综合评估分系统统计、分析空管运行态势和特征,实现空管运行概念评估验证、协同机制评估验证、空管运行安全评估、空管运行效益评估、环境影响评估、空管装备建设需求评估和空管系统效能评估等功能。
半实物仿真平台由塔台模拟器、飞行模拟器和管制指挥模拟席等组成。塔台模拟器根据军民航塔台的管制范围、管制方式和管制流程,真实再现机场塔台管制复飞和起落航线的各个环节,并与飞行模拟器和管制指挥席一起构建成完整的空管交通仿真系统。飞行模拟器用于支持仿真环境下的航空器运行,与塔台模拟器和管制指挥模拟席进行空地协同信息交互,包括军航飞行模拟器、民航飞行模拟器、通航飞行模拟器和无人机控制模拟器。管制指挥模拟席是管制中心实施空域运行管理、飞行流量管理、管制指挥和飞行服务的工作平台,显示空域运行态势、飞行流量态势和空管运行特征,模拟实现军航管制中心、民航管制中心、通航飞行服务站和对空射击管理终端的空管业务系统功能。
4.2 仿真流程
空管运行仿真是由飞行流驱动的,因此飞行流引擎仿真是关键。为了使仿真贴近实际,进而提高仿真评估结果的可信度,在飞行流仿真过程中不仅要充分考虑空中交通管理逻辑,以足够的精确度再现全局客观的空中交通现象,而且还应能模拟如奥运等事件引发的局部流量增加的航班飞行流,实现对空管系统应对突发事件能力的科学评估。航迹管理是空管运行的核心,一切行为活动都是基于4D 航迹来展开的,4D 即航班的经度、纬度、高度和时间。
4D 航迹涵盖了航班从起飞、爬升、巡航再到下降、降落的全过程中关键点的位置、高度和时间。航迹预测研究通常采用两种算法,一是基于卡尔曼滤波或神经网络等估计算法的无参数方法;二是建立飞行器模型, 进行飞行模拟。本文采用第二种算法即建立飞行器模型进行航迹预测,这也是目前航迹预测研究的主流算法。影响航迹预测的因素包括飞机性能、飞行计划、飞行意图、空中交通规则、大气环境及飞机状态等。
飞行仿真模拟是典型的人在回路仿真系统,空管运行仿真不仅要根据作用在飞机上的力和力矩计算出飞机的6 个自由度飞行姿态信息,还要模拟管制员与飞行员之间的空地协同信息,以此完成飞机的飞行模拟仿真,在塔台视景模拟器和管制指挥模拟席等半实物仿真平台显示空管运行态势,在空管运行体系评估平台进行空管运行特征统计分析和效能评估。
通过建立空管运行环境仿真平台,从运行概念研究、协同机制验证、空管运行安全、运行效益、环境影响和现行空管系统效能等多角度评估空管运行体系,能够为优化现有空管系统的体系结构和配置,提高系统的运行管理水平,探索未来运行机制,并指导后续空管系统的规划和设计,进而促进我国空管系统建设由技术推动型向需求牵引型过渡,为提升空管系统的建设和运行效益提供技术支持。
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仿真软件的功能就是将编写好的程序在电脑中虚拟运行,如果没有编好的程序,是无法进行仿真的.首先,在安装仿真软件GX Simulator 6c之前,必须先安装编程软件GX Developer。比如可以安装“GX Developer 7.08”,“GX Developer 8.34”等版本以下是读文网小编今天为大家精心准备的:。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要:PLC是英文单词Programmable Logic Controller的缩写,译为可编程控制器。理论与实践相结合在PLC教学中十分重要,而基础性内容较容易掌握,复杂的内容运用起来效果却并不理想。这也成为困扰学校教师及学生的教与学的问题。三菱PLC训练仿真软件是解决PLC课程教学问题的合理途径之一,刚好能够将理论与实践合理结合,给学生提供更多的工业控制仿真训练机会。
PLC技术发展于继电接触器控制和计算机基础之上,编程操作比较简单,在工业控制相关领域有着广泛的应用,成为当今工业自动化控制的三大支柱之一。当前绝大多数院校教学多为理论为主,而PLC编程中有多处需要实际的操作练习。学生课堂上时间有限,因此能够将理论与实际相结合的教学显得尤为重要。比之于传统PLC教学的不足,三菱训练仿真软件应用于PLC课程中的优势主要表现在以下三个方面:首先,较少的资源占用可以获得较高的学习效率。其次,硬件空间较大,给实训更多创造空间。此外,突破了场地的制约,训练更为自主化、多样化。
理论与实践,前者往往是简单的,容易掌握。而后者无疑是复杂的,结果可能出乎意料,运用起来并不容易。基础性内容较容易掌握,而复杂的内容运用起来效果并不理想。目前个人认为对于运用效果不甚理想的原因主要有四点:
其一,设备投入不足。PLC实践性很强,学好它需要大量的实践性课程。而实践需要有相应的设备投入,且资金并不属于小数目。较为巨大的资金投入是许多学院暂时无法支付的,因此PLC实践设备较为匮乏,学生实践动手的机会并不多,因此掌握起来较为困难。
其二,许多学院现有的PLC设备并非标准的,被控对象并不均是实际的,有许多为模拟的,如通过按钮或开关来模拟实际现场中的设备。虽然模拟能够节省资本,然而并不利于学生对PLC相关课程的学习与掌握。
其三,是教学方面的有待提高。当前教学多为理论的教学,而编程中有许多问题需要实际的操作已获得相应的数据或结果,课堂理论教学就无法完成。
其四,一方面学生的理论知识并不扎实,掌握的并不到位、全面。PLC软件主要应用于职业技术院校,学生的综合素质不是特别高,又没有太强的学习主动积极性,因此在学习PLC知识时,并不是总能够正确且及时地理解消化教师课堂教学所讲的内容。
理论与实践相结合在PLC教学之中十分重要,而基础性内容较容易掌握,复杂的内容运用起来效果却并不理想。这也成为困扰学校教师及学生的问题。三菱PLC训练仿真软件是解决问题的合理途径之一,刚好能够将理论与实践合理结合,给学生提供更多工业虚拟场景的实践训练机会。三菱训练仿真软件教学的优势主要在于以下两个方面:首先,较少的资源占用可以获得较高的学习效率,缩短学习时间。比之于实物PLC,仿真PLC所占用的时间更少,速度更快,效率更高。其次,硬件空间较大,给实训更多创造空间。三菱训练仿真软件学习内容分为六个等级训练模块,该软件学习由易到难,逐级递进则教学更为快捷化,有针对性,有助于调动学生的学习热情。
PLC软件主要应用于职业技术院校,学生的综合素质不是特别高,又没有太强的学习主动积极性,因此在学习PLC知识时,并不是总能够正确且及时地理解消化教师所讲的内容。改进而来的三菱训练仿真软件教学具有优势的同时,有存在的不足,也有需要注意的地方,大致分为两点:首先,仿真之后应该对实践操作中的点数分配进行强化。组态软件虚拟元件通过虚拟I/O口的方式进行连接,连接方式应该安排课程进行讲授。其次,仿真之后也应该安排课程来巩固实践。仿真主要是提高学生对程序的编写能力,而实际上,PLC的编程与应用能力还需要借助其他操作加以辅助,仿真和实际有区别也有联系,应相互结合,才能更好地完成教学内容。
三菱训练软件的教学过程大致可分为下列几个步骤:首先,介绍PLC和继电器控制系统之间的区别和联系,介绍其特点、工作原理、编程基础、发展过程及未来趋势。其次,在学生对上述内容有所掌握之后,开始逐渐进行三菱训练软件的内容,包括软件的安装、基本功能的说明介绍等内容。软件训练的程度应该由简单到复杂,理论与实践相结合,教师讲的同时,学生搭配着进行练习。教师在讲解时不应该只讲授理论知识,还应该讲授实践知识,使学生能在理论的指导下进行实践操作,教师也应该及时发现学生操作的不足,并予以指导。
以三菱FX-TRN-BEG-C中文教学软件为例,PLC训练仿真软件在教学中的应用主要包括四点:
其一,软件内置丰富的图片,使课程变得更加有趣,增加学生的学习兴趣。教学软件分为不同的六个单元,每个单元有各自的作用,让学生更具针对性的掌握知识。
其二,编程过程中会有系统设置进行提示。软件会对重难点内容进行分类,并且对每一步骤的操作都进行详细的介绍,学生能够循序渐进的掌握知识,以获得更好的训练效果。
其三,学生在学习之前,应对PLC的工作过程有详细的了解,学习的目的是能够理解知识并加以运用。学生在学习基础的编程知识之余,还应该能根据实际要求来进行适当整改,以使程序达到最优状态,也使学生更好的加以运用。编程突破了场景的限制,能够随意按照要求在任意场景进行,也能适时修改。
其四,自古孔子主张“因材施教”,注重学生之间的差异,而PLC仿真教学也考虑了学生各方面能力参差不齐的问题,将软件分为6个单元,每个单元由初级、中级至高级过渡,而各级内的题目难度也不尽相同。教师在实际教学中根据学生水平的不同,为其安排适合的课程,旨在使每一个学生都能获得最好的学习效果。
PLC教学注重理论与实践的搭配,当前传统PLC教学不理想的原因主要分为三点:
其一,设备投入不足。其二,许多学院现有的PLC设备被控对象多为模拟的。其三,教学方面的有待提高。三菱训练仿真软件教学的优势主要在于三个方面:首先,较少的资源占用可以获得较高的学习效率。其次,硬件空间较大,给实训更多创造空间。此外,突破了场地的制约,练习更为自主化。理论与实践相结合在PLC教学之中十分重要,而三菱PLC训练仿真软件刚好能够将理论与实践合理结合,给学生提供更多的实践机会。实践表明,三菱PLC训练仿真软件在PLC教学中切实可行,有助于提高学生对理论与实际知识的掌握程度,也有助于增强学生的学习动力。
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计工作中频繁使用一些常用件、标准件、非标准件以及成品设备等几何模型,几何模型库可以实现对分散存储的常用模型进行集中索引管理,提高管理和使用效率。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈基于CATIA的几何模型库设计相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在使用CATIA 软件进行设计工作中,会经常用到一些常用件、标准件、非标准件以及成品设备等几何模型,且随着设计工作的增长而不断积累增多,这些积累的设计数模成为了设计资源,将为以后的设计工作提供极大的便利,提高设计效率和质量。但是随着设计数模规模的不断扩大,仅仅在计算机上进行的简单分类和存放管理已经不能满足模型管理和使用的效率需求。使用CATIA 可以建立几何模型库,实现对计算机上分散存储的常用模型进行集中索引管理,自动实现参数化模型的实例化,提高管理和使用效率。
几何模型库对几何模型进行集中管理。从使用角度出发,几何模型库管理的模型别类,可以是成品设备、电气元件、机械零件、标准件等。从管理对象出发,管理对象都是几何模型。因此,几何模型库的建立必须满足使用和管理的需求,同时又要兼顾管理对象的基本特性。入库的几何模型可以分为单一几何模型和系列化几何模型。单一几何模型是在库中独立的、与其它模型不存在一致几何特征的几何模型。系列化几何模型是在库中存在的一系列的具有相同几何特征而几何尺寸不同的一类几何模型。
在建库方法方面,CATIA 几何模型库通常以下两种方法建立。
(1)用CATIA 提供的二次开发工具和库函数的接口,在VC 开发环境中创建库应用程序。
(2)使用CATIA 软件提供的目录编辑器模块建立。
第二种方法无需使用其他软件工具,使用CATIA 自身就可以完成,在单机和网络环境中均可使用,实现简单,通用性强,文章采用第二种方法进行几何模型库的设计。
2.1 几何模型库构架建立
几何模型库的建立首先完成对管理的几何模型按照使用需求进行分类,综合考虑业务范围及使用管理的便利性,完成几何模型库构架的设计,构架的合理性直接决定的了几何模型库的使用和管理效率,应该认真进行分析设计。
几何模型库构架设计完成后,在CATIA 中进行几何模型库构架的建立。在CATIA 的目录编辑器模块中建立catalog 文件,使用章节工具栏中的“添加章节”和“添加系列”命令建立章节和系列,可以建立多层子章节以满足几何模型库分类需要,章节和系列按照几何模型库设计构架进行建立。
2.2 单一模型建模及入库
对于单一模型,如果存在已有模型则可以直接使用,如果不存在已有模型,就需进行几何建模后使用。几何建模可以在CATIA 的零件设计、创成式曲面设计等模块下采用常用的CATIA 造型工具进行建模。在catalog 文件使用“添加部件”命令,选择几何模型文档,该几何模型就完成了入库。
2.3 参数化模型建模及入库
对于系列化模型则需要进行参数化建模,这样可以减少建模工作量,同时也便于后期改系列模型的扩展。以垫环形件为例,对参数化建模过程进行说明。首先在CATIA 中建立环形件的几何模型,根据模型几何特征创建参数,关联参数与相关几何特征。建立一个EXCEL 或者TXT 文档格式的设计表,在设计表文件中编写几何模型各参数数据列表。使用知识工程工具栏中“设计表”命令将建立的设计表文件插入到模型文件当中,并且关联相关参数,参数化建模过程完成。
在catalog 文件使用“添加零件系列”命令,选择几何模型文档,该参数化几何模型就完成了入库,入库后按照设计表自动实现参数化模型的实例化。‘
文章对几何模型库设计进行了探讨,从使用和几何模型对象角度对几何模型库进行设计分析,通过实例对几何模型库的建库过程进行了说明,对几何模型库的设计工作具有很好的借鉴意义。
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众所周知,仿真实训教学作为未来普及化新兴教学模式被越来越多的学校所认可。以下是读文网小编为大家精心准备的:仿真实训教学模式的探究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘 要】素质教育背景之下,实践教学方法改革在不断的深入,尤其是以培养学生的能力为出发点的高等职业院校尤其要将实践教育渗透到教育教学的过程中去。仿真实训教学模式是实践教育改革的创新之一,该教学模式的良好实践效果受到肯定并被越来越多的学校认可。笔者将在下文中针对仿真实训教学模式进行简要的探究,并在此基础上以提出推进高职教育的发展的相关参考性意见。
仿真实训教学模式在教育教学中的应用是顺应了素质教育的号召和新课标改革的各种要求的新模式,受到越来越多的认可。仿真实训教学模式注重硬件设施和软件设施的有效几何、教学功能模块的重新组合和配置,这些措施都有助于增强教学平台的适用性以及实验技术的可扩展性。该模式在软件设置中借助强大的网络功能为学生提供网络教学课程是最近几年比较新兴的教学模式,这是具备虚拟仿真技术特点的教学模式的良好例子,有利于促进现代化教学摆脱传统教学模式的局限。可以说仿真实训教学模式是使教学过程达到最优化的重要措施。
(一)“上下班打卡”模拟模式
参照现代化企业的规范管理特点,仿真实训教学模式将上下班指纹打卡这种管理形式应用到 “仿真实训”实践的教学管理,让学生在学习的过程中逐渐渗透企业中的组织纪律意识,让学生增强遵守学校教学管理制度的同时也促进学生增强自律和自我完善,以此从内因上刺激学生提高自身的素质水平。
(二)“组成小型财务部门”模拟模式
仿真实训教学模式在实践教学中采用企业中的小型财务部门这样的组织方式将学生分为多人构成的小组,培养学生的团队协作能力。小型财务部门的设置原则是组内分岗,组内的成员既是合作也是各自分工,该原则的制定不是随意定制执行的,需要在按照国家统一的会计制度以及企业自身的工作流程和岗位要求来进行的,学生以这种模式进行合作性学习也是学习职业道德和熟悉会计工作的流程以及工作沟通方法等的有效措施。
(三)“设立实训银行”模拟模式
专实训银行的模拟模式完全是真实的在教学活动中为学生再现真实的银行业务办理效果,如现金的出纳、电子银行的转账付款等业务,让会计学和金融学相关的实训融入真实的职场活动场景,有利于学生在参与中增强自己对该职业的认知。
传统的实践教学方法通常分三步走:集中学生上课,教师主动示范,学生模仿制作。这种教学流程能让学生在听课和模仿的过程中掌握相关实验的做法并以此得出实验结果。但是这样的学习方式比较的机械化,学生主动创新的机会少,学生注重的是模仿而少有调动自己的创造力主动进行创新。所以传统的实践教学效果急待完善。
重新合理的设计实践教学流程需要教师摆脱传统实践教学措施的局限,积极的在教学过程中应用科学的教学措施,如虚拟仿真技术的应用就对传统的教学流程做了改进,该技术是依据建构主义理论以及教学设计理论建立起两种教学模式,按照学生的认知心理顺序分别为,为学生建立形象体验的实验教学模式和虚拟实验教学模式,让学生从形象体验到虚拟实验再到实物实验循序渐进的进行知识的学习。
(一)仿真实训教学的理论学习,促进教师发挥自己的课堂主导作用
而教师要积极的参与仿真实训首先就得在自我业务素质上做好必要的准备工作,不仅要通过集中的学习和培训让自己掌握系统的专业理论知识又要不断的提高思想素质。具备较好的专业理论知识才能为学生的仿真实训活动提供比较好的指导,只有在思想上不断的创新才能引导学生进行创造性学习。
(二)规范仿真实训教学的使用和考核,督促教师不断的增强自身的教学应用能力
针对仿真实训教学建立起来的使用机制和考核机制主要是通过激励教师积极参与各类仿真实训教学活动软件的使用和研发,以考核的形式检验教师的专业教学能力,并将这种考核作为教师的业绩和职称等方面的评定参考,以此提高教师的实践教学能力,激活教师队伍。
(三)建设仿真实训教学团队、打造活跃的学术氛围,促进仿真教学的改革创新
学校在仿真教学实践的进行过程中逐渐的形成一定的规模,但是在大规模之下,教师个体之间的协作还可能出现比较松散的情况。由此,学校要积极建立仿真实训教学团队,通过各类 “团体学习”让教师们在合作中扬长补短,共同研发最终实现共赢,以此达到实现知识拓展的目的。此外,仿真实训教学是需要相关的企业合作的,因为实践教学就是贴近真实的生产和职场的活动,教学的过程中任何一项研发工作都得与实践的生产活动相结合,所以促进校企合作,也是壮大仿真实训教学团队的重要措施。
高职学院的教育目的是要将学生培养成为应用型人才,完全脱离社会实际只注重于理论教学肯定是无法达到此目的的。因此在强调理论教学重要性的同时需要加强实训教学,使学生能够有所收获。
仿真实训教学模式的探究相关
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计算机仿真技术在物理光学教学改革中的探索与研究物理光学历来都是光学专业本科生必修的基础课,其在专业课程体系中的重要性是毋庸置疑的。下面是读文网小编为大家整理的计算机仿真技术专业毕业论文,供大家参考。
摘要:进入新时期以来,得益于计算机技术不断进步,仿真技术成为了当前其主要发展趋势。这是因为借助于该计算机技术,使得人们能够通过构建精准而逼真的模型实现对物体进行三维图像模拟,这一优势使其迅速被应用各行各业生产建设中去。而信息处理作为计算机重要的基础组成,仿真技术在很大程度上依赖于其,因而可以说这二者有着极为密切联系。对此,本文将基于笔者多年计算机研究实践,对计算机仿真技术进行概述,并分析该技术,最后在探究其与信息处理的结合。
关键词:计算机;仿真技术;信息处理;结合;探究
1计算机仿真技术概述
计算机仿真技术(ComputerSimulation)指的是通过运用建模、仿真以及图像处理分析等方式把不可视的物体转变成为可视形象化模拟,从而使得人们能够借助于此了解该物体性质、规律等。结合实践来看,建模可以说是该技术的重要组成部分,通过建模可以实现在实际情况下难以或无法实现对物体内部构造模拟,随后再辅以相关技术,让我们能够全面而准确地掌握物体。正是凭借于这一优势,使得计算机仿真技术被广泛地应用到诸如建筑、航天、交通以及制造等多种行业,并逐渐成为行业中不可获取重要技术。
2计算机仿真技术分析
计算机仿真技术就是通过计算机对物体进行虚拟模拟的技术,结合实践来看,其主要涉及建模思想、图像处理分析与数字化等技术。通过研究可知,该技术在运用过程中一般经历以下几个步骤:
2.1对物体进行数据模型构建
实践中,计算机仿真技术运用第一个步骤便是对物体进行数据模型构建。在此过程中,主要使用归纳与演绎两种分析方法,有时我们只需单独使用某一方法便可以实现数据模型构建,有时则需要将这二者结合,这需要技术人员根据相关要求决定。以演绎法为例,首先计算机将物体模拟的数字化数据进行采集,随后系统在此基础上根据所设定参数对上述数据开展演绎分析,将该物体数据模型构建起来。
2.2物体仿真模型实现
当物体数据模型构建起来后,技术人员需要对其进行仿真模型实现。简单来说,就是技术人员通过使用编程语将所构建数据模型进行程序化处理,从而使得该模型实现仿真。需要注意的是,在物体仿真模型实现时,所使用编程语言众多,技术人员必须在充分结合数据模型特征以及相关要求基础上进行数据分析,随后准确地使用编程语言将其模型化,最后通过程序化管理,确保仿真模型实现。
2.3仿真模型验证
在上述工作完成后,为了确保所构建物体仿真模型有效性,技术人员需要对其进行验证。此项工作的重点主要是在于对该模型中数据根据相关方法开展验证,随后技术人员根据相关标准对验证结果进行判断,从而确定该仿真模型是否达到要求。
3计算机仿真技术与信息处理结合探究
正如上文所述,计算机仿真技术的实现在很大程度上依赖于信息处理,将二者相结合对仿真来说不但有助于有效地提升其效果,同时也可以使得仿真实验功能不断完善;而对于信息处理而言,则可以在把抽象的信息进行可视化、虚拟真实化处理前提下,有效地提高其处理准确性以及效率。有鉴于此,加强二者地结合与应用逐渐成为了当前主要发展趋向。对此,下面笔者将二者一些结合进行简单阐述。
3.1计算机仿真技术与光信息处理结合
光信息处理具有速度快、容量大、可并行等优点,是一类极为先进的信息处理技术。而计算机技术对二维图像信息的处理有着显著的优势,将二者进行有效结合,可以有效识别图像特征、增强图像处理能力。例如CAI、CAD等软件都是现阶段科学研究工程实际的新手段。
3.2计算机仿真技术与软件信息处理结合
除了上述与光信息处理相结合外,计算机仿真技术与软件信息处理结合也是当前极为重要的一种形式,而在此其中以matlab软件最为典型。该软件作为计算机重要软件之一,不但涉及矩阵运算以及信息处理等众多方面,同时还具有很高的灵活性。除此之外,该软件在信息处理上还具有诸如运算安全性高、输入快捷以及功能丰富等诸多优点,因而使得其成为了当前计算机仿真技术与软件信息处理重要的结合与应用。结合实践来看,技术人员在运用matlab软件时,首先将所要处理的信息输入到其中,随后该软件按照相关设定开展仿真模拟,然后计算机在此基础上对信息开展可视化处理,如此一来将极大程度地提升信息处理工作准确性以及效率。
4结束语
总而言之,计算机仿真技术是现阶段应用较为广泛的计算机技术,并且定将在未来发展的道路上越走越远。而对于信息处理来说,大部分信息处理技术已被植入到计算机仿真技术当中,将二者相互结合起来,不能呈现出巨大的优势,并且极具发展空间,具有极为广阔的研究价值。
参考文献:
[1]李云峰.现代计算机仿真技术的研究与发展[J].计算技术与自动化,2002,21(4).
[2]付凡成,彭裕.关于计算机仿真技术的研究与发展探讨[J].电子制作,2013(21).
[3]贺秀玲,姜运芳,施艳.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].煤炭技术,2013,32(7).
【摘要】随着现代化计算机技术的快速发展,计算机所模拟的结构、功能以及所使用的计算机系统,在涉及到的过程控制系统在动态行为上的模仿更为逼真。这属于一种描述性的技术,是通过定量分析来建立出相应的模型,或者是通过系统对一个过程或者系统进行描述,最终在一个集的条件之下,就能够获得定量的仿真指标或者是定量分析过程亦或是系统。文章从计算机仿真发展的全过程出发,分析其特点、仿真步骤与关键技术,然后基于应用领域,对其发展进行探讨。
【关键词】计算机;仿真;发展
1引言
自改革开放以来,计算机技术发展不断加快,信息处理技术也得到了进一步的提升,让仿真技术拥有更为广阔的应用控制。为了更好地做出全面的运行行为分析,需要做好计算机仿真的应用与研究,最终满足提高计算机仿真技术的目的,使其在各个领域的作用都可以得到良好发挥。
2计算机仿真的发展
随着图形图像技术与计算机技术的发展,计算机仿真技术也有所提高,纵观历史发展之河,计算机仿真主要发展分为几个阶段。第一,模型试验。这属于一种古老的方式,是基于物理模型的一种试验,不仅费时费力,还浪费材料。第二,数字化仿真。通过计算机技术做好相应的分析,但是计算机分析的结果却存在局限性,无法作辅导直观的表达。第三,图像化仿真。通过三维图形技术的利用,将计算结果表达出来,具备重复使用以及科学性的优势。第四,虚拟现实技术。不但可以利用图形图像技术来对仿真结果进行表达;另外,通过触摸仪器的利用,也可以为人们传递逼真的现实环境,让人们愿意沉浸其中。
3计算机仿真技术特点
第一,根据实际的需求,可以对模型参数进行调整、修改以及补充。人们可以获取想要的结果,改善研究计划。相比传统的物理实验,仿真技术操作成本更低,不存在风险,而且更加灵活。第二,计算机模拟结果是一个极短时间的仿真,可以及时地提供生产实践指导。第三,仿真结果不仅准确,而且可靠。只要仿真模型、仿真程序以及系统模式是科学合理的,其结果就一定是准确的。传统的模拟技术属于迭代的过程,在一定程度上,一个真正系统的性能,抽象的模型,在通过假设与实验之后,受试者阅读输出与验证模型,根据相关的参数以及模型的变化进行判断,不仅效率偏低,而且还会受到环境、安全等因素的影响,很难让仿真结果符合人们的意愿。计算机仿真技术以及科学技术是基于系统仿真结果而建立起来的,在动力模型试验的条件之下,不会受到过大的环境影响,其效率更高、安全性更高,能够对时间规模进行改变,进而成为设计、运行、评估、培训系统,特别是复杂系统的关键工具。
4计算机仿真的步骤及关键技术
开展计算机仿真的步骤。第一,建立出数学模型。通过专家经验以及观测数据表达的分析,利用各种手段做出考虑,然后建立一个数学模型。第二,将数据模型程序化,利用先进的自动编程软件,通过交互式的操作,就可以将数据模型程序化完成。第三,仿真实验。在进行仿真实验之前,需要设计一套实验方案,并按照实际要求运行仿真模型,以满足实验需求。在计算机仿真的计算中,包含几个关键技术。第一,智能化仿真。通过科学技术,在整个仿真过程中植入人类的思维行为,并以知识作为其核心,进行开发研究,通过仿真技术和人工智能的相互结合,就能够仿照出接近于现实的物体和景物,满足人们的实际需求。第二,仿真面向具体的对象。由于人们主观的意识,通过功能设计的研究与发展,对图片与动画进行整合,就能够实现对象对信息的获取,最终带动系统活动。第三,人机仿真和谐。站在多媒体、虚拟以及可视化的仿真角度,就可以将计算机仿真的实际作用反映出来。第四,分布交互仿真。通过现代化网络计算机技术的运用,可以实现仿真设备的互连,让空间与时间相互配合,这样就能够达到仿真环境的虚拟。
5计算机仿真技术的应用
5.1军事领域
在军事领域中运用计算机仿真技术,主要是贯穿武器装备的设计、研制、生产、使用和维护。设计阶段,需要针对设计的实物做好仿真模型的试验,这样可以将产品设计的风险降低;研制过程,通过仿真技术,可以完成项目的检测与调试,避免出现不必要的环节,同时,研制进度也能加快;生产阶段,通过仿真模型,可以实现武器装备的测试,以确定产品是否能够满足质量标准;维护阶段,通过仿真模型可以对产品性能进行综合化评估,并建立出预控方案。在军事领域中运用计算机仿真技术,就可以将研制武器装备的周期加快,这样也可以节约成本,降低风险,将产品的综合性能提高到新的高度。
5.2教育教学领域
在教育教学领域中运用计算机仿真技术,可以满足课堂教学质量与效率的要求。通过仿真模型的教学试验仿真与动态试验的相互结合,就可以将抽象化的内容实体化,如此就能让学生对仿真计算的方法以及网络模型有一个更深入的了解,最终满足教学所需。5.3工业领域随着工业的不断发展,工业领域涉及到的项目与系统等都具备一定的特殊性与复杂性,通过计算机仿真技术,就可以提高生产的经济性与安全性,也可以对工业项目生产的机理和规定有更进一步的了解,提供理论依据以支持工业产品的性能指标。一般来说,主要是在石油化工、设备仪器、电子产品和汽车等领域使用。
6计算机仿真技术未来的发展
随着计算机科学技术的发展,计算机仿真技术发展也在不断完善。在新的发展空间、发展条件之下,计算机仿真技术发展集中在两个方面。
6.1网络化计算机仿真技术
由于当前计算机仿真系统所开发出来的并不兼容,也不能实现相互之间的转移,导致共享存在一定的难度。由于开发成本过高,并且需要耗费大量的时间,所以一直无法满足物尽其用的功能。为了将这一部分问题解决,实现网络化的计算机仿真技术,就能够达到资源共享的目的。在未来,这一趋势必定会拥有极为广阔的发展前景,并且也可以避免因为二次开发所造成的投资成本费用的大幅度增加。另外,在这一过程中,还可以得到一定共享费用的回收,带来一定的经济效益。
6.2虚拟制造技术
随着虚拟制造技术不断端深入,使得计算机仿真技术也拥有另一个重要的发展方向。在20世纪的末期,虚拟制造技术得以发展。在计算机上运用虚拟制造技术,主要是实现从产品的设计阶段到产品的出厂阶段以及企业各个级过程的控制与管理,都需要通过计算机仿真技术才能够将其实现。另外,通过虚拟制造,也使得制造技术不必再对原本的生产经验过于依赖,可以实现多维度的制造预测,这样就能够促进机械制造领域更好、更快的发展下去,让其拥有更为广阔的前景。
7结束语
随着计算机技术的不断发展,计算机仿真技术发展已经成为计算机领域的一大趋势,并且在未来的发展道路上也可以获得提高与完善。所以,以计算机为基础的仿真技术,再配合上通信技术与计算机技术,就可以促进信息化以及社会现代化的发展,再以此为基础,就可以推动仿真技术的发展。因此,我们可以清楚地了解到,不断地扩大计算机仿真技术应用领域,才能够将其应用效果扩大,让其拥有更为广阔的发展空间。
参考文献
[1]贺秀玲,姜运芳,施艳.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].煤炭技术,2013,07:224-225.
[2]徐庚保,曾莲芝.计算机仿真系统述评[J].计算机仿真,2012,04:1-5.
[3]高辉.计算机实验的仿真技术探析[J].长春教育学院学报,2012,06:130-131.
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