大一计算机仿真技术研究论文
仿真的建模方法、采用的仿真计算机平台及文件开发软件是关系到仿真技术发展的关键。下面是小编为大家整理的大一计算机仿真技术研究论文，供大家参考。
大一计算机仿真技术研究论文篇一
《 PLC测控系统下计算机仿真论文 》
1PLC部分仿真实现
1.1梯形图指令解释实现
在特殊指令解释时，需要将起始和终止共两次的扫描状态进行对比，来最大限度地保证其正确性。具体操作时可选用两个虚拟内存条，并引入“备用堆栈”和“备用结果寄存器”来保存起始扫描的计算结果，以及“堆栈”和“结果寄存器”来保存结束扫描的算结果，以下进行具体说明:(1)常开(及常闭)触点的实现流程。取出触点内存地址→将结果寄存器中的现有数据放入堆栈→将地址值(常闭触点则取反)放入结果寄存器;(2)线圈作用的实现。将结果寄存器中的值输出至分别起输出、辅助、保持作用的“继电器”内存地址中。
1.2梯形图程序运行实现
仿真系统通过梯形图程序的运行并根据其转化后的指令语句，即可实现对真实PLC控制系统的模拟。各输入点的状态被依次扫描，并由系统软件中用户编制的程序进行逻辑解算进一步转化成指令进行执行，指令的执行结果可以被后续待扫描的指令所利用，然后依次对应向各输出点发出控制信号。梯形图程序运行的流程为:在梯形图编辑器中，用户点击“运行”按钮→触发系统定时器→系统初始化内存地址(常开触点置零，常闭触点的定时器及计数器清空)→逐一扫描各元器件并同时进行其指令解释→直至该条指令结束→自动进入下一条指令的扫描→直至用户点击“停止”按钮。
2电路搭建部分仿真实现
在仿真系统中，本文通过在软件中设置元素来模拟元器件，这里以设置通用继电器的模拟元件为例来进行分析。在元器件编辑器中，用户可以在两个菜单中分别选择元器件(如继电器、开关按钮、接触器、熔断器、电磁阀、限位开关、电铃、传感器以及声光指示装置)以及对应的元器件元素(如线圈、接线柱、触头、连接线以及保险丝等)。在通用继电器设计初始，用户须通过定义边框确定元器件大小，然后设置线圈及接线柱并用连接线连接，并设置一动一静两个触头以及若干开关，设置完成后即可点击生成一个通用继电器。在对电路进行仿真之前，还需要对电子元器件进行解释，这里仍以通用继电器为例来说明解释的原理和过程，由于电路解释时需要即时刷新，这会导致电路中元件的动作之间产生相互影响，本文这里引入“树”的概念来解释电路，通过将电路中的元器件作为单个节点加入到“树”中，用户在设置时，可首先新建“树”，接着清空“树节点(元器件)”的状态，然后对各节点进行循环检查，当发现控制电路不通时停止循环，最后遍历节点并给出各元器件输出值。
3应用实例分析
3.1实例情况说明
基于以上论述，本文这里选择水塔水位控制系统作为仿真实例，对仿真系统的建立过程进行说明，并通过在仿真环境中进行测试来论证仿真系统的实用性。水塔水位控制系统是通过PLC自动控制来实现水塔自动进、出水，系统中主要的元器件包括液面传感器、电磁阀、PLC控制器以及电动机。图4所示为水塔水位自动控制系统示意图，其动作流程为:当水池水位低于水池低水界时，液面传感器使S3开关接合(ON)，YV电磁阀门打开，水池开始蓄水。水位高于低水位界时，S3开关断开(OFF)。当水位升高到高于水池高水位界时，液面传感器使开关S4开关接合(ON)，YV阀门关闭，水池停止蓄水。水塔水位低于水塔低水位界，液面传感器使S2开关接合(ON)，若此时S3为断开状态，则电动机M运转，驱动水泵抽水。水塔水位上升到高于水塔高水界时，液面传感器使S1开关接合(ON)，电动机M停转，水泵停止工作。
3.2系统仿真实现
从以上分析可见该控制系统的工作原理，可以看出系统可通过相关元器件实现水塔和水池上、下限水位调节和水塔放水等功能。基于此，本文做以下仿真设计:
(1)将实例控制系统的PLC程序设计并下载到仿真电路设计的PLC中。
(2)以实时水位、水位上限及水位下限作为变量，根据上节所述的系统工作原理对应编制液位上升和下降函数，以模拟真实的水池和水塔液位变化。
(3)在仿真系统中设置6个可供用户自行定义和更改的控制单位，并将它们分别与水塔和水池的高、低液位传感器以及电动机和电磁阀的开关共6个元器件相对应。在仿真系统的对话框中，首先设置水塔和水池的水位标识，可分别用“L”、“M”、“H”对应表示实时水位“低于低液位传感器”、“高于低液位且低于高液位的传感器”、“高于高液位传感器”的三种状态，在另外一个对话框中，用户可在输入框中点击选择已经在电路编辑器中编辑好的输入、输出量与真实控制系统中的6个实际元器件相对应。在完成所有的设置之后，既可以运行仿真系统并通过观察模拟结果判断PLC的程序正确与否以及电路是否搭建正确。经过观察，在仿真系统运行期间各环节控制动作正确，基本能够实现水池水塔自动控制系统的实际功能。
4结语
为减少PLC产品的研发周期及成本，本文在对PLC的工作原理及流程进行分析的基础上，设计了PLC系统的计算机仿真平台软件。通过对PLC控制系统的工作原理进行分析，掌握了其各组成部分的特性以及仿真需注意的要点，并以此为基础对PLC的计算机仿真系统进行了总体布置，并分别确定了其各部分的组成及功能。文章以一个水塔水位自动控制系统为例进行了仿真分析，并以仿真所得结果论证了仿真系统的有效性。由于篇幅等各方面的原因，本文仅对PLC及其仿真系统中的几个重要环节进行了分析，在今后的研究中还需要进一步完善对PLC的功能仿真，并进一步实现仿真系统和真实系统的联接。
大一计算机仿真技术研究论文篇二
《 双层双波护栏计算机仿真论文 》
1计算机仿真模拟分析
1.1中型货车仿真模拟碰撞
计算护栏在中型货车碰撞过程中的动态变形情况，计算结果显示最大动态变形量为1.43m，对比同等碰撞条件下分离式双层双波护栏中型货车的最大动态变形量为0.81m，高出分离式护栏很多的主要原因是受到立柱间距的影响。分离式双层双波护栏的立柱间距为2m，而叠加式双层双波护栏的立柱间距为4m，在相同碰撞条件下分离式双层双波护栏将更多的碰撞力传递至护栏基础，而叠加式双层双波护栏的护栏板承受了更多的碰撞力，通过自身变形吸收了更多的能量并将碰撞能量传递给更远端的护栏来将碰撞车辆导向。根据以往的车辆-护栏实车碰撞试验和计算机仿真模拟碰撞分析经验，中型货车与护栏碰撞过程中较容易出现的不合格现象是车辆骑跨护栏或是导向后侧翻，虽然车辆未冲出护栏但骑跨和侧翻也是不允许的。这些碰撞结果是由多种因素构成的，相对于混凝土护栏为代表的刚性护栏和缆索护栏所代表的柔性护栏来说，由横梁和立柱组成的梁柱式护栏即半刚性护栏最易发生此种碰撞结果，最主要的原因是护栏横梁与立柱强度的不匹配。叠加式双层双波护栏与分离式双层双波护栏相比在叠加处提高了横梁的整体强度，虽然立柱间距增大了但横梁将碰撞能量传递至距离碰撞点更远的横梁和立柱上，在碰撞过程中使更多的构件参与分解和吸收碰撞能量，因此叠加式双层双波护栏依然可以保持对中型货车的有效防护。
1.2中型客车仿真模拟碰撞
依据JTGB05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》及JTGD81-2006中A级防撞等级的要求和试验条件，对叠加式双层双波护栏进行中型客车的计算机仿真模拟碰撞试验，试验条件为车辆重量10t、碰撞速度60km/h、碰撞角度20°。计算护栏在中型客车碰撞过程中的动态变形情况，计算结果显示最大动态变形量为1.85m，对比同等碰撞条件下分离式双层双波护栏中型客车的最大动态变形量为1.43m。叠加式双层双波护栏同样因为立柱间距较大而导致动态变形量较高。相对于中型货车，中型客车与护栏碰撞时较易发生的碰撞失败后果是车辆骑跨护栏，梁柱式护栏发生此种现象的原因一般是横梁强度不够或横梁有效高度不足造成的，叠加式双层双波护栏的横梁中心高度为70cm、横梁上缘距离地面85cm，其有效高度对于中型客车来说是足够的。对比试验结果可以发现中型客车与护栏碰撞的最大动态变形量比中型货车的数值大，这也是护栏-车辆碰撞中较为常见的现象。
1.3小型客车仿真模拟碰撞
依据JTGB05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》及JTGD81-2006中A级防撞等级的要求和试验条件，对叠加式双层双波护栏进行小型客车的计算机仿真模拟碰撞试验，试验条件为车辆重量1.5t、碰撞速度100km/h、碰撞角度20°。在护栏碰撞试验中，小型客车与护栏碰撞的主要考核指标是对护栏缓冲功能的计算分析。护栏缓冲功能主要体现在车体加速度指标情况。x，y，z三方向加速度绝对值的最大值分别为9.12g、4.81g、11.43g均未超过20g，其结果是符合标准规定的。而分离式双层双波护栏的实车碰撞结果显示其小型客车碰撞中的三方向加速度分别为9.92g，11.70g，9.40g，2者没有明显的差异。
2用钢量对比
列出的分别是叠加式和分离式双层双波护栏的用钢量，其中叠加式双层双波护栏总用钢量为129.0kg，分离式双层双波护栏的用钢量为160.8kg，相比之下叠加式护栏用钢量要节省19.8%。在改扩建项目的护栏再利用升级改造项目中原有护栏的护栏板和立柱是可以再利用的，则叠加式和分离式双层双波护栏的新增用钢量分别为57.5kg和86.3kg，相比之下叠加式护栏新增用钢量要节省33.4%，节省的主要构件是1个新增的Φ114×4.5×2250护栏立柱和1个196×178×200×3的防阻块。
3结论
经过以上分析，叠加式双层双波护栏与分离式双层双波护栏相比，其安全防护能力没有较为明显的差距，均能达到现行标准中A级防撞等级，碰撞能量达到160kJ，而叠加式双层双波护栏用钢量却比分离式要低很多，此外叠加式双层双波护栏因不需要新增立柱，在施工工期和安装难易程度上具有较高的优势。叠加式双层双波护栏尚未进行实车碰撞试验验证，需要进一步优化研究才可达到实际应用和推广的阶段。
大一计算机仿真技术研究论文篇三
《 数控技术教学计算机仿真论文 》
一、教学安全
对于教学安全主要是针对实践操作部分，机床作为机械结构，一旦出现事故，轻则机器损坏，重则出现伤亡事件，这样的事件已经给了我们血的教训。例如，某高校机械专业学生在企业实习期间由于操作失误，直接导致手臂被机械结构严重损伤，最终不得不截肢。如何避免机械事故发生是学生在实践操作部分最需要注意的问题，因此很多学校非常强调安全问题。传统教学中，由于学生在上机床实际操作之前并没有对机床的运动情况有很清楚的了解，很容易导致事故的发生，因此很多院校在进行数控实训操作的时候，多是恐惧危险的发生而走走形式，真正实际进行操作，并能够加工出零件的比较少，除非是学校为了让学生参加比赛而培训数量比较少的学生，难以达到教学计划中关于实践教学部分的实际要求。
而采用计算机仿真技术的数控教学，可以在实际操作之前充分了解数控机床面板的操作和数控机床的运动运行规律，某种意义上说就是真正的数控机床操作的演习，为实习实训部分做好充分的准备工作，即使在仿真中出现操作错误或者操作失误，既不会导致机床的损坏，更不会导致人员的伤亡。
二、教学效果和效率
数控程序编写是数控类课程的主要教学内容之一，如何正确地编写数控程序也是数控类课程的重要任务。在传统课堂上，教师主要利用PPT课间插入动画、图片、文字等内容进行讲解，虽然利用了一些多媒体资源，但是并没有充分发挥多媒体最大的功用。在讲解过程中往往比较枯燥乏味，难以更加形象具体地表述数控代码控制刀具、机床主轴的运动情况。特别是对于一些比较复杂的循环指令只是通过这样的讲解方式往往很难准确地表达。虽然目前有些教师可以采用一些三维软件、动画软件制作一些比较详细的动画，但是这种动画往往就是固定设置好的动作，缺乏参数的变化，不能通过修改参数来观察刀具运动的变化。目前大多数计算机数控仿真数控系统都是模拟实际的数控机床操作，几乎完全和实际的数控机床操作相同。
教师在授课过程中可以编写实际的数控程序，再输入到数控仿真系统中进行验证，在验证的过程中，可以随时改变数控程序中的参数，来讲解数控指令中参数控制刀具的运动规律，也可以改变数控程序中的程序指令，来讲解不同指令刀具的运行轨迹;这样就可以更加清楚形象地讲解数控编程中的各种程序指令和指令中各个参数的含义。在斯沃数控仿真系统模拟加工零件过程中，在操作界面的左侧显示编写的数控程序，仿真操作过程中根据刀具的运行轨迹，自动跳转相应的程序段，帮助学生理解程序中控制对象的运行情况，并且利用不同的颜色来展示不同刀具的运动轨迹，在直观地展示运动轨迹的同时也可以随时更改数控程序或程序中的参数来获取不同的轨迹。
三、数控工艺部分体现
在实际的加工过程中，数控工艺主要体现在刀具、装夹、进给量、主轴转速、背吃刀量、加工工序等。由于这部分内容比较抽象，需要根据实际加工的材料、技术要求、零件现状等具体情况进行讲解。传统授课方式只是通过语言的描述、图片的展示来完成内容的讲解，学生很难理解。
在采用数控仿真系统进行教学过程中，可以根据加工零件结构的不同，按照工序要求讲解各种刀具的结构、刀具的尺寸参数;并且几乎不受任何限制，在斯沃数控仿真系统的数控车刀包括了14种车刀刀杆、各种形状的刀刃，并可以根据加工需求输入刀杆、刀刃的参数和材料，也可以根据实际机床的结构选择四方刀架、八方刀架、十六方刀架，或者选择前置刀架和后置刀架，满足数控车床在加工各种零件的需求;在数控加工中心包括15种各种类型的刀具，同样可以根据需求输入刀杆、刀刃的参数和材料，选择各种形式的刀库，满足数控铣削和加工中心加工各类零件的需求。
同时也可以根据零件的结构特征选择适合的装夹方式，也可以设计自己的专用夹具以满足不同工艺装夹的需求，使学生可以根据装夹的情况，正确理解程序编写过程中避开装夹，防止车削或者铣削到夹具的零件，满足工艺讲解过程中关于工件装夹的要求。斯沃数控仿真系统为数控铣床和加工中心工件提供了三种可选择的装夹方式，包括直接装夹、工艺板装夹和平口钳装夹，以满足不同零件加工关于装夹的要求，数控车床根据板料或管料的需求提供外圆装夹方式和内孔装夹方式，以满足车削零件加工的需求。
综上所述，利用数控仿真系统于应用型本科的数控技术类课程的教学中可以适应不同专业方向关于数控知识技能的学习，在减少师资投入的情况下学生可以尽可能多地了解和模拟操作时间生产中众多厂家、型号和操作系统的机床，以适应未来走向工作岗位进行数控编程或者操作机床的需求;同时从教师实际教学的角度，在理论教学方面，可以结合数控仿真软件，实时地通过仿真操作来帮助学生理解数控编程和数控工艺的基本知识，同时也可以模拟不同机床的实际操作，大大减少事故率，保证教学过程以及学生参加工作后实际操作机床的危险。
经过桂林航天工业学院多名教师近年来采用传统教学方式和计算机仿真技术相结合的方式进行教学证明，学生在学习数控技能的时候，一方面学习兴趣大大提高，学习数控技术的激情比简单枯燥的传统课堂教学具有明显的差异，另一个方面学生学习的效果也明显提升，实际掌握数控知识和数控操作的能力明显提高。
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