计算机仿真论文

计算机仿真论文（精选8篇）

计算机仿真论文 第1篇

轧钢工艺计算机仿真论文

1计算机仿真技术在轧钢工艺当中的实际应用探究

1.1计算机仿真软件

制造业是我国当前的主力发展领域，是我国经济的支柱产业，这其中就涵盖着机械制造以及各种型材的制造等。制造业在当前所面临的是产品的竞争，所以要在具体的指标上要能够得到满足，要求产品的价格是最低的，以及以短时间完成从概念设计到产品上市这一过程，要能够对客户的需求的到满足，对产品所提供的服务要是最好的。为此我国在计算机仿真软件的使用上就显得非常必要，这几个软件主要是一体化制造系统仿真软件，这一软件主要是在车间设计和分析的建模以及仿真软件，在具体的功能上主要有自动生成离散事件仿真模型，并能够对这一模型进行仿真。另外就是在制造车间的生产计划和工艺路径可以通过表格的形式进行输入，既能够通过手工进行输入同时也能够通过工艺规划的模块进行读入。再者就是加工过程仿真器，为能够有效的价格产品设计和开发周期得到有效缩短，在CIMS当中尤其是强调计算机辅助设计和计算机辅助制造的集成，也就是要求从CAD输出产品设计信息可以直接通过网络传送到计算机辅助加工工艺规划系统，并使其产生刀位轨迹文件。为能够有效确保加工工艺的合理性及NC代码正确，要对真实零件切削加工前进行一次试切削。在这一过程中主要就是通过木模进行替代真实的零件，这显然会对开发的周期有着延长，并在成本上也会比较高。针对加工过程仿真器可以为CAM/CAD集成，尤其是检验NC代码正确性和减少加工过程的碰撞干涉提供支持，所以在这一软件的应用下能够起到部分的代替试切的作用。

1.2计算机仿真在轧钢工艺中的实际应用

现场生产中，小规格的圆钢在冷床上的运动方式和一般圆钢有着很大区别，故此要对冷床的基本结构及原理等进行研究，在计算机上根据建立运动模型进行仿真试验后，结果表明当前生产的最小规格圆钢能够利用现有冷床进行生产。研究当中涉及到的冷床是步进回转式冷床，具有两种齿板，分别是V型齿板及U型齿板，借助它们相互错动使得圆钢一方面做步进运动，而另一方面绕其自身轴进行旋转。针对这一结构可能出现的问题进行仿真机现场实验，要能够从理论的角度进行分析，在半径小的圆钢方面可能在翻过V形的齿轮的第二个齿峰的`过程中，不能和第二个V形齿的左壁相接触，这也是其中的一个重要问题，属于冷床翻钢的极限。主要就是造成翻钢的过程中会有不稳定的情况发生，这样就造成了冷却不均。根据这一图示就能看出，在V形齿的第二齿峰和小圆钢那样相交或是相切的过程中，U形齿会向下向前，而V形齿则是向上向后，这样就会出现翻钢的情况，这只是必要的条件。然后根据磨损的情况和具体的规格进行仿真实验，针对不同型号的圆钢进行建模和仿真，正常情况下对90号钢进行分析，从实际的仿真计算以及表现情况能够看出小圆钢在冷床上运动的比较稳定冷却效果较好。而75号钢的仿真系统当中的数字模拟仿真，冷床上运动稳定冷却效果佳，但在稳定性方面相对较差。

2结语

总而言之，当前我国的计算机技术有了很大程度的发展，相关的技术已经在诸多领域得到了广泛应用，其中在轧钢工艺当中的应用就发挥了很大作用，促进其工艺质量的提升。通过对计算机仿真技术在轧钢工艺当中的应用分析，能够在一定程度上加强理论的科学性，由于篇幅限制不能进一步深化研究，希望能够起到抛砖引玉的作用以待佳作。

计算机仿真论文 第2篇

一、计算机仿真

第一,功能确定。根据《计算机组成原理》课程的教学需要，系统应完成以下功能：

(1)建立与设备实际安装情况相同的平台，使用了3DMAX，虚拟现实软件cult3D,Flash,DreamWeaver,Flash,photoshop,AfferEffect等建立最新型号的虚拟电脑硬件，然后建立与设备相关的各种保障设施模型，最后建立要进行虚拟仿真的设备的模型。

(2)实现虚拟电脑硬件组装后相关的寄存器、存储器、I/O设备、接口、CPU芯片及插座的操作，对可采用鼠标控制方式实现对其控件的操作，并通过仿真逻辑，将其动作结果显示在设备显示器上，从而完成设备的通电检查步骤，实现通电逻辑。第二，设计思路。从课程教学的需要，计算机仿真交互教学网站的课件常见的有如下几种类型：

1)Flash课件;

2)三分屏课件;

3)PPT课件;

4)用于仿真交互自学的课件。第三，Flash课件。传统教学中计算机工作过程和原理的讲解，采用图形和文字加以介绍，学生不易理解，感到课程单调、枯燥，学生学习的兴趣不大。采用Flash制作动态课件，充分用动画、声音、交互、视频以及剪辑等基本元素，能形象地表述计算机各部件的安装和各元器件数据交换和指令传送的过程。因Flash制作的课件图文声像并茂，能很好的激发学生的学习兴趣，而且Flash课件容量小，适应于网络的流式播发技术。第四，三分屏课件。三分屏课件是目前最流行的一种支持网络点播和直播的课件，主要包括视频(或音频)模块，课件提纲模块和PPT讲义模块。为了方便学生网上学习，我们将课程各小节的知识点以及难点和重点，录制成网页格式的文件，放在学校网站的树形目录结构中。三分屏课件可解决各级学校教育资源不均衡的问题，让优秀老师的教学方法，教学理念乃至生动的肢体语言和独特的教学感染力得以传播推广，降低教育工作者交流学习的成本，帮助教师教学反思，提高教学水平。同时，学生可以对没听懂的、不理解的内容可以反复观看，提高学习质量。第五，PPT课件。PPT课件的制作功能强大，不仅文字编辑功能强、段落格式丰富、文件格式多样，绘图手段齐全，而且通用性强，易学易用，有强大的多媒体展示功能，较好的WEB支持等优点，PPT课件形式的多样化，能吸引学生的学习兴趣，挖掘学生内在对知识的渴求，特别适合教师拿它来教学。第六，用于仿真交互自学的课件。教师制作课件的主要目的是调动学生的自主学习兴趣，强调学习过程以学生为中心，充分提高学生自主学习的能力，使学生能积极主动地制定学习计划，选择适合自己的学习方法，构建他们自己能掌握的一套知识，因此课件设计中强调学乐相结合，比如，学生可依据所学的计算机组成原理的知识来进行计算机元器件的安装、调试，如某一步骤不正确的话，仿真系统会给予提示并自行评分，这样，学生就能明白错误出在哪里，下次学习时能避免同样的错误，学生在仿真组装中渐渐掌握所学的元器件安装的基本知识。

二、运用计算机仿真课件进行《计算机组成原理》课程的教学改革实践

计算机仿真论文 第3篇

1978年, 美国航空航天局Lanley研究中心设计出连续分布2.5410-2mm的微小凸状物的表面[1], 并粘贴在飞机机身上, 使得机身表面减阻达到6%-8%。从此, V型沟槽面的减阻效果引起了国际上的极大关注, Bacher[2]、Walsh[3]、Wallace[4]等学者相继开展试验研究, 同时国内官武旗[5]梁在潮[6]王晋军[7]等学者也开始进行了相应的研究, 他们分别在沟槽表面各几何形状参数和沟槽面湍流边界层的紊动特性、带条结构等方面作了大量有意义的探索。

之前人们一直热衷于其实验研究, 以往对沟槽减阻的研究方法主要采用风洞或者水洞实验, 但其缺点是周期长、代价高、难以控制。伴随着高速计算机的发展, 各种数值计算方法的理论成熟, 可以在较短时间内对多种设计模型进行数值计算, 然后对实验结果进行比较分析。本文采用商业成熟流体分析软件FLUENT, 采用有限体积法选择具有不同夹角的V型沟槽表面进行数值模拟, 在此基础上分析减阻效果的和流场特性的影响。

1、建模及网格划分

本文选用沟槽形状如图1 (a) 所示, 每个沟槽之间相邻间距s都为0.1mm, 夹角α分别为60°、90°、120°三种沟槽模型。然后按照该尺寸大小建立图1 (b) 三维几何模型:其中, 计算域上表面是光滑面, 下表面是沟槽面, x方向为V型沟槽面的展向, y方向为垂直来流方向, z为顺流方向, 下表面一共有10个V型沟槽。其中展向为1mm, 垂向为8mm, 流向为10mm。

在对流场计算中, 雷诺平均NS方程数值求解对壁面附近网格的贴体性和正交性要求较高, 所以对三种沟槽的模型均采用都采用结构化网格划分技术, 以保证网格质量。在垂向不等间距分200个网格点, 中心处网格最稀, 从两边到中间网格间距以1.1倍的比率增加, 共有2050401个网格节点, 建立体网格如图2 (a) , 光滑面和沟槽面附近典型计算网格如图2 (b) 和图2 (c) 。

2、边界条件

假设该流场为流动稳定的定常流场, 流体为不可压缩流, 密度和黏性等各物理参数不随时间的变化;采用各向异性假设并且不涉及传热问题。用有限体积法求解NS方程, 边界条件分别在入口和出口处设置为周期性边界条件;沿着展向的两侧边的边界条件设置为对称边界条件;而计算域光滑表面与沟槽表面均设置为无滑移边界条件, 即上下壁面三个方向的速度均为零。入口处给定质量流率m=0.1kg/s, 计算温度t=300K, 流体介质为水, 密度ρ=1000kg/m3, 动力黏度为0.001Ns/m2, 雷诺数Re=5.0105。

3、计算结果分析

考虑到该几何模型的狭长结构以及沟槽表面在层流中基本没有减阻效果, 沟槽表面和光滑表面的阻力是通过对中间的一个沟槽后半段上的剪应力进行面积分求和得到的。

其中τ为壁面剪应力;A为离散单元面积。这样即减小了展向边界对表面阻力积分的影响, 又使阻力积分计算是在充分发展流动的湍流区域中进行的。

从图3 (a) - (c) 为不同夹角沟槽的剪应力受力云图, 从中能看出沟槽面的最大剪应力要比光滑面的剪应力小, 只有在沟槽顶端处区域的剪应力才接近光滑表面的剪应力, 而在其余大部分区域内剪应力均小于光滑表面, 并且从沟槽顶部到底部剪应力逐渐减小, 说明V型沟槽一定程度上减弱了边界层的湍动, 减弱了能量交换, 有利于流体流动, 体现了一定的减阻效果。

从表1可知, 随着V型沟槽夹角的增大, 光滑面和沟槽面的剪应力都会逐渐增加, 并且光滑面与沟槽面的平均剪应力之间的差距越来越小, 从中可以看出减阻效果会出线明显的下降。并且从图4可以看出, 随着夹角的增加, 这三种沟槽表面高应力区的起始位置越来越低, 并且随着面积越来越大, 导致壁面的总阻力逐渐增加。

4、结语

通过计算机仿真软件的理论建模和数值分析, 可以看出V型沟槽具有一定的减阻效果。在相同的外界条件下, 沟槽面的最大剪应力要小于光滑表面, 但随着夹角的增大, 沟槽面与光滑面剪应力的差距越来越小, 减阻能力越来越弱。

参考文献

[1]Walsh M J, Lindemann A M.Optimization and application of ribletsfor turlent drag reduction.AIAA paper, 1984:0347.

[2]BACHER E V, SMITH C R.A combine visualization anemometrystudy of the turbulent drag reducing mechanisms of triangularmicrogroove surface modifications[R].AIAA Paper 85-0548, 1985.

[3]WALSH M J.Effect of detailed surface geometry on riblet dragreduction performance[J].J.Aircraft, 1990, 27:572-573.

[4]WALLANCE J M, BALINT J L.Viscous drag reduction using streamwise aligned riblets:survey and new results[A].In:TurbulentManagement and Relaminarisation[C].1987, 133-147.

[5]官武旗, 李新宏, 黄淑娟.沟槽面减阻机理实验研究[J].工程热物理学报, 2002, 23 (5) :581-582.

[6]梁在潮, 梁利.肋条减阻[J].水动力学研究与进展, A辑, 1999, 14 (3) :303-310.

计算机仿真论文 第4篇

电子电力仿真设计研究中针对复杂电路的分析设计是在所难免的，计算机仿真软件则是重要的方法与手段。随着社会电子信息技术的不断发展，计算机仿真软件也在不断地更新换代。电子电路仿真设计研究中，应与现代计算机仿真软件相结合，充分利用计算机仿真软件优势，完善电子电路仿真设计研究，从而为电子电路设计研究开拓新的平台。

当今社会电子信息技术不断地发展更新，各种电子设备与计算机的联系愈加紧密，计算机仿真软件的不断发展也使得实际电子电路设计的成本大幅降低，从而实现了电路设计低成本的转变。计算机仿真软件已经成为了电子电路设计的一个不可分割的重要组成部分，计算机仿真技术的出现也是传统的设计方法发生了极大的改变，不在像从前依靠人工计算以及实物试验和调整的方式，从而大幅提高了电子电路仿真设计的效率。在计算机仿真软件的不断发展之下，计算机仿真软件的有点越来越明显，界面更加的直观，操作也变得更加的方便，通过与计算机仿真软件相联系，电子电路仿真设计的效率与质量得到了质的提升，而且为设计者增添了更多的乐趣。

计算机仿真软件简要举例

EWB软件。EWB电子工作平台的器件库中集成电路、门电路等电路芯片等原件的收录非常的丰富，能够满足实验者的正常需求，如果器件库中没有所需原件，还可以进行外部传输，丰富器件库以满足实验者需求。它也能够较为真实的还原实验室桌面的内容，信号发生器、示波器等等的仪表工具在EWB中都可以予以提供。EWB电子工作平台易于掌握，学习方式十分直观，由于是计算机仿真软件，EWB的效率是传统试验方式无法比拟的，若想进行元件的变动，只需在计算机上进行，而不需进行实际操作，这也避免了实际操作中的失误可能对是实验结果产生影响，从而使试验更加准确。在EWB中，加入了虚拟仪器的技术，电子电路仿真设计在实验中与实验室的操作极为相似，实验人员在使用过程中不必更改原有的操作习惯，对使用人员来说极为方便。使用计算机仿真软件也减轻了使用者的体力负担，能够让使用者可以更多的进行设计，从而在正体上促进我国电子电路仿真设计研究发展。

Saber软件。Saber软件的主要面向对象是混合信号，其在于混合信号、混合技术和层次的处理能力极为优秀，Saber软件可仿真的领域也更为宽泛，数字和模拟信号器件、机械、热学、电磁学等诸多领域的器件Saber软件都可以进行仿真设计。在用户使用Saber软件时，可以建立不同的模型库，其模块化的特征，决定了它的灵活性丰富，可以组成特定的设计工具供用户使用，其高度的灵活性也就为使用者提供了更多的可能性，对于复杂任务的完成也就变得更加的高效和流畅。Saber有着极为开放的软件环境，它能够与计算机软件相接口，在一个单一软件无法满足用户需求的情况下依旧可以使用Saber软件进行操作，便可免去到实验室进行低效率的工作，从而使电子电路仿真设计研究的效率极大的加强了，也使使用者的使用体验的到了极大的提升，趣味性更加的丰富，创造力也就随之而来。

计算机仿真软件对于电子电路仿真设计的意义

提升电子电路仿真设计效率。在传统的电路设计中，實验人员需要在实验室中进行操作，将实验台上的仪器进行一一链接，而在计算机仿真软件上，这种麻烦便可以得到避免，计算机仿真软件可以将这些试验中较为耗时但是对实验结果影响极小的因素自行完成，节约了用户花费在此上的大量时间。而且当下计算机仿真软件的准确性极高，不会对实验结果产生影响，不必担心使用计算机仿真软件的准确性。在传统的操作中，一旦出现原件的错误需要更换或是改正时，极为麻烦，耽误了实验人员的大量不必要的时间，而在使用计算机仿真软件时，这种时间便可以得到节省。使用计算机仿真软件时，对于实验人员的体力也得到了节省，能够让用户有着更多的精力投入研究之中，也就可以使电子电路仿真设计效率的到提升。

教学意义。在电子电路仿真设计上，后续力量的发展也是极为有现实意义的，对提升我国电子电路仿真设计可持续性发展有着深远的影响。在电子电路的课程上，理论教学和实验课程是密不可分的，单有理论教育是远远不足的，而在完成了理论教学一段时间之后再进行实验的安排，这时学生对知识的记忆已经开始减少，对所学内容的感性认识也渐渐下降，甚至学习兴趣也渐渐淡化，这对学生的学习是极为不理的。但是使用计算机仿真软件，可以再理论教学的同时引入实验，二者互相不会产生影响，在理论知识传授的同时进行计算机仿真软件实验，这样提升了学生对内容的理解能力，强化了学生的记忆，也对学生的课下学习创造了方便，让学生自学实验成为了可能。在学生对实验有着一定的了解之后再进行实际实验，也不会让学生的动手能力下降，反而提升了学生对于知识的掌握程度，加深了理论理解。

设计研究中计算机仿真软件的应用

在电子电路方面的设计研究之中，更为重要的是理论思路的可行性，而不是实际操作。针对研究人员而言，在有了新的想法和思路的时候，结果只是一个可能，需要实验进行验证，因为想法只是一个雏形，所以在验证的过程中需要不断地更正，往往在一次次的失败和实验之后才能完成研究，可是传统方式将这一过程无限期的拉长了，对于研究人员来说，动手操作能力不是问题，实验结果是更为重要的，可是真正一次次进行实验和更换元件极为费时费力，有的误差甚至会影响实验结果。此时计算机仿真软件的应用很好的解决了这一问题，它的使用能够让用户从繁琐的实验中抽身出来，将更多的精力放在理论研究上，提高了研究效率，在宏观上来说，推动了电子电路仿真设计研究的发展。

计算机仿真论文 第5篇

专业：电气工程及其自动化

年级：电气三班

姓名：张杰

学号：11160321

计算机控制技术与MATLEB仿真结合论文

计算机控制技术是一门以电子技术、自动控制技术、计算机应用技术为基础，以计算机控制技术为核心，综合可编程控制技术、单片机技术、计算机网络技术，从而实现生产技术的精密化、生产设备的信息化、生产过程的自动化及机电控制系统的最佳化的专门学科。

计算机控制系统由微型计算机、外部设备、输入输出接口及通道、检测机构和执行机构、被控对象以及相应的软件组成。它的特点是：①计算机控制系统是模拟信号和数字信号的混合系统。②计算机控制系统具有很好的灵活性和适应性。③计算机控制系统可以看成是离散控制系统。④计算机控制系统的控制效率非常的高。⑤计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断能力，可以实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

根据计算机在控制系统中的控制功能和控制目的，可以将计算机控制系统分为以下几种类型。

① 操作指导控制系统，这是一种开环控制过程。其结构简单，控制灵活和安全。缺点是要人工操作，速度受到限制，不适合快速系统的控制和多个对象的控制。它一般用在计算机控制系统的研制初级阶段，或者是用在新的数学模型试验以及新程序的调试阶段。② 直接数字控制系统，是一种闭环控制过程，计算机不仅能完全取代模拟控制器，实现多回路的控制，而且不改变系统的硬件电路，只通过改变程序就能实现复杂的控制规律，如前馈控制、自适应控制、最优控制等。③ 监督计算机控制系统，简称SCC系统。有两种不同的结构形式：一种是SCC+模拟调节器系统；另一种是SCC+DDC系统。监督计算机控制方式的效果，主要取决生产过程的数学模型的优劣，而这个模型一般是针对一个目标函数设定的，如果这个数学模型能使目标函数达到最优，则这种控制方式就能实现最优控制。监督计算机控制系统中SCC计算机输出是控制的最优给定值，不是人为给定的，因此这种控制系统又可以称为给定值控制。④ 分布控制系统，也称为集散控制系统。根据分布控制系统将控制功能分散，用多台计算机分别执行不同的控制任务，把系统分三级管理：分散过程控制级、监督级、管理级。⑤ 计算机集成制造系统，是对企业生产过程和生产管理进行优化的生产管理控制系统。他将企业的计划、采购、生产、销售整个生产过程统一考虑进行优化决策和最优生成过程控制。已达到最高的生产效率和最低的生产成本以及产品质量的高度可靠。

随着生产力及生产规模的发展，对计算机控制系统的要求也逐渐提高。目前，计算机控制系统有如下几个发展趋势。1 集散控制系统

集散控制系统的特点是分散控制、集中管理。从系统结构分析看，集散控制系统由三大基本部分组成，即分散过程控制装置部分、集中操作和管理部分及通信系统部分。在集散控制系统中，一台控制器控制一个回路或若干个回路这样可以避免在采集中计算机控制系统时，若计算机出现问题，将对整个生产装置或整个生产系统带来严重后果的影响。集散控制系统中用一台或几台计算机对全系统进行全面信息管理，这样便于实现生产过程的全局优化。计算机集成制造系统

计算机集成制造系统简称CIMS，是在自动化信息技术以及制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将工厂的全部生产环节，包括产品设计、生产规划、生产过程及生产材料和销售等有机地集成起来，统一决策，实现批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器简称PLC，它吸收了微电子技术和微型计算机技术，发展迅速。如今的PLC无一例外地采用微处理器作为主控器，又才用大规模集成电路作为存储器及I/O接口，其性能各方面都达到了比较成熟的地步，在工业界已经普遍应用。智能控制系统

智能控制是在无人干预的情况下能自动地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等。常用的优化算法有：遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。

智能控制主要应用于以下几个方面：

①工业过程中的智能控制

②机械制造中的智能控制

③电力电子学研究领域中的智能控制。

离散系统仿真

离散系统的最广泛应用形式是以数字计算机为控制器的数字控制系统。模拟信号经过采样开关和A/D转换器，按一定的采样周期T转换为数字信号，经计算机或其他数字控制处理后，再经D/A转换器和保持器将数字信号转换为模拟信号来控制被控对象，以实现数字控制。

离散控制系统在自动控制领域中越来越多地被广泛应用，它具有以下基本特点：

① 以数字计算机为核心组成实际的控制器，可实现复杂的控制要求，控制效果好，并可以通过软件方式改变控制规律，控制方式灵活。② 数字信号传输可有效抑制噪声，提高系统的抗干扰能力。③ 可采用高灵敏度的控制元件，提高系统的控制精度。

④ 可用一台数字计算机实现对几个系统的分时控制，提高设备利用率，经济性好。

⑤ 便于组成功能强大的集散控制系统。

MATLEB语言是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言。它集成度高，使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易有用户自行扩展。与其他计算机语言相比，MATLEB具有以下显著特点。

① MATLEB是一种解释性语言。输入算式即得出结果，无需编译，对每条语句解释后立即执行。若有错误也立即做出反应，便于编程者马上改正。

② 变量的“多功能性”（每个元素都看做复数，每个变量代表一个矩阵）。③ 运算符号的“多功能性”（所有的运算都对矩阵和复数有效）。④ 强大而简易的作图功能（如果数据齐全，只需一条命令即可给出相应的图形）。⑤ 智能化程度高。

⑥ 语言规则与笔算式相似。

⑦ 功能丰富，可扩展性强。MATLEB软件包括基本部分和专业扩展部分。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换,代数和超越方程的求解，数学处理和傅里叶变换及数值积分等。

MATLAB仿真在工程上用来完成系统的设计、性能评估、测试等工作。在科学实验上用来进行数学模型、专业模型的模拟，复杂数值计算等工作。在大学，用来完成一些高等数值计算。在经济领域，可以进行数据评价，数值分析和预测等。

MATLAB的PID控制在计算机中的应用

PID控制器结构和算法简单，应用广泛，但参数整定比较复杂，利用MATLAB实现PID参数整定及其仿真的方法，并分析比较比例、积分、微分控制。PID控制器（比例-积分-微分控制器），由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。尽管不同类型的控制器，其结构、原理各不相同，但是基本控制规律只有三个：比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制。这几种控制规律可以单独使用，但是更多场合是组合使用。如比例（P）控制、比例-积分（PI）控制、比例-积分-微分（PID）控制等。

MATLEB仿真PID控制

例1：比例（P）控制：单位负反馈控制系统的开环传递函数Gc（s）=1/(s+1)(2s+1)(5s+1),采用P控制，Kp=0.1,2.0,2.4,3.0,3.5，求单位阶跃响应，并绘制响应曲线。

G=tf(1,conv(conv([1,1],[2,1]),[5,1]))

kp=2

tou=[0,0.3,0.7,1.5,3]

for i=1:5

G1=tf([kp*tou(i),kp],1)

sys=feedback(G1*G,1)

step(sys)

hold on

end 运行结果为：

G=tf(1,conv(conv([1,1],[2,1]),[5,1]))

Transfer function:-------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 8 s + 1 >> kp=2

kp =

>> tou=[0,0.3,0.7,1.5,3]

tou =

0

0.3000

0.7000

>> for i=1:5 G1=tf([kp*tou(i),kp],1)sys=feedback(G1*G,1)step(sys)hold on end

Transfer function: 2

Transfer function:-------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 8 s + 3

Transfer function: 0.6 s + 2

Transfer function:

0.6 s + 2---------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 8.6 s + 3

Transfer function: 1.4 s + 2

Transfer function:

3.0000

1.5000

1.4 s + 2---------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 9.4 s + 3

Transfer function: 3 s + 2

Transfer function:

s + 2--------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 11 s + 3

Transfer function: 6 s + 2

Transfer function:

s + 2--------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 14 s + 3 图形为：

例2：比例微分（PD）控制:单位负反馈控制系统的开环传递函数Gc（s）=1/(s+1)(2s+1)(5s+1),采用PD控制，Kp=2，微分系统τ=0,0.3,0.7,1.5,3，求单位阶跃响应，并绘制响应曲线。

G=tf(1,conv(conv([1,1],[2,1]),[5,1]))kp=2 tou=[0,0.3,0.7,1.5,3] for i=1:5 G1=tf([kp*tou(i),kp],1)sys=feedback(G1*G,1)step(sys)hold on end 运行结果：

>> G=tf(1,conv(conv([1,1],[2,1]),[5,1]))

Transfer function:-------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 8 s + 1

>> kp=2

kp =

>> tou=[0,0.3,0.7,1.5,3]

tou =

0

0.3000

0.7000

1.5000

>> for i=1:5 G1=tf([kp*tou(i),kp],1)sys=feedback(G1*G,1)step(sys)hold on end

Transfer function: 2

Transfer function:

3.0000-------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 8 s + 3

Transfer function: 0.6 s + 2

Transfer function:

0.6 s + 2---------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 8.6 s + 3

Transfer function: 1.4 s + 2

Transfer function:

1.4 s + 2---------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 9.4 s + 3

Transfer function: 3 s + 2

Transfer function:

s + 2--------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 11 s + 3

Transfer function: 6 s + 2

Transfer function:

s + 2--------------------------10 s^3 + 17 s^2 + 14 s + 3

图形为：

例3绘制离散系统时域响应曲线

num=[1];den=[1 1 1];[numd,dend]=c2dm(num,den,1);dstep(numd,dend)图为：

数字PID控制的现实意义

目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。PID控制器可以用来控制任何可以被测量的并且可以被控制变量。比如，它可以用来控制温度，压强，流量，化学成分，速度等等。一些控制系统把数个PID控制器串联起来，或是链成网络。这样的话，一个主控制器可能会为其他控制输出结果。一个常见的例子是马达的控制。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。但仍不可否认PID也有其固有的缺点：PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。虽然有这些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。

计算机仿真论文 第6篇

空间折杆可以将输入的旋转运动转变为摆动输出，并且结构简单、紧凑,可以应用于伺服舵机。空间折杆机构的分析方法主要有图解法和解析法。图解法原理简单、直观易行,但绘图误差较大;解析法计算精度较高,但其推导过程复杂,编程工作量大,许多工程技术人员深感难以理解和推导。利用虚拟样机技术,使用ADAMS软件进行计算机仿真,利用其丰富的建模工具和强大的运动学、动力学分析功能,可以方便、快速的分析折杆机构运动的输入/输出之间的.关系以及输出运动的特点。

1虚拟样机技术和ADAMS软件概述

虚拟样机技术(virtualprototypingtechnology)是利用软件所提供的各零部件的物理和几何信息,直接在计算机上对机械系统进行建模和虚拟装配,从而获得基于产品的计算机数字模型,即虚拟样机(virtualprototype),并对其进行计算机仿真分析。这种方法使设计人员能在计算机上快速试验多种设计方案,直至得到最优化结果,从而免去了传统设计方法中物理样机的试制,从而大幅度缩短了开发周期,减少了开发成本,提高了产品质量。ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)软件是由美国MSC公司开发研制的集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件,最主要的模块为ADAMS/View(用户界面模块)和ADAMS/Solve(r求解器)。通过这两个模块,可以对大部分的机械系统进行计算机仿真。进行计算机仿真分析的模型既可以在ADAMS环境下直接建模,也可以从其它CAD软件中导入,然后在模型上施加一定的运动约束副、力或力矩的运动激励,就可以进行运动计算机仿真分析。

2分析目的

折杆折角为θ，左端是输入端，右端是输出端。输入运动为：杆的左端绕着公转轴线转动的同时也绕着自转轴线转动，即其公转的同时自转。下面进行折杆运动计算机仿真分析，主要解决如下问题：

1)折角10°时，一周期内折杆公转角与摆角之间关系以及横向位移变化情况。

2)折角15°时，一周期内折杆公转角与摆角之间关系以及横向位移变化情况。3)在折角10°与15°两种情况下，横向位移比较，以及公转角与摆角关系的变化。2计算机仿真模型与输入参数折杆adams计算机仿真模型设折角为θ，摆角为δ，公转角为折角为10°时，根据输出摆动速度50°s，求得用于计算机仿真的输入参数公转角速度225°s，自转角速度450°s。折角为15°时，根据输出摆动速度50°s，求得用于计算机仿真的输入参数公转角速度300°s，自转角速度600°s。

3、计算机仿真分析结果

3.1折角为10°时摆角与公转角的关系可以用δ=δmaxcos，即δ=20cos()拟合如下，误差可达0.039°。

2)横向位移变化情况横向位移呈周期变化，最大可达到0.9mm,分别在公转角为36°,144°,216°,324°，最小为0mm。

3.2折角为15°时1)摆角与公转角的关系摆角与公转角的关系可以用δ=δmaxcos()，即δ=30cos()拟合如下，误差可达0.097°。

2)横向位移变化情况横向位移呈周期变化，最大可达到2.03mm,分别在公转角为36°,144°,216°,324°时，最小为0mm。

3.3在折角10°与15°两种情况下计算机仿真分析比较，与折角为15°相比较，折角为10°时，

1)输出摆角与输入公转角关系曲线更接近于δ=δmaxcos()曲线;

2)最大横向位移更小。

4结束语

计算机仿真论文 第7篇

1多孔陶瓷电容器失效特性仿真模拟计算

为了验证上节设计的多孔陶瓷电容器有限元仿真模型的有效性和可靠性，本节使用ABAQUS软件建立了多孔陶瓷电容器的数值仿真模型，并对利用温度和散热边界条件对其最大应力进行了数值仿真模拟。

1.1多孔陶瓷电容器仿真模型

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS/CAE是ABAQUS进行操作的完整环境，在这个环境中，可提供简明，一致的界面来生成计算模型，可交互式地提交和监控ABAQUS作业，并可评估计算结果.本文建立的多孔陶瓷电容器的ABAQUS软件仿真模型，在模型中施加了温度边界条件，并设置了材料参数，为了分析更能真实的反映器件的结构，在模型中使用了粘聚力单元。

1.2失效特性计算结果

通过数值仿真模拟计算得到了应力和应变结果云图，通过对最大应力的分析可以实现电容器失效特性的仿真设计。表示通过ABAQUS有限元仿真模拟计算得到的应力变形图，由图可以看出，在热源作用下，在电容器的应力集中位置产生了明显的变形，为了直观显示最大应力，本文通过仿真计算得到了的应力云图。表示在电容器发热过程中的应力分布图，图中区域1（红色部分）表示应力最大位置，从区域1（红色）到区域5（蓝色）应力逐渐降低，由图可以看出，在电容器发热的位置应力比较大，但是还没有出现撕裂现象。随着电容器的持续发热，电容器变形逐渐增大，此时最大应力也逐渐增大，最终导致电容器撕裂。其撕开过程是由电极端部单元达到其强度而发生撕裂，并迅速扩展，直至整个路径完全撕开而使器件失效。表示开裂距离和最大应力的计算结果表，由表可以看出，在开裂距离为112μm时，最大应力出现了比较大的变化，当最大应力达到305.3MPa时开始急剧下降，其变换趋势图如图所示。表示开裂距离和最大应力的变化趋势，由图可以看出，在初始开裂距离为112μm之前应力没有发生变化，112μm之后应力发生了明显的`变化，应力逐渐增大后又急剧降低，说明电容器发生了失效破坏。因此，在多孔陶瓷电容器的设计过程中需要充分考虑温度对电容器的影响，可以依据最大开裂距离来对电容器进行保护，避免电容器失效。

2结论

本文将数值仿真模拟方法引入到了电容器散热失效的仿真计算过程中，提出了一种新的电容器失效特性设计方案。依据有限元思想本文建立了二维多孔陶瓷电容器应力和传热数学模型，并将ABAQUS软件引入到了多孔陶瓷电容器的失效仿真计算过程中，通过计算得到了多孔陶瓷电容器的最大应力和应变的分布云图。为了得到多孔陶瓷电容器的临界应力点，本文对持续发热的电容器进行了仿真计算，得到了最大应力随开裂距离的变化趋势，为多孔陶瓷电容器的设计提供了技术参考。

★ 计算机 论文

★ 化学工程与工艺论文

★ 计算机毕业设计论文

★ 浅谈计算机应用论文

★ 轧钢副主任竞聘演讲稿

★ 轧钢工厂实习总结

★ 仿真实习总结

★ 建筑师和计算机模拟论文

★ 计算机论文开题报告范文

等速板计算机仿真设计 第8篇

离心机扇形包速度转换装置的主要任务是实现由液压缸匀速直线运动到扇形包匀速曲线运动的转换。而等速板是该装置中的关键部件, 其外形曲线尺寸不恰当, 在速度转换过程中很容易引起扇形包工作的不稳定。常规用插点法设计加工出的曲线总不理想, 本文根据实时仿真原理, 利用计算机拟合出等速板曲线, 可得到等速板尺寸, 从而实现数控机床进行精确加工。

1 扇形包速度转换机构分析

由扇形包的匀转速等流量原理可知, 只要扇形包保持匀速旋转, 则从包中流出的铁液量必为常量。要保证扇形包匀速旋转, 直接利用液压油缸举升扇形包难以平稳控制其翻转速度。为此, 设备使用了如图1所示的机液倾翻速度转换机构。

工作时, 由系统主控制器发出指令给比例阀, 通过控制油缸1两腔的进出油量控制缸杆, 使其伸出速度均匀, 再经由拉臂2和托臂3组成的连杆机构, 由等速板5将缸杆的匀速直线运动转换为浇包框架6的匀速转动, 带动扇形包7翻转, 流出等量铁液。可见, 等速板是这一机构的关键部件, 其曲线形状的精确与否直接影响到速度的转换精度。

2 等速板外形曲线方程推导

为了便于分析, 我们不妨将扇形包倾翻机构简化为如图2所示的机构原理图。将等速板抽象为由一系列垂直于浇包框架的不同长度的直线所构成。图中下标为0的点为t=0时刻的位置, 即起始位置。不带下标的点为工作过程中任一时刻的位置。

液压缸推动连杆机构, 通过滚轮4对等速板5起作用, 工作时滚轮4沿等速板滚动, 其中心轴沿等速板形成一条等宽带曲线, 若要求得等速板曲线, 必须先得到滚轮中心轴 (B点) 相对于浇包框架 (O3D) 的运动轨迹曲线, 再由此轨迹通过曲线几何的原理进一步求得等速板外形曲线。

2.1 滚轮中心轴相对于框架的运动轨迹

由运动转换机构可得到已知条件:

L1液压缸的初始总长度;

Lmax液压缸最大行程;

θmax浇包框架O3D的最大转角;

L2拉臂2 (O2A) 的长度;

L3托臂3 (O2B) 的长度;

δ拉臂2与托臂3的夹角;

L4油缸铰接支座 (O1) 至连杆旋转中心 (O2) 的距离;

L5连杆旋转中心 (O2) 至浇包翻转中心 (O3) 的距离;

L6油缸铰接支座 (O1) 至浇包翻转中心 (O3) 的距离;

σ油缸铰接支座 (O1) 与连杆旋转中心 (O2) 所在直线和水平面所成夹角;

η初始位置时浇包框架和水平面所成夹角;

x0连杆旋转中心 (O2) 与浇包框架旋转中心 (03) 之间的水平距离;

y0连杆旋转中心 (O2) 与浇包框架旋转中心 (03) 之间的垂直距离;

R滚轮4的半径。

根据此转换机构的工作原理, 对于一定的浇注时间t, 液压缸杆的伸出速度v和扇形包翻转速度ω成对应比例关系, 即对一定的v必有一固定的ω才能保证扇形包翻转速度恒定。假设tmax为总浇注时间, 则有:

而对于浇注过程中的任一时间点ti, 其v和ω是恒定不变的, 所以有:

液压缸在任一时刻ti的总长度:

扇形包 (框架O3D) 在任意时刻ti转过的角度:

在△O1AO2中, 令∠O1O2A=α, 则有:

令∠BO1O2=β, 则有:

分别以O3、O2为原点, 建立如图2所示XO3Y、X1O2Y1量直角坐标系, 令O2B和X1轴所成夹角为ф1, 则有:

由直角O2B相对于坐标系X1O2Y1的方程:

可得B1点相对于坐标系X1O2Y1的方程为:

将其进行坐标变换, 则B点相对于XO3Y坐标系的坐标为:

令O3B和X轴所成夹角ф0, 则有:

可得直线O3B相对于坐标系XO3Y的方程为:

由式 (10) 、 (12) 可得到点B (xB, yB) 到直线O3D的距离 (BC) 为:

在△O1O2O3中, 令∠O1O2O3=λ, 则有:

在△BO2O3, 令∠BO2O3=ε, LBO3=S, 则有:

在RT△BCO3中, 可得到O3到BC的距离为;

即为滚轮中心轴B点相对于浇包框架的离散量轨迹方程。

由此离散点轨迹方程可知, 只要我们取得足够的时间点t, 即将tmax分割的区间越多, 就会拟合到越精确的曲线, 由式 (1) ～ (17) 即可求得B点相对于扇形包框架O3D的轨迹曲线。

2.2 等速板外形曲线轨迹

由图3所示的滚轮轴心沿等速板滚过的曲线轨迹 (外部曲线) 和等速板曲线关系 (内部曲线) , 可以看出, 待求的等速板曲线和这条曲线形成一条距离均为R (滚轮半径) 的等宽带。各对应点 (切点) 沿法线方向距离相等 (R) , 相当于两条“平行”曲线, 所以其法向上各对应点的切线相互平行。

对于滚轮中心轨迹曲线上的任意一点M (x (t) M, y (t) M) , 由其曲线方程 (18) 可求得曲线在此点的切线斜率为:

可得对应的M点的法线斜率为:

等速板曲线上与M点法向对应的M点的切线、法线斜率与之相等。若令∠MNA=ψ, 则有:

又由∠MNA=∠MM′E=ψ, 有:

即可得到等速板外形曲线轨迹方程为:

和求滚轮中心轴轨迹曲线方法一样, 由此离散量方程就可以拟合出等速板曲线。

2.3 等速板曲线绘制

根据推导出的等速板外形曲线轨迹方程, 应用MATLAB语言, 以液压缸杆的运动时间为参数, 编制出等速板曲线绘制程序, 对等速板曲线进行实时仿真拟合 (程序略) , 运行后, 可以直接得到各分度点的坐标值, 还可直接拟合出曲线。

将DN100-DN300离心机各位置参数带入程序中, 任取一时间tmax, 因无论缸的运动速度快慢, 扇形包翻转总保持相应固定的转换比, 所以在设计时, 时间大小的选取可以任意, 不一定必须取浇注工艺时间。关键是只要中间的时间分度点选得足够多, 就可以拟合到较精确的曲线, 所取点数越多, 拟合到的曲线越精确。图4和图5分别为tmax取1000, 每隔1取一点时的滚轮中心轴运动轨迹和等速板外形仿真曲线。程序清单略, 运行数据结果略。

由得到的曲线坐标值, 经转换后由数控机床加工出等速板外形。

3 结束语

应用实时仿真方法设计等速板外形曲线, 将计算机实时模拟仿真系统引入不规则体机械设计中, 不但减小了设计工作量, 使拟合结果更加精确, 而且对实现等速板的数控加工具有重要意义。

参考文献

[1]闫炳宽.离心铸管机浇注控制系统的研究与实现[D].西安:西安交通大学硕士论文, 2000.

[2]陈明奎, 凌永祥.计算方法[M].西安:西安交通大学出版社, 1992.