计算机辅助工程

一．结合产品周期，论述了计算机辅助工程的概念及其包含的主要内容，并论述了集成制造系统的组成。

一般产品的生产周期包括(1)产品设计阶段(2)产品制造阶段(3)市场销售阶段，三个环节。不仅好的产品会受到市场的认可，同样市场的需求对产品有反作用，它催生着新的产品。产品的一般生产过程下所示：

了解到产品的周期后我们再来了解一下什么是计算机辅助工程。计算机辅助工程(CAE)技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术。CAE软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合,而形成一种综合性、知识密集型信息产品。CAE的核心技术是有限元理论和数字计算方法。经过几十年的发展,CAE软件分析的对象逐渐由线性系统发展到非线性系统,由单一的物理场发展到多场耦合系统,并在航空、航天、机械、建筑、土木工程、爆破等领域获得了成功的应用。并随着计算机技术、CAD技术、CAPP技术、CAM技术、PDM技术和ERP技术的发展, CAE技术逐渐与它们相互渗透,向多种信息技术的集成方向发展。计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)是一个很广的概念,从字面上讲它可以包括工程和制造业信息化的所有方面,但是传统的CAE主要是指用计算机对工程和产品的运行性能与安全可靠性分析,对其未来的状态和运行状态进行模拟、及早地发现设计计算中的缺陷,并证实未来工程、产品功能和性能的可用性和可靠性。准确地说,CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真,具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。工程数值分析用来分析确定产品的性能;结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上,使产品、工艺过程的性能最优;结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行,可靠性如何以及使用寿命为多少;运动/动力学仿真用来对CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿真和动力学仿真。从过程化、实用化技术发展的角度看,CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动/动力学仿真技术。它在现代生产领域，特别是生产制造业中的应用，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等方面发挥着很重要的作用。

计算机集成制造系统简称CIMS，又称计算机综合制造系统，在这个系统中，集成化的全局效应更为明显。在产品生命周期中，各项作业都已有了其相应的计算机辅助系统，如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助质量控制(CAQ)等。计算机集成制造系统将上述计算机的功能集合于一体实现从设计到制造的一体化辅助制造过程。

二．论述了现有几何建模方法的优缺点、局限性及其发展趋势。

建模技术是将现实世界中的物体机器属性转化为计算机内部数字化的表示，分析、控制和输出的几何形体的方法。建模技术是产品信息化的源头，是定义产品在计算机内部表示的数字模型，数字信息及图形信息的工具，它为产品设计分析、加工仿真、生产过程管理等提供有关产品的信息描述与表达方法，是实现计算机辅助设计与制造的前提条件，也是实现CAD/CAM一体化的核心内容。建模方法包括：

(1)线框建模：线框建模是计算机图形学和CAD领域中最早用来表示形体的建模方法。描述物体的边和点，在计算机的内部存储了物体边和点的信息。优点是表达方法简单、占内存较小；缺点是内部结构不清、没法表示边和边的关系、不能表示实体、一些场合不太适用。如数控加工、曲面表达等方面就不适用于线框建模。

(2)曲面建模利用离散的点来构建光滑的曲面，主要用于空间曲面的设计。目前流行的几种曲面造型方法都源于生产实际的启示和需要。例如费格森（FergusonJC)曲面产生于波音飞机公司，用于飞机机体的外形，并形成了FMILL 曲面加工程序。贝齐埃（Bezier)原在法国雷诺汽车公司从事刀具设计和生产线组装，50岁后开始研究工程化的曲面构造方法，提出了Bezier曲线和曲面构造方法，并成功开发了UNISURF 和SurfAPT曲面加工系统，以及剑桥大学开发的DUCT系统。优点是三维实体信息描述较线框建模严密、完整，能够构造出复杂的曲面可以计算面积，利用建模中的数据进行有限元划分。缺点是曲面建模理论较复杂、使用起来比较麻烦并需要一定的数学理论和应用方面的知识，不能进行剖切、不能计算一些物体的物理属性、缺乏物体内部信息。

(3)实体建模采用基本体素组合，通过集合运算和基本变形操作建立三维立体的过程。它的特点是完整准确的表达物体实体建模的原理、体素的拼合运算实体、计算机内部表示与线框建模、表面建模不同，三维实体建模在计算机内部存贮的信息不是简单的边线或顶点的信息，而是比较完整地记录了生成物体的各个方面的数据。计算机内部表示三维实体模型的方法有很多，并且正向着多重模式发展，如边界表示法、构造立体几何法、混合表示法（即边界表示法与构造立体几何法混合模式）、空间单元表示法等。优点与表面建模不同，计算机内部存储的三维实体模型信息不是简单的边线或顶点的信息，而是准确、完整、统一地记录生成物体各方面的数据。

(4)特征建模是建立在实体建模基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法。曲面或实体建模系统存在的问题，系统只存储了形体的几何形状信息，缺乏对产品零件信息的完整描述，未能提供产品在CAD/CAPP/CAM生命周期所需的全部信息，不能构成符合数据交换规范的产品模型，导致CAD/CAPP/CAM集成的困难。

特征可以定义为零件的一部分表面，它包含以下含义：

(1) 特征不是体素，是某个或某几个加工表面。

(2) 特征不是完整的零件。

(3) 特征的分类与该表面加工工艺规程密切相关。

(4) 描述特征的信息中，除表达形状的诸如直径、长度、宽度等几何信息及约束关系信息外，还需包含材料、精度等制造信息。

(5) 通过定义简单的特征，还可以生成组合特征。

计算机技术的发展为几何建模技术的的发展提供了有利的条件,使其向着集

成化、智能化和标准化的方向发展。（1）集成化是指为企业提供一体化的解决方案,最大限度的实现企业信息的共享。从广义层次上,集成化是将CAD技术的计算方法以及其功能模块做成芯片,从而有效的提高CAD系统运行的效率；（2）智能化一直是人们追求的目标,让机器把人类从繁重的体力和脑力劳动中解放出来。人们追求的智能CAD不仅仅是将智能技术与CAD技术的简单结合,而是用信息技术来表达和模拟人类的思维模型,为人类提供一种全新的设计理论和设计方法。目前市场上CAD软件多种多样,其软件间的兼容性和一致性是该技术发展首要要解决的问题,只有依靠标准化技术才能完全解决不同系统间相互兼容的问题。目前,CAD技术的标准化已经基本完成,且建立了面向应用的标准零件库,并且正向着理化工程设计的方向发展；（3）该软件的开放性主要是指其在用户接口、信息交换和开发环境方面的开放性。目前市场上应用的软件都为用户预留了二次开发的相关接口,从而方便用户定制更适合自己产品的CAD系统， CAD的开放性还要求供应商向用户提供面向不同行业和企业的专用软件和相关数据库。

三．论述了计算机辅助工艺设计的主要任务和难点，以及人工智能在技术在计算机辅助工艺规划领域的应用的必要性和应用现状。

计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning, CAPP)是利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛坯到成品的设计和制造过程，是将产品的设计信息转换为制造信息的一种技术。是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容的过程。CAPP系统的主要任务是通过计算机辅助工艺过程设计完成产品设计信息向制造信息的传递、是连接CAD与CAM的桥梁，也是CIMS系统中的重要组成部分。对产品质量和制造成本具有极为重要的影响。应用CAPP技术，可以使工艺人员从繁琐重复的事务中解放出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩短生产准备周期，提高产品制造质量，进而缩短整个产品的生命周期。

工艺设计的主要任务为被加工零件选择合理的加工方法和加工顺序，以便能按设计要求生产出合格的成品零件。工艺规程设计的主要内容有选择加工方法和采用的机床、刀具、夹具及其它工装设备；安排合理的加工顺序；选择基准，确定加工余量和毛坯，计算工序尺寸和公差；选用合理的切削用量；计算时间定额和切削用量；编制包含上述所有资料的工艺文件。其核心内容是选择加工方法和安排合理的加工顺序。

CAPP的难点有零件图上的各种信息要完全准确的描述还很困难；工艺知识是一种经验性知识，如何建立完善的工艺决策模型，使计算机能够识别和处理还有待进一步解决；工艺过程的优化理论还不完善，没有严格的理论和数学模型；CAPP技术落后于CAD和CAM完全创成式CAPP仍处于不断发展和完善阶段；受零件建模技术的影响，零件图样上的各种信息要完全难确地描述还有在困难，特别是对复杂零件的三维模型的建立也还没有完全解决；工艺知识是一种经验型知识，如何建立完善的工艺决策模型，使计算机能够识别、处理还有待进一步解决；工艺过程的优化理论还不完善，没有严格的理论和数学模型。

工艺设计中很多问题求解复杂，常常没有算法可循，因此人们就用人工的方法和技术来模拟人类求解复杂问题的思维方式和过程，从而解决人类专家才能处理的工艺问题，这样就导致了人工智能技术的产生并在CAPP中达到广泛应用。

人工智能是相对于人类智能而言的，它用人工方法来模拟、延伸和扩展人类智能的一门学科。从智能信息的处理角度看，人工智能分两类：符号智能和计算

智能。符号智能是以知识为基础，研究知识的获取、表达和推理，例如专家系统。计算智能是以数据为基础，采用数学计算法研究和处理智能问题，包括神经计算、模糊计算和进化计算。智能CAPP是人工智能应用于工艺规划CAPP专家系统与一般的CAPP系统的工作原理不同，结构上也有很大差别。CAPP专家系统由零件信息输入模块、知识库、推理机三部分组成。其中知识库和推理机是互相独立的。根据输入的零件信息频繁地去访问知识库，并通过推理机中控制策略，从知识库中搜索能够处理零件当前状态的规则，然后执行这条规则，并把每次执行规则得到的结论部分按照先后顺序记录下来，直到零件加工达到终结状态，这个记录就是零件加工所要求的工艺规程。能处理多义性和不确定的知识，可以在一定程度上达到模拟人脑进行工艺设计，使工艺设计中很多模糊问题得以解决。专家系统善于解决不确定性的、非结构化的、没有算法的困难问题。同时现在也出现了网络化CAPP系统的基本构成，依靠网络为CAPP提供强大的数据库。

四．数控加工自动编制的方法和特点，并列举了运用Pro/e生成数控加工代码的过程。

自动编程是采用计算机辅助数控编程技术实现的，需要一套专门的数控编程软件，现代数控编程软件主要分为以批处理命令方式为主的各种类型的语言编程系统和交互式CAD/CAM 集成化编程系统。APT是一种自动编程工具（Automatically Programmed Tool）的简称，是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。在编程时编程人员依据零件图样，以APT语言的形式表达出加工的全部内容，再把用APT 语言书写的零件加工程序输入计算机，经APT语言编程系统编译产生刀位文件（CLDATA file），通过后置处理后，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。采用APT语言自动编程时，计算机（或编程机）代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程难题。交互式CAD/CAM集成系统自动编程是现代CAD/CAM集成系统中常用的方法，在编程时编程人员首先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程。这种自动编程系统是一种CAD与CAM高度结合的自动编程系统。集成化数控编程的主要特点：零件的几何形状可在零件设计阶段采用CAD/CAM集成系统的几何设计模块在图形交互方式下进行定义、显示和修改，最终得到零件的几何模型。编程操作都是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的，具有形象、直观和高效等优点。

自动编程是数控加工中的重要技术，是数控加工工艺的具体实施的提现。自动编程的处理根据编程信息的输入与计算机对信息处理方法的不同，又可以将其分为以自动编程语言为基础的自动编得方法和以计算机绘图为基础的自动编程方法两种模式。以自功编程语言为基础的自动编程方法:是指在编程时编程人员依据零件图样及数控语言的编程手册，从而以语言的形式表达出加工的全部内容，然后再把这些内容全部输入到计算机中进行处理，并制作出可以直接用于数控机床的数控加工程序。以计算机绘图为基础的自动编程方法是这样的:是指在编程时编程人员首先要对零件图样进行工艺分析，确定构图方案，然后利用自动编程

软件本身的自动绘图CAD功能，在CRT屏幕上以人机对话的形式构造出零件图样，最后还需利用CAM软件的功能自动生成NC加工程序。通常称这种自动编程方式就是图形交互式自动编程。并且这种自动编程系统是一种CAD与CAM高度结合集成的自动编程系统。

数控自动编程的内容与步骤。自动编程的方法(APT语言编程和从CAD数据库提取数据编程）刀具路径的规划加工过程仿真。自动编程多用于加工复杂工件。优点：由软件生成，可信度高，数据准确，可加工可以用软件模拟出来的任意可加工曲面。缺点：前期准备时间长，需要用软件建立模型，再设置刀具和毛坯等等，不适于简单工件的加工。程序冗长，一个复杂曲面的加工程序可能达到几十兆大小，需要在线加工，机床内存无法存储这么大的程序。加工路径不灵活，可能会有很多空行程。

数控加工自动编程步骤

常用自动编程软件简介

Pro/Engineer 是由美国PTC公司研制和开发的商用CAD/CAM软件，该软件具有基于特征、全参数、全相关和单一数据库的特点，可用于设计和加工复杂的零件。另外，它还具有

零件装配、机构仿真、有限元分析、逆向工程、同步工程等功能。该软件也具有较好的二次开发环境和数据交换能力。Pro/Engineer 已广泛应用于模具、工业设计、汽车、航天、玩具等行业，并在国际CAD/CAM/CAE 市场上占有较大的份额。具体操作步骤(1)分别确定参照模型：工件；工件模型：毛坯；制造模型：工件和毛坯的装配(2)制造模型生成过程设计模型与工件装配(3)制造设置加工零点设置(即建立加工坐标系）加工坐标系需与机床坐标系各轴向一致，即确定了工件在机床工作台上的方位，也是刀位文件的坐标原点。设置退刀面：即退刀平面(4)在制造模型上建立加工零点和退刀面（制造设置）（5）加工设置分别设置刀具类型和刀具参数及加工表面和切削参数。

类型→制造；子类型→NC组件；不使用缺省模板

制造设置面板选择机床类型

经检验确认所有的加工程序无错误后，可以进行后置处理来生成机床能识别的CNC代码文件。在Pro/E里，首先要生成刀位文件，然后再调用处理程序，对刀位文件进行处理，生成CNC 加工文件然后生成刀位文件：CL数据→输出

五．课程总结

通过本课程的学习了解到了计算机辅助工程的概念和内容、计算机辅助设计（建模方法）三种建模方法、特征建模、数据交换标准、计算机辅助工艺规划、数控加工自动编程（APT, 从CAD数据库提取零件信息）等重要知识。具有了一定应用pro/e数控加工软件的能力。建立合理的知识结构和知识储备。丰富了自己在计算机辅助制造方面的知识，通过实验课对Pro/e有了更深的认识。了解到了CAD/CAM、CAPP、Pro/e等软件的一些基本知识，更加了解到了老师细心教导的三条大河，学习到了从计算机辅助设计到计算机辅助制造再到计算机集成制造三个领域的发展关系，最后非常感谢老师这段时间的教导。

屋面工程量计算实例

屋面工程 1.某四坡屋面水平图，设计屋面坡度＝0.5(即θ＝26。34’，坡度比例＝1／4)。应用屋面坡度系数计算以下数值：(1)屋面斜面积；(2)四坡屋面斜脊长度；(3)全部屋脊长度；(4)两坡沿山墙泛水长度。 【解】(1)查表10-1，C=1.118 屋面斜面积=(40.0＋10.5×2)(15.0＋0.5×2)×1.118m2=41×16×1.118m2=733.41m2 (2)查表10-1，D=1.5，四坡屋面斜脊长度=AD=8×1.5m=12m (3)全部屋脊长度=[12×2×2＋(41-8×2)m=(48＋25)m=73m (4)两坡沿山墙泛水长度=2AC=2×8×1.118m=17.89m(一端) 2.如图所示，求带天窗的瓦屋面工程量。 【解】工程量=(45＋0.4)×(20＋0.4)×1.118m2=1035.45m2 3.某工厂车间，屋面为钢檩上铺石棉瓦，如图所示，计算瓦屋面工程量。

【解】根据定额工程量计算规则第一条、第四条规定及表10-1： 工程量计算(水平投影)： F={[(40＋0.18×2)×(12＋0.18×2)＋20.6×(0.3+0.3)]×1.118＋40.36×0.05 ×2}m2=[(498.85+12.36)×1.118+4.04]m2=575.57m2 4.有一带屋面小气窗的四坡水平瓦屋面，尺寸及坡度如图所示。计算屋面工程量、屋脊长度和工料用量。 【解】(1)屋面工程量：按图示尺寸乘屋面坡度延尺系数，屋面小气窗不扣除，与屋面重叠部分面积不增加。查得坡度系数，C=1.1180 F w=(30.24＋0.5×2)(13.74＋0.5×2)×1.1180m2=514.81m2=5.1481×100m2 (2)屋脊长度： 1)正屋脊长度：若F=A，则L j1=(30.24—13.74)m=16.5m 2)斜脊长度：查得坡度偶延尺系数D=1.50，斜脊4条， L j2=×1.50×4m=44.22m 3)屋脊总长：L j=L j1＋L j2=(16.5＋44.22)m=60.72m L2=×1.5×4m=44.22m 4)屋脊长度：L=(16.5＋44.22)m=60.72m (3)工料用量： 因屋面坡度较大，考虑檐瓦穿铁丝钉铁钉，按定额规定增加工料，檐长(30.24＋13.74)×2＝87.96m，根据定额9-2，该四坡水屋面的工料汇总在表。

计算机辅助工程题目(考试用).

计算机辅助工程题目 CAD部分 下列经典视图中哪一个不属于平行投影视图：( B ) A. B. C. D. 样条(Spline)曲线特征控制点的数量必须大于或等于样条的次数（Degree值）( False) 构造实体几何法（CSG）包含两部分内容：第一是基本体素的定义与描述；第二是体素之间的集合运算。 扫描法实体造型需要两个要素：第一是被移动的形体(基体)或截面(Section) ；第二是移动该形体的轨迹(路径)(Guide)。 自下向上的设计(Bottom-Up Modeling)装配方法与产品的实际装配过程类似，即事先创建好所有的零件模型，然后把创建好的零件装配成部件，再把零部件装配成完整的产品。 CAE、CAPP部分 下列哪项工作不属于有限元分析的前处理内容（C ） A. 生成几何实体模型 B. 施加边界条件 C. 生成应力等值线图 D. 生成网格单元 下列哪项工作不属于有限元分析的后处理内容（B） A. 生成各阶振型图 B. 施加载荷 C. 生成应力彩色云图 D. 应变过程仿真 优化设计要解决的关键问题主要有两个：一是建立优化设计数学模型，即确定优化设计问题的目标函数、约束条件和设计变量；二是选择适宜的优化方法。 派生式CAPP是建立在成组技术的基础上，利用客观存在的零件结构和工艺特征的相似性，由计算机辅助设计工艺规程。 CAPP 专家系统是由工艺知识库和工艺决策推理机两部分组成。

CAM部分 UG NX4.0 部分 在NX的用户界面里，哪个区域提示你下一步该做什么？（ B ） A Information Window B Cue Line C Status Line D Part Navigator 下列图形中哪一项不能作为轮廓在UG中用Extruded 命令进行拉伸（ D ） A. B. C. D. 在UG NX4.0中用基本曲线(Basic Curve)的Fillet 命令中的“2 Curve Fillet”命令对下图左图倒圆角，要得到右图，在操作工程中，鼠标的选择顺序是（ B ）。 A. A→B→D B. A→D→B C. D→A→B D. A→D→C 在UG NX4.0的特征建模(Feature Modeling)中，下列设计特征(Design Feature)的建立哪一项特征必须要定义水平参考(Horizontal Reference )。( B ) A. Extruded B. Slot 孔 C. Block D. Hole

气动张力控制系统的建模与仿真

气动张力控制系统的建模与仿真 摘要：本文简单介绍了张力控制的相关知识及气动张力控制系统的组成及工作原理，并对张力控制系统的收卷控制部分进行了数学建模与仿真。建立了比例压力阀控缸开环系统的简化模型，采用PID控制方法，在Matlab仿真平台进行系统模型仿真，得到了系统仿真曲线。 关键词：张力控制气动比例控制系统建模与仿真 近年来，气动技术以其自身独特的传动方式和优点，如清洁、结构简单、气体来源充足和成本相对较低，已在工业自动化领域广泛应用。将气动技术应用于恒张力控制系统已成为一个重要研究领域，PID控制，现代控制理论，智能控制等都被应用到气动系统的控制中。但是气动控制系统，由于气体的可压缩性，阀口非线性及气缸摩擦力等因素的影响，导致了气动伺服系统的强非线性、固有频率低、刚度小、阻尼小等特点，要得到满意的控制伺服系统比较困难。要对气动伺服控制系统进行分析和研究，一般需要首先建立该控制系统的数学模型。 本文通过介绍张力控制的相关知识及气动比例控制系统原理与组成，针对张力控制系统的收卷控制部分建立简单的比例压力阀控缸开环控制系统的数学模型，并在Matlab环境下进行了仿真。 一、张力控制的基础知识 张力控制，简单地说就是要控制物体在设备上输送时物体上相互拉长或绷紧的力。张力控制系统往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，主要应用于造纸、纺织、薄膜、电线等轻工业中，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。在带材或线材的收卷和放卷过程中，为保证生生产的质量和效率，保持恒定张力是很重要的。 这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。若张力不足,原料在运行中产生漂移,会出现分切复卷后成品纸起皱现象;若张力过大,原料又易被拉断,使分切复卷后成品纸断头增多。 一套典型的张力控制系统主要由张力控制器，张力读出器，张力检测器，制动器和离合器构成。根据环路可分为开环，闭环或自由环张力控制系统；根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式，浮辊式，跟踪臂式等。 1.典型收卷张力控制示意图

计算机辅助工程

一．结合产品周期，论述了计算机辅助工程的概念及其包含的主要内容，并论述了集成制造系统的组成。 一般产品的生产周期包括(1)产品设计阶段(2)产品制造阶段(3)市场销售阶段，三个环节。不仅好的产品会受到市场的认可，同样市场的需求对产品有反作用，它催生着新的产品。产品的一般生产过程下所示： 了解到产品的周期后我们再来了解一下什么是计算机辅助工程。计算机辅助工程(CAE)技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术。CAE软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合,而形成一种综合性、知识密集型信息产品。CAE的核心技术是有限元理论和数字计算方法。经过几十年的发展,CAE软件分析的对象逐渐由线性系统发展到非线性系统,由单一的物理场发展到多场耦合系统,并在航空、航天、机械、建筑、土木工程、爆破等领域获得了成功的应用。并随着计算机技术、CAD技术、CAPP技术、CAM技术、PDM技术和ERP技术的发展, CAE技术逐渐与它们相互渗透,向多种信息技术的集成方向发展。计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)是一个很广的概念,从字面上讲它可以包括工程和制造业信息化的所有方面,但是传统的CAE主要是指用计算机对工程和产品的运行性能与安全可靠性分析,对其未来的状态和运行状态进行模拟、及早地发现设计计算中的缺陷,并证实未来工程、产品功能和性能的可用性和可靠性。准确地说,CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真,具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。工程数值分析用来分析确定产品的性能;结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上,使产品、工艺过程的性能最优;结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行,可靠性如何以及使用寿命为多少;运动/动力学仿真用来对CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿真和动力学仿真。从过程化、实用化技术发展的角度看,CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动/动力学仿真技术。它在现代生产领域，特别是生产制造业中的应用，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等方面发挥着很重要的作用。 计算机集成制造系统简称CIMS，又称计算机综合制造系统，在这个系统中，集成化的全局效应更为明显。在产品生命周期中，各项作业都已有了其相应的计算机辅助系统，如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助质量控制(CAQ)等。计算机集成制造系统将上述计算机的功能集合于一体实现从设计到制造的一体化辅助制造过程。

实验七-对汽车控制系统的设计与仿真

实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示

定额第五册建筑智能化

一、《第五册建筑智能化工程》（以下简称本册定额）适用于智能大厦、智能小区项目中智能化系统安装调试工程。 二、本册定额编制的主要技术依据有： 1.《通用安装工程工程量计算规范》GB 50856-2013； 2.《建设工程分类标准》GB 50359-2012； 3.《智能建筑工程施工规范》GB 50606-2010； 4.《智能建筑工程质量验收规范》GB 50339-2013； 5.《建设工程施工机械台班费用编制规则》（2015年）； 6.《建设工程施工仪器仪表台班费用编制规则》（2015年）。 三、本册定额不包括下列内容： 1.电源线、控制电缆敷设、电缆托架铁架制作、电缆槽安装、桥架安装、电线管敷设、电缆沟工程、电缆保护管敷设以及UPS电源及附属设施、配电箱等安装，执行《第四册电气设备安装工程》相应项目。 2.为配合业主或认证单位验收测试而发生的费用，在合同中协商确定。 四、本册定额的设备安装工程按成套购置考虑，包括构件、标准件、附件和设备内部连线。 五、本册各设备定额中含本体安装和本体调试，系统调试、联调、试运行需另执行本册相关定额。 六、下列费用可按系统分别计取： 1.操作高度增加费：安装高度距离楼面或地面5m时，超出部分工程量按定额人工费乘以下表系数。 2.建筑物超高增加费：指高度在6层或20m以上的工业与民用建筑物上进行安装时增加的费用，按下表计算，其费用中人工费占65%。

3.本册定额所涉及的系统试运行（除有特殊要求外）是按连续无故障运行1 20小时考虑的，超出时费用另行计算。 4.本册定额涉及的各个系统，在项目实施过程中使用的水、电、气等费用，按实际发生的费用计入工程造价。 第一章计算机及网络系统工程 说明 一、本章内容包括台架、插箱、网络终端设备、输入设备、输出设备、专用外部设备及存储设备的安装、调试，计算机硬件系统互联及调试、计算机软件安装、调试和系统试运行。 二、本章不包括以下工作内容： 1.台架、插箱、网络终端设备、输入设备、输出设备、专用外部设备及存储设备的安装、调试项目： （1）设备本身的功能性故障排除； （2）缺件、配件的制作； （3）在特殊环境条件下的设备加固、防护和电缆屏蔽； （4）应用软件的开发；病毒的清除，版本升级与外系统的校验或统调。 2.计算机及网络系统互联及调试项目： （1）系统中设备本身的功能性故障排除； （2）与计算机系统以外的外系统联试、校验或统调。 3.计算机软件安装、调试项目：

计算机辅助工程项目管理

土建专业 计算机辅助工程项目管理 课程设计 计算机辅助工程项目管理课程设计 一、学习目的 1、通过本课程设计，使学生初步掌握单位工程施工项目管理实施规划的编制方法和步骤。 2、熟悉施工项目管理部门的组织结构设计、人员组成及主要工作职责；熟悉单位工程施工网络图进度计划的编制与分析；熟悉单位工程施工平面图的设计；熟悉 单位工程施工方案及各项计划与控制措施的制定与落实。 3、熟悉使用计算机管理软件(Project2003 等)编写管理实施规划的流程。即： （1）定义项目的信息（包括项目开始时间、项目文件名称、摘要信息、项目日历时间等）； （2）对项目进行WBS 分解，采用大纲与分级结构列出项目的所有子任务。 （3）对所有子任务（不包括摘要任务）填写每个子任务的估计工期。 （4）设定任务的链接关系。 （5）建立资源表。 （6）给项目的各项任务分配资源。 （7）对项目计划的调整与优化。 4、培养学生综合运用所学知识进行具体的工程项目管理，并学会综合运用信息技术手段。 二、设计内容及要求 结合具体的工程实例，编写一套适合信息化管理的、较为详尽的工程项目管理 实施规划方案。主要内容包括： 1、工程项目概况； 2、施工项目管理部门组织机构的设置、设计的原则及根据； 3、选择施工方案及施工方法； 4、工程施工网络进度计划的编制和说明，以及必要的简图和表格等； 5、工程施工资源供应计划和成本规划； 6、工程施工准备工作计划和施工平面图； 7、保证工程质量、安全的技术组织措施； 8、项目风险管理；

9、信息管理； 10、技术经济指标分析等等。 三、设计指导及案例 （一）工程项目管理分为 5 个阶段： 1. 项目启动阶段，包括：收集数据、识别需求、建立目标、进行可行性研究、 确定利益相关者、评价风险等级、制定策略、确定项目小组、估计所需资源等。 2. 项目计划阶段，包括：任命关键人员，制定项目计划（包括产品技术参数、 质量标准、资源、预算、现金流、进度表、WBS 等），以及评估项目风险。 3. 项目执行阶段，包括：实施项目计划、报告项目进度、进行信息交流、激励小组成员，以及采购产品和服务等。 4. 项目控制阶段，主要对项目范围、项目进度、项目成本以及项目质量进行监 控和调整，以求平衡。 5. 项目收尾阶段，主要包括：交付项目产品、评价项目表现、项目文件归档及 总结项目经验教训等。 （二）建筑工程项目管理的工作内容主要包括： 1、项目管理的编制项目管理规划大纲和项目管理实施规划； 2、项目进度控制、项目质量控制、项目安全控制； 3、项目成本控制、项目人力资源管理、项目材料管理； 4、项目机械设备管理、项目技术管理、项目资金管理； 5、项目合同管理、项目信息管理、项目现场管理； 6、项目组织协调、项目竣工验收； 7、项目考核评价、项目回访保修。 （三）建筑工程项目管理的程序 编制项目管理规划大纲，编制投标书并进行投标，签订施工合同，确定项目经 理，组建项目经理部，签订项目管理目标责任书，编制项目管理实施规划，开工前 的准备，按项目管理实施规划进行管理，进行竣工结算、清理各种债权债务、移交 资料和工程，进行经济分析，做出项目管理总结报告并送企业管理层有关职能部门， 企业管理层组织考核委员会对项目管理工作进行考核评价，项目经理部解体，进行 项目回访保修。 （四）用Project2003 编写项目计划的流程 1、定义项目的信息：包括项目开始时间、项目文件名称、摘要信息、项目日历 时间等，这一步可以通过“项目向导”完成。Project2003 的项目向导用户界面非常友好，可以引导用户一步一步的完成以上信息的设置。 2、对项目进行WBS 分解，采用大纲与分级结构列出项目的所有子任务。这个 过程应该是逐步细化的过程，最先列出摘要任务或者是里程碑式的任务，然后对每 一个摘要任务分别进行分解，列出子任务，任务分解的程度以自己管理的要求为准。

控制系统设计与仿真实验报告

阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 控制系统设计与仿真上机实验报告 学院：自动化学院 班级：自动化 姓名： 学号： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 一、第一次上机任务 1、熟悉matlab软件的运行环境，包括命令窗体，workspace等，熟悉绘图命令。 2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激

下响应的数值解。 2?，??n10?0.5,??(s)G n22?????2ss nn3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。 2?，，??5T?n100.5,???Gs)( n22???1)?s(?2s)(Ts?nn4、自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。 程序代码如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

;曲线如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 二、第二次上机任务 试用simulink方法解微分方程，并封装模块，输出为。得到各、1x i 状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。 ?x?x??xx?3121? ??xx?x???322 ??xx?xx??x??32321参数入口为的值以及的初值。（其中，以及??????x28?10,?8/,,3,?i1模块输入是输出量的微分。）初值分别为提示：0.001xxx?0,?0,?312s:Simulink

计算机辅助工程大作业

CAE（Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形式简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 CAE从20世纪60年代初开始在工程上应用到今天，已经历了40多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE 系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAPP/CAM/CAE）的重要环节。 CAE系统的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以用通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替 代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此 过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应用、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图，通常称此过程为CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置（整机）乃至生产线、工厂的运动或运行状态，在CAE的应用过程中，前、后置处理是最重要的工作。 计算机辅助工程（CAE）是一种迅速发展的信息技术，是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件，是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的最重要工具和手段。CAE的理论基础起源于20世纪40年代，自1943年数学家Courant第一次尝试用定义在三角形区域上的分片连续函

楼地面工程量的计算

《楼地面工程量的计算》 科目名称：计量与计价 课题名称：楼地面工程量的计算 授课教师：卢赏 一、教材分析 （一）教材特点分析 本教材采用中等职业教育规划教材，教材内容地区性很强，以某省市为例，为使教学贴近实际，我们在使用教材同时结合本地区福建定额，作为补充教材进行穿插教学。若对教材内容及定额不作调整，照本宣教，就不能很好体现教材的理论知识与福建的建筑市场相结合，势必会影响教学效果，影响学生在工程预算方面就业的实用性。 （二）本节内容在课程中的地位 本节课的教学内容是《计量与计价》中的第四章建筑工程量计算的第九节。楼地面工程是建筑工程预算的重要组成部分，工程量计算的正确与否将影响整个建筑工程造价的准确性，因此在本教材中是很重要的一部分内容。 （三）教学目标 1、知识目标： （1）了解楼地面的组成； （2）熟练识读建筑施工图； （3）掌握楼地面工程量计算规则； （4）能运用计算规则进行楼地面工程量的计算。 2、能力目标 （1）在熟练识图的基础上，使学生具有丰富的空间想象能力； （2）在熟悉楼地面工程量计算规则的基础上，提高学生对计算规则的理解能力和计算能力；（3）众人拾柴火焰高，提高学生共同解决问题的协作能力。 3、情感目标 （1）组练习，你追我赶，使学生具有良好的竞争意识； （2）严谨求实，一丝不苟，使学生具备良好的职业道德。 （四）教学重难点 （1）教学重点：楼地面工程量计算规则。 （2）教学难点：熟练识图，运用规则准确计算，举一反三。 二、学情分析 我所教的班是工程造价专业，学生学习态度端正，求知欲强，大部分同学对本课程兴趣较浓厚，自我控制能力较好，但基础知识掌握较差。因此，我在教学过程中，非常注意与学生的情感交流，既要让学生敢于肯定自己的能力水平，也要让学生能够发现自身的不足。同时注重在平等和愉悦的氛围中通过联系生活和实践操作体会来实现对知识和能力的学习和掌握。

通用安装工程工程量计算规范

通用安装工程工程量计算规范 1 总则 通用安装工程计价，必须按本规范规定的工程量计算规则进行工程计量。 3 工程计量 本规范电气设备安装工程适用于电气10KV以下的工程。 本规范与现行国家标准《市政工程工程量计算规范》GB50587相关内容在执行上的划分界限如下： 1本规范电气设备安装工程与市政工程路灯工程的界定：厂区、住宅小区的道路路灯安装工程、庭院艺术喷泉等电气设备安装工程按通用安装工程“电气设备安装工程”相应项目执行；涉及市政道路、市政庭院等电气安装工程的项目，按市政工程中“路灯工程”的相应项目执行。 2 本规范工业管道与市政工程管网工程的界定：给水管道以厂区入口水表井为界；排水管道以厂区围墙外第一个污水井为界；热力和燃气以厂区入口第一个计量表（阀门）为界。 3本规范给排水、采暖、燃气工程与市政管网工程的界定：室外给排水、采暖、燃气管道以市政管道碰头井为界；厂区、住宅小区的庭院喷灌及喷泉水设备安装按现行国家标准《市政工程工程量计算规范》GB50587管网工程的相应项目执行。 本规范涉及管沟、坑及井类的土方开挖、垫层、基础、砌筑、

抹灰、地沟盖板预制安装、回填、运输、路面开挖及修复、管道支墩的项目按现行国家标准《房屋建筑与装饰工程工程量计算规范》GB50854和《市政工程工程量计算规范》GB50587的相应项目执行。4工程量清单编制 一般规定 编制工程量清单应依据： 1本规范和现行国家标准《建设工程工程量清单计价规范》 GB50500； 2国家或省级、行业建设主管部门颁发的计价依据和办法； 3建设工程设计文件； 4与建设工程项目有关的标准、规范、技术资料； 分部分项工程 工程量清单应根据附录规定的项目编码、项目名称、项目特征、计量单位和工程量计算规则进行编制。 工程量清单的项目编码，应采用12位阿拉伯数字表示，1~9位应按附录的规定设置，10~12位应根据拟建工程的工程量清单项目名称和项目特征设置，同一招标工程的项目编码不得有重码。 工程量清单的项目名称应按附录的项目名称结合拟建工程的实际确定。 工程量清单项目特征应按附录中规定的项目特征，结合拟建工程项目的实际予以描述。 分部分项工程量清单中所列工程量应按附录中规定的工程量计算规

CAE分析

汽车CAE工程分析 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度（应用于整车、大小总成与零部件分析，以实现轻量化设计）、NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等）、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计，大大减少了这些费用高、周期长的试验次数；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加

MATLAB控制系统与仿真设计

MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127

指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid

计算机辅助工程CAE

计算机辅助工程CAE---------2012.11.10 1.1、举例说明工程实际中计算机辅助工程的问题。P3 答：借助CAE技术，一家英国的汽车业咨询公司TWR短时间内(15周)完成一个紧凑型家庭轿车全尺寸模型的设计、验证和制造。通过使用非线性仿真软件MS C.Dytran和MSC.Ma r c重现世贸大楼倒塌全过程，美国政府的研究人员们找到了为科么世贸大楼在仅仅一个小时之内就坍塌了的原因。 1.3、传统的工程分析和计算机辅助工程分析的异同点? 答：（1）共同点：所遵循的步骤和摸型完全一致；（2）不同点：计算机辅助的工程分析部分由计算机全自动的来处理，另外一部分则由工程师和计算机互相协调来进行；传统工程分析则完全由工程师自己完成。 1.5、传统的机械产品或工程设计与现代机械产品或工程设计的异同点。P3 答：(1]共同点：保证性能指标；保证可靠性、使用寿命；最大限度降低成木。（2）不同点：①依据理论: 传统的机械产品依据材料力学、理论力学、弹性力学公式；现代机械产品借助于计算机和CAE(Computea} Aided Engineering软件。②传统的机械产品进行简化，计算精度较低，为保证设备的安全可靠运行，加大安全系数，导致结构尺寸过大，浪费材料，造成结构性能地降低；现代机械产品高速、高效、高精度、低成木、节省能源和高性能。③传统的机械产品采用串联设计：设计，制造或施上，物理样机或工程结构，性能测试和评价，改进设计，反复循环；现代机械产品采用并行设计:借助于计算机和CAE软件进行，设计，分析计算，仿真，改进设计，设计阶段性能测试和评价，直至满足设计要求，加工制造，物理样机或工程结构，性能测试和评价，改进。④传统的机械产品研发周期长，费用高，性能很难保证；现代机械产品研发周期短，费用相对较低，性能容易保证。 1.7、简述CAE软件的结构与功能。P5 答：（1）现行CAE软件的基木结构包含以下模块：前处理模块，有限元分析模块，后处理模块，用户界面模块、数据管理系统与数据库、专家系统、知识库。(2) C A E的作用： 1.增加设计功能、借助计算机分析计算.确保产品设计的合理性，减少设计成本； 2.缩短设计和分析的循环周期；3.CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上代替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；4.采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成木； 5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；7.进行机械事故分析，查找事故原因。 2.1、简述材料力学研究工程问题的范畴和方法。 答：材料力学主要研究杆梁柱在载荷作用下的应力应变位移等，只限于简单的载荷和一般载荷。 方法：理论分析法：对实际问题进行合理抽象和转化，建立力学数学模型，并进行理论分析，给出问题的答案；试验方法：用实验直接解决工程问题，验证理论分析的正确性，确保理论分析的参数。 3.1、有限元的基本思想和基本概念是什么? P18-24 答：有限元的基本思想：把作为对象的物体分割成小部分并输入边界条件把各个小部分的结构特征用公式近似，把这些小的部分组合起来就可得到力的平衡，以结果求的单元内部的应力应变位移等。物理有限元FEM 的基本思想是：一分一合，化整为零，积零为整把复杂的问题看成由有限个单元组成的整体。概念1：有限元是将实体单元结构划分成网格单元，网格间相互联系的点称为结点，网格与网格的交界线称为边界，节点数与单元数都是有限的。(概念2):物理解释的基本概念是分离或离散一个复杂的机械系统成为更加简单的互不连接的称做为有限元或简称单元的部件。单元的机械响应由有限个节点自由度位移表示，这些节点由度位移表示为未知函数的值。单元响应由数学和实验的形成的代数方程定义，原系统的响应认为是由连接或组装所有单元形成的离散模型的近似值。 3.3物理FEM分析的基本步骤是什么？P23 答：（1）结构的离散化。（2）单元特性分析： ①选择位移模式；②分析单元的力学特性，建立单元刚度方程；③计算单元等效节点力。（3）单元集成。（4）求解方程，得出节点位移。（5）由单元节点位移计算单元应变和应力。

楼地面工程量计算实例

单元7　楼地面工程量计算 [讲义编号NODE95104600070100000101：针对本讲义提问 [讲义编号NODE95104600070100000102：针对本讲义提问 [讲义编号NODE95104600070100000103：针对本讲义提问

[讲义编号NODE95104600070100000104：针对本讲义提问 图1.1 【答案】1.水磨石整体面层工程量清单的编制 [讲义编号NODE95104600070100000105：针对本讲义提问[讲义编号NODE95104600070100000106：针对本讲义提问

[讲义编号NODE95104600070100000107：针对本讲义提问 [讲义编号NODE95104600070100000108：针对本讲义提问[讲义编号NODE95104600070100000109：针对本讲义提问

[讲义编号NODE95104600070100000110：针对本讲义提问 料），不扣除点缀所占的面积，点缀面积按实计算，套相应定额子目。 [讲义编号NODE95104600070100000111：针对本讲义提问 [讲义编号NODE95104600070100000112：针对本讲义提问

【答案】1.块料面层工程量清单的编制 [讲义编号NODE95104600070100000113：针对本讲义提问[讲义编号NODE95104600070100000114：针对本讲义提问[讲义编号NODE95104600070100000115：针对本讲义提问

[讲义编号NODE95104600070100000116：针对本讲义提问 【答案】工程量＝（3.9－0.24）×（3＋3－0.24）＋（5.1－0.24）×（3－0.24）[讲义编号NODE95104600070100000117：针对本讲义提问 [讲义编号NODE95104600070100000118：针对本讲义提问

复杂过程控制系统设计与Simulink仿真

银河航空航天大学 课程设计 （论文） 题目复杂过程控制系统设计与Simulink仿 真 班级 学号 学生姓名 指导教师

目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 三种系统结构和原理 (3) 2.1 串级控制系统 (3) 2.2 前馈控制系统 (3) 2.3 解耦控制系统 (4) 3. 建立Simulink模型 (5) 3.1 串级 (5) 3.2 前馈 (5) 3.3 解耦 (7) 4. 课设小结及进一步思想 (15) 参考文献 (15) 附录设备清单 (16)

复杂过程控制系统设计与Simulink仿真 姬晓龙银河航空航天大学自动化分校 摘要：本文主要针对串级、前馈、解耦三种复杂过程控制系统进行设计，以此来深化对复杂过程控制系统的理解，体会复杂过程控制系统在工业生产中对提高产品产量、质量和生产效率的重要作用。建立Simulink模型，学习在工业过程中进行系统分析和参数整定的方法，为毕业设计对模型进行仿真分析及过程参数整定做准备。 关键字：串级；前馈；解耦；建模；Simulink。 0.前言 单回路控制系统解决了工业过程自动化中的大量的参数定制控制问题，在大多数情况下这种简单系统能满足生产工艺的要求。但随着现代工业生产过程的发展，对产品的产量、质量，对提高生产效率、降耗节能以及环境保护提出了更高的要求，这便使工业生产过程对操作条件要求更加严格、对工艺参数要求更加苛刻，从而对控制系统的精度和功能要求更高。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成比单回路系统“复杂”一些的控制系统，如串级控制（双闭环控制）、前馈控制大滞后系统控制（补偿控制）、比值控制（特殊的多变量控制）、分程与选择控制（非线性切换控制）、多变量解耦控制（多输入多输出解耦控制）等等。从结构上看，这些控制系统由两个以上的回路构成，相比单回路系统要多一个以上的测量变送器或调节器，以便完成复杂的或特殊的控制任务。这类控制系统就称为“复杂过程控制系统”，以区别于单回路系统这样简单的过程控制系统。 计算机仿真是在计算机上建立仿真模型，模拟实际系统随时间变化的过程。通过对过程仿真的分析，得到被仿真系统的动态特性。过程控制系统计算机仿真，为流程工业控制系统的分析、设计、控制、优化和决策提供了依据。同时作为对先进控制策略的一种检验，仿真研究也是必不可少的步骤。控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算机数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。在进行计算机仿真时，十分耗费时间与精力的是编制与修改仿真程序。随着系统规模的越来越大，先进过程控制的出现，就需要行的功能强大的仿真平台Math Works公司为MATLAB提供了控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink，这为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。

计算机辅助工程分析

计算机辅助工程分析 学习目标： 了解工程分析在设计/制造中的重要性；学习和理解有限元法的基本概念和步骤；学习优化设计的概念和常用优化设计方法；学习仿真的概念，了解计算机仿真的一般过程。为使用计算机辅助工程分析（CAE）软件进行工程分析奠定基础。 学习内容： 学习重点：有限元法。 学习难点：优化设计方法。 学习建议： 复习前序课程学过的力学知识，掌握有限元分析的理论基础； 创造条件，通过练习商品化CAE软件（例如：Ideas）、优化设计以及仿真等功能，进一步理解相关知识点，掌握几种工程分析方法解决问题的思路和步骤。 计算机辅助工程分析 概述 近三十年来，由于计算机的应用及测试手段的不断完善，机械设计已由静态、线性分析向动态非线性过渡；由经验类比向最优设计过渡；由人工计算向自动计算，由近似计算向精确计算过渡。正是在这种情况下，将计算机引入工程分析领域，是机械设计中的一场巨大变革。 计算机辅助工程分析的关键 是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析；按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案。 计算机辅助工程分析通常包括: 有限元法

优化设计 仿真技术 有限元法 有限元法不仅是结构分析中必不可少的工具，而且广泛应用于磁场强度，热传导，非线性材料的塑性蠕变分析等领域。 有限元方法的基本思想 弹性力学基本知识 简例及基本解法与步骤归纳 有限元的前置处理和后置处理 有限元法的基本思想 概念 先把一个原来是连续的物体剖分成有限个单元，且它们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件来进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，再综合求解。由于单元的个数有限，节点的数目也有限，所以这种方法称为有限元法。 有限元法解决问题的途径 力学分析方法可分为解析法和数值法，前者只能应用于求解简单问题，复杂的结构问题只能应用数值法求出问题的近似解。 有限元法解决问题是物理模型的近似，而数学上不做近似处理。其概念清晰，通用性与灵活性兼备，能灵活妥善处理各种复杂情况。 单元类型 采用有限元法对结构进行分析计算时，依据分析对象不同，采用的单元类型也不同。 弹性力学的基本知识(一) 弹性力学中常用物理量弹性力学基本方程虚功方程