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系统模拟仿真

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目录

目录 (1)

摘要 (2)

Abstract (3)

1 研究背景 (4)

2 北区开水房现状及存在问题 (4)

3 数据调研与分析 (5)

3.1 数据调研 (5)

3.2 数据分析 (5)

3.3 数据流程分析 (6)

4 基于Arena的仿真建模 (6)

4.1 离散系统建模的组成要素 (6)

4.2 离散系统模拟的原理 (7)

4.3 打水服务活动建模 (7)

4.4 Arena模型建立 (7)

5 模拟结果运行分析与优化 (8)

5.1 模拟结果运行分析 (8)

5.2 模拟优化 (9)

6 结论及展望 (10)

参考文献 (10)

随着我国高校招生条件的放宽,大学生的人数逐年增加,而作为重要的日常活动,大流量的学生人数加剧了开水房的压力,这也对开水房的管理和配置提出了更高的要求。

仿真模拟是实现资源合理配置的一项重要途径,开水房采用恰当的资源分配方式,可以缩短顾客的服务时间,从而提高服务质量,增强顾客对服务的满意度,进而提高经济效益。

本文以中国地质大学(武汉)北区开水房为例,从其管理的现状及存在的问题出发,针对基于离散事件的打水过程进行深入分析,建立了打水过程中的服务活动模型,采用Arena软件对小型开水房的服务能力进行仿真,通过仿真结果对打水过程进行评价,找到影响北区开水房服务能力的主要因素,同时给出了减少排队等待时间及提高服务效率的方案,最终为北区开水房的管理提供有价值的参考依据。

关键词:离散事件仿真;Arena;开水房服务能力;系统建模与优化

With the conditions of college students in China eased, the number of college students has increased, and as the important daily activities, big flow, the number of students intensifies the boiled water room pressure, this is also the management and configuration off booth put forward higher request.

Simulation is to realize the reasonable configuration of resources is an important way, boiled water room uses appropriate resources allocation way, can shorten the time customer service, so as to improve the service quality and enhance customer satisfaction, and improve the economic benefits.

This paper to China university of geosciences (wuhan) north boiled water room, for example, from its management of the status quo and existing problems of the, based on discrete event kick, makes a deep analysis of the process, a dozen in the process of water service activities model, adopt Arena for small boiled water room software service ability, and simulation through the simulation results rallied water process of appraisal, find north boiled water room service ability to influence the main factors, and presents the reduce waiting time and improve the service line of the efficiency of the program, and ultimately the boiled water room for north of management to provide valuable reference.

Key words: Discrete event simulation; Arena; The boiled water room service ability; System modeling and optimization

1 研究背景

近年来,随着我国高校招生条件的放宽,大学生人数逐年增加,而作为重要的日常活动,大流量的学生人数加剧了开水房的压力,这也对开水房的管理和配置提出了更高的要求。

在顾客的各项满意度调查中,排队等待时间占了相当大的比例。开水房资源的合理配置及时间的恰当安排与否对开水房的服务能力影响很大,并且,随着社会的进步,顾客对服务的要求越来越高,而不再只是实现其个人活动。

长期以来,人们已经充分认识利用数学模型去描述所研究的问题,并且逐渐发展了系统研究和数学分析理论。但是,由于数学手段的限制,人们对复杂事物和复杂系统的建立数学模型并进行求解的能力非常有限,电子计算机的出现,对科学技术的发展产生无可估量的深远影响,许多现实问题可以通过计算机仿真来实现模拟优化。

离散事件系统很难用数学方程来描述,在顾客打水服务中,顾客的需求是在离散不确定的时间点上发生的,开水房打水事件就是离散事件,因此可以把实际问题转化成仿真模型,通过运行仿真模型,来评价实际系统,这样可以为开水房的管理人员提供重要的参考依据。

Arena是美国System Modeling公司于1993年开始研制开发的新一代可视化通用交互集成模拟环境,其兼备高级模拟器易用性和专用模拟语言柔性的特点,被广泛应用于离散事件系统仿真模拟当中。

基于离散事件的建模理论及Arena软件,对开水房打水事件进行仿真模拟,对仿真结果进行分析,最终提高开水房的服务能力。

2 北区开水房现状及存在问题

北区开水房是北区唯一的热水服务中心,加之服务时间的限制,因此在打水期间,大流量的顾客群体的涌入造成了开水房的拥挤,不仅导致排队时间过长,降低了顾客的服务满意度,甚至还造成了瓶爆、烫伤等混乱现象,极大的影响了北区开水房的服务效率及顾客的服务满意度,因此,如何实现北区开水房的资源合理配置及时间的恰当安排越发重要。

3 数据调研与分析

3.1 数据调研

为了使模拟模型真实的反映北区开水房的性能,数据调研是重要的前提,通过实地调研,得到以下真实数据:

(1)北区开水房的水龙头资源数量:22个。

(2)北区开水房目前的水龙头的口径:4分。

(3)北区开水房的服务时间:分为三个时段,上午7:00-8:00,中午11:00-12:30 ,下午5:30-7:00 共四个小时。

(4)北区开水房的服务人数:以30分钟为时间间隔,共分为8个时段,下表是2011.10.16日的调研数据。

表1 2011.10.16日北区开水房的服务人数(单位:人)

3.2 数据分析

(1)北区开水房打水过程的服务时间:服从TRIA(1.5,2,2.5),即最小打水时间为1.5分钟,最大打水时间为2.5分钟,平均打水时间为2分钟。

(2)北区开水房的顾客到达:从早上七点开始服务,到下午七点结束,共四个小时的服务时间,以30分钟为时间间隔,分为8个时间段,中间有两个打水高峰期,分别出现在11:30-12:00和18:00-18:30,最大高峰期客流量达到48人。结合大学生的日常上课时间,可以发现,高峰期出现存在合理性,这段时间是同学们上课吃过饭的空闲时间,是打水的高峰期。

3.3 数据流程分析

通过分析打水过程,得到系统的流程图如图1:

图1 打水过程的流程图

4 基于Arena的仿真建模

4.1 离散系统建模的组成要素

(1)实体:仿真模型中的动态对象,通常用来被产生、运送、更改形态或者送出系统,如本模型中顾客,即打水的学生。

(2)属性: 实体的特征,它是用来区分实体个体的,让一类实体有别于其他类型的实体,如本模型中的实体的性别,数量等,属性其实就是一个实体有别于其他实体的标签。

(3)变量:模型中动态的因素,会根据系统运行中产生的变化而随时更改,主要包含系统自身变化因子和用户自己定义的变量。大多数的变量是系统内共有的,系统内的任何实体都可以访问。一但有些用户自定义的变量都是针对特定的实体来定义的,因此这部分变量对一部分实体有约束。

(4)资源:用来对实体进行操作,资源要被实体所占用,在系统中才有意义。资源被占用后通常要延时一定时间对实体进行处理,最后在完成操作后一定要释放资源,否则其他实体就将无法在系统总利用此资源。如本模型中北区开水房的水龙头。

(5)队列:用来暂存实体,并用来帮助寻找系统中的瓶颈,如本模型中排队打水的队列。

(6)事件:代表系统在某些特定时刻所产生的动作,如本模型中顾客的到

达、顾客的离开等。

(7)模拟时钟:用于表示模拟时间的变化,代表当前的仿真时刻,是模拟模型中的重要环节。

(8)统计计数器:在模拟模型中,统计计数器用于统计系统中有关变量的变化情况。

4.2 离散系统模拟的原理

离散系统模拟是指系统状态仅在某些确定的时间点才发生变化的模拟,其模拟时间呈现离散性变化,系统状态在模拟时间点不变化。采取的是最短时间的事件步长法,也就是说在仿真模型中,存在着一系列不同性质的事件,按照发生时间的先后顺序来逐个进行考察,仿真以最短时间事件为步长还对系统的行为按照时间的进程来进行动态模拟。具体步骤是:首先选取系统的一个初始状态,然后在一系列事件中选取一最短时间事件,接着就运行该事件,同时记录系统的行为与状态的变化,循环往复,直到仿真的结束。

4.3 打水服务活动建模

在打水过程中,开水房提供的服务是活动的核心,因此首先必须建立一般的服务活动模型。根据不同开水房的具体情况,打水人员entity(i)的打水过程可以包含多个服务活动,这里设其第j个服务活动active(i,j)可以用六元素表示:active(i,j)={f , in , out , restriction , status , c}。

其中,in 为输入集,由需要的实体、资源数量和类型组成;out 为输出集,由记录的统计信息组成;f 为转移函数,由f:in-out;restriction为对服务活动的约束,由系统的实际情况决定;status为系统的状态,包括服务的执行状态与等待状态;c为活动的开始时间。

4.4 Arena模型建立

根据北区开水房运营和管理的特点,从顾客到达开水房到排队打水离开,将学生打水看成一个离散的事件来处理。基于此,开始仿真时,可以用Arena 的create模块产生的Items来仿真实际系统中的水龙头,水龙头数量、口径等属性通过set模块设置,get模块获取各种属性到水龙头的模拟实体上。再利用process 模块在对学生打水运行数量进行初始赋值。在学生打水运行过程中,不断改变其

参数以得到运行数据,包括当前的使用人数、排队数量、资源限制数量等。当仿真系统开始运行后,顾客将从arrive模块中发出,经过两个判断模块来决定使用打水服务的数量以及排队等待的数量,最终离开系统。

通过对以上数据及内容的分析,利用Arena软件得到北区开水房总体仿真模拟模型如图2:

图2 北区开水房总体仿真模拟模型

5 模拟结果运行分析与优化

5.1 模拟结果运行分析

设置北区开水放模拟仿真的总人数为200人,模拟重复次数为50次,通过Arena模拟运行过程如图3:

图3 Arena模拟水房运行过程图

通过模拟Arena模拟运行,对于开水房系统主要考虑排队时间,等待时间得到顾客最大等待时间、平均等待时间、排队最大队长以及水龙头的利用率如下表所示:

表2 Arena模拟结果表

由上表可以看出,北区开水房存在水龙头利用率不高、最大排队队长以及等待时间过长的问题,因此可以通过ARENA进一步优化。

5.2 模拟优化

考虑到北区开水房的现实问题,故将采用以下优化方案:

(1)由于北区开水房面积有限,增加水龙头数量需要北区开水房的重建或改建,成本太高,不予以考虑,但水龙头自身成本低,北区开水房目前使用的是四分口径的水龙头,而市场上六分口径的水龙头成本只比四分的高2RMB,并且水龙头还可以回收利用,因此依据北区开水房的现状,更换口径大些的水龙头。

(2)通过Arena模拟是发现,学生在早上打水的人数很少,导致水龙头闲置,水龙头的利用率很低,因此可以通过调整打水的服务时间,缩短上午的打水时间,延长中午和下午打水高峰期的时间。

具体通过调整Arena模型中水龙头的口径属性以及模拟时间后运行得到的优化结果与之前的结果对比如下:

表3 优化前Arena模拟结果表

表4 优化后Arena模拟结果表

从两者的对比来看,优化后北区开水房顾客的平均等待时间以及最大排队队长都有所改善,并且水龙头的利用率明显提高,说明了优化的有效性。

6 结论及展望

北区开水房现有的资源数量、资源配置以及服务时间不合理,有改善的空间,可根据以上的模拟优化结果进行调整,更换六分口径的水龙头以及调整打水时间来减少排队等待时间,提高水龙头的利用率,进而提高开水房的服务效率,在为学生们提供更好服务的同时,提高了自己的经济效益。

随着社会的发展和科技的进步,高效、经济的智能饮水机逐渐走进大学校园,未来北区开水房也可以引进该设备。

参考文献

[1] Rockwell Software. Arena user’s guide[M]. USA:Rockwell Software Inc,2005,2(3):159-166.

[2] 方绍强,卫克. 基于ARENA的场站飞行保障过程建模与仿真[J]. 系统仿真学报,2008,20(3):746-750.

[3] 赵璐,于越. 可视化交互仿真软件Arena的创新应用[J].系统仿真技术,2006,2(3):176-181.

[4] 徐峰,赵林. 基于ARENA的4S汽车销售店库存仿真研究[J].商场现代化,2007,8(4):85-87.

[5] 朱凯,林俊. 基于ARENA的客运站系统建模仿真[N].武汉理工大学学报,2009,33(6):46-48.

[6] 宋金玲. 基于ARENA的救护车系统的建模与仿真[D].硕士学位论文,2010.

[7] 关晓兰,刘志平. 基于ARENA的电子商务物流配送体系的建模与仿真研究[J],物流技术,2010,29(1):179-181.

[8] 张发,赵巧燕. 复杂系统多主题仿真方法论[J],系统仿真学报,2009,21(8):2386-2390.

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各大仿真软件介绍(包括算法,原理) 随着无线和有线设计向更高频率的发展和电路复杂性的增加,对于高频电磁场的仿真,由于忽略了高阶传播模式而引起仿真的误差。另外,传统模式等效电路分析方法的限制,与频率相关电容、电感元件等效模型而引起的误差。例如,在分析微带线时,许多易于出错的无源模式是由于微带线或带状线的交叉、阶梯、弯曲、开路、缝隙等等,在这种情况下是多模传输。为此,通常采用全波电磁仿真技术去分析电路结构,通过电路仿真得到准确的非连续模式S参数。这些EDA仿真软件与电磁场的数值解法密切相关的,不同的仿真软件是根据不同的数值分析方法来进行仿真的。通常,数值解法分为显示和隐示算法,隐示算法(包括所有的频域方法)随着问题的增加,表现出强烈的非线性。显示算法(例如FDTD、FIT方法在处理问题时表现出合理的存储容量和时间。本文根据电磁仿真工具所采用的数值解法进行分类,对常用的微波EDA仿真软件进行论述。2.基于矩量法仿真的微波EDA仿真软件基于矩量法仿真的EDA 软件主要包括A D S(Advanced Design System)、Sonnet电磁仿真软件、IE3D和Microwave office。 2.1ADS仿真软件Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件,是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件,是为系统和电路工程师提供的可开发各种形式的射频设计,对于通信和航天/防御的应用,从最简单到最复杂,从离散射频/微波模块到集成MMIC。从电路元件的仿真,模式识别的提取,新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。该软件可以在微机上运行,其前身是工作站运行的版本MDS(Microwave Design System)。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导,可以使用智能化的设计规范的用户界面来分析和综合射频/微波回路集总元滤波器,并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。它允许工程师定义频率范围,材料特性,参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件,大到系统级的设计和分析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化,并可对设计结果进行成品率分析与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,使之成为设计人员的有效工具[6-7]。2.2Sonnet仿真软件Sonnet是一种基于矩量法的电磁仿真软件,提供面

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第一章系统仿真的基本概念与方法

第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算,以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1.系统: 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体,这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念,通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有:电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统:宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2.模型: 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究,将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3.系统仿真: 系统仿真,就是通过对系统模型的实验,研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础,以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究,首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型,可以采用分析法或数学解析法进行研究,但对于复杂的系统,则需要借助于仿真的方法来研究。 那么,什么是系统仿真呢?顾名思义,系统仿真就是模仿真实的事物,也就是用一个模型(包括物理模型和数学模型)来模仿真实的系统,对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真,它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型,并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真,又称计算机仿真。

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第一章课程设计任务说明 1.1课程设计的目的 (1)通过利用matlab simulink,熟悉matlab simulink仿真工具。 (2)通过课程设计来更好的掌握课本相关知识,熟悉模拟DSB、SSB、VSB和数字2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的调制与解调方法。 (3)通过实验掌握模拟信号转换为数字信号的方法和步骤。 (4)更好的了解通信原理的相关知识,磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。 1.2 课程设计的要求 1.2.1模拟信号通信系统 (1)输入:输入模拟信号(例如正弦型单音频信号等),给出其时域波形和功率谱密度。 (2)调制:对输入的模拟信号进行DSB、SSB、PM(三选一)调制;给出调制后信号的时域波形和功率谱密度。 (3)信道:假定信道属于加性高斯信道,或自行设计。 (4)解调: DSB、SSB、PM(与所选调制方式相对应)解调,仿真获得该系统的输出波形,并得到该模拟传输系统的性能指标,即该系统的输出信噪比随输入信噪比的变化曲线。 图1-1 模拟信号调制解调模型图 1.2.2数字信号通信系统 (1)输入:首先输入模拟信号,给出此模拟信号的时域波形。 (2)数字化:将模拟信号进行数字化,得到数字信号,可以选择PCM编码。

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VR虚拟训练仿真系统

目录 一概述 (3) 1.1 项目背景及目标 (3) 1.2 系统优点 (3) 二系统功能 (4) 2.1 地形选择 (4) 2.2 沉浸式畅游 (4) 2.3 模拟射击 (4) 2.4 参数分析 (4) 2.5 模拟对抗训练 (4) 三系统组成 (4) 3.1 系统组成框图 (5) 四系统模块设计 (5) 4.1 地形编辑 (5) 4.2 模型设计 (6) 4.3 数据分析 (6) 4.4 对抗训练 (7) 4.5 沉浸式畅游 (7)

一概述 1.1 项目背景及目标 VR虚拟训练仿真系统是以VR虚拟技术与真实枪械模型相结合所开发出来的虚拟仿真系统。 采用VR技术模拟出逼真多维的环境,通过立体头盔、数据服和数据手套或三维鼠标操作传感装置,做出或选择相应的战术动作。通过不同的处置方案,体验不同的作战效果,进而像参加实战一样,锻炼和提高战术水平、快速反应能力和心理承受力,培养作战技能。包含枪械射击、对抗训练等项目。 1.2 系统优点 (1)VR虚拟训练仿真系统优点,分别是:不受环境影响、性价比高、观赏性强、仿真度高。 不受环境影响:无需亲临现场就可以起到真实的操作过程,不受条件的约束。 性价比高:实际的实验造价高,成本高,运用VR技术可以大大的较少成本,让您以最低的成本完成实验的真实效果。 开放性好:提供各类武器、装备的高精度复原、特性展示、虚拟拆装训练等功能。 观赏性强:VR虚拟训练仿真系统有专门的的武器展间,会罗列出不同型号的枪械。 仿真度高:整个系统是采用真实的物理模型,结合三维设计模型,制作复杂的作战地形、雨雪天气等各种可能对战局产生影响的场景或事件,实现真实对抗,为对抗训练起到一个有力指导。 (2)虚拟现实技术具有3大特征,分别是沉浸感、交互性、想象性:沉浸性:是指利用计算机产生的三维立体图像,让人置身于一种虚拟环境中,就像在真实的客观世界中一样,能给人一种身临其境的感觉; 交互性:在计算机生成的这种虚拟环境中,人们可以利用一些传感设备进行交互,感觉就像是在真实客观世界中一样,比如:当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时,手就有握东西的感觉,而且可感觉到物体的重量; 想象性:虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识,提高感性和理性认识,从而使用户深化概念和萌发新的联想,因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。

simulink模拟通信系统仿真及仿真流程

基于Simulink的通信系统建模与仿真 ——模拟通信系统姓名:XX 完成时间:XX年XX月XX日

一、实验原理(调制、解调的原理框图及说明) AM调制 AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化的过程。AM调制原理框图如下 AM信号的时域和频域的表达式分别为 式中,为外加的直流分量;可以是确知信号也可以是随机信号,但通常认为其平均值为0,即。 AM解调 AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。 AM信号的解调方法有两种:相干解调和包络检波解调。 AM相干解调原理框图如下。相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足,则会破坏原始信号的恢复。 AM包络检波解调原理框图如下。AM信号波形的包络与输入基带信号成正比,故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。 DSB调制 在幅度调制的一般模型中,若假设滤波器为全通网络(=1),调制信号中无直流分量,则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号(DSB)。DSB调制原理框图如下 DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘,其时域和频域表示式分别为DSB解调 DSB只能进行相干解调,其原理框图与AM信号相干解调时完全相同,如图SSB调制 SSB调制分为滤波法和相移法。 滤波法SSB调制原理框图如下所示。图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是,将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器,从而只让所需的一个边带通过,而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为,产生下边带信号时即为。

十大物流仿真软件汇总

十大物流仿真软件汇总 目录 (一) Flexsim (2) (二) RaLC(乐龙) (2) (三) Witness(SDX) (2) (四) Automod (3) (五) ShowFlow (3) (六) SIMAnimation (4) (七) Arena (4) (八) Supply chain guru (5) (九) Classwarehouse (5) (十) SimLab (5)

(一)Flexsim Flexsim是美国的三维物流仿真软件,能应用于系统建模、仿真以及实现业务流程可视化.Flexsim中的对象参数可以表示基本上所有的存在的实物对象,如机器装备、操作人员、传送带、叉车、仓库、集装箱等,同时数据信息可以用Flexsim丰富的模型库表示出来.Flexsim具有层次结构,可以使用继承来节省开发时间.而且它还是面向对象的开放式软件.对象、视窗、图形用户界面、菜单列表、对象参数等都是非常直观的.由于Flexsim的对象是开放的,所以这些对象可以在不同的用户、库和模型之间进行交换,再结合对象的高度可自定义性,可以大大提高建模的速度.Flexsim的用户性和可移植性扩展了对象和模型的生命周期. (二)RaLC(乐龙) RaLC(乐龙)软件,是上海乐龙人工智能软件有限公司(日本人工智能服务有限公司在华子公司)提供的.它是面向对象的,物流配送中心所使用的基本搬运器械设备即对象事物,包括各种传送带、自动立体仓库、平板车等,以及工作人员的装卸、分拣、叉车搬运等,全部以按钮的形式摆放在工具栏上,而且可以对对象物体的配置来进行设计,用于对各类对象物体的形状和规格建模也十分直观.RaLC 乐龙系列软件在建模速度、建模操作简便性、模拟和仿真精确度等方面都处于世界领先水平. (三)Witness(SDX) Witness(SDX)由英国Lanner集团用数十年系统仿真经验开发出的,它是面

模拟仿真软件介绍

模拟仿真软件介绍 模拟仿真技术发展至今,用于不同领域、不同对象的模拟仿真软件林林总总,不可胜数,仅对机械产品设计开发而言,就有机构运动仿真软件,结构仿真软件,动力学仿真软件,加工过程仿真软件(如:切削加工过程仿真软件、装配过程仿真软件、铸造模腔充填过程仿真软件、压力成型过程仿真软件等),操作训练仿真软件,以及生产管理过程仿真软件,企业经营过程仿真软件等等。这里仅以一种微机平台上的三维机构动态仿真软件为例,介绍模拟仿真软件的结构和功能。 DDM(Dynamic Designer Motion)是DTI(Design Technology International)公司推出的、工作于AutoCAD和MDT平台上的微机全功能三维机构动态仿真软件,包含全部运动学和动力学分析的功能,主要由建模器、求解器和仿真结果演示器三大模块组成(见图1)。 1.DDM建模器的功能 1)设定单位制。 2)定义重力加速度的大小和方向。 3)可以AutoCAD三维实体或普通图素(如直线、圆、圆弧)定义运动零件。 4)可以定义零件质量特性:

图1 DDM仿真软件模块结 ①如果将三维实体定义为零件,可以自动获得其质量特性。 ②如果用其他图素定义零件,则可人工设定质量特性。 5)可以定义各种铰链铰链用于连接发生装配关系的各个零件,系统提供六种基本铰链和两种特殊铰链。 基本铰链: ①旋转铰——沿一根轴旋转。 ②平移铰——沿一根轴移动。 ③旋转滑动铰——沿一根轴旋转和移动。 ④平面铰——在一个平面内移动并可沿平面法线旋转。 ⑤球铰——以一点为球心旋转。 ⑥十字铰——沿两根垂直轴旋转。 特殊铰链:

动力学主要仿真软件

车辆动力学主要仿真软件 I960年,美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA主要解决多自由度 无约束的机械系统的动力学问题,进行车辆的“质量一弹簧一阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表,对于解决具有约束的机械系统的动力学问题,工作量依然巨大,而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。 随着多体动力学的谨生和发展,机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年,美国密西根大学的N.Orlandeo和,研制的ADAM 软件,能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题,侧重于解决复杂系统的动力学问题,并应用GEAR刚性积分算法,采用稀疏矩阵技术提高计算效率° 1977年,美国Iowa大学在,研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件,能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后,人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块,使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。 德国航天局DLF早在20世纪70年代,Willi Kort tm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发,先后使用的MBS软件有Fadyna (1977)、MEDYNA1984),以及最终享誉业界的SIMPAC( 1990).随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展,以及欧洲航空航天事业需求的增长,DLR决定停止开发基于频域求解技术的MED YN软件,并致力于基于时域数值积分技术的发展。1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACI软件问世,并很快应用到欧洲航空航天工业,掀起了多体动力学领域的一次算法革命。 同时,DLR首次在SIMPAC嗽件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来,开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。另外,由于SIMPACI算法技术的优势,成功地将控制系统和多体计算技术结合起来,发

光电系统模拟与仿真设计报告

光电系统模拟与仿真设计报告 姓名: 学号: 专业: 光电技术学院

实验一Zemax仿真设计 实验目的 1.熟悉Zemax实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。 2.利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。 实验内容(1、2中任选一个,3必做) 1、显微物镜系统设计 在图1 显示一个10X 显微物镜。其包含二组远距的胶合双重透镜(Lister型式)。NA:0.25;EFL=0.591。表1 提供了这个设计的数据。第一镜面到像距为0.999。第一镜面到物距为6.076。最后一面供作保护面之用。畸变=0.26﹪。 图1 10倍显微物镜系统 表1 10倍显微物镜参数 要求:(1)运用zemax软件仿真实现该系统,并进行像质评价和分析,给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。 (2)改变某一Lens Data,观察像质评价和分析,然后设置该Lens Data为变量并进行优化,再观察像质评价和分析,最后比较优化前后结果,在此基础上多选几个变量

进行优化看能否得到更好的像质。 (3)在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜,选取一定的参数进行优化,看能否得到更好像质的系统。 (4)改变系统波长,观察像质评价和分析,重复完成(3),比较优化前后像质情况。 2、望远镜头系统设计 在图2 是一个望远镜头具有20°视场以及EFL=5 。这个镜组的资料给定在表2。 图2 望远镜头系统 表2 望远镜头系统参数 要求:(1)运用zemax软件仿真实现该系统,并进行像质评价和分析,给出多个波长和多个视场的像质评价和分析。 (2)改变某一Lens Data,观察像质评价和分析,然后设置该Lens Data为变量并进行优化,再观察像质评价和分析,最后比较优化前后结果,在此基础上多选几个变量进行优化看能否得到更好的像质。 (3)在原有系统基础上再加一个单透镜或双透镜,选取一定的参数进行优化,看能否得到更好像质的系统。 (4)改变系统波长,观察像质评价和分析,重复完成(3),比较优化前后像质情况。 3、广告投影机物镜设计

医学护理三维虚拟仿真系统

医学护理虚拟仿真系统 1.产科护理虚拟仿真软件 1)四步触诊:可以完整、清楚地展示四步触诊的步骤,从多个模式、多个 方位对操作步骤逐一进行观看,例如,在透视模式下可以显示出子宫内胎儿情况。 2)平产接生:从接产前准备到接产步骤:完整、清楚地展示平产接生的步骤,从多个模式、多个方位对操作步骤逐一进行观看,例如,可以通过三维交互操作,身临其境地练习接生手法。 3)人工流产:完整、清楚地展示人工流产的操作步骤,从多个模式、多个 方位对操作步骤逐一进行观看,例如,在剖视模式下可以直观显示出器械在阴道和子宫内部的具体情况。 4)影响产妇的四个因素:可以完整、清楚地展示产力(子宫收缩力、腹壁 肌及膈肌收缩力、肛提肌收缩力),产道,胎儿的相互关系,从多种模式、多个方位观看相关肌肉收缩情况。

5)臀位助产:完整、清楚地展示臀位助产的操作步骤,从多个模式、多个 方位对操作步骤逐一进行观看,例如,在透视模式下可以显示出胎儿与子宫的变化关系。 6)分娩机制:在原理模式下,可以清楚了解每个步骤胎头各相应径线和骨 盆入口平面、中骨盆平面及出口平面的相互关系。可以观察到胎头的前囟门和后囟门。 2.基础护理三维仿真软件 1)心肺复苏:可以完整、清楚、准确地展示心肺复苏的步骤,从多个模式、多个方位对操作步骤逐一进行观看,例如,可以在三维透视模式下显示病人心肺内部三维结构的变化情况。

2)留置导尿术:通过三维泌尿系统和导尿管真实模拟出导尿管在尿道内的 位置关系和运动反馈;例如,可以在透视和剖视模式下观看导尿管通过尿道的过程。 3)静脉输液:可以完整、清楚、准确地展示对患者的评估核对,七步洗手 法洗手,戴口罩,用物准备,操作过程。可以从多个方位观看如何选静脉,如何 持针、如何插针,如何固定,如何拔针等,例如可以在三维透视模式下查看静脉 内部结构,针头与静脉的位置关系等。 4)鼻饲法:通过三维消化系统和导管真实模拟出导管在体内的位置距离, 吞咽时食道的变化,误插入管,患者出现的咳嗽、呼吸困难、发绀的症状;例如,可以在透视和剖视模式下观看口腔和食道内的插管过程。 福建水立方三维数字科技有限公司是一家专注于虚拟仿真/VR/AR/MR技术在医学护理领域应用软件及系统的研发和推广的高新技术企业。公司专注于助产、护理、基础医学、中医学等医学三维虚拟仿真技术的研发。公司的主要产品(服 务)包括:提供VR虚拟现实系统、MR/AR系统、3D交互墙、大型Cave系统等解决方案,构建实验教学平台、微创手术系统、教育培训系统、虚拟仿真平台。 公司为福建省高新技术企业,也是目前国内首家的集VR/AR临床医学培训+解决方案+平台建设于一体的高新技术企业。“公司自成立以来,已相继研发出"

水电、新能源发电、电力系统仿真模拟试验装置

水电、新能源发电、电力系统仿真模拟试验装置 1、设备尺寸:不小于12000×4000mm×1500mm(高) 2、透明、全面、准确反映发电、输电、供用电、电力系统仿真模拟装置整体机构,仿真演示,配合控制端操控模拟。 3、主要材料:有机玻璃,珠光玻璃,工程塑料,玻璃钢、草粉、树、路灯、铜塑线,铝合金、铝塑板、高级装饰材料、微型减速电机、灯光演示系统、冷态发光线、LED灯、水电站发电水循环系统等。 4、功能模块要求: (1)含水电站水利枢纽、500KV升压站、220KV变电站、用户变电站、500KV/220KV/110KV/10KV/以及220/380线路.充分反映了我国电力系统的主要电压等级;(2)能够演示从发电、输变电、供用电整过过程,光电动态演示等功能。 本装置设计的基本思路:通过水电站、风电、变电站、输电线路以及用电设备的仿真展示电力系统的组成、主要电气设备的结构和作用;展示电力系统电能生产、变换、输送分配和消费的全过程。以达到展示与满足教学实习、实训的目的。 (3)水电站枢纽:3000mm×2000mm(所占空间) 水利枢动态仿真装置由溢流坝段、非溢流坝段、电站机组、船闸系统之间的连接边墙、导水墙及坝顶上部建筑物组成,模型采用电站工程布置图制作,它包括水资源开发与利用的水利水电蓄水枢纽,水利水电枢纽包括水利工程中的一些主要建筑物。整个水工模型建设动态,直观,它能反映水工建筑物的一些细部结构特点,对一些结构复杂,层次较高的结构用不同的颜色的建筑材料表示。 主要建筑包括:拦河大坝、泄洪建筑物、发电厂房和通航建筑物,水电站进水口建筑物,坝后式水电站,变压器及升压站等。整个水工建筑物模型透明直观,既能具体反映建筑物细部结构,又能进行水库调度及水电站运行的动态演示。 (4)风力发电系统:1000mm×2000mm(所占空间) 模型整体布局为沙盘式,沙盘上布局多个小型风力发电机模型,各风机布局为错开式布置。风机电动演示,设置升压站,输电铁塔、办公楼等设施。装置由基座、小风力发电机、大风机、变电站、居民区等部件组成。装置以模型方式展出,观众来到风力发电机装置前时,看到的是以沙盘形式的风力发电场布局。当风叶转动几圈时,通过升压站输电线路转换进入居民区内,灯光点亮照明。 (5)升压站 1)按发电厂500KV升压站图纸制作,模型完全按实际升压站现场一次设备的外观和功能设计制作。 2)升压站中的部分线路中的隔离开关可以电动操作,模拟开关做分合、开闭动作;断路器用红、绿灯表示开关的合闸、分闸,可以在计算机指令下完成开关的操作。 (6)输电线路 1)选择500KV/220KV/110KV/10KV/以及220/380线路制作。 2)输电区做出相应的地形和地貌,如:河流,山川,桥梁,农田、建筑物等地形和地貌,使人有身临其境的感觉。

车辆模拟仿真系统

附件1: 货车车辆模拟仿真培训系统用户手册 1、安装配置要求 服务器配置要求 (1)、硬件要求 CPU:Xeon MP 2.7GHz 内存:1G 网络:双端口100/1000M千兆以太网 硬盘:双端口120GB (2)、软件要求 安装JDK1.5,安装Tomcat5.5Web服务器,安装数据库服务器SQLServer2000中文企业版 客户端配置要求 (1)、硬件要求 CPU:主频2.0G HZ , 内存:2G 独立显示卡:265M独立显存,128bit显存位宽 至少有500MB空闲磁盘可用 (2)、软件要求 Windows 98/ME/NT/2000/XP操作系统

2、搭建软件运行环境 本软件需要jre1.5和jmf两个软件来搭建运行环境。具体安装方法如下: 参考本教程中“软件的安装”-“登录系统”登录系统后,点击按钮,会出现以下界面,包括jre1.5和jmf两个软件的下载: Jre1.5.0.4下载 JMF视频播放器下载 Flash播放插件下载 如果您在播放实作教学时,未发现有flash片段播放,那么请下载并安装Flash播放插件(如上图)。 1、安装jre 如果本机上没有装任何java环境,可直接下载java客户端运行程序。 如果本机上有其他版本(非jdk1.5.0.4)的jre,先通过开始->设置->控制面板->添加或删除程序,卸载原来的jre或jdk版本,再从下载页面中下载并安装jre1.5.0.4。 2、浏览器设置 Windows操作系统在默认情况下自带jre运行环境,如果在IE(浏览器)

中运行就必须进行设置,打开控制面板->internet选项->高级选中“将JRE1.5.0用于“和“启用Java Jit编译器“。如下图所示: 确定完成 3、安装和设置JMF视频播放器 1、安装JMF 在下载页面中下载JMF视频播放器,下载完后运行下载的文件 jmf-2_1_1e-windows-i586.exe 流程如下:

SCADA系统模拟仿真培训平台建立及运用

SCADA系统模拟仿真培训平台建立及运用 【摘要】长输管道运行自动化水平不断提升,因此对SCADA系统在输油管道上的运行、维护、运行人员及仪表维护人员的相关培训都提出了新的要求和课题。针对教育培训的重点,建立SCADA系统模拟仿真培训平台,对其开发应用、功能特点及使用此培训平台的经验进行介绍。 【关键词】SCADA系统模拟仿真培训平台 目前管道行业职工培训基本上都以集中培训理论授课为主,这种方法通常周期比较长,而且由于实际操作中不允许出现错误操作和重复操作,新员工动手操作机会较少。SCADA系统模拟仿真培训平台解决了以往职工培训中存在的问题。该系统平台的研制为新员工快速掌握SCADA站控系统的应用及操作提供了直观有效、易于操作的平台,传统的教学方法是通过岗位学习,让新员工在老员工的指导下,通过日常操作和处理生产中出现的问题,逐步积累经验、总结经验,最终达到熟练操作、独立值岗。 1 SCADA系统模拟仿真培训平台系统设计要求及实现功能 1.1 SCADA系统模拟仿真培训平台系统设计要求 配置仿真系统机柜;配置各信号类型仪表;人机界面美观、清晰;完全模拟站控工艺流程;数据显示及状态显示

功能;泵、阀门模拟控制功能;联锁报警功能;数据记录、分析功能;访问权限分级管理;系统运行稳定;系统具有良好的可扩展性。 1.2 SCADA系统模拟仿真培训平台系统实现功能 用户权限管理;工种管理;职工技能管理;压力、温度、液位等生产参数采集;阀门、泵运行状态监控;阀门开、关、停控制;输油泵启动、停止控制;现场生产工艺流程仿真;工况分析;新员工工艺流程培训;仪表工仪表设备接线培训;仪表工故障排除训练;学习SCADA系统接线原理;输油处仪表工技术比武平台;更高级别技术比武训练平台;SCADA系统软件、硬件系统学习、训练。 2 方案实施 2.1 控制系统选择 根据中洛管道SCADA系统应用的各类实际情况,选用了OPTO22 SNAPPA系列控制器中的OPTT22 SNAP-PAC-R1经济型控制器,具有控制器和智能处理器的双重功能(图1)。 2.2 仿真系统软件的选择 SCADA模拟仿真培训系统网络系统架构(图2)。 2.4 系统下位程序开发 完成系统数据采集、状态监控、泵控制、阀门控制等功能,进行下位程序开发(图3)。 (1)新建工程,添加控制器名称、类型、IP地址。

基于Matlab模拟通信系统仿真设计

目录 摘要------------------------------------------------------4 第一章课程设计容及要求--------------------------------4 1、课程设计的容-----------------------------------4 2、课程设计的要求-----------------------------------4 第二章通信系统的调制与解调------------------------------5 1、通信系统的概念----------------------------------5 2、调制和解调的概念--------------------------------6 第三章MATLAB软件及功能介绍------------------------------7 1、MATLAB软件简介-----------------------------------7 2、GUI功能简介--------------------------------------7 3、基于MATLAB相关函数介绍---------------------------8 第四章四种模拟信号的调制解调---------------------------10 1、AM的调制与解调---------------------------------10 2、DSB的调制与解调--------------------------------13 3、SSB的调制与解调--------------------------------16 4、FM的调制与解调---------------------------------19 5、GUI界面的设计----------------------------------23 第五章总结与结束语-------------------------------------25 1、各调制解调方式性能分析总结----------------------25

matlab、lingo程序代码22-随机模拟与系统仿真

随机模拟与系统仿真 一. 随机现象的模拟 例: 超市出口有若干个收款台,两项服务:收款、装袋。顾客的到达的时间间隔是随机的;因顾客购买的货物量不同,所以服务时间的长短是随机的。 模拟这些随机现象,即利用计算机产生一系列数,每重复这一过程,产生的数列都不同,但是数列的构成服从一定的规律(概率分布),称这些数为随机数。 1. 随机变量及其分布 随机事件:在一定条件下有可能发生的事件, 其全体记为Ω 。 概率:随机事件A ∈ Ω发生的可能性的度量 P(A), 0 ≤P(A) ≤ 1. 定义: 在Ω的σ-集合类F 上的实值函数,P: ω → P(ω), ω ∈ F , 满足: 1. 非负性:P(ω)≥0, 2. 规范性:P(Ω)=1, 3. 可列可加性:对 ω =U A i ?Ω, {A i }是两两不相容的事件,则 P(ω)= ∑P(A i ) , 称P 为F 上的概率测度. 随机变量: 称在Ω上定义的实值函数 ξ :A → ξ (A) 为随机变量。 离散型: ξ ∈{a k ;k=1,2,…(,n)}, 连续型: ξ ∈(a, b) . 随机变量的分布函数:F(x):=P(ξ

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