仿真分析数据管理（精选十篇）
仿真分析数据管理 篇1
空间综合信息网络管理体系结构除了要具备相应的扩展性以及分布性，同时还应具备相应的安全机制，以及对安全系统的有效管理制度。空间综合信息网络管理体系的核心为空间信息系统，即把空间和地面信息融合，通过不同轨道上的卫星系统，基于综合利用的原则，实现互联互通，以此建立一种智能化体系。针对上述这些内容，文章就AIINMS网络管理系统进行研究和分析，该系统属于分层分域系统。
二、网络测量技术分析
在空间综合信息网络管理中，网络测量技术是进行管理的一个关键技术，相对于传统互联网测量技术而言，这种空间网络测量必须要利用遥测法来进行地面测量数据的接收，需在任意空间段进行测量点的选择和测量数据的收集。
(1)网络测量内容。第一，网络性能的测量。实施这一工作的主要目的就是为了了解和掌握网络负荷情况、网路资源的利用情况以及其可达性等，其测量的内容主要包括丢包率、吞吐量等，同时还应要分析网络的可达性、可靠性以及稳定性。第二，拓扑的测量。拓扑主要指的是网络中各结构的物理布局与设备连接方式，基于对网络拓扑结构的了解，才可更好地掌握其流量分布情况，明确网络的性能。利用网络拓扑自身所具备的主动发送功能，来进行探测包的发送，以此来探测网络。第三，流量的测量。即测量与分析网络中业务流，了解和掌握网络流量的相关特性。通过测量所获得到的这些数据可实现不同的目标，如负载检测，性能分析、监视业务的质量以及定位辅助故障等。在流量测量中主要包括两个内容，即聚合流量测量与单个流量测量。
(2)网络测量层次。自低到高来进行划分的话，网络测量可分为三个层次，即采集数据、管理数据以及分析数据。所谓数据采集就是利用各种测量方式，来进行测量分组和测量探针位置的选择，而数据管理则是对所采集的数据，利用各种方式来实施管理，比如检索测量法、数据储存法以及维护法等，实现共享。
三、AIINMS系统仿真
基于上述内容的阐述，文章对AIINMS原型实施了仿真测试。该仿真系统是利用数据网关来进行空间网络的接入，从而实现网络管理的目的。数据网关是入网节点，和仿真空间网络之间进行管理命令的交互、信息的上报以及结果信息的查询等。在管理过程中，所收发的这些数据均要通过数据网关，通过链路仿真与路由仿真来控制发送，并模拟上下行数据的传输。其中业务管理中心与卫星测控中心均可在这一仿真环境中进行空间任务的模拟，从而控制整个系统仿真情况。
(1)拓扑的探测。通过网管中心与卫星代理共同配合来完成拓扑的探测，其中网管中心主要是负责主动轮询、记录轮询结果以及其图形化的表现。卫星代理则主要是负责在接收到轮询报文以后，进行发送和上报。要想获得卫星网准确拓扑，就必须要按照通断事件的报告实时更新网络的拓扑图，综合考虑卫星节点在往返过程中时延存在的差异，排序与仲裁事件。因卫星链路自身具备的误码率较高，很可能会存在丢包，导致管理信息不可及时返回，针对这种情况，在仿真过程中，可通过“超时机制”来明确下次探测信息的发送。此外，在每次网管中心处理管理信息以后，均应将这一次管理信息所对应的这一时戳进行保存，以便于后续管理工作的实施。
(2)子网的划分。基于组网卫星至各管理分站的跳数以及时延来进行子网的划分。通过“时延×跳数”所获得的总时延对卫星和各管理分站之间的距离进行衡量，在计算时，采用的是三次时延平均值。按照选择的结构，卫星就会分别向所选择的各管理分站进行管理注册信息的发送，管理中心在接收到注册申请后，就会进行注册，同时还记录相关的管理信息，接着再进行注册成功这一回执信息的发送。卫星在接收到这一回执信息以后，就会向前一个管理站进行注销请求信息的发送，在受到其注销回执信息后就会向所选择这一管理站发送相关的管理报文、网络管理信息。待其正确接收后，就会进入到网络管理的状态，实施子网内部的管理，最后把地面网管中心所需要的相关信息提交至地面网管中心处。
参考文献
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[2]杨宇博,程承旗,郝继刚等.基于全球剖分框架的多源空间信息区位关联与综合表达方法[J].计算机科学,2013,40(5):8-10
仿真分析数据管理 篇2
能源危机与城市环境污染的日益加剧对城市公交客车的能耗与排放要求越来越严格,传统的公交客车已经无法满足现在的能耗与排放标准,然而纯电动公交客车虽然能够实现零排放,但其电池成本过高,续驶里程不足始终是现阶段难以解决的问题。并联式混合动力客车结构简单,在成本增加有限的前提下,能够很好地降低能耗与排放。并联式混合动力客车通过自动离合器机构将发动机和电动机两动力源集成在一起,两动力源同轴,并联式混合动力客车具有多种工作模式,能够实现不同工作模式之间的灵活切换[1]。
当前,混合动力汽车的能量管理策略和协调控制算法已成为研究的重要方向,合理的能量管理策略对降低能量消耗具有重要意义,模式切换与换挡时的转矩协调控制能够较大程度地改善驾驶舒适性。能量管理策略侧重于通过ISG电机来调节发动机的工作点,使发动机始终工作在高效区域,进而达到节约能源与减少排放的目的。童毅等人针对并联式混合动力汽车离合器接合、变速器换挡过程中的汽车转矩管理策略和协调控制算法进行了研究[2]。古艳春等人采用了基于逻辑门限值的能量管理策略,并对混合动力汽车起步和换挡过程的转矩协调控制策略进行了仿真研究[3]。戴一凡等人采用了基于优化发动机效率曲线的能量管理策略,但只对纯电动行进中启动发动机过程的协调控制进行了研究[4]。以上研究采用了简单的逻辑门限值控制策略,侧重于发动机局部最优,并且只对部分工作模式切换的协调控制进行了研究。
本文以国家863计划科技攻关项目中度混合动力客车为研究对象,为了达到最优的燃油经济性目标,以动力系统效率最优兼顾荷电状态(State of Charge,SOC)平衡为实现方法[5],对基于自动变速器(Automated Mechanical Transmission,AMT)的并联式混合动力系统工作模式区域进行划分,并制定出相应的能量分配控制策略,计算出在中国典型城市公交工况下任意车速的需求功率,并将需求功率合理地分配给发动机与电机。同时,本文对中国典型城市公交工况下工作模式之间切换的转矩协调控制算法进行了研究。以上研究可以实现工作模式切换过程动力传递的平稳性控制和循环工况油耗最优控制[6]。
1 并联式混合动力系统结构
本文研究的并联式混合动力客车的动力系统如图1所示。系统中发动机输出轴与自动离合器、ISG电机、AMT相连,ISG电机集成在自动离合器与变速器中间,ISG电机既可作为发电机又可作为电动机,驱动力矩通过AMT输出,经车桥主减速器传递至车轮。
通过控制发动机、电机、离合器、变速器的工作状态,该混合动力系统可实现多种工作模式,见表1。由表1可知,该混合动力系统可实现纯电驱动、发动机单独驱动、行车充电、停车充电、联合驱动以及制动回馈工作模式。
2 模式切换转矩协调控制
并联式混合动力客车由静止启动,首先进入纯电驱动模式,当车速信号与加速踏板信号大于设定阀值时,车辆由纯电驱动模式进入并联驱动模式。如果没有转矩协调控制,车辆由纯电驱动模式切换进入并联驱动模式时,离合器结合与变速器换挡会存在很大的冲击,驾驶舒适性很差。通过在模式切换过程中合理地控制ISG电机的转矩变化能够很大程度降低离合器结合与变速器换挡的.冲击,进而改善驾驶舒适性。如图2所示,给出了工作模式切换的整个控制过程。 3 整车能量管理控制策略
整车能量管理控制策略是以燃油经济性为主要目标,结合动力电池的SOC状态、车速信息、负荷信息等因素进行能量分配与工作模式切换的一种控制策略。其原则主要是通过纯电驱动、行车充电、混合驱动等工作模式调节发动机的工作点,使发动机大部分时间工作在高效区域,通过让电机参与制动将制动过程中的一部分能量回馈给动力电池,从而达到节油的目标。
3给出了详细的控制策略示意图。
如图3所示,黑色曲线为车速曲线,蓝色曲线为SOC状态曲线。此控制策略中的时间轴并非真正试验时的时间轴,此时间轴没有实际意义,只是用于说明不同工作模式之间的切换情况。整车能量管理策略具体描述如下:当车速≤u且n≤SOCu且n≤SOCu且n≤SOC且b≤loadw且load=0时,即车辆进入制动减速或者滑行时,驱动电机进行制动能量回馈,将制动能量回收给电池充电,此时SOC升高,车速低于w时就停止能量回馈,进入全机械制动模式;当SOC 将整车能量管理策略进行转矩解析,如图4所示,表示了在不同转速下的需求转矩与不同工作模式之间的关系。当0≤Treq 表2列出了不同工作模式下,电机与发动机的转矩分配情况。
4 搭建仿真模型
论文发表范文
以中国典型城市公交工况为混合动力客车的试验工况,利用整车性能仿真分析专业软件AVL Cruise进行性能仿真分析。通过AVL Cruise软件搭建整车动力系统模型,并输入整车与各部件的技术参数,通过Matlab/Simulink搭建整车能量管理策略模型,并将整车控制策略模型通过Interface接口与AVL Cruise整车动力系统模型交互实现联合仿真。并联式混合动力客车整车动力系统模型如图5所示。
表3中列出了并联式混合动力客车整车的基本参数。
图6为整车控制策略中并联模式下的能量管理模型,此模型规定了并联模式下行车充电、纯发动机及混合驱动模式的能量分配情况。
5 仿真结果与试验结果对比分析
根据系统效率最优原则,为了获得最低的油耗值,在标定文件中分别对Tm1、Te1、Te2 三条临界负荷曲线乘以一个系数,得出aTm1、bTe1、cTe2。基于纯电驱动电机效率、发动机燃油消耗特性以及SOC平衡的原则,通过调整a、b、c三个参数进而得到不同的纯电驱动、行车充电及混合驱动临界负荷曲线,分别进行仿真分析。表4中列出了三组不同参数下的仿真油耗值,对比之后在参数三(0.8、0.9、1.1)下的油耗值最低为28.8 L/100 km,进而获得了最优的临界负荷曲线。
通过仿真分析,可以得到在整个循环工况下不同节油方式对节油率的贡献情况,见表5。基准传统车型工况油耗为42 L/100 km,通过减小发动机规格(由传统车6.7 L发动机减小到3.8 L发动机)可以实现15.7%的节油率。在中国典型城市公交工况下,通过发动机快速启动可以实现在车速<10 km/h时,发动机始终处于停机状态,进而可以实现5%的节油率。在中国典型城市公交工况下,通过低速纯电(10 km/h以下为纯电工况)与制动回馈(当5 km/h<车速>
将参数三下的发动机工作点、发动机的外特性以及发动机的万有特性曲线表示在同一图中,如图7所示。从图中可以看出,发动机90%以上的工作点都分布在了发动机效率高于38%的区域。由此可见,其系统效率达到了最优值,中国典型城市公交工况下的燃油经济性能最好。
将参数三(a3,b3,c3)对应的a3Tm1、b3Te1、c3Te2临界负荷曲线应用到试验样车中进行油耗试验,试验所得在公共典型城市公交工况下的综合油耗为28.9 L/100 km,相对基准传统车型油耗42 L/100 km,节油率达到了31.2%,节油效果明显。
6 结论
通过分析并联式混合动力客车的动力系统结构特点,搭建了基于AVL Cruise的整车动力系统模型以及基于Matlab/Simulink的控制策略模型,并
设计了基于参数化调节的能量管理控制策略。使用AVL Cruise与Matlab/Simulink进行联合性能仿真分析,计算整车基于中国典型城市公交工况下的油耗,并进一步在试验样车上进行试验验证,结果表明:
仿真分析数据管理 篇3
关键词：继电保护；仿真
一、引进新型继电保护整定计算软件的必要性
在还没有新型继电保护整定计算软件出现的时候，对于继电保护的整定计算主要还是依赖于人工手算，有时也会辅助于一些计算设备，但是因为实际工作当中会因为工作量大或者计算费时过长等等原因而造成最后的结果与实际结果的偏差较大，在实际工作当中它还存在着诸多的缺陷，这些缺陷主要突出表现在系统功能单一、建模方法落后、和系统不具备完善的继电保护管理数据库这三方面。
二、继电保护故障分析整定管理及仿真系统的功能
构成继电保护故障分析整定管理及仿真系统由图形化建模故障分析、继电保护整定计算、图开化继电保护仿真校验以及继电保护设备数据库定值数据库四个主要模块组成。第一对于图形化建模故障的分析，因为该系统采用先进的故障分析程序，所以当用户进行故障分析时就会变得非常简便，可以在提供的有效图形环境里画出电网接线图；第二对于继电保护整定计算。系统软件可以将电网线路上的图标进行整定然后将其配到电网相应位置上，通过自动整定或手动整定来实现整定计算；第三对于图形化继电保护仿真校验。在对继电保护装置动作进行仿真校验时先要设置对应的运行方式和故障类型；第四关于继电保护设备数据库及定值数据库。因为该系统软件具有优于其它的系统软件的优点，它拥有完备的继电保护装置数据库和保护定值数据库。所以实现了电网故障分析和整定计算与该系统数据库形成一个整体，突出了它的整体性。
三、继电保护故障分析整定管理及仿真系统的应用
笔者结合与其它研发人员进行的研发思考做了工作上的改进。主要包括以下几个方面，因为原来的窗口选择时灵活性不强所以实际操作起来不是非常的方便，而经过工作改进后绘图使用拉伸命令时增加窗口的灵活性；第二原来元件不能一次性实现复制到指定位置，而经过工作改进后在进行绘图时可以实现直接将元件复制到指定位置；第三早期由于字节数受限所以对运行方式的描述不能做到全面和具体，但经过后来工作改进增加字节后就可以呈现更多的运行方式描述，从而使得选用的运行方式更加清晰明白；其四对于网架结构复杂，变电站数量较多的地区电网，为了提高整定速度，缩短故障计算时间，可以将大电网分为多个区域块电网，每个区域块电网定义为一个独立的子网，利用网络等值参数对各个区域块电网进行等效连接，然后再进行故障计算及整定计算。
为了继电保护故障分析整定管理及仿真系统能够在实际工作得到更广泛的应用和普及，可以参考以下几点。其一增加了联络线两端继电保护装置相继动作时，校验保护定值灵敏度的功能；其二在自动整定功能下，若计算的线路零序Ⅳ段定值大于该线路Ⅲ段定值，则零序Ⅳ段定值应自动取为零序Ⅲ段定值；其三修改软件在故障查询及仿真校验时对电网故障过渡电阻的取值，使之计算的电网故障点更加准确；其四故障计算中，应增加查询主变中性点电流互感器中流过的零序电流，便于准确校核变压器零序电流保护灵敏度；其五线路零序Ⅳ段保护在与相邻主变高压侧（220 kV）零序最后段配时，不能选择高压侧零序Ⅲ段，只有中压侧零序电流可选，建议进一步完善。
结语：科技时代引领下使信息网络技术在电网生产和电网管理工作中得到广泛的应用，它的重要性也在电网工作中得到突显。而这些悄无声息的变化也正在推动着微机型继电保护装置的普及、故障信息系统的广泛应用以及综合自动化变电站的不断建立。对于继电保护故障分析整定管理以及仿真系统也已经在一些区域电网中得到广泛的应用。它的广泛应用不仅在继电保护整定计算工作效率上是一个很大的提高，而且它还为继电保护装置以及继电保护专业培训在线运行提供了新的模拟方法。总而言之，继电保护故障分析整定管理以及仿真系统既为继电保护专业信息资源共享提供更加良好的信息平台，又为继电保护专业管理工作提供了更加标准和规范化的路径。
参考文献：
仿真分析数据管理 篇4
数据选择器是具有数据选择功能的组合逻辑器件[1,2,3], 当在选择控制端加上选择变量时, 可从多个数据输入变量中选择一个为输出函数。
常规的硬件实验测试数据选择器逻辑功能的方法是, 将数据选择器的控制端、输入端分别接逻辑电平开关, 改变逻辑电平开关为逻辑1、逻辑0 观测输出函数的逻辑状态。存在的问题是, 数据选择关系不直观。
用Multisim仿真软件[2,3,4,5,6,7,8,9,10]进行数据选择器工作过程波形仿真分析, 用虚拟仪器中的字组产生器[4,5,6]做实验中的信号源产生所需的各个数据输入变量信号, 用逻辑分析仪[4,5,6]显示输入变量信号、输出函数信号波形, 可直观描述数据选择器的工作过程及数据选择关系。
1 数据选择器工作过程Multisim仿真实验方法
(1) 创建电路
确定字组产生器产生数据选择器所需的各个数据输入变量信号、逻辑分析仪所显示的输入变量及输出函数信号, 将数据选择器的数据输入端接字组产生器、选择控制端接双掷开关, 数据选择器的数据输入端及输出端接逻辑分析仪。
数据选择器从Multisim的TTL数字IC库中找出, 双掷开关从基本元件库中找出, 字组产生器、逻辑分析仪从虚拟仪器库中找出[4,5,6]。
(2) 设置字组产生器
确定反映数据选择器不同数据输入端输入情况的字组产生器各个字的内容及地址;在字组产生器中输入字组末地址、依次输入各字组数据, 进行字组信号的设置[4,5,6]。
(3) 仿真运行分析
进行实验仿真, 分析仿真实验结果。
2 数据选择器工作过程Multisim仿真实验举例
以双4选1数据选择器74LS153做为仿真实验器件, 使用其中的1个选择器。
当使能端
式中:A1, A0为选择控制变量;D0～D3为数据输入变量;Y为输出函数。由式 (1) 得出表1所示的功能表。
2.1 仿真实验电路创建
构建仿真实验电路如图1所示。
字组产生器产生数据选择器的D0～D3数据输入变量, 逻辑分析仪显示数据选择器的D0～D3数据输入变量信号及Y输出函数信号的波形, 数据选择器的选择控制端A1, A0的输入状态由开关控制。
2.2 字组产生器输出字组的设计
字组内容反映数据选择器不同数据输入端的输入情况, 输入波形设计、字组内容及地址如图2所示。
在字组产生器的Address区块的Final字段输入字组数据的末地址0010, 在Edit区块以16进制 (Hex字段) 依次输入各字数据0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, 0, 完成所有字信号的设置。
2.3 仿真运行分析
逻辑分析仪显示的波形如图3～图6所示。
图3～图6中, “7”为D0数据输入变量的波形;“8”为D1数据输入变量的波形;“9”为D2数据输入变量的波形;“10”为D3数据输入变量的波形;“1”为Y输出函数的波形。
由图3可知, A1A0=00时, Y输出函数的波形和D0输入变量的波形相同, 实现选择D0作输出。
由图4可知, A1A0=01时, Y输出函数的波形和D1输入变量的波形相同, 实现选择D1作输出。
由图5可知, A1A0=10时, Y输出函数的波形和D2输入变量的波形相同, 实现选择D2作输出。
由图6可知, A1A0=11时, Y输出函数的波形和D7输入变量的波形相同, 实现选择D3作输出。
3 结 语
由于受实验仪器的限制无法对数据选择器工作波形进行硬件实验验证, 主要是现有的信号发生器不能产生多路同步信号, 现有的示波器多为双踪示波器无法同时观测多路波形, 用Multisim软件仿真解决了这一问题。该方法具有实际应用意义[9,10]。
摘要：介绍用Multisim仿真软件分析数据选择器工作过程的方法, 即用Multisim仿真软件中的字组产生器产生数据选择器的各个数据输入信号, 字组产生器的字组内容反映数据选择器不同数据输入端的输入情况, 用Multisim中逻辑分析仪多踪同步显示数据选择器的各个数据输入信号及输出信号波形, 可直观描述数据选择器的数据选择的工作过程。所述方法的创新点是解决了数据选择器的工作波形无法用电子实验仪器进行分析验证的问题。
关键词：数据选择器,Multisim,字组产生器,逻辑分析仪
参考文献
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管理仿真实习报告 篇5
在不知不觉中，为期两周的管理仿真实习在大家的依依不舍中结束了。短短的两周，我们学到了如何去经营一个公司，如何去在公司惊奇和不景气的时候做出正确的决策。在这过程中，我们每个部门都各抒己见，但最后大家还是达成一致意见，让公司一天比一天的业绩好。虽然说我们最后的排名不是很靠前，但是我想这并不代表我们没有学习到东西，可能我们有的地方做的还不是很好，还不是很到位，所以值得我们学习的地方仍然很多。
言归正传，具体来说，我们两周的实习分为两个阶段，一周是模拟阶段，共8期决策；二为正式比赛阶段，共8期决策。模拟阶段我们学习的是要有条不紊的去学习，去总结经验，然后在运用到正式比赛阶段当中去。我所在的公司名字叫做嘉士伯，一个五人小组。我所处的部门是财务部门，所以对整个小组，对整个公司的财务方面起到了至关重要的作用。对于公司的决策过程，我想我们首先要看的是竞赛背景，因为每一个决策点都跟着里面的内容相关，如果不能够正确地去了解背景和分析背景我想一个企业是没有立足之地的。只有拥有充足的背景资料和一手的市场环境我们的产品才能立足于不败之地。
模拟阶段，第一期，所有团队的数据都是一样的，大家都亏损。因为刚刚开始，大家都不知道如何去下手经营一个公司，所以对于怎样才能盈利，哪些地方对盈利起到决定性作用，大家都不是很清楚。而我们组，因为投入的营销费用过高，所以公司亏损额最大。但是胜败乃兵家常事，只有认真的去分析背景和相关的资料，看穿竞争对手的“诡计”，我们才能够真正的盈利。于是在第二轮竞赛的时候，我们组进过仔细的讨论数据，总结第一期失败的经验，开始对每一个需要决策的数据进行精准的计算，正是这样，我们走上了正轨并且慢慢开始盈利。做到中间，随着原材料成本的不断增加，我们不断增长价格，尤其是国外市场，因为我们看到了外国市场对产品的价格弹性并不明显，提高价格，我们能够获得更大的利润。另外，对于中市场和南市场，我们的价位相对的中等，这样保证了市场的占有率，同时加大营销费用、维护费用、设备投资，人工费用，最后终将我们的产品形象和品质提高，这样我们的产品竞争力和潜能逐步提高，对于北市场，我想大家都很看重，因为是本地市场，所以不能够放弃，我们北市场的价格 1
定的相对偏低，但是最后我们公司业绩还可以。但是随着市场潜能的不断扩大，而产能有限，所以我们就采取了轮班制，刚开始的时候轮一班，后来发现不够，就一直加到了三班，这样我们的产能和潜能跟得上，我们公司自然而然的业绩就上去了。在模拟竞赛期间，我们曾经迷惑过，比如如何去提高产能，如何去界定自己的营销预算，如何去决定下期原材料的购买等等，但我们都通过自己一点点尝试和请教老师找到了答案。最后我们组竞赛结果是第三名，虽然说不是太理想，但是是通过自己的努力，让它慢慢的成长起来的，所以收获还是很大的。
紧跟着便是正式竞赛阶段，因为预赛的经验，比赛的时候我们显得更加得心应手但同时又小心翼翼。我们先是抓住市场，可以看出来我们主要是抓住了中市场和南市场，最后我们的市场份额平均达到了40%左右，而且在价格定到9元的情况下竟然全部售空，每个市场的生产额达到了平均80多万而市场潜能达到了平均90万。而对于北市场，由于其它的组都很注重，所以我们是放弃了北市场，因为别人在努力这个点的时候我们去抢占了别的商机，这样效果更好。而在这个过程中，我们组决定不能够放松营销费用和设备投资费用这些能从根本上让我们的产品形象和品质走的很高的因素，代价肯定是有的，那就是第一期亏损。但是后来，我们慢慢增加价格，其他费用也相应地同步增长，从第二期开始便盈利。原材料的购买问题上，我们根据我们企业潜能和预计生产量以及价格指数等因素来决定原材料的购买量，充分衡量了原材料的库存和由于物价上涨而引起的原材料的成本增加的影响大小。另外是研发费用，我们从竞赛背景中了解到这个因素的影响程度很大，所以我们投入的研发费用每一期都很多。
这次正式竞赛，每一期来讲我们都有进步，因为每一期下来我们都会总结自己的经验，然后努力的去让下一期做的更好。最后总的结果我们排名是第四，我想主要原因是我们前期的决策不够到位，费用太高而造成负债过多造成的。
以上是我们企业大概的情况和做决策的时候所考虑的各种因素。下面我想就我所在的部门作一下小结。作为财务部门，我想我的职责就是管理公司的财务流通。在总经理做决策的时候，认真细致的去分析我们企业的现金流量表，做出相应的预算，然后要衡量一下负债与业主权益之间的关系，合理的去进行借款和还款，保证公司的财务运行平衡，没有太大的波澜。然后把总经理所需要的信息准确的提供过去。让总经理做出正确的决策。
最后我想讲一下我内心最真实的想法，对于这次管理仿真实习，我觉得很有意义。它能够让我们更好的去从管理者的角度看待公司所遇到的每一个问题，而我们所使用的软件就是说TOP—BOSS2005,能让我们团队更好的合作起来，让每个人不管来自哪个部门，都能够坐在一起有侧重点的去讨论公司的情况，最终协助
总经理做出正确的决策，这就是团队的力量。另外，这次实习，学校提供给我们一个很好的机会，让我们能够虚拟的经营一家公司，为以后我们走上自己的工作岗位打下了最基本的根基。当然，也有许多地方需要我们去改善，去不断的学习。在这个软件里，我觉得很不现实的地方就是对于企业破产的界限，范围还是有点大，事实情况肯定不是负债达到业主权益的十倍之后才破产的。还有其实我觉得可以让系统自动借款这一块，我觉得对公司的影响太大了。其实老师在指导过程中对同学们在这个方面多做强调，让同学们更多的去了解这个软件，这样可能破产的机会就会降低了。
车身声腔及结构仿真分析 篇6
关键词：声腔；模态；动刚度；共振
中图分类号：U462.3 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）06-0023-03
Simulation Analysis of Cavity and Structure in White Body
LIU Wen-hua, XIA Tang-zhong, LIU Pan， WANG Ping-ping， LU Zhi-cheng， YUAN Zhi
（Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company LTD， Technology Center， Wuhan 430056，China）
Abstract：The analysis for cavity and structure dynamic stiffness can avoid BIW-plate and cavity’s sympathetic vibration. Modeling method of cavity was studied in the paper，and then sympathetic viabration of rear shelf and cavity at some frequency was found through BIW dynamic stiffness and mode analysis，which gave us some suggestion to improve the stiffness of BIW.
Key words：cavity；mode；dynamic stiffness；sympathetic vibration
车内噪声特性已成为汽车乘坐舒适性的评价指标之一，日益受到人们的重视。车内噪声根据形成及传播的机理不同，可以分为结构噪声和空气噪声。外界激励（发动机、轮胎、路面及气流）引起车身壁板振动产生的噪声是结构噪声，而车室外通过车身孔隙进入车内的噪声则是空气噪声。试验研究表明，对于轿车乘坐车室来说，发动机振动、路面激励等引起的车身壁板振动而辐射出来的结构低频噪声在车内噪声中占主要地位。
在车身NVH设计阶段，对车室声腔进行模态分析不仅可以掌握车内空腔的声学模态频率和模态振型，在设计过程中避免车身结构振动导致的车内共鸣噪声，合理布置和优化车内声学特性，还可以掌握空腔声场的声压分布情况，为预测并分析动态声学响应做准备。
1 声腔模态分析
1.1 车内声场有限元理论
假设车身车室内的空气是理想的流体介质，且在绝热过程中传播的是小振幅声波，则车身车室内的声压满足封闭空腔的Helmholtz波动方程：
式中：c0是声波在介质中的传播速度；?荦2为Laplace算子；p为声场中任一点的声压函数。p=p（x，y，z，t），设，p=pej?棕t则式（1）可写为：
式中：k=?棕/c0为波数；P为声压幅值；P=P（x，y，z）；?棕为声压振动的圆频率。
如果假设空腔边界表面不能吸收声波并且有微幅振动，则边界条件可写为：
式中：n为边界表面的法向单位矢量；?籽0为空气密度；为振动表面的法向加速度分量。
通过有限元法将上述声场空间离散化，并将其振动方程与车身壁板的振动方程联立，可得到用于车身壁板及内部声场模态分析的方程。
式中：Mss、Css和Kss分别为车身壁板结构的质量、阻尼和刚度的矩阵；Maa、Caa和Kaa分别为车内声场的等效质量、阻尼和刚度的矩阵；u为结构动态位移函数。
1.2 车内声腔有限元模型的建立
首先在HyperMesh软件中导入车身结构有限元模型，提取车室内部与空气接触的表面，构成一个密闭的声学空腔，在不影响计算精度的前提下对其局部特征进行一些简化。声学单元的理想尺寸是每个波长至少六个单元，根据空气中的声速和噪声的分析频率可以计算出声波的波长以及声学单元的理想长度。本文采用四面体单元建立声学模型，单元的长度为约50 mm，建立了四种空腔模型，如图1所示，（a）考虑仪表板、座椅、行李箱包括备胎；（b）不考虑行李箱，去除座椅；（c）不考虑行李箱，放入座椅；（d）不考虑行李箱和座椅，认为空腔是连续的。
1.3 车内声腔模态分析
车室空腔系统的声学特征表现为与固有频率和振型（即声压的分布情况）相联系的声学振动模态。根据以往的经验，空腔越长频率越低，一般第一阶频率不为零的声学模态出现在40 ~80 Hz左右，表现为声压沿车室纵向分布的纵向声学模态。
利用MSC.Nastran软件对车室内声场有限元模型进行模态分析，得到声学模态前10阶声学频率和模态振型，如表1和图2所示。其中第一阶模态的频率为0，表示车室内各点声压变化的幅值相同，相当于结构模态中的刚体模态。
由图2（a）可知，在55.38 Hz时出现首阶纵向声压模态，且行李箱区域出现相对声压最大值，零声压节面出现在中间位置；（b）在77.02 Hz时，出现首阶纵向声压模态，且后风窗区域出现相对声压最大值；（c）在79.89 Hz时，出现首阶纵向声压模态，且后风窗区域出现相对声压最大值；（d）在83.02 Hz时，出现首阶纵向声压模态，且后风窗区域出现相对声压最大值。根据PSA的计算结果，第一阶空腔模态频率为55 Hz，故暂以第一种建模方法即（a）为准。
2 车身风窗下横梁动刚度分析
动刚度是指计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应，也称为频率响应。激励载荷是在频域中明确定义的，所有的外力在每一个指定的频率上已知。本文采用模态频率响应法，利用结构的模态振型来对耦合的运动方程进行缩减和解耦，同时由单个模态响应的叠加得到某一给定频率下的解。
后风窗下横梁动刚度分析的激振点在风窗下横梁的中间区域上，如图3所示，施加单位激振力，用MSC.Nastran软件进行计算并且输出该激振点的响应（动刚度），如图4。从计算结果看，分别在55 Hz与71 Hz时动刚度有峰值，与声腔一阶非零模态产生共振。为了进一步验证这一结论，下面将进一步展开白车身结构模态分析。
3 白车身结构模态分析
对白车身结构进行模态分析，可以获得它的共振频率，通过修改车身结构避开激励频率，能够防止产生共振。另外，通过模态振型可以判断出车身变形较大的部位，从而可以有的放矢地改进车身刚度，减少振动噪声的产生和传递。从结构模态计算来看，白车身第9阶和第12阶模态主要表现为后搁板和风窗后横梁的局部振动模态，如图5所示。在频率54.6 Hz和71.3 Hz时，白车身后隔板区域有局部垂直振动模态，与图4中动刚度曲线在此频率下的峰值吻合。
4 结论
在车身NVH分析中，通过对车内声腔模态和白车身结构动刚度进行计算分析，在新车型研发阶段可尽可能避免车身壁板与车内空腔声学共振。针对本文中所研究车型存在的声腔与车身壁板共振的问题，已经提出解决方案，由于样件仍在试制阶段，方案的可行性有待进一步验证，本文暂不详述。
参考文献：
［1］ 孙凌玉，吕振华.有关汽车内部声场模态分析的几点讨论［J］.汽车工程，2003，25（1）：74-77.
［2］ 马天飞，林逸，张建伟.轿车车室内噪声的仿真分析［J］.CAD/CAM与制造业信息化.
仿真分析数据管理 篇7
研究了如何将视景仿真技术应用于空空导弹遥测数据分析中, 以导弹遥测数据作为数据驱动, 构造三维仿真空间视景, 实时的将导弹在空中的姿态、位置等信息显示在工作人员面前。系统借助于Vega Prime建立视景仿真框架, 其间利用碰撞检测、环境效果、粒子系统等多种技术手段实现视景仿真显示。
1 视景仿真技术简介
视景仿真是虚拟现实技术的最重要的表现形式。它是使用户产生身临其境感觉的交互式仿真环境, 实现了用户与所仿真的环境直接进行自然交流[1]。视景仿真采用计算机图形图像技术, 根据仿真的目的, 构造仿真对象的三维模型或再现真实的环境, 达到非常逼真的仿真效果。
视景仿真分为仿真环境制作和仿真驱动。仿真环境制作主要包括:模型设计、场景构造、纹理设计制作等, 它要求构造出逼真的三维模型、制造逼真的纹理;仿真驱动主要包括:场景驱动、模型调动处理、分布交互、大地形处理等, 它要求高速逼真地再现仿真环境, 实时响应交互操作等[2]。
2 系统设计与实现
遥测数据分析视景仿真系统的总体功能设计如下:系统渲染逼真的三维虚拟场景, 实时接收从遥测地面接收设备即采集服务器发送过来的遥测数据和GPS数据, 以遥测数据为驱动在模拟的三维靶场视景中实时生动地显示载机、导弹和靶机三维模型的飞行轨迹、姿态、弹目交汇等, 并要细致逼真地表现出导弹的空中运动特征。
根据系统的功能要求, 遥测数据分析视景仿真系统可划分为通信、数据处理、视景显示等几部分。通信部分主要完成各部分间的数据传输工作, 系统各部分间的数据传输流程见图1。数据处理部分着重完成对遥测数据的提取解调功能。视景显示部分包含模型建立、视景仿真驱动等与视景仿真显示效果相关的功能。系统处理流程如图1。
系统开发过程由以下三个步骤构成:
1) 使用MultiGen Creator 构造飞行器及地景的OpenFlight 模型;
2) 利用Vega Prime建立仿真环境:建立程序初始化场景, 设定观察者, 加入对象物模型, 建立大气环境等;
3) 在VC 环境下实现实时仿真过程:通过网络接收数据, 以数据作支撑进行视景对象模型的驱动与控制。
2.1 视景建模
建模是整个视景仿真系统构建的基础。Multigen Creator是业界领先的三维建模软件工具集, 用于产生高优化, 高精度的实时三维模型, 与3D Max、MAYA等建模软件相比Creator不仅相对操作简单, 其生成的模型面也相对较少, 在更新显示时耗费资源少、渲染速度快, 更适用于在实时视景显示系统中高刷新率下也要流畅显示的要求。因此本系统采用 Multigen Creator作为建模工具。
遥测数据分析视景仿真系统需要建模的对象有导弹、飞机、地景、人文景物如接收基站、道路等。作为实时视景仿真系统应对实时性和逼真性都有很高要求。在建模时要尽量在减少面的数量和增加模型逼真度上取得一定平衡。图2为用Creator建立的空空导弹示意三维视景模型, 图3为用Creator建立的某型号飞机三维视景模型。
3.2.1 建模中用到的关键技术
在建立导弹模型时要用到了DOF (自由度) 。导弹是由多个部件组成的组合体, 某些组件要和它的父节点之间增加一个自由度节点DOF, 在Vega Prime程序里可以对这些自由度进行操作, 产生诸如舵机运动等变形动作。下面将说明如何为导弹舵面添加DOF:
1) 在Creator中创建一个DOF节点, 将舵面的Object节点移到DOF节点下;
选择导弹舵面的上层group节点为当前Parent, 在Create 工具箱中点击Create DOF, 新建一个DOF节点, 在Creator的层次结构图中会出现一个新的节点的d1, 双击将d1改名为d_helm。建好DOF节点后, 将舵面的Object节点移到d_helm节点下。
2) 建立DOF的局部坐标系统;
在层次结构图中选择d_helm节点, 选择Local-DOF→Position DOF调出Position DOF 对话框, 用鼠标中键先选择一点作为局部坐标系的原点, 然后在所选点沿导弹坐标系X轴方向上选一个点确定局部坐标系的X轴向, 如此再定好Y轴向。
3) 设置DOF约束条件;
选择Local-DOF>Set DOF Limits调出Set DOF Limits对话框, 在对话框中设置旋转轴并输入舵面所能旋转的最大角度。
把每个可动部件都按上述方法设置后就可以在程序中驱动其相对弹体做二级运动了。DOF节点在模型数据库的层次结构图中的位置如图4。添加好DOF后, 通过Vega Prime实现对于DOF的实时控制。Vega Prime的API提供了vsDOF类实现对模型DOF节点的控制。在程序中先通过指定控制件DOF节点名称如d_helm, 找到对应的节点指针赋给一个vsDOF类实例, 调用vsDOF类的setRotateH () 接口可以实现控制舵面相对导弹体转动一定角度。
2.2 基于Vega Prime的视景仿真应用
要实现仿真过程, 软件要实时接收导弹模型和飞行器的位置和姿态数据来驱动3D 模型做动态演示。这部分功能通过VC编程控制实现, 整个软件系统采用服务器-客户端的模式运行, 服务器对接收的遥测数据处理后发送到客户端进行视景仿真显示。
视景仿真应用系统中有三个主驱动对象:导弹、载机和靶机。在系统运行过程中, 服务器在接收到遥测地面接收设备传送过来的遥测数据包后, 将其中视景仿真系统所需要的部分信息 (如:导弹的位置、姿态等) 解算出来, 并重新封装成视景仿真显示端支持的数据帧格式向外广播发送。显示客户端在收到网络数据帧后, 建立数据解析线程, 如解析出有效数据, 则重置显示窗口设置, 激活用户操作界面, 然后用解析得到的数据更新视景应用程序中的视景对象状态。
2.2.1 创建视景仿真应用
本系统用Vega Prime及Visual C++作为软件开发平台。
典型的Vega Prime 程序流程是先初始化vp 环境, 接着创建vpApp 实例, 然后加载场景acf 文件, 通过场景配置和帧循环加以控制, 最后在退出前关闭。本系统的具体实现如下:
1) 加载 ACF文件初始化vp 环境, 配置场景树及控制对象。
在构建本系统时, 首先使用Vega Prime提供的图形用户界面Lynx Prime定义窗口、通道、场景、各个物体、碰撞检测、环境及环境特效、交互设备等, 并对它们进行初始化, 生成视景显示所需要的逼真的地形、地物及天气情况特效, 存储为ACF文件。在应用系统的程序中实现加载定义好的ACF文件并使其中的配置生效通过调用函数vp::initialize ( ) 、vpKernel::instance () →define ( ) 、vpKernel::instance () →configure ( ) 来完成。加载完ACF文件后在ACF中的各种配置已生效, 可以运行观察效果。
初始化完成后就要找控制的场景对象导弹Object和观察者observer, 观察者很重要, 它就像一台摄像机, 它所摄取的视景内容也就是操作者将在屏幕上看到的内容。完成这两部进入主循环前的操作就做好了。
2) 完成Vega Prime的帧循环处理程序。
Vega Prime以帧循环为主要循环。帧循环程序由函数vpKernel::instance () →beginFrame () 控制开始循环, 由函数vpKernel::instance () →endFrame () 控制结束循环。循环体中的程序以运行时接收到的网络数据包为输入, 将数据包中的参数解析后, 驱动相关联的运动模型, 更新其状态信息, 同时完成碰撞检测、特效处理等操作, 接着更新观察者的状态, 设置好vpObserver的位置及自由度, 并根据观察者所在位置和视点方向, 判断场景中哪些需要渲染, 根据判断结果渲染场景, 完成本次帧循环。
在仿真循环体内将接收到的数据包解调后得到导弹的位置、姿态数据, 并将视景中巡航导弹的位置姿态设为与之一致, 这通过setTranslate ( ) 和setRotateH ( ) 这两个函数来实现。视景仿真流程图如图5所示。
2.3 视景仿真的显示结果
完成视景仿真系统开发后, 按图1的网络结构搭建起遥测数据分析视景仿真系统硬件平台, 使用某型号历史遥测数据进行回放显示, 测试系统显示效果。首先导弹随载机起飞, 在发射信号发出后导弹发射, 在空中按定义轨迹飞行一段时间, 在和靶机相遇后爆炸。图6为姿态多视窗显示效果图, 图7为轨迹大视景显示效果图。
3 结束语
本文研究将视景仿真技术引入遥测数据分析领域, 利用视景仿真技术将空空导弹在试验过程中的飞行姿态、轨迹形象生动地实时展示在参试人员面前, 充分发挥数据的最大利用价值。该系统现已能满足某重点型号空空导弹的使用要求。另外模型简化、动态地形和多分辨率模型的融合等技术将是该领域研究的前沿, 也是我们下一步研究的主要方向。
摘要：以导弹的位置、姿态等数据为基础, 并通过Vega Prime-Creator-VC仿真开发环境, 实现导弹从发射、飞行至攻击目标的视景仿真。介绍了开发系统所需要的建rime创建仿真环境的过程, 并采用Visual6.0平台, 通过网络传递数据, 实现了遥测数据分析视景仿真系统。模软件Multigen creator和仿真驱动软件Vega Prime, 使用Multigen creator建立三维模型, 通过VegaP
关键词：视景仿真,导弹,遥测数据分析
参考文献
[1]吴义明, 齐欢.导弹对抗的视景仿真.计算机仿真, 2005;22 (8) :28—31
仿真分析数据管理 篇8
时钟数据恢复电路是高速串行通信系统中的关键模块,主要作用是从串行数据流中提取出时钟与恢复出数据。常见的CDR结构为反馈相位跟踪型,通过鉴相器判断时钟和数据之间的相位变化,及时反馈给电路进行相位校准。反馈相位跟踪型CDR根据时钟产生和相位调整方式不同,分为三种基本类型:基于锁相环型、基于延时锁定环型和基于相位插值(Phase Interpolation,PI)型。
对电路进行MATLAB行为级建模首先是为了确定影响电路性能的因素,有利于电路的系统设计,其次是利用系统模型仿真速度比电路仿真速度快几个数量级的特点,缩短系统设计周期。为了确定CDR电路中二阶数字滤波器的频率跟踪环路和相位跟踪环路的系数、加快电路设计周期,本文采用了MATLAB中Simulink工具对CDR电路进行行为级建模及仿真分析。
2 CDR系统框架
2.1系统框架
本设计是基于PI型CDR,工作原理是通过选择一组正交时钟进行加权组合,得到需要的时钟相位,从而完成对数据相位校准跟踪。该结构的优点是采用数字电路实现相位跟踪,通过对数字电路编程,可以调整抖动传输带宽及确定性抖动。本文分别运用了时域和相位域的方法对CDR进行建模,采用时域方法建模可以准确理解及掌握CDR系统中每部分具体的运行过程,测出CDR的抖动、微分非线性(DNL),误码率等;采用相位域方法建模,能够快速测出CDR的抖动传输带宽、锁定时间、频差容忍等参数。时域模型的总体框架分为以下几部分:采样模块、分频模块、速率选择器、数字滤波器、PI控制器、相位插值模块(PI)、延迟模块。
2.2工作原理
采样器用同频率四相位时钟对接收端发送过来的数据进行采样,输出两位数据信息和两位相位信息。分频器将采样器传送过来的数据与相位信息进行四分频,目的是为了降低后面数字模块的工作频率,以及提供八位数据供速率选择器进行投票选举。数字滤波器对时钟超前与滞后信息进行累加,输出七位超前(early[0:6])和滞后(late[0:6])信息。PI控制器对七位时钟超前和滞后信息进行编码,高两位用来选择相位插值的象限,每个象限等分为25个区间,即低五位用来选择插值区间。经相位插值模块调整时钟后,输出四相位时钟供采样模块对数据进行采样。
模型可及时分析仿真结果,调整二阶数字滤波器的参数,优化设计。本文设计的CDR是封闭的二阶环路,将模型抽象为基本的数学模型,如图1所示,采样、分频、速率选择模块的数学系数为KPD,PI的系数为KPI,其中KPD和KPI值固定,二阶数字滤波器中相位跟踪环路的系数为ph,频率跟踪环路的的系数为fr。通过调整二阶数字滤波器ph和fr,可以改变整个CDR环路的带宽、抖动情况、频差跟踪能力。等式(1)展示了CDR的传递函数。
3 MATLAB建模和仿真
3.1高速采样模块和速率选择器
高速采样电路的模型是搭建四个触发器,用时钟上升沿对数据进行采样。从PI中恢复出相差90o的四相时钟clk0、clk90、clk180、clk270。clk0和clk180对数据中心进行采样,得到数据信息,clk90和clk270对数据边沿进行采样,得到数据的相位信息。
在分频器中用触发器将采样得到的两位数据信息和相位信息四分频,得到八位数据和相位信息,并用四分频后的时钟clk3/4将八位数据和相位信息对齐。
3.2可编程数字滤波器
3.3相位插值模块
本文设计的PI为7比特,一个UI范围内能插值27种不同的相位。下面提出PI的插值原理及各参数含义。
i:高两位选择(sel)四个象限,低五位(k)将每象限分割成32个区间,每个PI的精度△=360o/27=2.8125°。
ii:设相差90°的正交时钟为I、Q,a(k)=k/25=0.03125*k为时钟I的权重值,0≤k≤25。
PI插值后的时钟:
根据以上提出的PI插值原理和公式(2)的算法,建立模型,输入信号分别为u(1)—u(7):u(1)=sel,u(2)=1-(0.03125*k+0.015625),u(3)=1-u(2),u(4)=clk0,u(5)=clk180,u(6)=clk90,u(7)=clk270。函数模块用如下所示的c语言程序实现。其中clk0/90/180/270是锁相环提供的参考时钟,CK0/1/2/3是PI插值后的四相位时钟。
4仿真结果
在半速,全速,倍速模式下,CDR能够正常恢复1.25 Gb/s-6.25 Gb/s的数据。在半速模式下,测试结果如表1所示,不同ph值对应不同的确定性抖动、频差跟踪能力和抖动传输带宽。在抖动传输测试中,设置ph=1/4,在3.125 Gb/s数据中加入幅值为0.1UI的正弦抖动(Jitter),测试结果体现了CDR低通特性,取不同的ph和fr值,分别测得抖动传输带宽为2.3 MHz-10 MHz。
5结束语
本文通过对6.25Gb/s时钟数据恢复电路进行MATLAB建模与仿真分析,确定了二阶数字滤波器的系数,为后续电路设计节省了大量的时间。最终对抖动传输带宽、确定性抖动和频差容忍进行折中,选定相位积分环路系数ph的值为1/2,1/4,1/8;频率积分环路系数fr的值为2-10,2-11,2-12。仿真结果表明,该CDR能恢复出1.25 Gb/s-6.25 Gb/s的数据,抖动传输带宽能实现2.3 MHz-10 MHz可调,确定性抖动为1△-5△,在半速模式下,频差容忍为3000ppm。
摘要：建立了高速(6.25Gb/s)时钟数据恢复(Clock and Date Recovery,CDR)电路的MATLAB行为级模型。该CDR模型能够实现半速、全速、倍速可选,并且能通过对数字滤波器模块参数优化,调整抖动传输带宽及确定性抖动。仿真和测试结果表明,本文设计的CDR在接收数据速率范围为1.25Gb/s-6.25 Gb/s时,抖动传输带宽能实现2.3 MHz-10 MHz可调,确定性抖动为1△-5△,在半速模式下,频差容忍为3000 ppm。
关键词：CDR,过采样,速率选择,二阶数字滤波器,相位插值
参考文献
随机振动仿真分析 篇9
随机振动是设备设计时所需考虑的重要因素,大部分的设备损坏都是因随机振动造成的疲劳损坏.对此通常的设计方法是:先进行设计,设计完成后,按照相关要求,使用随机振动台进行试验.若不能通过试验,则重新更改设计、试验,直到满足要求为止.
随着计算机技术及仿真技术的不断发展,使用高性能计算机及相应的软件平台,便能实现设备随机振动仿真分析.相比传统的振动试验分析方法,随机振动仿真分析具有以下优势:(1)某些设备的尺寸、质量比较大,而振动量级比较高,无法在现有振动台上做相关试验或试验费用昂贵;(2)在设备初期进行方案设计时,便能通过仿真分析为设计提供可靠的设计依据,确保研制一次成功,节约周期和经费.
随着仿真分析技术的不断发展,且凭借着自身先天的优势,随机振动仿真分析已经有替代实际随机振动试验的趋势.
使用ANSYS的随机振动仿真平台结合高斯分布及Miner理论来实现设备的随机振动仿真分析是一种比较容易实现的仿真分析方法.通过这种仿真分析方法可以得出疲劳寿命等实际随机振动试验中所关心的关键指标.
1 设备随机振动仿真分析方法
随机振动,通常由大气湍流引起抖振,时间长、频域宽,属于稳态宽幅随机振动.从理论上讲,虽然随机载荷作用下的结构可以很方便地用时域信号表达,并可以进行相应的动应力计算.但是在时域内,通常需要非常长的信号记录来描述一个完整的随机载荷过程,对于这种情况,已经证明在时域中进行瞬态动力分析是非常困难和不必要的.对于这类问题,可以将随机载荷及响应信号用功率谱密度(PSD)函数分类,并将动态结构模拟成为一个线性传递函数,在频域内进行疲劳分析,大部分仿真分析都采用了频域分析方法.
下面介绍的随机振动仿真分析方法,是采用了ANSYS平台的随机振动仿真功能,并通过疲劳损伤验证理论计算来分析设备的随机振动情况,验证其是否满足设备相关振动要求.具体实现方法为:
(1)先使用随机振动仿真分析得出随机振动应力.由于其应力分布是服从高斯分布的,因此应力主要分布于3个区间:以平均频率f0为中心,P1(f0,σ1)分布概率为68.3%,P2(f0,σ2)分布概率为27.1%,P3(f0,σ3)分布概率为4.3%,3个区间合计是99.7%,其他区间的应力假定对设备无损伤.
(2)使用Miner 线性累积理论做疲劳损伤验证:材料在各个应力下的疲劳损伤是独立进行的,并且总损伤可以线性累积起来,当累积的疲劳损伤超过产品的疲劳极限后即失效.
实际计算上,小于材料疲劳极限强度σ-1的应力认为对材料不起损伤作用;凡是大于材料疲劳极限强度σ-1的各个应力,每循环一次造成寿命损失,经n1,n2,…,nn次循环后,累加起来,求其损伤率.当大于材料疲劳极限σ-1的各级应力对材料的寿命损伤率之和大于等于1时,材料既发生疲劳破坏,即
式中,大于材料疲劳极限σ-1的各级应力对材料的寿命损伤率分别为
式中,N1、N2为大于材料疲劳极限σ-1的各级应力的对应寿命次数,其值为
式中,N为材料极限疲劳次数;m为材料常数;σi为大于σ-1的各级应力.
2 实例介绍
某设备,其底板材料和导向杆均为45号钢.随机振动试验要求为:X、Y、Z 3个方向,每个方向为1 h;加速度功率谱见表1.
(1)建立三维模型,由于随机振动仿真分析对装配关系有严格要求,因此,设备的三维模型必须按照设备的实际安装情况进行装配,保证装配关系的准确性,见图1所示.
(2)通过WORKBENCH将设备模型导入ANSYS并划分有限元单元,见图2.
(3)定义好各部件及零件的材料属性,并检查接触关系.
(4)先进行静力状态下的分析(static structual).随机振动中,不考虑外部载荷情况,只定义重力的方向及固定面即可,见图3.
(5)进行模态分析求出给定范围内的各阶响应频率(modal).该设备的频率范围从20～2 000 Hz.
(6)进行随机振动分析(random vibration).输入功率谱密度曲线,按照功率谱具体要求,输入加速度的功率谱密度曲线,见图4.
(7)随机振动仿真分析.随机振动分析时,不仅输入功率谱密度曲线,还要定义振动方向.该设备需要在3个方向振动,每个方向1 h.因此需分别计算3个方向,结果见表2和图5.
(8)疲劳损伤验证
按照相关要求:本设备各方向试验60 min,振动平均频率1 010次.
按照高斯分布得出各个频域内对应应力循环的次数
P1范围内:n1=0.683;ft=2.48×106;
P2范围内:n2=0.271;ft=0.98×106;
P3范围内:n3=0.043 3;ft=0.16×106.
按照材料S-N曲线及零件的加工情况,确定极限疲劳强度
材料:σ-1=240 MPa;
底板:σ-1=216.6 MPa;
导向杆:σ-1=144 MPa;
极限疲劳次数: N=107;
材料常数:m=9.
按照Miner线性累积理论,大于极限疲劳强度的损伤可线性累积,最大应力方向为X方向,最危险截面在导向杆上.
X方向从σ2开始累积
疲劳损伤为
因此,该设备无法满足试验要求,需重新设计.
(9)新设计模型仿真分析
新设计模型如图6.仿真分析结果见表3及图7.
最大应力方向为Z方向,最危险截面在底板上,可得
疲劳损伤为
可以满足随机振动的相关要求.
3 结 束 语
通过使用软件仿真工具与随机振动疲劳理论计算相结合的方法,可以比较准确地对设备随机振动进行仿真分析,并得出相应的结论.这样就能给设计者在设计前期提供充分的设计依据.另外,实例中的设备已通过试验验证,可以确定本仿真分析方法可行.
摘要：简述了随机振动产生的原因及通常设计、试验方法,并在高斯分布及Miner理论的基础上提出了使用软件进行随机振动仿真分析的方法及过程.通过某设备的具体仿真分析过程,详细论述了随机振动边界条件的确定及使用软件仿真分析的具体方法,并指出了仿真分析过程中需要注意的问题,为此类仿真分析提供了可靠的实现方法.
关键词：随机振动,仿真
参考文献
[1]纽兰(英).随机振动与谱分析[M].北京:机械工业出版社,1980.
[2]孙志礼,何雪宏,何韶君.机械设计[M].北京:冶金工业出版社,1998:9-19.
[3]李超.基于功率谱密度的疲劳寿命估算[J].机械设计与研究,2005(4):6-9.
[4]周敏亮,陈忠明.飞机结构随机振动疲劳分析方法[J].飞机设计,2008(4):46-49.
[5]王长武,张幼安.随机疲劳分析在设备疲劳寿命中预测的应用[J].机械工程,2004,21(11月上):1906-1908.
摇床机构仿真分析 篇10
摇床是一种常用的实验室设备，属于生化仪器，广泛用于各大中院校、医疗、石油化工、卫生防疫、环境监测等科研部门，用于对温度和振荡频率有较高要求的细菌培养、发酵、杂交、生物化学反应以及酶和组织研究等。
现代工业技术的发展表明，工程和制造业的生命力在于产品创新，现代产品的创新是基于知识和信息的创新设计[1]。新型摇床类产品的开发向着高可靠性、高控制精度、低振动和低噪声方向发展。而摇床的回旋摆动机构是其设计成败的关键，由于传统的解析计算方法无法完成精确而全面的计算和分析，因此，必须采用现代设计方法加以解决。随着现代设计技术不断发展，CAD/CAE技术的内涵和外延向更深、更广的方向发展。一方面，原有的学科更加工程实用化，学科方向不断拓展;另一方面，与相关技术日益结合，朝集成化、一体化的方向发展。正是这一发展为新型摇床的设计和生产奠定了基础。图1为文中分析用摇床三维样机图。
摇床的可靠性、低振动和低噪声主要取决于内部旋摆机构，针对这一机构，建立机械系统的模拟样机，通过使用CAE软件对设计方案快速实施性能与可靠性分析，并进行虚拟运行模拟，及早发现设计缺陷。
虚拟样机技术是近些年在产品开发的基础上发展起来的，是现代信息技术、先进仿真技术和先进制造技术进一步融合形成的新技术。其基本思想是在物理样机实现之前，通过在虚拟样机上的全面仿真，对产品的功能、性能、外观等进行预测、评估和优化，以达到提高产品质量、降低开发成本、缩短开发周期的目的[2,3,4]。这一技术以虚拟样机为核心、仿真为手段[5]，进一步克服了由于不同学科软件相对独立，使产品性能指标需要通过大量试验来确定特征参数的缺点，提高了产品研制质量。
现代设计方法表明，产品设计虽然只占产品整个成本的5%，但它却影响产品整个成本的70%[6]。潜在的问题越早得到解决，设计的成本与周期的降低效果越明显。因此，为了提高竞争力，必须大幅度消减产品设计、制造成本。在实际制造前利用三维数字模型进行仿真分析已成为现代工业设计工程中的一个重要方向和课题。
2 工作原理
往复式和回旋式摇床，均是样品摆放装置固定在偏心轮上，通过电动机带动偏心轮转动，使样品板进行回旋或往复式运动。
3 用Abaqus进行模态分析
Abaqus是一套功能强大的模拟工程有限元软件，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包括一个十分丰富的、可模拟任意实际形状的单元库。并与之对应拥有各种类型的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋、混凝土、可压缩高弹性的泡沫材料以及类似于土和岩石等地质材料。作为通用的模拟计算工具，Abaqus能解决结构(应力/位移)的许多问题。它可以模拟各种领域的问题，例如热传导、质量扩散、电子部分的热控制(热电耦合分析)、声学分析、岩土力学分析(流体渗透/应力耦合分析)及压电介质分析[7]。
摇床在使用过程中动力学特征明显，在设计中应充分考虑振动和噪声问题，避免在实际工况中由于振动造成共振或疲劳从而破坏结构。模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性[8]，得到结构的固有频率和振型。对复杂结构进行精确的模态分析将为评价现有结构的动态特性、诊断及预报结构系统的故障、新产品的动态性能的预估及优化设计提供科学的依据。
本文将以模态分析的相关理论为依据，在Abaqus环境下建立某种摇床的有限元模型，通过理论模态分析，为其设计提供技术支持[9]。
3.1 建模和分网
选定摆动机构支架作为分析对象，首先定义分析类型和分析选项，进行固有频率的有限元计算，具体材料参数列于表1。
单元为C3D4，建立模型时，考虑到减小计算量问题，在不影响精度的前提下，适当对模型进行了简化。建模如图2所示。
3.2 加载并求解
摆动机构支架采用四底支撑固定方式，即4个底脚的X、Y、Z等3个方向自由度全部约束，选择分析类型为模态分析。考虑到摇床实际工作情况下高于8阶频率的高频振动比较少，所以在求解设置中取扩展模数为7，求解时间取决于模型大小。
3.3 后处理
后处理是查看计算结果，确定结构的行为状态。后处理器有强大的数据处理功能，包括频率列表、振动动画和云图等。表2即为频率表。
通过观察发现，每2个相邻子步的频率非常接近，可以看成振动方程解的重根，具体一阶振型、三阶振型、五阶振型和七阶振型云图如图3～6所示。
4 ADAMS建模和分析
ADAMS，即机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems)。该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。它可以帮助设计人员在设计早期阶段通过虚拟样机，在系统水平上真实地预测机械结构的工作性能，实现系统的最优设计[10]。
在摇床的设计、试验过程中，理想的仿真应满足：建模简单快速、模型逼真，并对真实工作过程进行运动分析，使得机械系统在外力条件下进行模拟仿真，实现虚拟样机的真实仿真[11]。
摇床旋摆机构是将曲柄的旋转运动转换成为样品板的往复摆动。首先将零件的三维模型建好，其次确定运动零件，并确定各运动零件之间的约束关系，最后进行机构仿真分析，仿真时可以设置控制参数，还可以与经验数据进行比较或添加必要的辅助分析工具如传感器等，以检验建立的模型是否存在问题。其中的关键环节是建立零件间约束关系及载荷定义，并求解。这一方法具有系统建模方便直观、仿真功能强大、自动模型分析等特点，可很好地对机械系统的各种运动进行分析，能为机械系统的建模仿真提供一个方便的工具。机构仿真分析所解决的问题有以下几点：位移、速度、加速度、力，解决零件间干涉、作用力、反作用力等问题。在这个过程中可以通过实现设计的参数化，对虚拟样机进行多次修改和反复分析直至得到满意的结果[12]。
摇床的回旋摆动机构实质上是一个曲柄滑块机构，如图7所示。动力部分为曲柄部分，通过曲柄旋转带动滑块定向运动。
这个机构运行过程的各种运动学及动力学参数运算方法比较复杂，采用手工计算或者采用计算机编程的方法解决的话，计算量都比较大。因此，采用ADAMS软件的运动仿真功能来了解其运动学或者动力学特性。
4.1 摇床回旋机构模型
建模具体结构示意如图8所示。
首先用ADAMS软件设计2个摇床回旋摆动机构的三维实体数字装配图，长连杆实体模型如图9所示，短连杆实体模型如图10所示(具体结构尺寸略)。
在创建好参数化模型后，取不同的设计变量。当设计变量值的大小发生变化时，仿真过程中，样机的性能将会发生变化。而样机性能的变化，是设计研究主要考虑的内容。通过设定不同的变量，可以判断出哪些对系统性能影响的灵敏度较高。
4.2 摇床回旋机构
在仿真分析过程中，我们所关心的主要参数是曲柄在回转过程中的位移、速度、加速度是否满足实际要求，由得出的实验数据检验实际设计中存在的缺陷，通过不断改进，直至获得最优方案后，再做出实际的物理样机。长连杆实体模型参数变化见表3。
具体分析如图11～14所示。
短连杆实体模型参数变化见表4。
具体分析如图15～18所示。
5 结论
(1)通过有限元分析软件Abaqus分析和研究了摇床支架机构的固有振动特性，包括固有频率和振型，得出了比较精确直观的结论。
(2)参照以上分析数据，在设计要求范围内设定好摇床回旋摆动的电动机转速，避免激振造成仪器过大的噪声和振动，取得了良好的效果。
(3)文中提供了有限元技术解决传统模态分析问题的实例，可对其他同类型的模态分析起到参考作用。对广大设计人员有参考指导作用。
(4)通过对摇床回旋摆动机构的运动学及动力学参数分析，使我们了解采用三维软件进行运动学及动力学参数分析的计算机辅助方法。借助于ADAMS的仿真分析，能够有效地分析机构运动过程中的运动特性和规律。使得机械设计工程师从复杂的理论计算中解放出来，将更多的精力放在优化设计及结构设计上，具有一定的实用价值。另外，通过三维软件仿真分析，可以得出准确的理论数据和曲线，为我们作结构设计及优化设计提供了理论基础和条件。
(5)基于虚拟样机技术的方法可以克服传统方法中系统当量模型的简化及模型中的原始物理参数的精确化的问题，并且可以得到较为直观的结果，直接用来指导设计。
(6)当摇床回旋摆动机构连杆尺寸对比曲柄尺寸比较大时，其设计参数变化灵敏度不高，设计参数调整对整机性能影响不大。
(7)当摇床回旋摆动机构连杆尺寸对比曲柄尺寸相差不大时，曲柄长短对整机性能影响突出，应根据设计要求进行充分的优化。
摘要：目的:研制一种用于体外诊断试剂盒温浴混匀,缩短反应时间的专用摇床。方法:借助CAD技术对摇床摆动机构建立三维模型并运用有限元软件Abaqus对其进行模态分析。利用ADAMS软件建立工作机构仿真模型,并对其进行运动学仿真分析。结果:得到摇床摆动机构的固有频率和振型,揭示其机构运动规律和状态,为摇床工作参数和结构设计参数的确定提供理论依据,减少了开发费用,缩短了开发周期。结论:CAD/CAE技术为摇床摆动机构合理设计,结构参数优化提供了一种有效方法,对于设计工作中提升产品性能、提高设计效率起到了积极的推动作用。
关键词：CAD/CAE,优化分析,ADAMS,摇床,仿真分析
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