仿真软件范文
时间：2023-03-06 11:17:20
仿真软件范文第1篇
一、系统仿真理论
1.系统仿真
系统仿真是迅速发展起来的一门新兴学科，随着系统仿真的理论和应用技术研究的深入以及计算机技术的发展，应用数字计算机对实际系统或假想的系统进行仿真的技术越来越受到人们的重视[1]。现在人们普遍接收的系统仿真的定义是：以相似性原理、系统技术、信息技术及应用领域有关专业技术为基础，以计算机、仿真器和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实地或假想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。仿真技术是研究复杂问题的一种有效的方法。由于仿真技术在应用上的安全性和经济性，仿真技术的应用取得了广泛的范围。首先应用于军事领域，仿真技术在武器系统研制，战术互联网仿真等方面都取得了良好的效果；其次，在航空、航天、航海、核电站等方面也利用仿真技术减小了项目的风险，并在安全防御方面起到了实际系统不可比拟的作用；另外，仿真技术已逐步发展到应用于社会、经济、交通、生态系统等各个领域，成为高科技产品从论证、设计、生产试验、训练到更新等整个阶段不可缺少的技术手段，为研究和解决复杂系统问题提供了有效的工具。
2.物流系统仿真
随着中国加入WTO，中国经济的发展更是进一步的加快了步伐。加之近几年电子商务的飞速发展，使得中国的物流业也迅速的成长起来。现代自动化物流系统是集光、机、电技术为一体的复杂的系统，能够实现物流传输、识别、拣选、分拣、堆码、仓储、检索和发售等各个环节的全程自动化作业。可以看到，物流系统是一个多因素、多目标的复杂系统。正是由于物流系统的复杂性，运用系统仿真的方法对其进行建模仿真的分析研究，以此来确定物流系统中物料运输、存储动态过程的各种统计，了解设备的处理能力是否能满足实际需要，运输设备的利用率是否合理，运输线路是否通畅；以及物流配送中心的地理位置选择是否恰当，物流配送中心的建设容量设计是否适当等问题。由于现代生产物流系统具有突出的离散性、随机性的特点，因此人们希望通过对现代物流系统的计算机辅助设计及仿真的研究，将凭经验的猜测从物流系统设计中去除，能使物流合理化进而提高企业生产效率。
物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对物流系统进行实际模仿的一项应用技术，它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析，通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统的性能和输出效果。物流仿真是指评估对象系统(配送中心、仓库存储系统、拣货系统、运输系统等)的整体能力的一种评价方法。在系统仿真中，仿真的三项基本要素是：系统、模型和计算机。将三要素联系起来的三项基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。应用于物流仿真中，系统建模就是要根据物流仿真的目的，系统试验知识和试验资料来确定系统数学模型的框架、结构和参数。模型的繁简程度应与仿真目的相匹配，确保模型的有效性和仿真的经济性。其次将数学模型转变成仿真模型，建立仿真试验框架，之后利用仿真软件将仿真模型输入计算机，设定试验条件，根据仿真目的在模型上进行试验。最后将试验结果进行分析、整理及文档化，根据分析的结果修正数学模型、仿真模型、仿真程序，以进行新的试验。
2.eM_plant物流仿真软件
eM-Plant是以色列Tecnomatix公司出品的eMPower软件工具，又称为 SiMPLE++，是用C++实现的关于生产、物流和工程的高级面向对象仿真软件，是一个面向对象、图形化、集成的建模仿真工具，系统结构和实施都满足面向对象的要求。eM-Plant(SIMPLE++)物流仿真及规划软件用于项目规划、物流仿真和优化制造厂、生产系统和工艺过程。软件能给出开发项目规划中所有层次的解决方案，许多世界级的制造商和物流系统开发商都在使用eM-Plant(SIMPLE++)做全局规划，用它来评估不同的方案以作出科学的生产、经营决策。软件的面向对象的技术使得可以生成结构合理的层次模型，模型对系统外部和内部的供应链、生产资源和所有与生产和经营过程相关的环节上都给予了充分的考虑。
总结eM-Plant工具的特点具有如下几点：
可对高度复杂的生产系统和控制策略进行仿真分析；
标准的和专用的应用目标库为典型的方案进行迅速而高效的建模；
使用图形和图表分析产量、资源和瓶颈；
综合分析工具，包括自动瓶颈分析器、Sankey图和Gantt图；
三维可视化和动画；
使用遗传算法(genetic algorithms)对系统参数进行自动优化；
支持多界面和集成能力(ODBC、SQL、ORACLE、ERP、CAD etc.)的开放系统结构。
具体的主要体现在以下几个方面：
(1)使用标准的和专用的应用目标库建立系统仿真模型
使用应用目标库(Application Object Libraries）)的组件，eM-Plant可以为生产设备、生产线及生产过程建立结构层次清晰的仿真模型。用户可以从预定义好的资源、订单目录、操作计划、控制规则中进行选择。通过向库中加入自己的对象(object)来扩展系统库，用户可以获取被实践证实的工程经验来用于进一步的仿真研究。
(2)仿真系统优化
使用eM-Plant仿真工具可以优化产量、缓解瓶颈、减少再加工零件。eM-Plant能够定义各种物料流的规则并检查这些规则对生产线性能的影响。从系统库中挑选出来的控制规则(control rules)可以被进一步的细化以便应用于更复杂的控制模型。用户使用eM-Plant试验管理器(Experiment Manager)可以定义试验，设置仿真运行的次数和时间，也可以在一次仿真中执行多次试验。用户可以结合数据文件，例如Excel格式的文件来配置仿真试验。
使用eM-Plant可以自动为复杂的生产线找到并评估优化的解决方案。在考虑到诸如产量、在制品、资源利用率、交货日期等多方面的限制条件时，可采用遗传算法(genetic algorithms)来优化系统参数。通过仿真手段来进一步评估这些解决方案，按照生产线的平衡和各种不同批量，交互地找到优化的解决方案。
(3)分析仿真结果
使用eM-Plant分析工具可以轻松的解释仿真结果。统计分析、图、表可以显示缓存区、设备、劳动力(personnel)的利用率。用户可以创建广泛的统计数据和图表来支持对生产线工作负荷、设备故障、空闲与维修时间、专用的关键性能等参数的动态分析；由eM-Plant可以生成生产计划的Gantt图并能被交互地修改。随着数据库应用的增加，eM-Plant还提供了与SQL、ODBC、RPC、DDE的接口，能够读入CAD图形进行仿真；eM-Plant具有图形化和交互化的建模能力，同时，它通过内置的编程语言“SimTALK”进行过程的定义、参数的输入和控制策略的调整，也能够建立完整的仿真模型。
三、结束语
物流也已经成为现在社会不可或缺的一个行业。仿真方法的应用应当会主要集中在对真实的复杂物流系统的建模研究和总体优化上。eM-Plant软件几乎考虑到了实际工程领域中的各个方面，完全可以仿真出实际模型，所得出的分析结果对现实有直接的指导意义，非常适合于运用在物流系统的仿真上。
参考文献：
[1]康凤举 杨惠珍 高立娥等:现代仿真技术与应用[M]，北京：国防工业出版社，2006.1
[2]宋建新 徐 菱 宋远卓:现代生产物流系统仿真研究[J]，物流科技，2007年第3期
[3]陈子侠:龚剑虹:物流仿真软件的应用现状与发展[J]，浙江工商大学学报，2007年第4期(总第85期)
[4]www.省略/
[5]王 煜 蔡临宁 岳秀江:物流系统的仿真研究综述[J].制造业自动化，2004.9
仿真软件范文第2篇
关键词： VNUC；仿真加工；数控教学
Abstract: The VNUC simulation software simulation machining of the shaft parts as an example, through the teaching practice, the application of VNUC simulation software can not only make up the equipment deficiencies, and to mobilize the enthusiasm of the students, improve the teaching quality of nc.
Key words: VNUC; machining simulation; NC Teaching
中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
随着“三本”院校加强对于学生动手能力的要求，以及数控加工在机械制造业中的广泛应用，对数控相关技术人员的需求日益增加，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏[1]。随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真软件。它用计算机仿真软件进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。因此，VNUC数控仿真软件在数控教学中发挥着重要的作用，本文以VNUC仿真软件对轴类零件的仿真加工为例，通过一段时间的数控教学，发现数控仿真软件能在其中显示出桥梁作用，能使理论和实践有效的衔接，打破了传统的数控教学模式，增加了学生动手的机会，提高了操作的熟练程度。因此，把数控仿真软件用于教学，是解决这一问题的有效途径[2]。
车削零件的数控仿真加工
车削零件的尺寸及程序的编写
图1 车削加工零件
以加工如图1所示零件为例说明FANUC车床的操作方法。采用外圆加工方式，选取刀尖半径0.8，刀具长度60， D号刀片，J型刀柄。加工应选择直径62mm，高为200圆柱型毛坯。
程序如下：
%
O0001
T0101;
M03 S800;
G00 X65. Z10. ;
G71 U7.0 R1.0 ;
G71 P050 Q110 U4. W2. F0.2 S500. ;
N050 G00 X6.0 Z2.0;
G01 Z-20.0 F10.;
G03 X14.0 Z-24.0 R4.0;
G01 W-8;
G02 X20.0 W-3.0 R3.0;
G01 W-37.0;
G03 U20.0 W-10.0 R10.0;
G01 W-20.0;
G02 X52.0 W-6.0 R6.0;
N110G03 U10.0 W-5.0 R5.0;
G70 P050 Q110;
G00 X65.0 Z10.;
M05;
M02;
%
打开“开始”菜单，在“程序/数控加工仿真系统/”中选择“数控加工仿真系统”点击，进入系统，点击“快速登录”进入系统主界面。
1.2 选择机床
点击菜单“机床/选择机床…”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC，机床类型选择车床并按“确定”按钮。
1.3 机床回零
先使X轴回零，再使Z轴回零。
1.4 安装零件
点击菜单“零件/定义毛坯…”，在定义毛坯对话框中可改写零件尺寸高和直径，按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件…”，在选择零件对话框中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，零件已放置在机床工作台面上。
1.5 输入NC程序
数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。
1.6 安装刀具
点击菜单“机床/选择刀具”在“车刀选择”对话框中根据加工方式选择所需的刀片和刀柄，确定后退出。
1.7 对刀
平端面
在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减慢， +X方向退刀。点击“offset setting”进入坐标系设定补正里面在G01行里面输入“Z0”并自动“测量”。如图2所示
图2平端面 图3试切直径
试切直径
在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减小一点。试切直径，并+Z方向退刀。主轴停转，点击主菜单里面“工具”。点击测量功能就，把式切直径测量出来，例如：71.066式切直径。把式切直径输入到补正里面。用X71.066输入，并“测量”。如图3所示
1.8 自动加工
机床位置确定和工件中心坐标输入后，就可以开始自动加工了。此时将操作面板的MODE旋钮切换到AUTO模式，点击start按钮，机床就开始自动加工了，如图4。加工完毕就会出现如图5所示的效果。
图4 加工过程示意图图5 加工完毕后的效果图
结语
VNUC数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，可使用户既能掌握数控机床加工的基本原理，又能掌握数控机床操作的基本技能。将该软件应用于教学培训和实际生产中，可以减少培训成本，保证生产质量，具有十分重要的意义[3]。
参考文献：
[1]李芹.基于VNUC数控仿真软件下的教学[J].科技风,2009,（19）
[2]陈国庆,沈先君.数控机床仿真在数控教学中的应用[J].科教文汇,2007,（30）
仿真软件范文第3篇
【 关键词 】 差分功耗分析；功耗分析仿真软件；高阶功耗分析
【 中图分类号 】 TP311.52 【 文献标识码 】 J
1 引言
自P. Kocher提出功耗分析概念以来，在功耗分析实施过程中的功耗采集、功耗轨迹生成、功耗分析攻击三个主要实现环节中，只有功耗分析攻击的讨论最为深入。究其原因，功耗采集、轨迹生成都有固定的方案可循。而功耗分析攻击涉及到密码算法及其运行过程中一切数据的变化和中间值的估计，必然会复杂和深入得多。一般，功耗分析攻击都是在加密设备的物理硬件平台上完成。对加密芯片设计者而言，所设计的算法软件和其他方面的设计必须在样品设备制造出来之后才能测试验证。对一个已经设计并付诸生产的嵌入式加密芯片而言，后期的验证已经来不及对其进行结构上的调整和修正，且测试周期长，代价高。因此，如能设计一个好的功耗分析仿真软件，不需要搭建硬件实验环境和物理目标设备，通过软件仿真硬件功耗消耗，执行功耗分析攻击，能仿真多种加密算法在多种类型加密设备上进行测试，并能及时反馈所用攻击方法及防御方法的性能和效果，具有极大的实用价值。
1.1 功耗分析仿真软件研究现状
到目前为止，国内外对功耗分析方法的研究仍属于探索和起步阶段。
2003年Einhoven大学的ECSS研究小组设计和开发一种基于功耗泄露攻击的仿真试验平台PINPAS，该仿真平台能对AES，ECC算法在内的密码算法的功耗泄露进行仿真。PINPAS仿真平台实现了简单功耗分析攻击、一阶差分功耗分析攻击。
2004年剑桥大学的EMA项目组以电磁辐射攻击为背景展开相关研究，通过对密码芯片运算时的电磁泄露进行建模，在设计阶段对密码芯片进行电磁分析。EMA项目开发了一套电磁攻击的仿真实验环境，能处理简单电磁攻击和差分电磁攻击。
2005年清华大学的研究人员提出一种功耗分析模拟研究平台，该平台为功耗分析及抗功耗分析提供一个理论研究平台，可以为最终的芯片实现提供一定的安全依据。
2007年上海交通大学的研究人员在进行功耗分析实验的研究中，对旁路功耗分析测试平台进行了详细的描述，给出了整个系统的总体设计框图，用图表的方式描述了攻击测试的流程。
2008年电子科学技术大学的范明钰、张涛、李欣等研究人员在开发旁路攻击仿真软件上进行了一些尝试，初步完成了一个仿真软件SSSCA的相关设计与编写工作。该仿真软件中加密算法和SSSCA平台均是用高级语言描述，目前只完成简单功耗分析攻击和一阶差分功耗分析攻击。
2 仿真软件设计目标和总体架构
2.1 功耗分析仿真软件设计目标
本文所开发的功耗分析仿真软件模块作为整个仿真软件系统的一部分，已完成几个设计目标。
1） 采用自上而下的设计，搭建软件的整体架构，功耗分析仿真软件的最终目的是能够仿真多种加密算法在多种虚拟硬件平台上的泄露功耗进行分析，随着项目开展，能不断扩充算法模块，因此整个软件系统结构需要良好的扩展性。
2） 完成密码算法的IP（Intellectual Property Core）核设计。
3） 设计从硬件描述语言到高级语言的接口设计。
4） 设计加密算法的一阶功耗分析模块，该模块包括功耗统计，功耗分析攻击，最后获得一条直观的功耗分析攻击曲线。
5） 设计加密算法二阶功耗分析模块，该模块包括功耗统计，功耗分析攻击，最后获得一条直观的功耗分析攻击曲线。
2.2 功耗分析仿真软件总体架构
本文设计了一个功耗分析仿真软件总体架构，对加密算法IP核进行功能模拟，提取出功耗曲线，并对其进行功耗分析；另一方面，亦可以利用这一软件评估抗功耗分析攻击算法设计的有效性和可行性。功耗分析仿真软件总体架构如图1所示。
3 仿真软件各功能模块
3.1 加密算法IP核设计
用硬件描述语言实现加密算法。模拟加密芯片从数据输入到数据输出的全过程。
3.2 代码仿真模块
代码仿真模块主要是建立在大量的实验基础上，完成密码算法过程中中间值与功耗数值之间的工作、功耗数据采集工作。
本文中代码仿真器选择的是Mentor Graphics 子公司Model Technology的产品Modelsim，属于编译型的Verilog/VHDL混合型仿真器。它是一个第三方软件，其功能仿真和综合布线后的时序仿真便捷快速，在软件环境下，验证电路的行为与设想是否一致。
3.3 功耗分析模块
功耗分析模块是整个仿真软件架构的核心，流程图如2所示。它的能力代表了仿真软件的能力，由于加密算法的实现不同，功耗分析工具不能做到完全通用化。本文自主设计开发出一个功耗分析仿真实验平台PASP（Power Analysis and Simulation Platform），完成功耗分析模块的处理工作。
数据预处理是指对加密算法IP核经Modelism运行后，收集到与密钥相关的中间变量的值进行处理，以实现从硬件描述语言到高级语言设计的接口。
功耗分析处理又是功耗分析模块的核心部分，它主要包括两个部分：功耗统计和功耗分类处理。
数据后处理，将得到的功耗偏差作为纵坐标，子密钥解空间的值作为横坐标，画出一条直观的功耗分析波形图。
4 功耗分析实例
4.1 仿真工作流程
一个完整的功耗分析仿真软件工作流程如图3所示。
4.2 功耗分析实例
本文在自主开发功耗分析仿真软件上做了一些尝试，初步完成一个功耗分析软件PASP（Power Analysis Simulation Platform）的编写工作。图4为PASP软件界面，通过选择可分别进入一阶或高阶功耗分析。
以AES的一阶功耗分析和FVMAES二阶功耗分析为例，展示本文所开发的PASP平台。点击功耗分析的类型，分别进入一阶功耗分析和高阶功耗分析界面。
选择密码算法类型，此处可以扩展，本文以AES、FVMAES加密算法为例，先选择算法类型，然后输入信号文件，信号文件为经Modelsim运行后与密钥有关的中间值文件，点击数据预处理，得到功耗点时刻即D值时刻。由于一阶界面与高阶界面展示的内容一致，只是内部实现算法不同，本文只给出一阶界面图片。
进行功耗统计，计算加密运算过程中，中间变量在D值时刻，所产生的功耗。
功耗分类处理，用D值对功耗数据进行区分，采用基于均值检验的方法进行分析，结果如图9所示。
数据后处理，将得到的功耗偏差作为纵坐标，子密钥解空间作为横坐标，画出直观的波形图。AES一阶功耗分析和FVMAES二阶功耗分析图分别如图10、图11所示。
5 结束语
设计了一个功耗分析仿真软件总体架构，描述了仿真软件各模块实现的功能，最后通过实例展示本文开发的PASP平台。该平成模拟用硬件描述语言实现的密码算法IP核进行功耗分析的全过程，在设计阶段即可验证和评估嵌入式加密芯片的功耗分析攻击及抗功耗分析方法的性能，大大提高工作效率，降低开发时间和开发成本，具有很高的实用价值。
参考文献
[1] Kocher P， Jaffe J， Jun B. Differential power analysis[C]//Proceedings of Advances in Cryptology- CRYPTO’99， Santa Barbara， CA， USA，1999：388-397.
[2] G. Hollestelle， W. Burgers. Power analysis on smartcard algorithms using simulation. Technical Report， Eindhoven， University of Technology， December2003， l-37.
[3] Huiyun Li， Moore S， Markettos A T. A simulation methodology for electromagnetic analysis and testing on synchronous and asynchronous processors. Cryptology Print Archive， 2004，1-10.
[4] 刘鸣，陈弘毅，白国强.功耗分析研究研究平台及其应用[J].微电子学与计算机，2005，22（7）：134- 137.
[5] 陈志敏.安全芯片旁路功耗分析及抗攻击措施[上海交通大学硕士学位论文].上海：上海交通大学电子信息与电气工程学院，2006，14-26.
[6] 李欣.RSA公钥密码算法的能量分析攻击与防御研究[电子科技大学硕士学位论文].成都：电子科技大学计算机科学与工程学院，2006，58-59.
[7] 章竞竞. 一类加密算法的功耗分析及其防御研究[湖南大学硕士学位论文].2010，37-48.
[8] 章竞竞，李仁发，李浪.DES差分功耗分析研究及仿真实现[J].计算机工程与应用，2010， 46（33）：82-84.
作者简介：
唐星（1985-），男，硕士研究生，助理工程师；主要研究方向：能源软件工程，信息安全。
仿真软件范文第4篇
关键词：计算机技术 仿真软件 土力学实验
中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0119-02
Simulation program for experiment of soil mechanics
CHEN Guo-zhou ZHANG Jian-xun
(Civil Engineering department of Fujian University of Technology, Fuzhou, 350108,China)
Abstract: Soil mechanics is the core class of civil engineering. The soil experiment is the important part of the class. Visual Basic program language is used to develop a simulation program for experiment of soil mechanics. The deformation and progressive failure of the soil specimen can be shown by the simulation program. The simulation program supposes the explanation for the soil experiment procedure and the principles of soil mechanics. Several soil constitutional laws are considered by combining the finite element program of geotechnical engineering.
Key words: Computer technology;simulation program; experiment of soil mechanics
土力学课程是土木工程、桥隧工程等专业所必修的专业基础课程，主要研究土的物理性质及其在外部荷载作用下的力学行为，是一门实践性很强的课程[1]。将计算机仿真技术应用到土力学实验中，可以将土力学实验的过程和结果形象逼真地展示给学生。使用可视化技术和多媒体技术，可以把文字、图片、视频整合到一起，可以将土体试样受力与变形过程展现出来，直到试样破坏。张百红[2]利用Matlab软件的热分析功能模块进行土力学的非饱和土渗流计算，结果表明使用Matlab软件对平面渗流场的求解,具有简单易学的特点,可以用来计算较复杂的例题。王常明[3]用Borland C++ Builder可视化开发环境开发了土力学实验模拟程序，用3DMax软件和Authorware多媒体程序编著演示部分。肖昭然[4]用Author ware平台开发土力学三轴实验课件的方法，并介绍了课件的结构流程、设计理念以及理论基础，在此平台上，学生能够完成对三轴实验的计算机模拟操作。这些仿真软件的应用，不仅能方便学生在实验前进行模拟操作训练，而且能够调动学生的学习积极性，使学生更深刻地掌握土力学课程的基本原理。本文使用VB程序研制了土力学实验仿真软件，介绍了该仿真软件的功能特点。
1、软件的开发程序语言
计算机仿真实验是通过相应的模拟程序在计算机上来完成实验过程的。我们选用的开发程序为VB（Visual Basic的简称），这是Microsoft公司推出的一种可视化应用程序开发工具。VB采用可视化的开发图形用户界面的方法，使用者一般不需要编写大量程序源代码去描述界面的外观和位置，而只要把需要的控件拖放到程序屏幕上的相应位置即可，使用者只要掌握常用控件的用法就可以建立实用的应用程序。程序运行通过后，可以形成可执行文件，点击该文件就可以进入仿真软件的用户界面。完成后的土力学实验仿真程序界面如图1所示。
2、仿真软件的功能
2.1 实验步骤及相关理论的查找功能
为使学生易于理解和使用，在仿真软件中介绍实验中试样的制作、施加荷载、观测的技术要领和详细过程。仿真软件中提供查找功能，学生可以在软件中方便的查阅与本实验相关的理论及相关的国家技术规范。比如在进行“直剪实验”时，可以在该软件上点击“步骤查询”这个按钮，这样就可以看到该实验步骤分为五步，分别为“(1)环刀切取试样；(2)试样放入盒中；(3)调整量力环百分表读数为零；(4)施加压力及水平力；(5)卸载取出损坏试样”。如果学生对某个步骤还要进一步了解，可以再点击所选的步骤，可以得到更加详细的解释。比如点击“试样放入盒中”，就可以看到详细描述如下“对准直剪仪上、下盒，插入固定销，使上、下盒固定，在试样上、下面各放一张不透水的塑料薄膜，将带土样的环刀平口向下，对准剪切盒口，用一透水石将试样徐徐推入盒内，移去环刀，最后装上加压盖板和钢珠。”
2.2 实现土力学实验过程的可视化
土力学实验的目的在于如何准确测定土体的各种物理及力学参数，如压缩性指标、抗剪强度指标等。因此，在研制土力学实验仿真系统时，遵循土力学实验的课堂教学规律，努力通过仿真软件模拟过程来揭示土的力学行为，尽力使软件界面形象生动，并且便于使用者操作。以“直剪实验”为例，通过对土体试样施加水平力，使试样在直剪仪上下盒的交界处错开破坏。破坏前和破坏后的试样示意图如图2和图3所示。
2.3 仿真系统中引入土体本构模型
由于土是一种松散介质，具有三相（固相、液相和气相）组成，其力学性质远远比金属固体材料复杂,所以土的本构模型也更加复杂。在实验仿真软件中，引入几种较为经典的土体本构模型进行计算机模拟，可以让学生更深入体会土体的复杂性及其本构模型对实验结果的影响。我们利用岩土工程有限元软件MIDAS/GTS，对土力学实验进行模拟，可以得到土移及应力分布图，计算结果可以导入我们的仿真系统中。这样可以利用已有的商业软件中的多种土体本构模型,比如莫尔库伦模型、邓肯－张模型等。直剪试验中，土体试样破坏时的应力图如图4所示。
2.4 对实验结果的曲线实时显示
本仿真软件操作尽量采用鼠标点击或者文件导入的形式来输入数据，可以减少数据的手工逐项输入，从而减少人与计算机交互过程中的失误，也提高了数据输入效率。在模拟过程中可以随时显示实验结果的实时曲线，如荷载与位移的关系曲线，与实际实验过程相一致。学生可以利用仿真软件模拟的结果数据进行处理，绘制各种变化曲线，获得所需的各种力学参数。
3、仿真软件在教学中的应用
从上述的功能描述可以看出，本实验仿真系统具有以下特点：(1)操作简单，便于使用，多数情况下只需点击按钮；(2)可视性较强，可以看到土力学实验的全过程，并以直观形象的图形表现出来；(3)仿真程序遵循土力学实验原理，较真实地反映土体试样的力学行为；(4)对试件进行实验加荷后立即可以得到变形结果；(5)交互性较强，操作者可以输入土体试样大小、荷载大小、加载速率等各种信息，可以获得实验结果数据及变化曲线。
本实验仿真系统被应用到土力学教学中，主要在两种情况下：一是在课堂里讲解实验原理时，将土体试样受力与变形过程展现出来，使学生更深刻地理解土力学的基本原理。二是在实验前让学生进行计算机操作，能够调动学生的学习积极性，使学生更深入地掌握土力学实验的基本步骤。
4、结语
仿真实验软件是通过操作计算机程序来模拟完成实验过程，不受实验室场地、实验设备、实验材料的限制，是培养学生综合创新能力的一种新手段。仿真实验为学生提供了一种虚拟实验环境，在这种环境下学生可以反复进行操作,并且快速获得实验结果，其方便性是实际实验所不可比拟的。仿真实验作为一种全新的教学手段，有助于激发学生学习专业知识的兴趣，在实验经费和实验设备受到限制的条件下，开展计算机仿真教学具有应用推广前景。但如何结合各自的专业特点，开发适合本专业学生使用的仿真软件，还有很多相关的问题需要深入探讨。
参考文献
[1]李广信,吕禾,张建红.土力学课程中的实践教学.实验技术与管理,2006,23(12):13-15.
[2]张百红.二维渗流场的MATLAB仿真在土力学教学改革中的应用.高等建筑教育,2006,15(4):97-99.
[3]王常明,王清,范建华,齐放.计算机仿真在土力学实验教学中的应用.高等建筑教育,2005,14(4):96-98.
[4]肖昭然,张昭,王凯.土力学三轴实验的计算机仿真.计算机辅助设计与图形学学报,2004,16(3):375-377.
作者简介
陈国周，博士，讲师，教研室主任，从事岩土工程科研与教学工作。张建勋，博士，教授，副校长。
基金项目
福建工程学院项目(编号:SJ2009028, GJ-K-08-14)
仿真软件范文第5篇
关键词：网络仿真；技术；软件
1网络仿真技术及其应用
1.1网络仿真技术特点
网络仿真技术是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，通过建立网络链路和网络设备的统计模型，模拟网络流量的传输过程，获取网络设计及优化所需要的网络性能数据的一种高新技术。网络仿真能够为网络的规划、设计、组织提供可靠依据。网络仿真能够有效地验证实际方案或比较多个不同的仿真设计以及组织方案，以便于对不同的设计方案建立模型，实施模拟，对网络性能预测数据采取顶定量获取，为设计、组织方案的比较和验证提供可靠的依据。
1.2网络仿真技术在通信领域的应用
网络仿真技术在民用领域得到了非常广泛的应用，已经成功地为各类大型通信网络的扩容、升级和改造提供仿真决策支持，归纳起来，主要可以应用于4个方面。
1.2.1体制仿真
网络仿真技术在体制仿真方面的应用主要包括2个方面：（1）使用方面。网络仿真技术可以用来确定军事通信网的装配体制、操作人员的编制、管理指挥体制等。（2）技术方面。网络仿真技术可以用来确定待建的通信网的网络结构、质量要求、干线节点分布、距离要求以及交换体制等方面。
1.2.2系统及设备的辅助设计
网络仿真技术有助于制定通信网的各类规程、协议及信令。利用仿真系统可以对通信系统及设备进行辅助设计，并得出优化的方案，及时发现潜在的问题，对关键技术进行详细分析，减少时间、经济上的损失。辅助设计主要包括系统或设备的标准化、系统化设计；设备装载设计；规约与信令辅助设计等。
1.2.3通信网运用效能评估的仿真
通信网整体运用效能，如服务质量、网络性能等无法利用一般的仪器来测试，也很难按真实条件去试验。通信网整体运用效能仿真包括：网络拓扑结构/配置；电磁兼容性；网络重组性等，假如借助仿真手段来研究通信网作战效能，无论在经济方面，还是时效性方面都是非常可观的。
2进行通信网络的仿真的原因
在信息化日益发展的今天，网络研究人员要超前性地研究和思考网络仿真在新领域的算法和协议，为仿真技术的进一步研究发展打下基础，而且也要研究网络达到最高性能对现有的资源该怎样利用和整合。
对网络技术的分析和验证有3种方法：（1）分析方法，是通过初步分析判断研究对象和所依存的网络系统，在一定的条件和假设情况下，正确地描述研究对象，抽象出它的数学分析模型，参照数学分析模型进行问题求解。（2）实验方法，通过建立测试床和实验室为研究提供合理的硬件和软件配置环境，研究网络行为、网络性能和网络协议在现实网络中的意义和作用。（3）仿真方法，在计算机上运行用仿真软件建立的网络系统的模拟分析模型，分析运行过程中的输出实验结果。
但是，前2种方法也有很多不确定性因素。假设条件影响分析方法的精确性和有效性。对于一个复杂的系统无法用一些限制性假设进行精确而有效的描述。由于实验方法的局限性，会造成资源成本高，并且很难共享和重新配置运用，而仿真方法可以弥补前2种方法的短处。仿真方法设计的网络模型可以用相对较少的费用和时间了解网络在不同条件下的各种特性，为网络研究提供精确有效的数据。网络仿真是一个高效、方便的分析和验证方法，因此网络仿真技术的作用给现代通信网络设计和研究提供有力的支撑。
3网络仿真的基本流程
网络仿真有3个阶段：准备阶段一模型设计一仿真与结果分析。
3.1网络仿真研究准备阶段
网络仿真研究准备阶段需要完成的任务是理解目标网络，明确仿真目标，制定研究计划。网络仿真的基本流程如图1所示。
3.1.1明确仿真目标
在进行通信网仿真之前，必须对通信网要实现的通信服务功能、采用的主要技术体制、系统规模和可能出现的瓶颈等方面进行需求调研和分析，明确仿真的目标。
3.1.2理解目标网络
以目标网络为仿真对象，或是客观存在的网络，或是理想中的网络。通过了解网络协议的制定标准、一定的拓扑结构、合适的链路连接关系、恰当的通信应用类型、主要业务流量特性等信息来理解目标网络。
3.1.3制定研究计划
通过对比和参考研究方案和计划来制定详细的仿真研究计划。
3.2网络仿真模型设计阶段
3.2.1建立模型
建立网络仿真研究的技术、网络、协议的数学模型和概念模型，包括网络和设备以及链路向仿真模型转化过程中的模型模拟原理、实现方式、结构组成、模型模块以及业务和流量的数学描述模型等。
3.2.2搜集数据
在仿真过程中搜集关于仿真模型的实现和验证的相关数据。需要对网络的环境、拓扑、应用特征、流量和负载状况、通信节点技术和结构配置、相应的链路参数等。数据尽量精确。
3.2.3模型代码实现
仿真建模工具可以具体实现网络仿真模型，而仿真软件工具决定具体的使用方法和工具。
3.2.4检查模型
为了使仿真模型与数学模型和概念相符合，需要检查相应的代码。
3.2.5验证模型
为了确保仿真模型的完整性、正确性、一致性、需要对在验证代码实现的仿真模型和相同的条件下实际网络技术协议3方面的性能进行吻合验证。
3.3网络仿真与结果分析阶段
3.3.1仿真设计
通过仿真模型来建立仿真场景，输入恰当的模型参数，仿真运行时间长度、仿真启动条件、仿真统计内容、仿真的准备周期、仿真终止条件等。
3.3.2仿真分析
利用数学方法、分析工具或数据过滤技术来获取仿真结果数据，并且仿真结果是否合理和有效需要对相应的数据进行统计分析处理。
3.3.3仿真运行
利用仿真软件工具做仿真实验。在网络仿真实验过程中要多次调整网络模型来获取不同的实验仿真结果，并且要确保仿真实验的独立运行和正确性。
4主流网络仿真软件平台比较分析
一般而言，评价一个网络仿真平台的优缺点主要从以下几个方面考虑：（1）仿真机制的优劣；（2）细节程度；（3）模型库的大小。
依据上面几个方面的因素，对几种主流网络仿真软件平台进行了对比（见表1）。
5结语
仿真软件范文第6篇
为何需要模拟仿真？因为硬件实际情况是比较复杂的，软件模拟可解决复杂性问题；另外还可加速上市时间，在硬件没有正式上市或拿到手之前，就可以编写软件；再有，通过软件模拟硬件，不会受到硬件的数量（例如只有一两个）的限制，如果开发团队有多人，而参考板只有一两块，开发进程也不会受影响；最后，航天军工等不太能在地面上完成系统的模拟和执行的地方。
因此，长期以来，用模拟工具是很多行业使用过的，例如工业、电力、军工、网络通信、数学、物理等的模型计算，即越复杂的系统，越适合用软件模拟的方法来把复杂的问题解决。
风河公司的Simics可以模拟很多硬件，从芯片的功能块、整个芯片，到板卡、多板卡的机架，直至最复杂的是全系统。这是因为Simics有三部分构成：脚本库、调试工具、模拟引擎。原则上模拟脚本写出来了，放在库中，什么都可模拟。
Michel说风河的客户反映，Simics最多节省60%的时间，可以节省35%调试时间，资本运营上的支出可节省一半。
Simics有三个特点：
*精确度高，开发者不用担心与实际有落差。
*Checkpoint功能，可以随时检查程序的过程，即对程序过程拍照。这样可以把当时的状态和同事沟通。例如，实际程序模拟时要运行10亿次，物理时钟要3天，软件模拟也许1小时就可完成。在这种情况下，如果发现某个地方可能出错，可以模拟出具体时间。因为程序出错不一定是运行的前几次，而是多次以后。“出错稍纵即逝，我们可以定格在某个1秒钟，像照x光片。” Michel说。
仿真软件范文第7篇
一、仿真支撑软件apros
仿真支撑软件是为模型软件的开发、调试、维护和实时运行提供的一个环境。西安热工研究院有限公司在国内首次引进目前国际上先进的应用于热力系统工程分析的仿真支撑软件——芬兰vtt和fortum公司的apros软件。软件基于windows操作系统，兼顾仿真工程开发与实时运行环境，具有可视化、在线交互、图形化建模功能，且建模过程灵活、方便;可在线监视和修改模型程序的实时运行数据，集机组设备建模、热力系统流体网络建模、电气系统建模、控制系统建模为一体。
该仿真支撑软件在完全依据能量、质量和动量守衡原理基础上，提供了丰富的面向火电机组主要设备和部件的全物理过程工程模块，如:各种换热器、汽包、罐、管道、阀门、汽缸、汽轮机转子、凝汽器、风机、泵、发电机、变压器、断路器及各种执行机构和控制器等(模块图符示例见图1。)此外，还提供了通用的逻辑算法和基本算法模块。
在建模过程中根据机、炉、电工艺过程，选择相应的模块进行组态，进行模块参数设置及模块之间的连接即可完成数学模型的建立;一个分系统或子系统，可以由一定数量的模块集合而成，若干个分系统组合连接起来，即可形成一个完整的仿真对象。图2给出了锅炉汽水分离器系统的组态。根据火电机组的具体系统，仿真模型应用软件分为:锅炉模型软件、汽机模型软件、电气模型软件和控制系统模型软件。
为使所建模型软件既能反映系统的物理特征、几何特征和逻辑特性，又能反映系统的静态特性和动态特性，真实地再现系统的实际过程，就要求保证仿真模型的高精度、高逼真度。因此，在充分了解仿真支撑软件的原理和用法前提下，需要从实际机组收集大量资料和数据，并且对这些资料和数据进行分析、比较和筛选，使模块所选参数尽可能合理，以及仿真模型描述的仿真对象的物理过程尽可能符合现场实际，各个细节都必需以被仿真机组的设计和运行数据为依据。
控制系统建模则依据现场dcs的sama图、逻辑图和组态图，经过分析整理，采用支撑软件的基本算法模块进行组态，完成与实际控制系统相同的功能，包括模拟量控制系统、顺序控制系统、逻辑控制系统等。
为使建立的仿真数学模型可以涵盖机组的各种工况，完整地描述整个机组动态和静态全过程，对于支撑软件现有模块没有直接描述的物理现象，如各种转动机械的轴承金属温度、汽机振动、差胀等，首先将它们的实际过程进行合理简化，建立有效、合理且精度足够高的数学模型，然后用仿真支撑软件基本算法模块或利用其开放的外接模块功能来实现。
该仿真支撑软件在图形建模环境下，具备在线修改模型功能，并可立即得到修改后的结果。在模型开发调试过程中，要对每次仿真过程反映的现象进行综合分析，改进后再进行仿真运算，如此反复，直到模型的运算结果正确，能够准确反映被仿真对象的物理过程。在模型调试过程中，可以控制模型的计算步长(一般情况下为100ms)及计算速度，同时在正常运行时，只有被激活的模块参与过程运算，如需要排除故障或只运行若干子系统，可将不参与运算的模块或子系统退出模拟而作为边界条件，以提高模型软件组态和调试的效率。
二、开发300mw机组全范围仿真培训系统
2.1特点
(1)全范围、全过程、连续性仿真。锅炉系统包括锅炉本体、燃烧与风烟系统、汽水系统、燃煤制粉系统、点火燃油系统和辅机系统;汽机系统包括汽机本体、凝汽与循环水系统、回热与疏水系统、除氧与给水系统、旁路系统、辅助蒸汽系统、轴封系统及油系统、发电机冷却系统;电气系统包括发电机本体、主变压器、励磁系统、厂用电及其快切系统、继电保护系统、启动变压器系统、6kv系统及动力、400v系统及主要动力；控制系统包括监控系统(das)、顺序控制及联锁保护系统(scs)、燃烧器管理系统(fsss)、其它单回路调节系统及电调系统(deh/meh)、旁路控制系统(bps)。
(2)dcs操作站crt显示画面，各参数更新及报警均感觉不到时间延迟，与实际机组反应一致。
(3)仿真模型和实际机组的主要参数在特定工况下其动静态误差控制在允许范围以内。
(4)各种起停过程的仿真现象和动态参数与实际机组基本一致，符合运行规程要求。
(5)故障仿真的现象和原因正确，故障发生过程与现场实际机组一致。
(6)运行人员考核评分功能先进合理。
(7)具有虚拟盘台操作画面。
2.2硬件配置
仿真系统计算机设备是仿真系统支撑软件和模型软件的运行环境，为满足仿真机的可靠性、实时性和稳定性，以及满足通讯速度的要求，所有主机采用容量大、速度快、工作稳定的dell计算机。采用win-dows2000操作系统和标准tcp/ip网络通讯协议，配备的鼠标、专用键盘、硬手操器的功能与实际机组的一致，硬件系统工作稳定，响应速度快。其主要包括6套操作员站(其中1套为deh操作员站)，1套教练员站、l台cisco24通道的100m交换机和立盘(配套有水位计、纯平火焰及水位监视器、报警光字牌、操作表计)等。
2.3软件组成
(1)仿真系统计算机操作系统均采用实时、多任务、多用户、全中文界面的windows2000操作系统。
(2)在国内首次采用应用于中小系统的全中文工业通用组态软件《组态王6.02》，开发了大型机组dcs人机界面应用软件——操作员站应用软件;采用基于微机网络化的开发技术，解决了进口仿真支撑软件与人机界面软件的通讯接口问题。
(3)先进的仿真支撑软件及在此基础上开发的控制系统及机、炉、电过程模型应用软件。
(4)教练员站控制软件及i/o接口软件采用计算机高级语言编写。其采集操作盘上的操作信号(转换为数字量)，并将计算机输出数据转换为模拟量和开关量信号送到操作盘上的仪表和指示灯，同时实现教练员站的各项控制功能。
2.4系统功能
(l)dcs操作员站功能完成实际机组集控室dcs操作员站的功能仿真，在每台操作员站中包括dcs的所有显示画面和操作界面。所有显示画面和操作界面均根据实际机组dcs操作员站的画面进行1:1的设计，包括机、炉、电系统大画面、小操作显示画面及实时报警信息显示窗口，为电厂运行人员提供一个逼真的操作环境，达到与实际机组操作员站的仿真操作效果。
(2)deh/meh操作员站功能仿真系统的deh/meh操作员站完成实际机组集控室deh/meh操作员站的功能仿真。显示画面和操作界面均根据实际机组的deh/meh画面进行1:1的设计，包括系统画面和小操作画面。deh专用键盘可快速调出流程画面、实时报警信息显示窗口及进行模拟量定值数据输入，实现deh硬手操功能。
(3)教练员站功能教练员站控制整套仿真机的运行状态，指导和监视学生的培训情况，包括工况设置和故障设置等;其性能和功能的丰富性也是仿真水平高低的重要标志。该教练员站实现的监控功能主要有:1)模型程序的启动、停止;2)工况的存储和读取;3)任意工况的自动存储及回退(记录仿真系统连续运行数据的时间与所选记录频率有关);4)机、炉、电常见故障的设置和取消;5)仿真模型实时、快速、慢速运行功能:6)外部环境参数的修改;7)运行人员操作自动考核评分功能。
2.5仿真培训系统开发实例
西安热工研究院有限公司在引进、消化、吸收国际先进仿真支撑软件apros基础上，依据菏泽发电厂300mw机组的设计资料和设备制造资料及现场实际的运行数据，对机、炉、电本体和辅助系统及控制系统进行全范围、全过程仿真。建立的仿真数学模型是面向对象的机理性模型，可以涵盖机组的各种工况，并能实现机、炉、电各项故障模拟，同时利用国内较经济的界面组态软件进行技术再开发，替代国外界面组态软件和教练员站组态软件，节省了项目成本，实现了dcs及deh操作员站功能的1:1仿真。此外，还自主开发了教练员站各项功能。菏泽发电厂300mw机组已投入商业运行，因此对仿真系统的仿真范围、仿真精度和逼真度方面要求很高，同时由于实际机组dcs由英国abb公司设计，功能繁琐，控制逻辑与画面的制作与国内常规的设计思想不一致，使得仿真控制模型与主体模型数据通讯量较大。然而在系统网络配置和应用软件开发过程中已成功地解决了数据通讯量大影响模型计算实时性这一技术难题。
三、超临界及超超临界机组仿真培训系统的研发
目前国内尚无投入运行的超超临界机组，正在建设的超临界机组也较少，对超临界及超超临界机组的运行经验很少。与常规机组相比，超临界机组、超超临界机组的运行参数高，部件材质差别大，辅助系统更为复杂，其运行方式与常规机组也有较大的不同。研发高逼真度、全范围超临界及超超临界机组仿真系统，重点研究超临界和超超临界机组运行技术，对提高超临界及超超临界机组运行的安全性和经济性至关重要。
为使超临界及超超临界机组仿真系统的主要性能指标不逊于同类机组仿真系统的国际水平，使所建立的数学模型能够更逼真地模拟超临界及超超临界机组的动态运行及各种事故工况，采取了引进、消化、吸收和创新的原则，在成功开发300mw机组仿真系统的基础上，借鉴现代仿真技术的发展，在计算机硬件配置、仿真软件开发环境、仿真应用范围、仿真数学模型、数据库、数据通讯等方面迸行了研究。
超临界、超超临界机组仿真系统数学模型的计算量极其庞大，这对仿真系统的精确性和稳定性提出了更高的要求，同时，为了保证仿真系统的实时性，模型计算软件与仿真界面软件之间要进行大量的数据通讯。因此仿真培训系统的稳定性、精确性和实时性是超临界、超超临界机组仿真系统研发的关键技术之一。
收集国内外典型超临界及超超临界机组的设计资料和运行数据，并针对示范工程机组的详细资料，深入研究超临界及超超临界机组的静态特性和动态运行特性，开发高逼真度的仿真数学模型是超临界、超超临界机组仿真系统研发的技术难点。 四、结语
西安热工研究院有限公司基于仿真支撑软件apros开发的菏泽发电厂300mw机组全范围、全过程仿真系统，在稳态运行指标、暂态运行指标、实时性指标、可靠性指标等方面均满足电厂仿真培训要求，已于2003年12月16日通过菏泽发电厂组织的验收。该系统投入运行半年多，为菏泽发电厂及其它发电企业培训300多人次，并且应用该系统进行了两次技术比武。
仿真软件范文第8篇
一、如何创新，问题提出
课堂教学演示难以见到的原因很多，其中有一个很重要的原因：课堂教学演示太困难、效果也不理想。通常，要做一次课堂演示实验，教师要准备如下设备：计算机、仿真机或编程器、电源、实验电路板。其中仿真机或编程器要和计算机相连，电源要接到实验电路板上，为了上一节课，要准备较长时间;如果用仿真机做实验，那么仿真头要和实验电路板相连。在真正做开发工作时，电路板放置好后就不必动了，但在课堂教学中却需要拿起来实验电路板来展示，稍有不慎，仿真头会从电路板中脱落而造成错误，需要重新编译，甚至可能损坏仿真头或实验电路板;如果用编程器写片的方法来验证实验结果，那么就得多次在实验板和编程器之间拨、插芯片，很麻烦，课堂效率低;即使勉强做，由于实验电路板上的器件较小，学生很难看清有关现象，效果非常有限。
学生实验中也存在问题，单片机除了一些验证性实验外，主要是通过实验来培养学生的动手能力，并通过实验加深对理论知识的理解，传统的单片机实验是不可能做到这一点，单片机实验所必须的仿真机、实验板、电源等等价格高，专业性很强，学生不可能自行装备;学校单片机实验室设备陈旧，由于单片机技术发展很快，单片机仿真机一般每过2-3年即更新换代，而学校的单片机实验室是非营利的，相对于计算机实验室，利用率不高，价格却不低，学和用就会脱节。这也是老问题一直也没能很好地解决，只是由于单片机发展速度快，开发要求高，所以显示得更严重一些。
二、大胆创新、解决方案
针对以上的问题，通过深入研究，利用“单片机实验仿真板”软件，并结合Proteus软件，为解决这类问题寻找了一些思路。
1.仿真板软件
以目前最流行的80C51系列单片机开发软件Keil C为基础，利用其提供的AGSI接口开发而成。
图1是该软件运行后的情况，右侧注有“51实验仿真板”的窗口是自编的软件界面，而其它部份是Keil软件的界面。从图中可以看出，仿真板由4个按钮、8个LED、2位数码管、带有计数器的脉冲发生器、中断按钮等部份组成。该窗口的左侧是一段源程序，用于实现接在P1.0上的led闪烁发光，程序正在运行中。对源程序的任何修改都将直接表现在该仿真板上，重新编译连接再运行后，仿真板即出现该有的现象。如果运用实际硬件，那么把该段源程序的目标代码写入芯片，进行实际运行，就是这么一个效果，也就是说这个界面可以替代实际的、真实的硬件，该仿真板上的其它部份也具有这样的功能。借助于Keil软件的强大的调试功能，可以用单步、全速、加入断点等方式执行程序，观察各指令执行的效果。
图1 单片机实验仿真板用于教学
将该软件用于课堂教学演示有如下的优势：
a：速度快，程序修改、编译后马上就可以看到效果，不需要拨片、写片、插片这么麻烦，提高了课堂效率;
b：效果好，可以放在多媒体教室上课，投影在大屏幕上，比之真实的实验板要大很多，非常清楚;
c：方便，由于仅仅只有一个软件，不需要任何的硬件连线，所以课堂演示非常容易;
d：起点高，由于Keil软件是目前最流行的单片机开发软件，所以学生学习的起点高。
图2是已开发的两块仿真电路板。可以完成键盘、流水灯、中断系统等类型的多个实验。
图2 实验仿真板
2.Proteus仿真软件
这种软件相对于较难的硬件设备可以由仿真电路图进行仿真，并且也是再计算机上操作完成。简单方便，有效避开了传统教学的硬件繁琐和容易出错。
传统的教学中是基本固定的硬件，很少有机会让学生亲自设计电路和对内容的自动设计，不能以达到真正的学习目的。传统的教学方式会使学生的学习兴趣降低，对学生动手能力的培养很不利。基于Proteus的单片机教学在很多方面都有所改善，能够达到较好的实验效果，硬件方面的开支也得到很大程度的节省，很大程度上帮助学生提高了独立创新能力和学习的积极性，成为不可或缺的单片机教学软件。
基于Proteus教学流程的优势：
（1）作为EDA工具软件Proteus由两个软件构成即ISIS和ARES，Proteus印刷电路板设计和Proteus虚拟系统模型是Proteus的两大基本结构部分。它不仅是是一种多种型号微控制器系统的设计与仿真平台，更是模/数混合电路、数字电路、模拟电路的设计与仿真平台。从原理图设计、单片机代码级调试与仿真、电路分析与仿真、功能验证、系统测试到形成PCB的完整的电子研发、设计，它真正实现了这些过程在计算上完成。在教育、生产、和设计等方面Proteus得到了广泛的应用。基于Proteus的单片机教学流程图如图3所示：
图3 基于Proteus的单片机教学流程图
（2）基于Proteus教学设计流程的优势
建立在标准模块硬件上的实验，对有关实验内容学生只是需要课前进行预习，把编好的程序在实验时进行烧录，然后验证实验结果。而基于Proteus单片机实验拥有的优势如下：
a：提供大量可供学生参考与自学的范例。在原设计上学生可以进行自己的修改、设计，拓展自己的知识和编程能力。
b：激发学习兴趣。学生可以利用该软件进行路图设计和仿真，避免了传统实验板上的学生不能更改的局限性、硬件电路固定，学习兴趣得到提高、学生的思路得以扩展，学生的创新能力和创新意识也得到了一定程度上的提高。
c：较真实的硬件软件仿真调试，操作简单。Proteus能够使学生对程序设计和电路设计的学习得到满足。首先设计电路是在Proteus的ISIS环境下，其次编写程序是在Keil等环境下。当编写、设计好基该电路的程序和该电路时，程序联调可以在Proteus环境下进行，对设计的系统能否达到预期控制要求进行验证。在仿真的过程中能够随时修改编程方面或硬件的不足。
d：具有明显的经济优势，较少的硬件投入费用。AVR、PIC、ARM的微处理器CPU模型Proteus都支持，购买各种系列单片机的费用将不存在。Proteus元件库中的元件很丰富，其中大部分元件可以直接用于搭建接口电路，并且经济、可靠。为了减少试验中元器件的损耗采用Proteus软件进行实验而且比较安全。
图4 K1-K4按键状态显示
在K1-K4按键状态显示的实验中，电路仿真原理图如图4所示。使用proteus软件画出仿真原理图，在80C51中载入程序并运行，即可以K1、K2按下时LED点亮，松开时熄灭，K3、K4按下并释放时LED点亮，再次按下并释放时熄灭。
总之，基于Proteus的单片机教学在很多方面都有改善，能够达到较好的实验效果，硬件方面的开支也得到很大程度的节省，很大程度上帮助学生提高了独立创新能力和学习的积极性，成为不可或缺的单片机教学软件。
在传统实验教学中利用软件资源进行辅助即基于Proteus仿真平台的单片机教学，作为教学方法的一项改革开辟了一个新的有效单片机实验教学，能够达到较好的实验效果，硬件方面的开支也得到很大程度的节省，很大程度上帮助学生提高了独立创新能力和学习的积极性。
这两种方法同样为单片机课程的远程教学提供了技术手段。现在网上教学正在迅速发展，然而对于像单片机这样与实验紧密相关的课程，网上教学很不方便，该软件提供了一个虚拟的实验平台，为解决这一问题提供了思路。当然，软件并不能替代硬件实验，硬件实验是必须的，学生的动手能力在计算机上是练不出来的。不过借助于该软件，可以将学生的软、硬件动手能力的培养分开，更合理地利用单片机实验室。随着发展迅速的单片机技术在很多领域都的应用，微控制系统的核心就是单片机，在国内各个高校中理工科电子信息专业只有对该领域专业的人才培养的过程中，只有不断摸索研究才能不断适合社会发展的需要。
参考文献
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仿真软件范文第9篇
关键词：分条机；底刀轮；流场分析；ANSYS Fluent
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.204
0 引言
分条机采用的是分条切割，可将产品同时分切成多条，其生产效率非常高。与传统的分离方式相比而言，尽管有些昂贵并且安装不便，但是它的切割速率非常高，切割边缘还能够达到最好的质量，不会有毛边和锯齿。
分条切割机在工作时，由上下两个切割的刀轮相互接触，挤压原料，使之在刀轮口产生剪应力，从而切断原料。如同剪刀一样，两个刀轮的刀口处同样很锋利。但是，在实际生产中会发现，刀口附近在刀轮高速运转的情况下，周围会产生明显的“风”，而“风”会影响原料的剪切，使剪切后的边缘呈现毛边或者锯齿状，甚至会产生歪斜，使产品报废。为了避免“风”的出现，研究底刀轮在高速运转下的周围流场情况是极具意义的。
1 底刀轮周围流场建模
由于底刀轮形状结构非常简单，无需对其几何形状做任何的相似简化。但是在流场搭建过程中，要注意流场区域的大小，不能过小，过小会导致观察到的结果与真实情况有出入，其次边界形状也要设计合理。本文中的底刀轮的运动为旋转运动，故流场采用圆柱形。由于本文只做流场的模拟分析，不涉及零件的固体应变分析，所以刀轮的零件部分在模型中需要挖去。同时，又因为流场区域较大，对计算机负担较大，为了减小计算机的负担，采用周期边界的方法减少流场模型，本文采用1/4区域进行建模。
2 模型网格划分和计算参数设定
在完成几何建模后，退出Geometry，进入Mesh功能。由于流场为三维状态，故网格采用四面体网格，因形状较为规则，只有部分区域网格划分细密，网格数量共计282069个。
导入Fluent后，首先进行基本设置，计算的流体模型选用k-omega中的SST模型。只所以选用SST，是由于底刀轮在工作时周围仅有空气这一中流体，且空气的密度小，粘度低，而刀轮所做的运动为旋转运动。由于刀轮处于旋转状态，故采用相对位移原理，将流场设置为旋转流场，刀轮不动，转速为3200rpm，周期边界属性设置为周期。调整残值监测中的absolute criteria数值为0.0001，然后开始计算。
3 流场分析结果对比
计算结束后，退出Fluent设置，进入CFD-Post查看Y果，在刀刃处和轮缘处分别做一个平面，在平面上显示压力结果图。
从结果图中可以看出，在刀口附近的轮缘处有范围较大的压力变化，而在刀刃处压力变化范围较小。这说明刀轮在高速运转中的压力变化有可能是因为刀刃结构的凸起，凸起的刀刃与轮缘的直径数值不同，在旋转时线速度不一样，可能导致周围空气流场产生风。
当然，以上结论只是一个推测，并不能说明风的真正来源，为了验证以上结论，还需要做一个转盘实验模拟。
为了检验以上结论，本次模拟依旧采用Fluent软件，流体、计算模型等参数不变，只改变流场的几何模型。新建集合模型，以底刀轮的刀刃面为转盘，设置单侧的流场，流场形状为圆柱形，网格数量为291411。然后开始计算，计算结果如图4所示。
在volume velocity图中可以看出，在转盘附近处有明显的速度变化，但是变化范围比较小。从velocity streamline中可以看出，气流在转盘形成漩涡状。这说明，底刀轮在旋转时，刀刃外侧面也会有气流产生，该气流也可能是产生风的一个原因。
4 结论
在模拟试验之前，并不了解风的产生原因，猜测是单一原因造成。在模拟实验之后，虽然证实了猜测的原因，但是同时还发现了其他原因，所以产生风的原因不唯一，既有刀刃与轮缘的直径差距导致线速度不同造成风，也有刀刃侧面与空气接触的部分因高速旋转而产生风，是否还有其他原因产生风，还有待进一步的模拟实验验证。
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仿真软件范文第10篇
【关键词】电力系统；仿真软件；潮流计算
随着电力系统仿真技术的发展，先进的仿真软件不仅可以仿真电力系统的动态行为，也可实现对复杂系统的快速精确控制。将仿真作为手段与实际工程经验结合，可以对系统特性进行预测，因此在电力系统的规划和运行中应用广泛。目前市场上电力系统仿真软件很多，但是采用的算法在细节上稍有差别，导致在计算速度、结果收敛度和精确度上也有所区别，因此对于不同的开发者、不同的使用背景和实现目标，需要对仿真软件进行选择。本文研究了市场上使用率较高的三种软件，进行了基于潮流计算的对比分析，为使用者在实际仿真中提供一定的参考。
1潮流计算时间
随着计算机技术的快速发展，大型电力系统进行潮流计算的时间大幅减少，甚至在线计算的瓶颈也得到突破，因此，使用潮流计算进行仿真对比分析成为可能。本文进行潮流计算测试，基于IEEE118节点算例构造出944节点算例，并利用DIgSILENT、PSS/E和PSASP三种软件分别进行仿真计算，计算结果显示很快完成仿真，CPU占用时间很短，说明不同软件用于潮流计算的时间差别很微小。
2潮流计算收敛性
牛顿法由于较好的二次收敛性因此仍然是电力系统进行潮流计算的主要算法，仿真软件也基本是使用基于牛顿法进行仿真计算。因此，仿真结果的不收敛主要原因并不是由算法导致的，潮流方程无解主要是由于仿真参数不合理或是计算细节不同导致的。采用潮流计算的收敛性进行仿真软件的对比是验证软件性能的有效方法。为进行对比分析，均采用完整的牛顿拉夫逊法，参数设置相同（迭代25次、所有母线功率误差均小于1kVA、平值启动）。
2.1输电线路R/X比值过大造成的不收敛
电力系统中输电线路的R/X比值一般都较小，线路电阻在有些情况下也可忽略不计，但是配电网的潮流计算经常不收敛是由于R/X比值过大直接导致的。本节测试中采用IEEE5节点系统，在各线路电抗保持不变时逐步增大线路R/X比值，采用DIgSILENT、PSS/E和PSASP三种软件进行潮流计算仿真。采用IEEE5节点系统，仅通过增大线路的电阻值来增大线路的R/X值，分别使用三种软件进行潮流计算仿真，仿真结果与上面的测试基本相同。采用IEEE30节点等算例对三种软件分别进行仿真也得到同样的仿真结果。对于由R/X比值过大导致的不收敛问题，仿真结果表明：（1）DIgSILENT和PSASP收敛性相似——随着R/X比值增大，DIgSILNET和PSASP迭代次数基本相同。（2）相对于PSS/E软件，DIgSILENT和PSASP收敛性较好——当PSS/E由于R/X值较大仿真结果不收敛时，另外两种软件仍能继续进行迭代计算。（3）在未到收敛极限时，PSS/E的迭代次数要等于或小于另外两种软件的迭代次数。另外，DIgSILENT软件在进行潮流计算仿真时，当仿真结果不收敛时，程序不仅提示不收敛，且自动进行模型线性化转换以便于计算出结果，以便于使用者对不收敛原因进行分析。而另外两种软件不具备这种功能，无法提供更多信息以便于使用者尽快找到并解决问题。
2.2节点功率超过临界点造成的不收敛
分析电压稳定研究中的系统节点PV曲线可得，当节点功率越界时，系统不存在电压解，此时仿真软件对电网的合理潮流分布无法进行计算，导致计算结果的不收敛。导致节点功率超过临界点的原因主要有大负荷的投切、输电线路和变压器的传输容量限制、发电机容量无法满足负荷要求等。本节测试采用IEEE5节点系统，在其他电网参数保持不变时，增加接在母线上的负荷功率，分别采用三种软件进行潮流计算。采用其他算例进行仿真也可得出相同的结果，并且仿真结果表明，对于节点功率越界导致的潮流计算不收敛问题与上节的问题具有相似的情况。（1）DIgSILENT和PSASP收敛性相似——随着负荷功率的增大，起初DIgSILNET迭代次数较大，但是到仿真后期基本相同。（2）相对于PSS/E软件，DIgSILENT和PSASP收敛性较好——随着负荷功率的增大，PSS/E仿真结果出现不收敛时，另外两种软件仍能继续进行迭代计算。（3）在未到收敛极限时，PSS/E的迭代次数要等于或小于另外两种软件的迭代次数。2.3平衡节点远离电网重心造成的不收敛平衡节点的位置也是影响潮流计算收敛性的一个因素，在正常情况下，平衡节点越远离电网重点，即到全网各母线的电气距离较长，越容易导致不收敛，因此，平衡节点要尽可能接近电网重心。对平衡节点与电网重心距离进行仿真分析，各软件的仿真结果也是不尽相同的。在本节测试中，使用基于IEEE118节点系统构造的两个944节点算例，利用PSS/E和PSASP进行潮流计算仿真，对收敛情况进行对比分析。算例一：共8个IEEE118节点系统，将第2至第7个系统的55号节点分别通过一条输电线路直接与第1个系统的55号节点相连，并将第1个系统的平衡节点69号节点定为整个944节点系统的平衡母线。算例二：共8个IEEE118节点系统，将后一个系统的55号节点通过一条输电线路与前一个的55号节点相连（第2个连接第1个，第3个连接第2个，以此类推，直至第8个连接第7个），再将第1个系统的平衡节点69号节点定为整个944节点系统的平衡母线。分别使用PSS/E和PSASP对上述两个算例进行潮流计算，仿真结果如下所示：（1）算例一均收敛，迭代次数分别为5次和6次。（2）算例二中，PSS/E不收敛，但PSASP通过7次迭代得到该网络潮流分布。以上测试结果表明，对于平衡节点远离电网重心的情况，相比于PSS/E仿真软件，PSASP软件的收敛性更好。
3结论
仿真软件所采用的算法不同，因此需要基于使用者的用途和目标进行选择。本文所讨论的DIgSILENT、PSS/E和PSASP三种软件虽然使用率较高，但是也有使用方面的区别。在本文对比分析的基础上进行选择，可为工程师更好的开展仿真工作提供参考。
参考文献
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