分布式仿真技术范文

分布式仿真技术篇1

关键词：机械加工设备；布局方案；仿真技术

前言：对于机械加工设备布局来说，主要有两种布局设计方式，一种是手工设计方式，这种方式依靠经验和手工推演计算，科学性有待商榷，一出现低效率和片面性问题，另外一种则是利用计算机辅助进行设计，通过企业的CAD/ERP/CAM等信息数据接口提取数据和分析数据，从而对机械加工时设备进行布局和仿真。通过仿真结果来评估机械加工设备和生产能力，从而为机械加工设备的布局以及加工生产调度计划制定提供依据。基于以上，本文简要分析了机械加工设备布局方法及其仿真技术。

1机械加工设备布局设计

1.1设计步骤分析

机械设备布局规划设计的步骤主要有四个阶段：①初步设计阶段：指的是对车间布局面积、零件年产量、工艺数据等相关企业信息进行收集，制定生产工艺的总体过程和纲领；②详细设计阶段：主要指的是对初步设计中的问题进行分析，完成机械设备布局的设计流程[1]；③建模仿真阶段：指的是对机械设备、布局、工艺等数据进行模型的建立和仿真过程；④优化评价阶段：指的是对机械设备布局结果和仿真分析进行科学的鉴定和评价。

1.2建模过程

用编码对机械设备的长、宽、高、位置坐标、加工能力以及所属车间等一般属性进行表示，用特殊符号对必须紧邻、必须远离等机械设备之间的约束关系进行标示。综合考虑影响机械设备布局的参数，选择合适的机械设备车间物流类型和布置类型，例如工艺布置类型、成组布置类型、产品布置类型等。

1.3多目标优化

对影响企业生产和工艺规程的零件年产量、批量等参数进行研究。不同零件工艺想进成都以及不同工艺对应机械设备的加工时间都有着一定的差异性，通过数学建模的算法来计算出不同条件下对应的机械设备布局。布局优化目标是提升机械设备的利用效率、减少零件搬运距离、降低等待时间。

在优化的过程中，如何保证系统满足加工规则的基础上实现目标要求的满足是关键，计算机辅助机械设备布局可以通过仿真的方式来实现对机械设备生产线反馈信息优化，从而对机械设备布局进行调整和核对，使其满足系统目标函数。

1.4机械设备加工规则

在机械设备仿真过程中要满足一定的加工规则：①一个机械设备在同一时间只能够加工一个零件；②在选择加工顺序的过程中，要根据工艺路线选择对应设备来确定加工顺序，或者按照设备编号进行加工[2]；③零件工序和时间提前输入设定，在允许范围内可以对机械加工设备的加工能力进行调整；④预先确定零件进入加工生产线的时间。

2方案设计与实现

2.1机械加工设备布局流程

用模型来表达复杂的加工过程，去除不必要的细节，对实际生产模型实现简化，之后建立仿真模型，进行仿真过程，输出仿真结果。

首先，对数据库中初始化机械加工设备布局位置值进行访问和获取，以此为基础对车间已有生产线的初始化布局进行绘制。采用物理距离最短、加工时间最少的优化目标制定布局的类型和作业计划，即对加工过程中操作状态进行规范化和标准化。

生产车间机械加工设备的布置形式可以分为两种，一种是线性布置方式，一种是网状布置方式。一般来说，机械设备布局主要采用线性布置方式，线性布局方案有很多种，例如蛇形模型布局方案、直线模型布局方案等。从本质上来讲，布局优化过程是复杂的组合优化过程。

2.2离散事件仿真技术

在计算机辅助机械设备进行布局的过程中，不仅需要设计布局，还需要对布局进行仿真和检验，机械设备布局仿真能够对结果进行预测和分析，等够为实际的加工生产过程提供重要的参考标准，例如生产时间、设备利用率、瓶颈工序等都可以通过仿真来获取。

在仿真的过程中，需要对实际的机械加工设备加工生产过程进行模拟，这就要建立机械设备、车间、工艺以及人员的数据表。对于机械加工来说，其生产线属于典型的离散事件，这就需要采用离散事件仿真的方法来对整个机械加工设备布局进行模拟仿真，离散事件仿真技术能够让生产线的加工任务在机械加工设备上流动加工。可以采用模拟时钟进行仿真，当机械加工设备完成一道工序之后，模拟时钟就会向前推进一个单位，加工任务的完成相当于一个事件，建立仿真程序，输入仿真参数和数据，对仿真程序进行初始化，定时器T=0，当有加工任务存在时，定时器T计时开始，之后进行加工仿真[3]。

2.3仿真方案技术实现

在相关平台中建立数据表，用关键字将数据表联系起来，采用ADOi数进行数据交互，仿真有着动态性的特点，需要及时刷新来显示具体的仿真效果，采用GDI来绘制图形。

面向对象建立CJob、CTask等仿真类，其中CTask与工艺表对应，CWorker与工人类对应，将CTask对象添加到CJob的数据链表中，此时完成仿真任务的建立。仿真类对象有着可重用性、可修改性和可集成性的特点，其属于模块性质，以机械加工设备、零件以及事件等的建立为基础，通过几何图形的二维特征或三维特征来对仿真事件的发生对象进行描绘，用不同颜色来对事件的状态进行区分，从而实现仿真方案技术的实现。

结论：综上所述，本文简要分析了机械加工设备的布局方法以及仿真技术，探讨了机械加工设备布局设计流程和具体的方法，研究了仿真技术方案的实现，旨在为相关研究提供参考。

参考文献

[1] 刘弟新. 机械加工设备布局方法及其仿真技术研究[D].大连理工大学，2006.

[2] 王福吉，贾振元，王林平，刘巍，卢晓红. 生产线的设备规划布局设计与加工仿真的实现[J]. 组合机床与自动化加工技术，2007，No.40309：96-99.

分布式仿真技术篇2

［关键词］ EDA技术 电子系统 仿真

二十世纪后半期，随着集成电路和计算机的不断发展，电子技术面临着严峻的挑战。由于电子技术发展周期不断缩短，专用集成电路(ASIC)的设计面临着难度不断提高与设计周期不断缩短的矛盾。为了解决这个问题，要求我们必须采用新的设计方法和使用高层次的设计工具。在此情况下，EDA(Electronic Design Automation即电子设计自动化)技术应运而生。随着电子技术的发展及缩短电子系统设计周期的要求，EDA技术得到了迅猛发展。

一、EDA技术的定义及构成

所谓EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统。它是以计算机为工作平台，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以EDA工具软件为开发环境，以大规模可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)为设计载体，以专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、单片电子系统SOC(System On a Chip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程 [J]。在此过程中，设计者只需利用硬件描述语言HDL(Hardware Description language)，在EDA工具软件中完成对系统硬件功能的描述，EDA工具便会自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级各个层次的设计。EDA技术研究的范畴相当广泛，从ASIC开发与应用角度看，包含以下子模块：设计输入子模块、设计数据库子模块、分析验证子模块、综合仿真子模块和布局布线子模块等。EDA主要采用并行工程和“自顶向下”的设计方法，然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。

二、EDA技术的发展

EDA 技术的发展至今经历了三个阶段：电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。

EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。

高级EDA阶段，又称为ESDA (电子系统设计自动化)系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念：自顶而下(TOP-Down)的设计程式和并行工程(Concurrent Engineering)的设计方法，设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述。可进行系统级的仿真和综合。

三、基于EDA技术的电子系统设计方法

1.电子系统电路级设计

首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析和瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。

可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。

2. 系统级设计

系统级设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述。由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。

系统级设计的步骤如下：

第一步：按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。

第二步：输入VHDL代码，这是系统级设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图、状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。

第三步：将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。

第四步：利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。

第五步：利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。

第六步：将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。

四、前景展望

21世纪将是EDA技术的高速发展时期，EDA 技术是现代电子设计技术的发展方向，并着眼于数字逻辑向模拟电路和数模混合电路的方向发展。EDA将会超越电子设计的范畴进入其他领域随着集成电路技术的高速发展，数字系统正朝着更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系统级芯片(SoC，System on Chip)方向发展，借助于硬件描述语言的国际标准VHDL和强大的EDA工具，可减少设计风险并缩短周期，随着VHDL语言使用范围的日益扩大，必将给硬件设计领域带来巨大的变革。

参考文献：

[1]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

[2]李经智.EDA技术及其应用[J].齐齐哈尔大学学报，2006.

[3]杜军.虚拟现实技术在教学中的应用[J].山东师范大学学报(自然科学版)，2005，20(2)：121.

分布式仿真技术篇3

[关键词] 计算机仿真电子商务仿真

电子商务作为一个新兴领域,各个院校在电子商务专业建设中,培养目标和课程体系不是完全统一，因此侧重点是不同的。普遍存在的问题是重理论而轻实践的现象非常严重,不利于电子商务人才地培养。原因很简单，就是实践的电子商务平台很难搭建，应用仿真技术可以解决这一问题。利用计算机技术、网络技术等现代信息技术从事商务活动,突出学生的动手能力,培养融IT与商务于一身的高素质复合型人才。

随着互联网的全面普及，基于互联网的电子商务也应运而生，并在近年来获得了巨大的发展，成为一种全新的商务模式，被许多经济专家认为是新的经济增长点。这种电子商务模式对管理水平、信息传递技术都提出了更高的要求，其中安全体系的构建又显得尤为重要。如何建立一个安全、便捷的电于商务应用环境，对信息提供足够的保护，是商家和用户都十分关注的话题。

一、概述

计算机仿真技术可以为学生提供虚拟的仿真情境, 为学生创设一种开放的、主动的、发现式的探索式的学习环境, 发展学生的高级思维能力和问题解决能力, 从而通过对该情境的操纵、观察和思考得出合理的结论。计算机仿真可以在很大程度上激发学生的高水平思维活动, 让学生通过反省性的、高水平的思维活动来建构深层的、灵活的、真正的知识,近几年, 计算机模拟教学在国内外的电子商务课程中屡见不鲜, 但仿真教学在计算机教学中的应用、尤其是在计算机网络课程中的应用还处于探索研究的阶段, 将计算机模拟应用于教学活动中, 往往能够收到事半功倍的效果。

电子商务引起人们的普遍关注，细说起来也不过是最近几年的事情。电子商务网络仿真实验室可以提供一个真实的环境,在这个环境中,学生可以模拟电子商务的各种活动。因此,电子商务网络仿真实验室具有可操作性、仿真性及适应性强的特点。可操作性,是指电子商务网络仿真实验室中的计算机所需软件;仿真性,是指学生在电子商网络实验室的计算机上安装了相关软件后,能够模拟IT 环境,进行各种电子商务活动等;适应性强,是指电子商务网络仿真实验室能够成为与电子商务相关的多门课程的实习实训基地。在电子商务网络仿真实验室,学生可以学习基本的电子商务网站的建设流程。

二、计算机仿真技术

计算机仿真技术(computer?simulation?technology)是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具。计算机仿真，是在研究系统过程中，根据形式性原理，利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统。传统的仿真方法是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的，这种方法的优点是直接、形象、易信，但模型受限、容易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机上运行实现。它不怕破坏、容易修改、可重用。因此在现代化生产建设中得到了广泛的采用。并取得了丰硕的成果，带来了可观的经济效益。

计算机仿真技术的核心是按系统工程原理建立真实系统的计算机仿真模型，然后利用模型代替真实系统在计算机上进行实验和研究。由于近年来信息技术的发展特别是高性能海量并行处理技术，可视化技术，分布处理技术，多媒体技术，虚拟现实技术的发展，使得建立人――机――环境一体化的分布的多维信息交互的仿真模型和仿真环境成为可能，从而使仿真方法有了一些新的发展，形成了一些新的研究仿真方法热点，如：定性仿真方法；面向对象的仿真方法；分布式交互仿真方法；人――机和谐仿真环境建立方法学。

三、电子商务网络仿真实验室

利用仿真技术可以构建电子商务仿真实验室，通用的通信网络硬件实验平台《计算机网络》或《计算机网络与通信》是计算机专业的必修专业课程。它的实验主要是从以下几个方面进行设计的:网络技术做实验:它包括网络布线与制作,计算机操作系统的安装与配置,局域网的设计与实现,广域网的设计与实现。其目的主要是让学生了解常用网络的设备的连接、安装与配置。通过设计、连线和配置,完成网络数据通信实验。计算机网络原理的模拟与仿真:计算机网络模型,有许多协议支持实现,每种协议实现都有些算法。原理的模拟与仿真就是解决其中的一些算法实验,这种实验通常用软件加以实现,但同时也需一些硬件配合完成。其目的主要是使学生通过实验对算法应用理解更深刻。如:数据链路层的连续ARQ,网络安全中的加密算法等。网页虚拟实现交互指导实验:有些网络设备费用很高,也没有必要全部实做,设计一些虚拟网页,通过网络的操作达到实验的目的。如:网络的测试仪的使用,高端网络设备的使用和配置等。

在教学应用中，通过仿真技术不但可以节约教学成本，而且能取得良好的教学效果。

四、结束语

计算机软硬件技术的飞速发展，带动了计算机仿真技术的发展，使得计算机仿真方法有了更广阔的应用空间，其中对复杂的工业生产过程的仿真就是一个重要方面。面向计算机仿真方法学的几个主要发展趋势是定性仿真方法、面向对象仿真方法、分布式交互仿真方法和人机和谐仿真环境等。

电子商务网络仿真实验室建成之后,还需要对相关课程进行实习实训教材的编写、实习实训习题集的编写,以及实习实训教学计划的制定。可以更好的辅助教师管理实验，体现实验效果，仿真实验室提供了实验教学平台，用于实时监控学生实验情况，并且对实验进行评分，评估实验效果。

分布式仿真技术篇4

[关键词]计算机仿真电子商务仿真

电子商务作为一个新兴领域,各个院校在电子商务专业建设中,培养目标和课程体系不是完全统一，因此侧重点是不同的。普遍存在的问题是重理论而轻实践的现象非常严重,不利于电子商务人才地培养。原因很简单，就是实践的电子商务平台很难搭建，应用仿真技术可以解决这一问题。利用计算机技术、网络技术等现代信息技术从事商务活动,突出学生的动手能力,培养融IT与商务于一身的高素质复合型人才。

随着互联网的全面普及，基于互联网的电子商务也应运而生，并在近年来获得了巨大的发展，成为一种全新的商务模式，被许多经济专家认为是新的经济增长点。这种电子商务模式对管理水平、信息传递技术都提出了更高的要求，其中安全体系的构建又显得尤为重要。如何建立一个安全、便捷的电于商务应用环境，对信息提供足够的保护，是商家和用户都十分关注的话题。

一、概述

计算机仿真技术可以为学生提供虚拟的仿真情境,为学生创设一种开放的、主动的、发现式的探索式的学习环境,发展学生的高级思维能力和问题解决能力,从而通过对该情境的操纵、观察和思考得出合理的结论。计算机仿真可以在很大程度上激发学生的高水平思维活动,让学生通过反省性的、高水平的思维活动来建构深层的、灵活的、真正的知识,近几年,计算机模拟教学在国内外的电子商务课程中屡见不鲜,但仿真教学在计算机教学中的应用、尤其是在计算机网络课程中的应用还处于探索研究的阶段,将计算机模拟应用于教学活动中,往往能够收到事半功倍的效果。

电子商务引起人们的普遍关注，细说起来也不过是最近几年的事情。电子商务网络仿真实验室可以提供一个真实的环境,在这个环境中,学生可以模拟电子商务的各种活动。因此,电子商务网络仿真实验室具有可操作性、仿真性及适应性强的特点。可操作性,是指电子商务网络仿真实验室中的计算机所需软件;仿真性,是指学生在电子商网络实验室的计算机上安装了相关软件后,能够模拟IT环境,进行各种电子商务活动等;适应性强,是指电子商务网络仿真实验室能够成为与电子商务相关的多门课程的实习实训基地。在电子商务网络仿真实验室,学生可以学习基本的电子商务网站的建设流程。

二、计算机仿真技术

计算机仿真技术(computer?simulation?technology)是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具。计算机仿真，是在研究系统过程中，根据形式性原理，利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统。传统的仿真方法是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的，这种方法的优点是直接、形象、易信，但模型受限、容易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机上运行实现。它不怕破坏、容易修改、可重用。因此在现代化生产建设中得到了广泛的采用。并取得了丰硕的成果，带来了可观的经济效益。

计算机仿真技术的核心是按系统工程原理建立真实系统的计算机仿真模型，然后利用模型代替真实系统在计算机上进行实验和研究。由于近年来信息技术的发展特别是高性能海量并行处理技术，可视化技术，分布处理技术，多媒体技术，虚拟现实技术的发展，使得建立人——机——环境一体化的分布的多维信息交互的仿真模型和仿真环境成为可能，从而使仿真方法有了一些新的发展，形成了一些新的研究仿真方法热点，如：定性仿真方法；面向对象的仿真方法；分布式交互仿真方法；人——机和谐仿真环境建立方法学。

三、电子商务网络仿真实验室

利用仿真技术可以构建电子商务仿真实验室，通用的通信网络硬件实验平台《计算机网络》或《计算机网络与通信》是计算机专业的必修专业课程。它的实验主要是从以下几个方面进行设计的:网络技术做实验:它包括网络布线与制作,计算机操作系统的安装与配置,局域网的设计与实现,广域网的设计与实现。其目的主要是让学生了解常用网络的设备的连接、安装与配置。通过设计、连线和配置,完成网络数据通信实验。计算机网络原理的模拟与仿真:计算机网络模型,有许多协议支持实现,每种协议实现都有些算法。原理的模拟与仿真就是解决其中的一些算法实验,这种实验通常用软件加以实现,但同时也需一些硬件配合完成。其目的主要是使学生通过实验对算法应用理解更深刻。如:数据链路层的连续ARQ,网络安全中的加密算法等。网页虚拟实现交互指导实验:有些网络设备费用很高,也没有必要全部实做,设计一些虚拟网页,通过网络的操作达到实验的目的。如:网络的测试仪的使用,高端网络设备的使用和配置等。

在教学应用中，通过仿真技术不但可以节约教学成本，而且能取得良好的教学效果。

四、结束语

计算机软硬件技术的飞速发展，带动了计算机仿真技术的发展，使得计算机仿真方法有了更广阔的应用空间，其中对复杂的工业生产过程的仿真就是一个重要方面。面向计算机仿真方法学的几个主要发展趋势是定性仿真方法、面向对象仿真方法、分布式交互仿真方法和人机和谐仿真环境等。

分布式仿真技术篇5

关键词：分布式系统，综合化，动态化，前期仿真

 

0.引言

智能建筑的基本问题实质上是信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理。它实现的核心是系统集成，也就是说通过系统集成实现综合共享，提高服务质量和工作效率，达到多快、好省和高效的目的。然而，随着社会信息化进程的日益发展和受人们对经济日益国际化趋势的认同，智能建筑必将呈现出新的态势，这种态势体现在进行系统集成的同时，考虑建筑物的异构性、分布性、动态性和碎片性等因素的影响下，应充分体现系统的分布化、综合化、动态化和智能化，这是建筑智能化进程中一个必须重视的战略性问题。另外，任何工程对方案的考核是至关重要的，就智能大厦而言，对方案的考核是一个不容忽视的问题，所以对设计方案的前期仿真很有必要。

1.一体集成的分布化

智能大厦的系统一体化集成实质上是建立在系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成的多种集成的基础上的一门高新技术。智能一体化集成化的本质是计算机网络的管理。传统的集成式网络管理系统难以适应网络规模日益扩大、网络元素日益复杂的楼宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。

分布式管理就是将管理的功能合理地分布于多个管理实体，以便有效、及时地对网络资源进行监视、约束和控制，提高响应效率和扩展功能，更好地实现网络管理目标。一个实际的网络系统，可以根据管理的需要，按照地域、功能子系统、网络等定义相对独立的管理域并选定其管理者；各管理域通过管理者的交互实现全局管理目标。管理者之间的交互有两种结构：层次的和全分布的。层次结构是通过上层管理者与下层管理者的交互来完成各管理域的管理者之间的协调。全分布式结构是一种对等结构，采用该方式的管理者之间能直接对等通信。一个实际的应用系统，管理的分布化的过程就是将管理应用功能由集中式客户机/服务器（Client/Server）模式转移到分布式计算平台的过程。分布式计算平台的目标是实现跨平台资源的透明互操作和协同计算。

当前支持分布式计算主要有两类环境：基于过程的分布式计算和面向对象的分布式计算。目前的主流是后一类。如基于CORBA（CommonObject Request Broker Architecture，公共对象请求体系结构）和Java的计算，它们采用面向对象的技术，提供对象式的应用编程接口，主要是针对重用和异构环境下的操作问题，这对相对庞大和复杂的智能大厦系统是非常适用的，目前CORBA技术已引起业界的关注和重视[5]。CORBA是一个开放式跨平台的、语言独立的分布式标准，它引入的概念屏蔽了下层的网络传输，利用面向对象概念，实现分布式应用软件的可重用性和可扩展性，既大大简化了分布式应用系统的开发和维护，又便于异构环境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的优点。目前遵从CORBA规范的产品主要有Inprise公司的VisiBroker,IONA公司的Orbix,Digital公司的ObjectBroker,IBM公司的Component Broker等，将基于面向对象的分布式计算技术引入智能建筑是顺应技术潮流的，同时它应是甲乙类智能建筑的技术要求。

另外，分布式管理系统更容易实现大厦的智能化，不仅能实现管理的并行性和分布性，而且具有对管理活动的全过程进行多目标、多因素、多阶段、多层次的协调，实现管理系统的整体协调和全局优化。

2.一体集成的综合化

网络是建筑物智能化的基础，系统一体化是以网络为支撑的，网络信息来源于不同实体，随着智能建筑的不断深化，被管理的对象趋于复杂化，复杂化的因素主要有：被管理的对象趋于复杂化，复杂化的因素主要有：被管理的数量、对象的种类、组织的异构性、物理分布、参与组织的单元的数量、服务综合的程度等，这时，由传统的相对单一的网络管理扩展为基于分布化的网络综合管理是环境的必然要求。

环境是系统存在、变化、发展的外部条件；系统与环境相互作用、相互影响，进行信息、能量或物质的交换。

综合管理是指确保系统的所有资源根据其目的而有效运营的所有手段，它是系统与环境相统一的产物。有关综合管理的平台也在不断涌现和改进，如基于事件（event）的驱动轮询方案，基于CORBA平台的方案。论文大全。

3.一体集成的动态性

事物的发展是m相对稳定的，在相对稳定的情况下，随着环境的需要仍在不断的发展和完善。智能建筑系统一体化集成的动态性是基于分布式的管理系统，也只有分布式的管理系统才能更好地实现其动态化。

动态化有两个含义：其一是故障的检测与动态重组恢复；其二是系统具有可扩展性。分布式系统具有故障诊断软件包，采用互查技术来检测系统发生故障的部位，并进行处理，动态地分配或重组系统，使系统工作于可靠状态。分布式系统采用并行处理技术，可满足智能大厦分阶段建筑使用的要求，边组织，边开通，从而减少了一次性开通的难度和避免了一次性投资的方式。另外分布式系统的硬件和软件都是模块化的，模块的连接嵌入比较方便，能够很好地配合日益扩大的系统需求，便于提高和完善系统的性能，保障了系统的动态先进性。系统的动态化要求使用动态的管理策略，由于Java和CORBA的迅速发展，动态管理技术也在日趋成熟。

4.前期仿真

智能大厦的建设除了要达到预期的目标，即提供安全、舒适、快捷的优质服务，建立先进、科学的综合管理机制，节省能源和降低成本，还要达到系统的优化配置以减少投资。这就需要在工程实施前对系统设计的基本要求和功能进行考核，以便查漏补缺和修正。论文大全。另外，因为智能大厦的网络集成不同于研究试验网，网络系统可靠性、开放性等要素对大厦的智能化管理和提高运行效率具有十分重要的意义，所以，对智能大厦的前期仿真就显得不仅十分必要而且十分重要。

由美国的Cleve和Moler博士在1980年前后创立的、正在蓬勃发展的Matlab为系统的动态仿真提供了良好的环境。Matlab的家族成员之一的Simulink为系统的仿真更是提供了极大的方便，综合其它软件的使用可以使该软件在智能建筑的CAD中发挥更大的作用；此软件也能为其它软件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系统软件的调用。论文大全。该软件有两个明显的功能；连接与仿真。首先利用鼠标在模型窗口上画出所需的系统模型。然后利用软件提供的功能对系统直接进行仿真，在系统的任何节点上可以输出波形，从而更好地监控系统的工作过程，并实时地对系统模型进行修改以达到预期目的。这种思想和方法适合于智能大厦一体化集成的仿真与分析，相信基于Simulink的仿真技术必将在智能建筑的CAD中打开一个崭新的局面。

5.结论

通过以上分析可见，随着智能大厦进程的不断加快和深化，随着“数字城市”和“数字地球”研究的不断深入，智能大厦系统集成的主要趋势将是分布化、综合化、动态化，它们之间的关系是相辅和承和互相促进的；同时由于智能大厦的建设是一种投资行为，对其进行前期仿真是十分必要性。

 

分布式仿真技术篇6

关键词：飞行训练模拟器 高层体系结构 异构集成

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0026-03

Set up the Battlefield Environment for Hardware-in-the-loop Simulation Research

Huang Zhijun

（Troops95934，CangzhouHebei Province， 061000，China）

Abstract：In order to integrate heterogeneous flight training simulator of simulation performance for a practical environment.Based on high-level architecture HIA system integration， and through the agent state member of the bridge technology， based on optical fiber reflective memory real-time network of hardware-in-the-loop simulation system of real-time and interoperability problem， for the subsequent references are provided for the integration and reuse of simulation system.

Key Words：Flight training simulator;High level architecture;Integration of heterogeneous

近几年来，我国军用仿真装备发展迅猛，为部队提供了大量性能逼真的优良装备，为新装备的改装和训练单兵驾驶技能发挥了重要作用。随着实战化训练的深入，为了拓展仿真系统职能，节约成本，在不改变原有仿真系统的性能并能单独使用的基础上，对现有的飞行训练模拟器进行集成，构建新的仿真系统，实现实战对抗的仿真环境，成为模拟器集中使用和维护单位共同研究的课题。

对花巨资研制的异构模拟训练装备进行重用和互操作的研究工作在国内外一直探索推进，效果最显著的是美军。上世纪80年代后期，冷战结束，美军被要求缩减开支，同时又要对分布在广阔地域的各种威胁提供国家安全措施。但当时国防领域的许多设施已不能适应面临的新威胁，而国会、民众对军用系统的花费、漫长的生产开发周期和在有效投资方式下实现军队现代化所面临的困难失去了耐心。面对这些难题，大部分人主张利用先进的计算机硬件、软件和网络通信技术，用较少的投入解决较多的问题。仿真作为提供这种技术的手段被特别看重。在20世纪80年代，采用SIMENT协议，实现了人在回路的实时仿真系统，创建了训练的新途径，在武器系统开发、建模和仿真方面创造了前所未有成就。于是建立昂贵的武器系统模拟器成为军用系统开发的必经过程。战争形态在变，战争环境越来越复杂，就意味着要在综合仿真系统的开发上投入也越来越多。

在20世纪90年代随着国家财政进一步紧缩，国防部面临着巨大的财政压力，为了国防需要如果继续开发仿真环境，就必须采用更加有效的投资方式进行开发;不能再为解决一个新问题而开发一个新的仿真系统;更不能允许多个机构开发类似的仿真系统;而且还要把已有仿真项目纳入到模拟训练和演习任务中去。美国国防部希望找到支持国防仿真系统（包括不同机构研制的单一仿真和综合仿真系统）重用的途径，这样以重用和互操作为目标的高层体系结构（high level Architecture，HLA）技术应运而生。1995年美国防部首次在建模与仿真大纲中提出，1996年就正式规定HLA为仿真项目的标准技术框架，取代了原有的DIS、ALSP等标准;2000年成为国际电气电子工程师协会（IEEE）的国际标准IEEE1516。

采用HLA技术体制，可以将单个仿真应用连接起来组成一个大型的虚拟世界，在这个虚拟世界中，可以进行大规模的多对多/部队对部队的战术、战略原则研究和演练仿真;可提供多武器系统的体系攻防对抗仿真和武器性能评估仿真;还可进行不同粒度，不同聚合度的对抗仿真和人员训练仿真。

国内对HLA技术研究已经有了一定的基础，也开展了广泛的应用研究、取得了不小的成绩。但立足半实物仿真系统，基于HLA技术研究组建更高集成度综合仿真系统的方法报导很少，特别是针对异构系统集成也没有给出很好的解决方案。

该文以飞行训练模拟器半实物仿真系统为基础，通过为其搭建空战仿真平台（HLA系统）并进行异构系统集成的方式，研究构建飞行训练模拟器空战仿真系统的方法和关键技术，重点对系统框架、集成方法、桥接组件设计等方面展开讨论，给出了解决方案，同时还对原半实物仿真系统的适应性改造做了简单的阐述。

1 综合仿真系统框架

飞行训练模拟器集成研究的出发点是将研制厂家不同、型号不同的飞行训练模拟器基于HLA技术进行异构集成，在局域网构建分布式的实战化对抗模拟训练环境。也就是将集成的飞行训练模拟器综合仿真系统作为一个联邦，作为载机、目标机的半实物仿真飞行训练模拟器和相关仿真模型为联邦成员。联邦成员通过向运行支撑环境RTI（Run Time Infrastructure）请求服务加邦，并生成各自的对象实例，由RTI实现对对整个仿真系统的联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理和数据分发管理，达到综合仿真的目的。

由于该文重点关注是集成方法研究，按最简单的作战想定和作战流程，构建最基本的仿真系统，所以只对构建仿真系统的核心组件进行建模。在这个以飞行训练模拟器为基础的实战化模拟训练综合仿真系统中，有四个组件是必需的：一是载机、二是目标、三是导弹、四是导调和态势组件，其它组件如地面雷达、预警机等可以在进行实际系统建设时再考虑，因为HLA集成的系统是开放的可以进行扩展。飞行训练模拟器综合仿真系统结构示意图如图1所示。

载机联邦成员和目标机联邦成员分别是基于光纤实时反射内存网的半实物飞行训练模拟器，主要完成飞机的运动参数解算，输出位置、速度、姿态、截获、跟踪、下达发射指令等参数。它们互为目标机，在属性上没有差异，都是飞行器，对方的载机就是己方的目标。

导弹联邦成员是在vc++6.0环境下，依据HLA规则开发的导弹模型，主要完成空空导弹的飞行弹道计算，输出位置、速度、姿态和爆点等参数。

导调/态势联邦成员是由语音设备、仿真计算机、投影仪、幕布等组成，生成飞机、导弹等对象实例，并实时接收仿真系统各自实例的运动参数等信息，以二维或三维的形式将整个作战过程予以呈现;教员或指挥人员下达命令并根据态势进行指挥引导。

仿真管理联邦成员是由主控仿真计算机和控制软件组成，完成对整个分布式半实物仿真系统的任务方案设定和各模型参数的初始化，实现模型间的信息交互与数据、时间管理，并对仿真系统监控，实时掌握系统工作状态，进行协调控制，同时记录仿真数据，用于系统分析与数据再现。

进行集成的飞行训练模拟器是基于光纤实时反射内存网的 DIS的系统。在综合仿真系统集成过程中，DIS系统和HLA系统之间数据信息转换方式是集成的关键技术，出于时间策略和在互操作的考虑通常采用桥接的方法集成。桥接组件是联系HLA系统与DIS系统的关键组件，它具有适合HLA与DIS双重标准的接口应用，一般单独进行设计。

在这样的总体设计下，就只需要设计两个组件，分别是以HLA标准设计的导弹联邦成员和具有HLA和DIS双重标准的桥联邦成员。按HLA原则设计的导弹联邦成员，提供导弹的运动学仿真数据和与其它联邦成员的对象属性及交互数据;作为集成关键组件的桥联邦成员设计在后面再加以讨论。

2 仿真对象建模

HLA（high Level Architecture）是分布式协同仿真的高层体系结构，它定义了联邦和联邦成员构建，描述了联邦成员交互的基本准则和方法，为各种类型的仿真提供了一种通用的仿真技术框架，从而便于仿真“组件”（联邦成员）的集成，最终实现联邦成员之间的互操作和重用。HLA的主要支撑技术是分布式并行离散事件仿真技术和面向对象的建模与仿真技术。

HIA的协议规范主要由HLA规则、RTl的接口规范说明和对象模型模板（object Model Template，OMT）三部分组成。其中，对象模型模板是实现仿真联邦成员间互操作和联邦成员重用的关键，代表了HLA的基本原则，是HLA技术采用面向对象的建模与仿真技术的直接反映。HLA对象模型主要包括联邦对象模型FOM和仿真对象模型SOM，其中FOM定义某个具体联邦中各个联邦成员之间交换信息的内容及其格式，SOM描述联邦成员与外界进行信息交换的能力。按对象模型模板建立的联邦对象模型（FOM）和仿真对象模型（SOM）作为仿真系统的说明文档，使用户可以直观、完整的理解仿真系统和仿真组件的功能与数据交互接口，极大的便利了仿真组件的重用和扩展。

OMT规范下的FOM/SOM文档共13个表格，描述了交互对象的数据、流向等各个方面的定义。作为系统的共同理解基础，这里给出拟为飞行训练模拟器综合仿真系统设计的对象类结构示意图和交互类结构示意图，如图2和图3。

图2的绘出了载机、目标机（战斗机，Fighter）和空空导弹（AAMissile）的对象类定义，他们是描述战斗机或空空导弹的阵营、状态、位置、速度、加速度等数据的集合。图3的是参与仿真的交互类，他们是在仿真中可能由仿真实体（与对象类相对应）发出的动作，是瞬时数据。lockEnemy是战机被锁定时使用;fireMissile是给导弹的发射信号;beingKilled是飞机收到有效攻击后给出的被摧毁信息;AAMissile类的Explosion子类指导弹发出对敌机进行攻击的被爆炸信息。

3 飞行仿真系统改造

飞行训练模拟器综合仿真系统进行逼真的实战化模拟训练必须遵从时空一致性原则，所以参与集成的模拟器要有统一的地景库数据;载机和目标机都是单一的训练模拟器，在其原有视景中并没有目标机及导弹发射视景，雷达显示器也没有截获跟踪目标符，必须添加，其中目标机运动仿真数据及雷达截获数据由对方仿真计算机经联邦成员提供;导弹是动态的，发射指令是由战斗机下达，运动仿真是由导弹联邦成员自己完成。

3.1 统一地景库

时空一致是战场仿真必须遵循的原则，所以必须把不同厂家研制的飞行训练模拟器地景库数据统一起来，这并不影响原有模拟器的性能且能增加空战的真实感。

3.2 在视景库中添加目标机

载机和目标机都是单一的训练模拟器，在其原有视景中并没有目标机，为增加实战仿真的逼真性在视景库中必须添加。由行训练模拟器互为目标机，所以目标机的运动仿真数据由对方仿真计算机经RTI提供给攻击机。

3.3 导弹发射逻辑控制传输

导弹发射逻辑控制由模拟器（DIS系统）中的载机发出，经桥联邦成员转到RTI后发至导弹联邦成员。

4 桥联邦成员设计

为解决半实物仿真与分布式仿真的实时性和互操作问题，在该仿真系统增加一个桥接组件。关于基于HLA技术的半实物仿真集成的桥接组件设计探讨很多，都是基于实时性和互操作并针对具体的半实物仿真设备和整个系统考虑进行的。该方案出于既节约成本、尽量少的改动和编制应用程序又保证系统的实时性和互操作，经比较采用联邦成员的方法。联邦成员采用通用计算机，系统为 Windows XP操作系统。半实物仿真联邦成员与联邦其他成员间通过以太网调用RTI服务实现信息的交互。飞行训练模拟器是基于光纤实时反射内存网的DIS的系统，只要在原系统中任意加入一个光纤反射节点，就可以获得原仿真系统在网络中传递的所有数据，所以这里称新加入的光纤网络节点为数据节点。联邦成员仿真机接入实时反射内存网数据节点，通过网口实现信息的交互，所以联邦成员是飞行训练模拟器与HLA分布式仿真系统的连接纽带，如图4所示。

在仿真运行时，半实物仿真联邦成员通过调用RTI服务订购半实物飞行训练模拟器所需的外部信息（目标的位置、速度、姿态信息），通过采用UDP协议的网口，发送到实时反射内存网上的数据节点，供半实物飞行训练模拟器调用;同时，半实物飞行训练模拟器又通过采用UDP协议的网口，将本身的位置、速度、姿态信息发送给半实物仿真联邦成员，半实物仿真联邦成员通过调用RTI服务公布半实物飞行训练模拟器的运动信息，其他联邦成员就可以通过调用RTI服务获得这些信息。完成联邦成员间的数据交互。

5 结语

飞行训练模拟器以桥接方式进行系统集成，既解决了实时性又保证了半实物仿真系统的完整性，扩展了系统仿真功能，又不影响原系统的重用。论文研究并解决了HLA技术和半实物仿真系统集成设计的主要技术问题，对扩大仿真规模，完成系统的重用和互操作具有一定的积极意义。

参考文献

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分布式仿真技术篇7

关键词:风送式喷雾机;风筒;计算流体动力学;流场分析

0引言

新疆建设兵团机械化规模棉花种植面积约70万hm2，主要采用矮化密值种植模式，普通喷杆式喷雾机无法穿透棉花冠层，施药效果不佳［1－4］。为提高施药效果，在现有普通喷杆式喷雾机的基础上，先后出现了吊杆式喷雾机和风送式喷雾机。吊杆式喷雾机虽然在药液沉积分布和施药效果上有所改善，但雾滴难以在冠层内扩散，冠层内的药液沉积分布极不均匀;风送式喷雾技术主要是利用气流将农药雾滴喷入作物冠层，可大幅度增加冠层内部的药液沉积量［5－9］。Endalew等［10］利用仿真技术建立了风送式喷雾机的仿真模型，对喷雾气流速度的高低分布进行了研究。TsayJR等［11］利用CFD仿真技术对果园风助式喷雾机的雾滴穿透及喷雾性能进行了研究。祁力钧等［12］在原有喷雾机的出风口设计安装1个锥形导风筒和1个同轴柱形导风筒，对两种结构不同的导风筒进行数值模拟，分析其运动轨迹和出风口处的气流速度分布。张晓辉等［13］在原有风筒上增加导流板装置，减小出口尺寸和出口间距，试验表明改进后的风筒能实现高效和风速变异小的风幕。洪添胜等［14］利用仿真方法，研究了风筒内导流片数目对内部流场的影响，试验结果表明导流片数目一般以4～5为宜。宋淑然等［15］利用数值及正交试验的方法，对风送式喷雾机的喷筒结构进行了优化，仿真计算模型并通过试验验证了模型的可信度。本课题组利用风送式喷雾技术，设计了棉花施药喷杆喷雾机［16］。在此喷杆喷雾机上的风送系统设计中，导风筒的结构是基于经验设计完成，在大田试验过程中虽然对气流扰动有一定的效果，但出风口处的风速分布均匀性和作物雾滴沉积性还有待提高。国内外学者的研究发现:CFD仿真技术对喷雾机结构及其性能的研究是可行的，且研究发现风送式喷雾机风筒结构及内部导流片形状对风筒内流场分布和出风口速度分布具有较大的影响，从而影响喷雾分布均匀性、雾滴沉积均匀度。针对现有的棉花施药风送式喷雾机，本文设计了一种风送式喷雾机风筒，并利用CFD仿真技术研究风筒气流场分布，通过试验验证模型的可靠性，将设计的风筒安装在喷雾机上进行实际大田作业，检验了风送式喷雾机的雾滴沉积分布情况。

1风送式喷雾机风筒结构设计

为了提高风送式喷杆喷雾机的施药效果，在实际施药过程中，风筒出风口处的风速分布要尽量保持均匀，在进风口到出风口的过程中，内流场的区域的变异系数要尽量小，且在各个局部交接点要保持较小的耗气量。为了满足上述要求，本文设计一种风送式喷雾机风筒，具体设计结构如下:风送式喷雾机风筒外部结构如图1所示。风筒由柱形段和锥形段组成，进风口柱形段与出风口柱形段之间的夹角为160°，锥形段部分分成对称的两侧出风口部分。

2风送式喷雾机风筒计算模型仿真模拟

2．1模型建立与计算域确定

在风筒流场分析之前，首先要建立风筒的仿真模型。

2．2网格划分

本文采用ICEM对风筒及外流场进行网格划分，由于风筒内部结构比较复杂，外流场部分相对规则，故将分成的两个部分分别进行网格划分。风筒部分采用非结构化网格，外流场部分采用结构化网格，两部分均为体网格;在风筒的进风口与出风口处采用网格加密，并且在内外流场交界处创建交界面。

2．3数值计算与仿真结果分析

2．3．1数值计算参数设置

边界条件是指在求解域的边界上所求解的变量或者其一阶导数随地点及时间变化的规律。合理的边界条件是CFD稳定有正确定解的前提，也是计算收敛并得以进行的前提［5］。风筒气流场仿真计算模型为Realizablek－ε湍流模型，进口采用速度进口边界条件，进口速度为20m/s，湍流密度为5%，水力直径为104mm;出口为压力出口边界条件，出口压力为大气压，回流湍流强度为5%，回流水力直径为162mm;壁面条件为默认的WALL壁面函数，内部交换面设为Interior;选空气作为材料，材料密度设为1．225kg/m3，动力粘度设为1．7894×10－5Pa•s。本文采用分离式求解器，压力速度耦合方式选用Simple算法，采用二阶迎风格式进行求解。当各项参数设置完毕后，设置迭代步数5000进行计算，在迭代计算1666步后，各项残差值均低于10－4，计算收敛。

2．3．2仿真结果分析

选取风筒的两个侧面分别观测风筒内部的气流速度和风筒外流场气流的速度云图，分别如图8、图9所示，整个风筒的气流走势迹线图如图10所示。不同颜色表示不同的气流速度。根据图8所示的风筒内流场速度分布，仅在导流板与导流片的交接处出现较小的气流漩涡，此旋流对耗气量影响较小，风筒4个出风口处的速度分布均匀，整个风筒内流场区域风速变异系数较小。

3试验验证与分析

3．1验证装置

为了更进一步验证仿真结果，定量地对风筒外流场的相关点进行了速度测试。

3．2风场测试方法

为了检验风筒的气流强度及均匀性，对风筒的气流场速度分布进行了测试，测试点分布如图12所示。测试区域取风筒出风口平行区域，横向宽度为0．6m，测试区域纵向长度为0．4m;从出风口处开始，横向与纵向均间隔0．05m，即取8排测试点，每排测试13个点，共104个测试点。试验时，风机连接变频器，通过改变频率，使风筒进口风度达到相对稳定的气流速度，约为20m/s。本试验采用VT100型热线风速仪(法国KIMO仪器公司)进行风速测试，每个测试点测量6次取均值。

3．3试验结果及分析

图13(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示分别为不同的纵向距离下每个横向测试点的试验值与仿真值的对比折线图。从8个对比的折线图中可以看出:实测值与仿真值的趋势基本保持一致，因此风筒所建立的仿真模型有效。根据图13(a)、(b)、(c)、(d)的折线图发现:离地距离为0．85m～0．7m的4个出风口的风速基本保持一致。这表明，4个出风口的风速较为均匀。

4大田试验效果

4．1试验方法

为检验安装该风筒后喷雾机的雾量沉积分布情况，选择田间进行喷雾机实际作业。

4．2试验结果

应用MatLab软件对扫描完成的水敏纸图像进行处理，将灰度图像转化成二值化图像，根据二值化图像的像素点统计计算每个测试点叶片的雾滴沉积率。5结论1)设计了一种风送式喷雾机的风筒结构，通过建模及参数设置对风筒的内流场和外流场进行仿真分析，分析风筒出风口处及外部流场的风场情况。通过室内试验对风场进行试验测试，并对比实测值与仿真值，验证了风筒仿真模型的有效性。2)将该风筒实际运用到大田试验中，并通过图像处理的方法对棉花上的雾量沉积分布特性进行研究。雾量沉积分布试验结果表明:棉花整个冠层的叶片正面雾滴沉积率达到了79．58%，叶片反面雾滴沉积率达到了33．38%，冠层上部、中部、下部叶片正反面雾滴平均沉积率相差均＜10%，整个冠层雾滴沉积分布均匀性较。3)该风筒结构设计在一定程度上有效减小了漩涡，提高了冠层内部的雾滴沉积率，但依然存在局部损失;出风口处的风速分布较均匀，但外流场部分的风速的分布并没有达到出风口处的均匀性。后期将对风筒进行结构优化，进一步减小局部损失。风筒的柱形段及锥形段的结构尺寸对流场的影响有待于进一步的研究。

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分布式仿真技术篇8

随着我国科学技术的快速发展，使得我国的计算机仿真技术得到了质的变化，并且，它也是当前我国信息化社会下的产物。另外，我国本来就是一个制造业大国，通过把计算机仿真技术应用到我国制造业的发展中具有非常重要的作用。本论文对系统仿真类型进行了简单介绍，接下来，对计算机仿真在制造业中的应用及发展现状进行了详细的概述，最后对计算机仿真技术的热点以及对我国制造业的影响进行了研究，希望本论文的研究工作能够为我国计算机仿真技术在制造业中的应用与发展提供一点借鉴意义。

【关键词】计算机仿真技术 信息化 制造业

1 对系统仿真类型进行概述

顾名思义，“仿真”就是对现实世界的物体进行模拟的一种状态，使其达到逼真的情形。在工程技术领域，经常采用系统仿真技术来研究相关事物，如通过系统模型的相关实验来研究设计或者存在的某个系统。表1为系统仿真分类表。

2 对计算机仿真技术在制造业中的应用以及发展现状进行概述

由于我国是一个制造业大国，并且制造业在我国的国民经济收入中也占很大的比例，因此，国家及企业都非常重视我国制造业技术的发展。随着我国科学技术及制造业的进步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速发展。而系统仿真技术作为工程领域里面的一个重要手段，其被大量应用到我国制造业进行研究及实践，从而产生出一些先进制造技术。

对于系统仿真技术而言，如果从本质上面来讲，其就是通过建立仿真模型，然后再对仿真模型不断进行实践模拟的一种先进技术。它的实现过程主要是由仿真语言、计算机高级语言、以及计算机仿真软件来实现，具体情况如上图2-1所示。可以很明@的看出，对于一个典型的仿真软件来讲，它主要包括程序包、仿真语言、仿真环境三种不同的形式，它的覆盖功能也不是完全相同的，并且，从下到上是大致的反映了计算机仿真软件的一个发展情况。随着相关技术的发展，直到上个世纪80年代后期，出现了一体化的仿真环境。随着我国计算机技术的进一步发展，开始出现了面向对象的并发执行机制，这样，就非常容易的实现在数据库管理的基础之上来对实验及模型数据、以及实验仿真的结果等进行统一的管理，与此同时，人工智能等相关的先进技术也开始应用到仿真建模、运行以及对仿真的结果进行分析之中。另外，广义的制造系统的相关仿真器也开始大量出现，在某种程度上面很好的实现了对制造系统进行的非语言建模、以及模型数据驱动等相关的重要功能。比较典型的一体化仿真软件有TESS等，广义的仿真器有FATOR等。

3 计算机仿真研究的热点以及对我国制造业的相关影响

自从上世纪末以来，随着我国制造业的竞争不断加剧，产品生产周期不断缩短，这样就导致系统仿真技术不断向横向的方向发展，在制造业里面比较典型的就是“虚拟制造技术”的发展。根据虚拟制造的概念可以得知，需要先采取计算机来模拟整个产品的设计及制造过程，这样便于发现各种问题，并且在产品制造之前就把问题解决掉，从而提高生产效率及产品质量。

随着制造业的发展，仿真技术在我国制造行业里面的又一个重要研究热点诞生，即虚拟产品的开发（VPD），它最早是来源于并行工程的思想。并行工程技术（CE）在对产品进行开发之前就对产品的整个生命周期进行全面的考虑，这样，对解决相关产品的设计以及开发之间的矛盾是非常有益的。而虚拟产品开发是在并行工程的指导下，把大规模的产品数据管理系统以及CAD等产品设计系统等进行综合起来，从而进一步的形成虚拟产品的开发环境，这样就可以在该环境下进行产品的策划、设计等，以及预测产品在真实环境下的相关特征、功能及性能等，这样在进行实际设计、生产的过程中，可以减少反复或者变更等的次数。VPD技术能够深入到各种复杂产品的制造之中，从而为企业产生巨大的经济效益。

随着计算机技术的高度快速发展，对仿真技术的相关应用已由单一的形式向复杂性的方向进行发展。由于现代制造企业面向全国甚至全世界，因此，它的仿真对象也是分布在不同的时空，在这样的背景下就产生了分布交互化仿真技术（DIS）。对于这种仿真系统来讲，它所包括的内容有：构造实体、实体-虚体、真实方面的实体等，并且，这些实体是可以基于不同时期的相关技术、不同产品的相互组成、不同的系统方面的目的、以及不同生产厂家的相关技术等，对于这样的复杂情况是允许他们进行交换操作的。分布交互化仿真技术（DIS）通过采用计算机网络将分布在不同地点的仿真设备进行连接起来，这样便可以通过实体之间的数据方面的交换构成时空到合成仿真环境的一种比较先进的仿真技术。

如今，在我国制造业中已经产生了虚拟企业或者类似于DIS的虚拟研究开发中心等。就目前来讲，比较出名的就是香港城市大学与香港生产力方面的促进局共同构建的快速科技中心，它就是虚拟研究开发中心。由于当今社会是动态快速发展变化的，人们的需求更多转向个性化、多样化等方向，因此，对于制造企业来讲，它们就要抓住市场的需求，然后采取方式（如柔性生产制造）来快速响应市场需求，这样才能够为企业获取更多的市场利润，但是，通常情况之下，由于企业在短期内存在相关资源欠缺等方面的局限性，在这样的背景下，企业要想获得市场机会，它们就有可能通过互联网来临时连接成一种动态方面的联盟-也就是所谓的虚拟企业。

4 结束语

随着我国社会的不断发展，导致计算机仿真技术的发展也日新月异。在制造业中，对于整个产品的生命周期来讲，仿真技术都表现出其强大的发展潜力。在当今制造业竞争激烈的社会，计算机仿真技术在制造领域的应用及发展在不断的扩展，其功能也更多的面向可视化、智能化生产、绿色制造等方面不断发展。

参考文献

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作者单位