虚拟样机本科毕业论文

机电一体化中的电机控制的探讨思考机电一体化中的电机控制与保护机电一体化发展趋势探究SFC的结构化特性及其在机电一体化实践教学中的应用浅谈机电一体化应用技术浅析机电一体化在科技馆的应用与发展试述机电一体化系统设计原理机电一体化的基础实用技术简介机电一体化技术在康复医学上的应用研究机电一体化人才培养模式的探讨世界汽车机电一体化的发展特点浅谈机电一体化课程的教法机电一体化技术在机械制造工程方面的发展方向舰船机电一体化装备故障诊断技术研究机电一体化技术在S—1800连晒机上的应用随着科技的发展，现在的机电一体化产品已经涉及到机械、电气和控制等众多领域，所以单领域、独立的设计方法已不能满足综合设计的需求。为此将虚拟原型技术引入机电一体化产品设计中，形成一种基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术。本文具体研究了基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术，首先利用NI的SoftMotion模块将SolidWorks和LabVIEW紧密结合，构建基于SolidWorks-LabVIEW的机电一体化综合仿真设计环境。其次，研究了机电一体化虚拟原型的建模方法，具体包括机械建模、电气建模和控制建模三个部分。此外以Elecworks-SolidWorks联合设计的基本方法为例简单研究了分块设计的方法。再次，研究了基于机电一体化虚拟原型的仿真设计方法，包括机械、电气和控制等领域的仿真设计，在此基础上研究了综合仿真设计。最后，研究了从虚拟原型向现实环境过渡的方法，利ICompactRIO平台对虚拟原型进行快速部署，进而可以直接指导产品的生产制造。通过实例表明，基于虚拟原型的机电一体化产品设计方法能有效解决传统机电一体化产品设计遇到的问题，大大缩短产品的研制周期，为机电一体化产品设计方法提供了全新的技术途径。

随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发,结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步,衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。下面是我为大家整理的计算机仿真技术及应用本科 毕业 论文，供大家参考。

《 化工中计算机仿真技术研究 》

摘要：目前，计算机逐渐被普及到生活生产各个方面，并逐渐被拓展至化工行业内应用，计算机仿真技术化工行业内应用范围渐渐被扩大，某种特殊程度上促进化工行业可持续发展。本文由计算机仿真技术化工行业应用角度阐述该技术优势，以及对其应用必要性，希望可以对相关工作者带来一些启示。

关键词：计算机仿真技术;化工;应用

伴随科学技术逐渐发展进步，化工行业设施装置逐渐趋于大型化、复杂化发展，自动化水平逐渐提升，操作要求更加严格。需要相关操作人员与技术人员渐渐提升自身业务能力与水平，不单确保生产设备能够稳定安全与长期运行，还需要有关工作者对于发现事故做到尽快合理处理，争取避免有所损失。在化工行业里，传统培训体系偏向于师傅带领徒弟传帮带形式，而有关工作人员对于故障处理的能力，通常要靠长时间实践积累为主，还要具备资历师傅将其所掌握的原封不动传授给徒弟。该方式比较真实，但却受到授培训时间与周期限制，培训内容缺少丰富性，某种程度上有可能增加相关工作者独立上岗时间，不符合生产技术可持续发展与生产装置更新所需。

1应用计算机仿真技术重要性

化工行业常需要针对部分具体工程设备与工艺流程予以操作，才逐渐深入至岗位操作人员，然后通过培训，培训工作通常结合实物挂图与微缩器具将知识传授出去，传授过程比较枯燥。实物挂图与教具基于实用因素与经济因素，并不选择大尺寸，致使所有培训工作人员详细掌握相关操作与原理。结合3D技术绘制能够让设备形象更趋于逼真化，可做任意旋转，使培训工作人员可实现全方位观察工艺与设备[1]。结合Flash技术制作设备动画有效代替挂图，对设备动态进行演示的时候更为生动形象，帮助相关人员针对设备工作原理予以掌握，能够很好带动培训人员热情。并且，使用设备较为方便，对使用要求可以很好满足。

2基于计算机仿真技术化工数据模型

结合计算机做仿真模拟，是把化工过程数理带入计算机当中，接下来经计算机把工艺过程进行模拟与反映。所有原理基于人为因素转变，可以得到与之匹配反应过程与反应结果变化值。通常情况下它存在下述优势。其一，友好人机交互界面。当前，诸多化工业模拟软件设计规则都以微软公司为基础，使相关工作者能快速上手并投入相关操作中，让相关人员感到轻松便捷，培养浓厚实验兴趣，并充分调动起工作积极性与能动性。其二，对工程装备的性能反应较为真实[2]。要充分分析化工设备反应过程，建立同它相互匹配模型，凭借实验把所有过程全权反映出来，对操作工人熟练快速掌握操作技能非常有利。我们在下述 文章 中列举一个化工工业常会涉及到的一个模型，希望可以供相关操作人员参考。计算机仿真系统具有许多特点，如重复、复杂性和多个，20世纪50年代初，西方国家一直在计算机仿真系统的动态和静态特性进行了研究，并取得了非常重要的影响。仿真系统对我国化工行业也进行了一系列的设计和研究，但也限于静态研究范畴。

3针对电子数字方面的研究

基于计算机仿真系统的特点，可以把它看作是非线性的本质，及其相对高阶的时候，分析 方法 和经典控制理论，计算机模拟在化工系统动态性能研究是非常困难的[3]。本文通过计算机在电子数字计算机系统微积分方程，计算，介绍了结合时域动态性能指标体系，这将最终调整方案出来。第一，系统是稳定的;第二，在数值计算时，系统的输入值等于;第三，在排除干扰因素，把化学工作在正常状态;第四，干扰因素考虑在内的情况下，各种干扰因素也作为单独的个体来处理。本文通过预测校正格式，欧拉方法是迭代微分方程数值积分计算。

4计算机仿真系统的改进方案

当前，化工仿真系统应用范围很广，但由于化工设备操作和较大的工艺流程不同，当前的仿真软件，仿真机器，更好的培训新员工无法满足，因此，未来的新的仿真技术和仿真软件的发展空间仍然是大[4]。未来，应该与自动控制理论相结合，适当参考校正环节能有效地改善系统动态性能的质量，使其有较高的稳定性和抗干扰能力。可以连接到气体的输入端仿真系统的微分和积分负反馈环节，最终会使动态性能大大提高，它相当于系列的介绍和链接。我们计算的结果可以看出，只要相应的参数选择正确获得超出预期的效果。微分和积分部分的结构可以被视为一种天然气供应预感桥，放置在相同的速度管道温度传感器已经变成一座桥两个手臂，表达时间常数很小，时间常数相对较长。仿真系统的输入结构的负面反馈链接到系统具有更好的动态性能。基于基本知识理论，修正的链接对系统控制精度的影响，通过计算结果我们可以看到，只要精心挑选的组件参数，达到理想的效果是指日可待。我们提倡这项计划的最明显的特征是它简单易操作，换句话说，只要其中一个传感器连接到导管，同时本文串并联在同一桥臂上面的。连接到放大器的输入和先进的网络，结合线性系统的自动控制原理做提前修正原则，与放大器的输入电阻和电容组成先进的网络，可以很好的改善系统的动态品质。讨论上述3种改进方案是基于先进的理论为基础，由计算结果可以看到，他们所有的3种基本上可以改善系统的动态品质。第一种和第二种的系统还可以明显改善方案来提高抗干扰能力。和改进项目的这些类是基于现有技术的前提下，没有相对比较容易实现的障碍。当然，想把他们对实际系统的引用，还需要很长一段时间。

5结语

目前，计算机仿真技术生产与培训方面应用比较多，所以，要着重强化对仿真软件与仿真机器开发设计，计算机仿真技术进一步推广，要对该项技术加速深化，让它的应用范围与性能得以提升。计算机仿真技术应用，促进高新技术更进一步发展，促进科学技术加速发展，同一时间为化工行业提供更为广阔发展空间。未来可持续发展当中，化工行业把握计算机仿真技术应用 措施 ，为企业赢得更多收益。

参考文献：

[1]余小花.基于计算机仿真技术的自动化物流系统设计[J].自动化与仪器仪表,2014(12)：66-67+70.

[2]李晶,侯倩倩,田彬.浅谈计算机仿真技术在我国公铁联运物流系统中的应用[J].通讯世界,2014(22)：3-4.

[3]杜静.关于计算机模拟仿真技术在物流自动化系统的相关研究[J].物流工程与管理,2015(1)：97-98.

[4]赵冉,朱西方.仿真技术在高职计算机网络教学中的应用探讨[J].河南科技,2014(1)：282.

《 计算机仿真技术及其应用 》

随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发，结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步，衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。计算机仿真技术在近些年不断的发展，而且科学家在众多的领域都联合计算机机仿真技术进行开发，并取得了良好的成果。本文通过对计算机仿真技术的概况进行阐述，探讨计算机仿真技术的应用。

一、计算机仿真技术的定义

计算机仿真技术通过对科研工程人员和系统操作管理人员进行研究，利用计算机多种软件分析、设计、模拟实际环境，进行仿真的科学实验的技术。计算机仿真技术比真实试验更加省时省力，大大节约科研成本。所以计算机仿真技术一经推出，就受到人们极大的喜欢。

二、计算机仿真技术各阶段的发展及未来发展的趋势

计算机仿真技术根据计算机、图形图像、建模、三维、系统等技术的发展可以分为以下四个阶段发展：

(1)模型试验阶段

(2)数字化仿真阶段

(3)图像化仿真阶段

(4)虚拟现实技术阶段计算机仿真技术在这四个阶段里，每个阶段的发展都各种特色及侧重点。如模型试验阶段就是注重试验建模;数字化仿真就是对计算机数字化设计;图像化仿真注重运用图像进行表达设计;虚拟现实技术采用特色设置配备三维技术，是仿真技术更加逼真。随着社会的发展，计算机 网络技术 的进步，结合人们的生活需求，计算机仿真技术越来越趋于人性化。在未来，计算机仿真技术会朝着几个趋势进行发展：分布式、协同式、沉浸式、网络环境式的计算机仿真技术。如分布交互仿真就是运用计算机网络技术把各地分散的仿真实验进行串联起来构建一个网站的仿真实验环境。协同式仿真就是建立配合生产协同作用。沉浸式仿真就是满足纵向信息分享的要求，使得数据更加直观，更便于分析。网络环境式仿真就是建立在虚拟网络的仿真模式，这种就更具有普遍性。这几个计算机仿真技术发展的方向，从纵向和横向都有发展，至于多方位的满足人们多计算机仿真技术的要求，这也加快了计算机仿真技术的推广。

三、计算机仿真的步骤及技术核心

计算机仿真技术研发的步骤可以分为三大步：一是建立数学模型二是数据模型的程序化三是仿真实验。第一步建立数学模型，即是科研这通过多方面的考究分析，建立起一个特定的具有边际的数据模型来进行对象研究。第二步数据模型的程序化，即是对数据模型进行数字化及编程化。第三步仿真实验即是对已经建好的模型，进行仿真式的模拟实验，形成一个系统的仿真模式。经过这三大步奏，便能得到想要的仿真数据。计算机仿真的关键技术有面向对象的仿真、分布交互仿真、智能仿真三个主要关键技术。这三大关键技术，纵横相互关联的，而且是逐层递进的关系。智能化仿真将是未来的发展趋势，更能满足人们的需求。

四、计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术由于它的优越性且高性能多样性，越来越被各行各业看好，并应用与实际的生产中。如航空航天、航海、企业生产、地理勘探、交通运输、农业、 教育 、军事国防、还有各项的科研设计等等，都应用了计算机仿真技术。我们可以根据计算机仿真技术使用的功能及范围，把计算机仿真技术的应用分为：系统的研发及理论研究应用、产品研发应用、人才培育应用。

(一)系统的研发及理论研究应用

在开发研究新的项目是，都需要到对各种数据进行分析，而计算机仿真技术就能应用在这些项目的研发中，通过仿真建模，便能对各个系统的研究，还有理论分析，收集各种数据。如：对航空航天技术的研究应用，主要是对火箭、航天飞船等模拟实验，收集需要的数据等。军事军方领域应用，多先进的军事设备、战地环境进行模式实验。()产品研发应用计算机仿真技术应用于企业产品生产或者各种产业研发生产中，比如工业制造行业的仿真，根据企业生产的产品、建立产品模型、测量产品功能、外观是否能满足需求。医学领域的仿真，对医疗设备或者仿真医疗试验。这些技能节约研发成本，节约人力物力。而且还能提高科技人员的整体技能水平。

(三)人才培育及教育应用

计算机仿真在训练和教育领域中的应用可以是多方面的，比如，在学校的实践教学中，可以仿真虚拟的企业见习，丰富了实践教学的内容，提高的效率、节约能源。在如航天员训练等仿真实验，一方面保证安全、而且还减低了成本，达到预期的效果。计算机仿真技术还在进一步的开发中，在未来，计算机仿真技术在更多的领域得到应用。

五、 总结

随着计算机技术、网络技术、系统知识科学、控制技术的再发展，计算机仿真新技术会发展的突飞猛进。而且计算机仿真技术隐藏着巨大的效益，不管对于哪行哪业，未来计算机仿真技术必将达到产业化，这就使得计算机仿真技术在各个领域越来越广泛的应用，为人类的发展，又翻开了一个全新的篇章。

《 汽车理论教学中计算机仿真技术的应用 》

1课程 教学方法 探讨

汽车理论是一门涉及内容较多、理论性很强、综合多个学科的专业课程，不同于其他汽车专业课程那么形象直观，学生普遍反映难以掌握。根据课程教学内容及其特点，选择适用的教学方法是提高教学效果的关键。对于基本概念、工作原理、受力分析图、曲线图、数据表以及一些结论性的知识点，可以采用多媒体中的文字、图表和动画等方法展示，既可达到直观明了的效果，又可提高教学效率。涉及公式推导和受力分析内容的，宜采用传统的黑板板书教学方式。因为传统的黑板推演过程更能容易引导学生进行 逻辑思维 和 抽象思维 ，对得到的结论印象也会更加深刻。对于比较复杂、抽象的教学内容，可以应用计算机仿真平台通过动画视频，以及现场调取模型进行分析等方式辅助教学，将其形象化以提高学生的感性认识，避免了让教师空洞地陈述、学生想象地去理解的局面，从而提高教学效果。对于汽车性能实验，特别是汽车的操纵稳定性和平顺性实验，由于实验条件的限制多数无法开展。而通过应用计算机仿真技术可以设计与实施一些虚拟仿真实验，从而弥补了实验教学内容的不足。汽车理论课程除理论教学和实验教学内容之外，一般还附带课后作业、课外大作业、课堂演讲以及后续汽车理论课程设计等环节，由于课后题目一致、项目任务单一、可用的计算工具也比较局限(常用 Excel 或Matlab)，往往造成大量抄袭，不利于学生能力的培养与公正的评价。可以考虑以项目为驱动将多种计算机仿真技术融入实践教学环节，以加深学生对理论知识的理解，并激发学习和研究的兴趣。在教学过程中，需要根据具体的教学内容选择恰当的教学手段，结合传统教学方法与现代教学方法，使其发挥各自优势才能获得更好的教学效果。

2计算机仿真技术应用方法探讨

在汽车理论教学中，合理应用计算机仿真技术将对课程的教学和学生的学习效果、对后续课程设计与毕业设计，以及对学生工程软件应用能力的培养带来很大的帮助。下面将从如下几点探讨其应用方法：

建立汽车性能仿真分析辅助教学模型库

首先应根据汽车理论教材，结合学生的具体理解情况，合理选择应用点，对某些重点、难点以及不易讲述的地方，考虑能否应用计算机仿真技术进行辅助教学。应用计算机仿真软件建立汽车性能仿真分析实例库与模型库，在课程教学中可以随时调用视频录像与仿真模型，将汽车的一些结构运动、参数调整、性能分析、曲线变化等复杂问题在课堂中进行动态仿真演示。这样老师就可以方便地进行讲解，并给学生提供了直观、形象的过程与结论，学生理解起来会更容易。同时在教学过程中，向学生展示计算机仿真技术在汽车领域的应用，还可激发学生利用相关软件对理论知识进行学习和应用，为后续课外实践、课程设计、毕业设计等环节打下基础。由于课程所涉及的应用点可能较多，所以模型库建设之初，工作量较大，不过这对学校精品课程建设和直接改善课程教学效果来说是十分必要且一劳永逸的。

各种仿真软件在专业教学中的优势

根据不同计算机仿真软件的专业优势，合理应用于汽车理论教学中，使复杂问题的分析变得直观、清晰，并能激发学生的学习兴趣。Matlab软件是进行汽车性能计算的常用工具，具有强大的数值计算和图形功能，可以方便地完成各种汽车性能的计算;同时，利用Matlab的数值计算函数和Simulink模块，可以对汽车理论中复杂的过程进行仿真分析和求解。这些计算和分析的结果都可以通过Matlab提供的可视化手段呈现给学生，有助于清晰地阐释抽象的概念。[4]车辆性能仿真软件CRUISE是一款专门为汽车传动系统匹配而设计的整车性能仿真软件。模块化的建模方式将整车分为发动机、离合器、变速箱、主减速器等汽车模块，同时设有循环行驶工况、爬坡性能分析、稳态行驶性能分析等计算任务，可方便地进行传统汽车、新能源汽车整车动力性、经济性计算与动力装置参数的匹配分析。与Matlab软件不同的是，该软件建模方便，不同的模块参数和计算任务可以详细、方便地进行设置，更加接近汽车实际模型，计算结果也更加精确。该软件在汽车动力传动系统仿真方面具有其他仿真软件无法比拟的专业性和灵活性，在国内外汽车行业应用十分广泛。ADAMS是一款在汽车行业应用较为广泛的机械系统多体动力学仿真软件，其中ADAMS/CAR模块为一款整车设计软件包，它能够快速建造高精度的整车虚拟样机模型，通过高速动画，直观地再现各种虚拟实验工况下整车的动力学响应，大大减少了对物理样机的依赖。在汽车理论教学中，可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现悬架、转向系统的运动分析，同时还可进行汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验，解决了由于客观条件限制不能进行的实验教学环节。另外，在汽车仿真技术研究领域还有ADVISOR，CarSim/TruckSim等工程软件，凭借自身的优势和特点，应用也较为广泛。计算机仿真技术在项目驱动实践教学模式中的作用目前多数汽车理论教学进行的课后作业、课外大作业和汽车理论课程设计，以Matlab软件应用较为广泛。通过Matlab软件进行编程计算可对汽车的多项性能进行分析，但是应用Matlab使学生过多偏重于公式计算与编程，具有一定的局限性。而且，单一的课题任务往往伴随大量的抄袭，不利于学生独立解决问题与公正的评价。以多类课题项目为驱动将不同计算机仿真软件应用于汽车理论各个实践教学环节，可解决上述问题。[5]实施过程中，需要构建多个贴合汽车实际使用性能的课题项目，并以同类型仿真软件的应用进行分组学习和指导，使学生在项目学习及完成过程中加深对理论知识的理解及实际应用，激发学生实际分析问题、解决问题的能力。

3计算机仿真技术应用实例

软件应用实例

汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。其中，在绘制一下曲线图，如驱动力-行驶阻力平衡图时，以往的教学方法基本是课堂讲授曲线的作图方法，给一个课本已经绘制好的某车型的曲线，然后由曲线分析汽车各档的驱动力的变化。可根据发动机转矩拟合公式、驱动力计算公式、行驶阻力计算公式及车速计算公式，

软件应用实例

利用CRUISE软件模块库，可快速搭建传统汽车及新能源汽车动力传动系统仿真模型，通过设置计算任务，对整车动力性、经济性等进行仿真计算。同时，软件自身也提供了多种汽车模型模板，便于初学者进行学习。图3为软件自身提供的传统后轮驱动汽车(FR)动力传动系统仿真模型，通过设置计算任务，可得到丰富的有关汽车动力性、经济性的文本和图表结果分析文件。为设置UDC循环工况后，计算得到的发动机工作点分布示意图，可对发动机与整车动力装置参数进行匹配分析提供依据。

软件应用实例

在汽车理论教学中，可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现汽车操纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验，解决实际实验条件限制带来的问题。在ADAMS/CAR中用户可以通过模板自行创建模型，也可调用共享数据库中的系统或整车模型进行仿真分析。以汽车操纵稳定性中的单移线实验为例，对某车整车操纵稳定性进行了虚拟仿真。可根据标准设置实验条件，通过仿真计算，将实验结果以动画、曲线图等方式展现。ADAMS/CAR所提供的仿真实验平台，可使学生方便地进行各种有关操纵稳定性、制动性、平顺性虚拟实验，弥补了实验教学内容的不足。

4结束语

将计算机仿真技术应用到汽车理论教学，可以使教学质量得到明显提高。形象、生动的仿真模型分析与演示，既便于老师的讲述，又使学生对理论知识有了深刻的理解，克服了客观实际条件对理论教学的制约，同时也能培养学生对相关软件学习的兴趣与应用能力。当然充分利用多种计算机仿真工程软件的优势来辅助教学，还需要大量的准备工作，但考虑到对教学效果的提高改善与学生理论知识的学习，这将是十分必要。

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6. 大一计算机仿真技术论文

汗，这个要钱，楼主自己考虑一下吧。这篇文章的在线阅读，只能显示一部分： 勉强看一下吧：第28卷第9期2007年 9月煤矿机械Coal Mine MachinelV01．28No．9Sep．2007基于CAN总线的智能矿灯充电架系统设计辛荣光(西安双合软件技术有限公司，西安710077)摘要：针对目前煤矿矿灯充电智能化，高可靠性的要求，提出一种基于CAN总线控制的智能矿灯充电架的系统方案，实现了煤矿对矿灯充电架的统一管理，提高了矿灯充电架的可靠性。关键词：矿灯充电架；CAN总线；单片机中图分类号：TD621；TP31 文献标志码：A 文章编号：1003—0794(2007)09—0105—04Design of M ine Intelligent Changing Set for M iner Lamp SystemBased on CAN ——busXIN Rong—gtmng(Xi’an Doublet Software Technology Company，Xi’an 710077，China}Abstract：In view of山e present coal mine miner lamp sufficient inteUectualizati0n，the redundant reliable re—quest，proposed one kind the intelligent chan ging set for mi ner lam p system plan which controls based on theCAN—bus，has realized the coal mine to the intelligent changing set for miner lamp unification management，enhanced the intelligent changing set for miner lamp reliability．Key words：changing set for miner lamp；CAN bus；MCU0 引言CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，它比一般的通信总线具有更高的比较图6、图7、图8中的空压机左、中、右活塞质心位移、速度和加速度曲线可发现：空压机3个活塞质心位移曲线的分布与它们在曲轴上的分布位置有关，位移曲线幅值即为活塞的行程，对于速度和加速度曲线图，当 =0时，加速度值达到最大，当加速度趋近于0时，速度达到最大。4 结语在未来的工程领域，虚拟样机技术会越来越受到重视，在W2．85活塞式空压机及同类产品设计与分析过程中，应用虚拟样机技术，设计人员不必再走基于物理样机的开发模式，而是通过在计算机上建立产品的数字化模型，使设计人员能够在设计初始阶段就能发现设计缺陷，并能方便地调出其中任何一个零件进行反复修改。同时利用ADAMS软件，可以对产品整机运动学和动力学特性进行虚拟仿真分析，从而及时发现问题，进行产品系统的优化设计。通过基于虚拟样机技术开发产品的研发模式开发出的产品必将有可靠性、实时性和灵活性。CAN总线现已广泛应用于汽车、工业现场控制和环境监控等众多领域中。传统的矿灯充电架系统已经不能满足现代煤矿发展的需要，本文充分利用CAN总线强大功能组成通信网络，使用Mega48V单片机和SJACAN控制器设计了智能CAN节点硬件部分，并配套一定软件，开发出一种基于CAN总线的智能矿灯充电架系统。它能对煤矿矿灯充电情况进行实时监控，对提高矿灯充电效率和质量具有十分重要的意义。效提高设计质量，缩短研制开发周期，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。参考文献：[1]李瑞涛，方湄，张文明．虚拟样机技术的概念及应用[J]．机电一体化，2000(5)：17—9．[2]杨伟群．CAXA实体设计一机械设计篇[M]．北京：北京大学出版社，2O02．[3]余进，龙伟，熊艳．基于三维模型的虚拟装配技术应用[J]．制造技术与机床，2OO6(1)：27—29．[4]郑建荣．ADAMS一虚拟样机技术入门与提高[M]．北京：机械工业出版社，2002．[5]王国强，张进平，马若丁．虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践[M]．西安：西北工业大学出版社，2002．作者简介：汪建平(1956一)，女，浙江衢州人，副教授，浙江工业大学浙西分校机电控制工程系副主任，主要从事先进制造技术及应用、工程制图、系统建模理论与方法研究等，电话：，电子信箱：zjqaydf@126．COIl1．收稿日期：20o7．04-17Vo1．28No．9 基于CAN总线的智能矿灯充电架系统设计——辛荣光 第28卷第9期1 系统的总体结构本系统由监控计算机、矿灯充电架和CAN总线组成。其中矿灯充电架的主要功能是为矿灯充电提供合适的电压和电流。基于CAN总线的智能矿灯充电架监控系统网络结构如图1所示。采用总线型接法，主要包含3层：服务器、中继器和终端。其中服务器包括工作服务器和备用服务器，这2个服务器在充电时同时工作，互为备用，保证系统的稳定可靠。中继器可以延伸通信距离，增加终端数目，变换通信速率并能起到滤波和隔离作用。终端主要是矿灯充电架上的每一个充电单元。国国一圈 国国⋯图一图1 系统网络结构图(1)矿灯充电架的硬件设计本矿灯充电架由三部分组成：充电架体，开关电源和充电模块。充电架体为双面多层钢板结构，坚固耐用，安装方便，外观大方。每个充电架体上装有128个充电模块，通过CAN总线连接到相应的中继器上。开关电源采用进口开关直流稳压电源，重量轻、效率高、输入电压范围宽，输出电压稳定。充电模块对矿灯电池进行智能管理，充电状态采用发光管指示，绿灯闪烁为充电状态，绿灯为充电结束，红灯为没有电池。每只矿灯充电过程独立控制，自行判断电池充电状态，单端管理。充电过程中可对总电源输出电压和电流进行监控。充电电压、电流均通过数字电压、电流表显示，便于操作者观察。每个充电模块上均有电池状态采集端，通过CAN总线可对矿灯充电电池进行充电过程的监控和管理。充电模块设有输入过流、欠压保护，输出短路、过流、过压保护。(2)CAN智能节点硬件设计节点是网络上信息的接收和发送站，所谓智能节点是由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成。智能节点硬件电路主要由三部分组成：微处理器、CAN控制器、隔离CAN收发器。节点的电路原理图如图2所示。本设计选用AVR系列Mega48V单片机作为智能节点的微处理器。整个系统电源采用+5 v电源输入。CAN控制器采用NXP公司的CAN控制器sJA1000，SJA1000是一款独立的控制器，用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络。它是NXP半导体PCA82C200 CAN控制器(BasicCAN)的替代产品。它增加了一种新的工作模式(PeliCAN)，这种模式支持具有很多新特性的CAN 2．0B协议，是目前市面上用的最广的一款CAN控制器。该电路中采用了隔离CAN收发器模块，以确保在CAN总线遭受严重干扰时控制器能够正常运行。sJA1000在软智能节点中的Mega8微处理器使用了片内上电复位电路，用内部RC振荡器代替外部晶振，并用普通的I／O口实现51系列单片机的RD、WR和ALE功能，用PB口作为sJA1000的8位地址数据总线，PD6作为SJA1000的选通脚。在以往的设计中，一般可以采用2个高速光耦图2 CAN节点原理图-- -— — 106 ---——第28卷第9期 基于CAN总线的智能矿灯充电架系统递 二_事苤 ：垫 ：(6N137)，实现电气上的隔离，一个电源隔离模块(+5 v转+5 v)，实现电源上的隔离，还需要计算电阻值的大小才能搭建出合理的收发器隔离电路。需要注意的是仅有高速光电耦合器，却没有电源上的隔离，此时的隔离将失去意义。由于这种方式存在着体积偏大，成本偏高和采购不便等缺点，因此本设计采用了一款隔离CAN收发器模块。CTM系列模块是集成电源隔离、电气隔离、CAN收发器，CAN总线保护于一体的隔离CAN收发器模块，该模块TXD、RXD引脚兼容+3．3 V及+5 V的CAN控制器，不需要外接其他元器件，直接将+3．3 V或+5 V的CAN控制器发送、接收引脚与CTM模块的发送、接收引脚相连接，图2所示为CrrM1o50与NXP公司的SiAl000连接原理图，该电路采用了隔离CAN收发器模块，有了隔离CAN收发器，就可以有效地实现CAN—bus总线上各节点电气、电源之间完全隔离和独立，提高了节点的稳定性和安全性。2 系统软件设计(1)上位机软件设计在PC机软件设计中，使用VC++开发应用程序，串口通信模块负责Pc机与下位机之间的接收、发送数据，主界面在计算机屏幕上用图标实时显示系统内任何一个充电架上所有充电位的状态：充电位无灯、正在充电、充电完成。可以实时记录所有灯被拿走和送回的时间，实现自动考勤。认为可以设定灯被拿走和被送回的时间间隔，超过该设定时间则告警提示。报表输出完全体现查询的结果，并且结果可以导出到专用表格中，有利于再编辑与管理。本系统可以监控64个充电架每一个矿灯的充电过程并建立数据库，对每一个矿灯充电的信息存档。(2)CAN智能节点软件设计基于AVR单片机的智能节点硬件设计中Mega48V作为主控制器，SiAl000是从控制器。由Mega48V控制SiAl000完成初始化和报文的接收和发送。CAN总线软件的设计主要包括3部分：CAN节点初始化、报文发送和报文接收，其流程如图3所示。Q ! RXDTXO 3 TXD CANH 6 CAN1-I ／7 CANL ／·II GND CANL} } 8 CGND ／c CANG读复位模式／请求标志来检查SiAl000是否已达到复位模式。因为要得到配置信息的寄存器仅在复位模式可写，在复位模式中主控制器必须配置下面的SiAl000控制段寄存器，时钟分频寄存器验收码寄存器和验收屏蔽寄存器，总线定时寄存器，输出控制寄存器。报文的发送，报文的传输由CAN 控制器SJA1000独立完成。主控制器必须将要发送的报文传送到发送缓冲器，然后将命令寄存器里的发送请求标志置位。发送过程可由SiAl000的中断请求控制或由查询控制段的状态标志控制。这里使用查询控制的发送，主控制器等待直到发送缓冲器被释放，主控制器将新的报文写入发送缓冲器并置位命令寄存器的发送请求TR标志，此时sJA1000将启动发送。报文的接收由CAN控制器sJA1000独立完成。报文放在接收缓冲器，可以发送给单片机的报文由状态寄存器的接收缓冲器状态标志RBS和中断标志RI标出。使能主控制器会将这条信息发送到本地的报文存储器，然后释放接收缓冲器并对报文操作。发送过程能被SiAl000的中断请求或查询SiAl000的控制段状态标志来控制。这里使用查询接收的方法，主控制器读SiAl000的状态寄存器，检查接收缓冲状态标志RBS，判断是否收到一个报文。接收缓冲器状态标志表示空，表示没有收到报文。单片机继续当前的任务直到收到检查接收缓冲器状态的新请求，接收缓冲器状态标志为满表示收到一个或多个报文，Mega48V单片机从SJA1000得到第1个报文，然后通过置位命令寄存器的相应位发送一个释放接收缓冲器命令。在已经发送和处理一条或所有报文后主控制器继续执行其他的任务。CAN节点程序框图如图4所示。图3 隔离CAN收发器模块CAN节点初始化，系统上电后，独立CAN控制器在管脚17得到一个复位脉冲低电平，使它进入复位模式，在设置SJA1000的寄存器前主控制器通过- -— — 107 - -——图4 CAN节点程序框图第28卷第9期2007年 9月煤矿机械Coal Mine Machineryv0J．28No．9S印．2007基于MATLAB的DTⅡ型带式输送机计算机辅助设计系统陈光。原思聪(西安建筑科技大学机电工程学院，西安710055)摘要：开发了基于MATLAB环境的DTⅡ型固定式带式输送机计算机辅助设计系统，提出RBF神经网络对参数智能选择的方法，提高了系统的设计计算能力和对数据的处理能力。关键词：带式输送机；MATLAB；辅助计算系统；RBF神经网络中图分类号：TD528；TP39 文献标志码：A 文章编号：1003—0794(2007)09—0108—04Computer—aid Design System for Transporting Machine 0f DTⅡType Based on MATLABCHEN Guang，YUAN Si—cong(College of Mechanical&Electrical Er nerr，Xi’an University of Archite ctural and Technology，Xi’an 710055，China)Abstract：Developed the stationary of DT II belt conveyor computer—aid design system under the MATLABenvironment．It improves the treatment ability of system to data by the parametric computer intelligence choicethat based on RBF neural network．The train simples approved that the method is feasible and practica1．Key words：belt conveyor；MA11AB：computes aided design system；RBF neural network0 引言DTⅡ型固定式带式输送机广泛用于冶金、矿山和石化等各个行业。传统的设计方法有许多不足之处。本文采用MATLAB环境建造计算机辅助设计系统，并利用RBF径向基函数神经网络方法方便地实现了参数计算机智能选择，提高了设计系统对数据的处理能力。1 辅助设计系统1．1 系统结构设计本文采用基于MATLAB的图形界面编程及菜单驱动方式进行人机交互，以实现DTII型固定式带式图1 系统的结构示意图1．2 用户界面设计打开系统界面。利用MATLAB的GUI工具制作下拉式菜单，部分程序如下：function varargout = menu— beh(varargin)输送机辅助设计计算。系统结构如图1所示。 ⋯⋯3 结语本系统提出了基于CAN总线的智能矿灯充电架设计方案，并完成了矿灯充电架的硬件设计。充分发挥了CAN总线的通信优势，并结合Mega48V单片机强大功能及高速性能组成了CAN通信网络，实现了对一个煤矿所有矿灯充电架的管理。可对每个矿灯的实时监测、智能管理，对矿灯充电过程的监控，提高了矿灯充电的效率和质量。该系统的成功应用必将大大提高煤矿对矿灯充电的效率和质量。参考文献：[1]马潮，詹卫前，耿德根．ATmega8原理及应用手册[KI．北京：清华大学出版社。2003．[2]沈文，Eaglelee，詹卫前．AVR单片机c语言开发Af]指导[M]．北京：清华大学出版社，2003．[3]邬宽明．CAN总线原理和应用系统设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1996．[4]肖海荣，周风余．基于SJA1000的CAN总线系统智能节点设计[J]．计算机自动测量与控制，2001，9(2)：48—49，58．[5]饶运涛，邹继军，郑勇芸．现场总线CAN原理与应用技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003．作者简介：辛荣光(1977一)，陕西西安人，项目主管，工程师，毕业于空军工程大学电子信息工程专业，主要从事嵌入式系统研发工作，电话：．- - - — — 108 ---——收稿日期：21307．06．04

随着科学技术向生产力逐步转化，机电一体化产品的设计已经涉及到机械、电气和控制等众多领域。单领域、分散建模的设计方法已经很难满足产品综合设计的要求。通过对机电一体化技术与虚拟原型技术的深入研究并且将虚拟原型技术引入到机电一体化产品设计，得到基于虚拟原型的机电一体化设计技术，以满足机电产品多领域交互设计的需求。本文基于SolidWorks和LabVIEW软件研究了虚拟原型机电一体化设计技术，以LabVIEW集成的相关模块为纽带将SolidWorks和LabVIEW紧密联系，构建基于SolidWorks-LabVIEW的机电一体化产品的综合设计环境。其次，以直线一级倒立摆为例研究了机电一体化虚拟原型的数学建模、机械建模、电气建模、控制建模以及基于LabVIEW的控制算法的设计与仿真。最后，研究了基于虚拟原型机电一体化的仿真设计方法，包括机械、电气和控制等领域的仿真设计以及在基础上的综合仿真设计。将原来以LabVIEW集成的NISoftMotionforSolidWorks模块为桥梁的SolidWorks-LabVIEW联合设计方法进一步改进，使虚拟原型能够完成复杂系统的控制设计并且显著提高实时性和可视性。实例仿真实验表明，基于虚拟原型机电一体化产品设计方法能够有效解决传统设计方法遇到复杂控制算法、实时性以及可视性等瓶颈问题，缩短研制周期，节约开发成本，为机电一体化产品设计提供了全新的技术。[1]刘凯.一级倒立摆系统设计与LQR最优控制仿真[J].工业仪表与自动化装置.2012(03)[2]韩亚军.基于线性二次最优LQR的直线倒立摆控制系统研究分析[J].电气传动自动化.2012(03)[3]陈海霞,刘霞.虚拟样机技术在数控机床设计中的应用[J].机械制造与自动化.2011(03)[4]叶立永,卢方.机电一体化技术的应用[J].中国新技术新产品.2010(16)[5]易杰,俞斌.倒立摆系统的状态空间极点配置控制设计[J].电子测试.2008(08)[6]张浩,冯长建.基于Solidworks软件的虚拟样机技术及其应用[J].煤矿机械.2004(09)[7]姜士湖,闫相桢.虚拟样机技术及其在国内的应用前景[J].机械.2003(02)[8]李瑞涛,方湄,张文明.虚拟样机技术的概念及应用[J].机电一体化.2000(05)

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