计算机仿真论文范文

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（2）计算机仿真技术在制造系统模型为中心的应用：制造业中的制造系统模型中包括了制造设备的高仿真智能运用。复杂制造系统的模拟等过程，计算机仿真系统在检测设备的运行能力、监控设备的实际运行状况中发挥着巨大的作用。

（3）计算机仿真技术在开发过程模型为中心的应用：在这个分类中，计算机仿真技术主要是在产品设计和制造中起到作用。产品的制造过程引入计算机仿真技术就是利用仿真技术将制造系统模型和产品模型进行有效的结合，进行多方位的模拟、全面的运算，以及全面的考虑生产批量、产品成本等问题，开发出合格并且满足需求的产品。

二、计算机仿真技术在制造业中的应用

计算机仿真技术作为一种高新的科学技术在制造业中具有广泛的应用，在工业、军事、医疗等汗液都有应用，特别是在航空行业、国防行业等大规模、复杂的系统研发中具有很高的应用价值。计算机仿真技术在制造行业中的应用可以减少不必要的损失、节约经费、缩短产品开发周期、提高产品质量。在制造行业中，计算机仿真技术涵盖了产品的设计、制造、测试运行的全过程，已经成为了制造业不可或缺的重要技术手段。　计算机仿真技术中的虚拟现实技术可以使用户通过电脑屏幕进入一个三维世界，其可以为产品提供一个可视化的三维环境，对物体进行交互操作，从而对质量和数量进行综合决策，这种可视化的解决策略可以对快速化及批量化生产的发展起到推动作用[2]。虚拟现实技术可以实现人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试与监控，这种技术将计算机图文学、高仿真技术、计算机传感技术等多种技术手段进行了结合，这种技术对产品的各个阶段都可以进行支持，使用者通过操作可以检验产品的各个部件是否合格，检验产品的各个性能进的稳定性，检验产品功能的实用性。　计算机仿真技术中的虚拟制造技术将三维模型和虚拟仿真进行有有效的集成，从而可以对实际世界中的物体进行操作，是一种计算机辅助系统技术，是一种实现生产制造过程的应用技术[3]。虚拟制造技术在制造业中的引入可以实现实际生产线或车间中少人力、物力、财力并在短时间内进行产品的设计验证[4]，为产品的生产奠定坚实的基础。

三、制造业中计算机仿真技术的研究展望

计算机仿真技术实现了企业的生产过程的信息化、数字化、以及网络化，为企业产品的设计与制造提供了包含生产源、工艺流程、管理等多种动态信息的分析方法。在传统的制造方法却无法对生产线进行快速化设计，无法进行小批量多品种的产品的生产，对于产品的设计、制造、控制都很难达到预期的效果，而计算机仿真技术的引入就可以很好地解决这些问题。

现阶段应用比较广发的物流仿真软件有DEL-MIA/QUEST、EM-Plant等，这些软件都是面向对象的、图形化集成建模仿真软件，可以搭建系统仿真模型，通过参数输入而获得系统的参数输出，对制造企业的实际生产具有很高的参考性。随着仿真软件在制造业中的需求的不断增大，计算机仿真技术会不断的发展，三维建模软件与物流仿真软件会得到更好的结合，并以快速、简单的建模建立、工艺仿真以及优化算法等一步一步的集成，这将是制造业中计算机仿真技术的发展方向。

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描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度较低，主要通过集聚行为来对物流及交通流进行描述，仅仅对车流在路段和节点的流入流出行为进行描述，而对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为等细节行为不进行描述。常见的宏观仿真软件有TransCAD、TRIPS、CUBE、VISUM及EMME等。

1.2中观仿真（Med-simulation）

能够较高程度的对系统要素及其规律进行描述，以列车或者货车组成的队列为基本单元，在对车流在路段和节点流入流出行为进行描述的同时，能够对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为进行简单的近似描述。常见的中观仿真软件有CONTRAM、TISI和INTEGRATION等。

1.3微观仿真（Micro-simulation）

描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度较高，对于物流和交通流以单个列车、车辆为基本单位进行描述，对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为能够较为真实地反映。常见的微观仿真软件有Corsim、Paramics、Trans-Modeler、AIMSUN、SimTraffic、VISSIM、MITSIM及Synchro等。

1.4次微观仿真（Submicroscopic-simulation）

描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度最高。例如：次微观仿真模型在对运输方式切换行为进行描述的同时，还要对车辆承载量的改变对车速的和费用的影响等进行描述。

2公铁联运物流仿真平台建设及关键技术研究

2.1公铁联运物流工程仿真平台的建立

采用先进的物联网及信息技术，以公铁联运物流业务流程管理为核心，集成交通运输工程、物流工程、现代物流运筹规划、计算机控制技术、信息处理技术、工业现场总线通讯技术、分布式数据库技术、实时数据库技术等学科和技术，建立针对公铁联运物流的高连接性、精确性、集成性、动态性、实时性的要求，区别于一般物流概念的学习实验室或演示实验室，建立基于实际工程项目应用为背景的公铁联运物流工程仿真平台。

2.2不同运输环节的无缝连接

采用基于XML的EDI技术协调公铁联运的各个环节，完成两种不同运输环节的无缝衔接，深入研究公铁联运信息的传输效率及跨地区传输，进而实现跨区域的实时信息传输、远程数据分布式和集中式处理的结合以及多个异地局域网连接等。

2.3公铁联运的信息集成服务的研究

通过多目标协同优化方法对公铁联运多式联运的信息集成服务进行研究，达到物流过程中信息的高效共享和业务的协同联动，实现跨区域，跨行业，跨部门的信息共享，充分发挥信息集聚效应，达到降低成本提升效率的目的。

2.4公铁联运物流安全控制与研究

建立基于GIS的公铁联运物流安全监控系统，根据该系统采集的数据以及历史数据，建立预警数据库，对数据信息进行定性和定量分析，作出识别、诊断和决策。

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计算护栏在中型货车碰撞过程中的动态变形情况，计算结果显示最大动态变形量为1.43m，对比同等碰撞条件下分离式双层双波护栏中型货车的最大动态变形量为0.81m，高出分离式护栏很多的主要原因是受到立柱间距的影响。分离式双层双波护栏的立柱间距为2m，而叠加式双层双波护栏的立柱间距为4m，在相同碰撞条件下分离式双层双波护栏将更多的碰撞力传递至护栏基础，而叠加式双层双波护栏的护栏板承受了更多的碰撞力，通过自身变形吸收了更多的能量并将碰撞能量传递给更远端的护栏来将碰撞车辆导向。根据以往的车辆－护栏实车碰撞试验和计算机仿真模拟碰撞分析经验，中型货车与护栏碰撞过程中较容易出现的不合格现象是车辆骑跨护栏或是导向后侧翻，虽然车辆未冲出护栏但骑跨和侧翻也是不允许的。这些碰撞结果是由多种因素构成的，相对于混凝土护栏为代表的刚性护栏和缆索护栏所代表的柔性护栏来说，由横梁和立柱组成的梁柱式护栏即半刚性护栏最易发生此种碰撞结果，最主要的原因是护栏横梁与立柱强度的不匹配。叠加式双层双波护栏与分离式双层双波护栏相比在叠加处提高了横梁的整体强度，虽然立柱间距增大了但横梁将碰撞能量传递至距离碰撞点更远的横梁和立柱上，在碰撞过程中使更多的构件参与分解和吸收碰撞能量，因此叠加式双层双波护栏依然可以保持对中型货车的有效防护。

1.2中型客车仿真模拟碰撞

依据JTGB05－01－2013《公路护栏安全性能评价标准》及JTGD81－2006中A级防撞等级的要求和试验条件，对叠加式双层双波护栏进行中型客车的计算机仿真模拟碰撞试验，试验条件为车辆重量10t、碰撞速度60km/h、碰撞角度20°。计算护栏在中型客车碰撞过程中的动态变形情况，计算结果显示最大动态变形量为1.85m，对比同等碰撞条件下分离式双层双波护栏中型客车的最大动态变形量为1.43m。叠加式双层双波护栏同样因为立柱间距较大而导致动态变形量较高。相对于中型货车，中型客车与护栏碰撞时较易发生的碰撞失败后果是车辆骑跨护栏，梁柱式护栏发生此种现象的原因一般是横梁强度不够或横梁有效高度不足造成的，叠加式双层双波护栏的横梁中心高度为70cm、横梁上缘距离地面85cm，其有效高度对于中型客车来说是足够的。对比试验结果可以发现中型客车与护栏碰撞的最大动态变形量比中型货车的数值大，这也是护栏－车辆碰撞中较为常见的现象。

1.3小型客车仿真模拟碰撞

依据JTGB05－01－2013《公路护栏安全性能评价标准》及JTGD81－2006中A级防撞等级的要求和试验条件，对叠加式双层双波护栏进行小型客车的计算机仿真模拟碰撞试验，试验条件为车辆重量1.5t、碰撞速度100km/h、碰撞角度20°。在护栏碰撞试验中，小型客车与护栏碰撞的主要考核指标是对护栏缓冲功能的计算分析。护栏缓冲功能主要体现在车体加速度指标情况。x，y，z三方向加速度绝对值的最大值分别为9.12g、4.81g、11.43g均未超过20g，其结果是符合标准规定的。而分离式双层双波护栏的实车碰撞结果显示其小型客车碰撞中的三方向加速度分别为9.92g，11.70g，9.40g，2者没有明显的差异。

2用钢量对比

列出的分别是叠加式和分离式双层双波护栏的用钢量，其中叠加式双层双波护栏总用钢量为129.0kg，分离式双层双波护栏的用钢量为160.8kg，相比之下叠加式护栏用钢量要节省19.8%。在改扩建项目的护栏再利用升级改造项目中原有护栏的护栏板和立柱是可以再利用的，则叠加式和分离式双层双波护栏的新增用钢量分别为57.5kg和86.3kg，相比之下叠加式护栏新增用钢量要节省33.4%，节省的主要构件是1个新增的Φ114×4.5×2250护栏立柱和1个196×178×200×3的防阻块。

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2支持向量回归机的实现

2.1支持向量回归机的计算原理

设定输入的训练样本集为D={（xin，yk），k=1，2，3，…，l}式中xin∈Rn，yk∈R。通过训练样本可以得到一个决策函数，这样通过训练样本集之外的输入参数x可以较为精确的计算到相应的输出参数y。际工程中可操作。提高焊缝跟踪精度前（下）后（上）的焊缝形貌。

2.2构造核函数运用

支持向量回归机解决实际问题时必须构建一个合适的核函数，类型不同的核函数与之相对应的支持相对应的向量回归机类型也不相同，一个合适的核函数直接决定了所构造的支持向量回归机的运算性能。通过采集的数据信息的包角映射建立SVR核函数，然后修正函数，以提高核函数的回归精度。构造核函数：设定一个标量函数式F（x），F（x）≥0。令F（x）的最大值在支持向量处取得，最小值在支持向量以外点处取得，得到修正后的核函数K（x，x'）=F（x）F（x'）K（x，x'）（4）令其标量函数F（x）的最小值在支持向量处取得，最大值在其他以外点处取得。这样修正后的核函数对支持向量回归的精度有所提高。由于实际操作中支持向量一般都是不知道的，所以通常的初始核函数选为GAUSS核函数K（x，x'）=exp（-x-x'22σ2）（5）式中σ为归一化参数。通过式（5）可以得到初始的支持向量，将其带入函数F（x）实现支持向量邻域内黎曼度规的减小。修正后的GAUSS核函数大大提高了回归精度。在Matlab中编写函数式M文件，其逻辑流程为：（1）读取样本数据集；（2）建立数据集矩阵；（3）构建矩阵f，LB，UB；（4）计算初始核矩阵；（5）计算初始α值；（6）计算修正函数；（7）计算各个最优解α，将最后求的各个α值和变量值保存到MAD文件，然后编写决策函数编码通过调用MAD文件里的参数得出偏差值。

3仿真模拟

3.1水平偏差值

计算通过调用MATLAB中已经编写的M文件，得到的变量与函数值采用小波滤波、归一化、均值化处理后得到一个周期内的数据点参数集，使用已经编写好的决策函数文件计算出各个点的水平偏差，将其转化为水平偏差值。

3.2高度偏差值

计算焊炬的高度与电弧的电流值具有一定的规律性。选取焊炬在某一不变的位置高度，得到该位置的电流值，将该电流值与电流均值做差值，则该差值和高度偏差值具有线性规律，在LABVIEW中通过函数公式的各节点可以推算出高度偏差值。

3.3焊缝跟踪将LABVIEW

与机器人纠偏系统相联结，将水平偏差值与高度偏差值的实时参数传送给机器人纠偏系统，焊接机器人实时调整焊缝的路径，这样就实现焊缝焊接的实时跟踪。

3.4实验结果

选取旋转电弧传感器的扫描半径为3mm，V型坡口，角度45°，取样频率104Hz，电弧旋转频率25r/s。在水平偏差不相同的条件下分别选取两组数据，第一组取采集试验结果12个数据训练支持向量回归机，第二组作为参考组，进行偏差识别对比测试。使用该算法系统具有较小的偏差识别误差，提高了系统的识别精度，在实{st（2）α(*)∈R2lW∈R，ξ(*)∈R2I，b∈R。通过图像能够清楚地看到，进行处理后的数据提高了系统的精度和实时性。