化工仿真技术
化工仿真技术是以软件为平台，以真实的工厂单元及工段为背景，以仿真机为工具，用实时运行的动态数学模型来模拟了真实的带有控制点的设备和工艺流程实际操作。以完成如何开车、停车、及常见的事故处理的全过程。具体来说就是将过程工业中的典型的单元操作如：离心泵单元、热管式交换器单元、液位单元控制、脱丁烷塔单元、固定床单元、流化床单元等包括控制系统的一系列可独立运行的单元操作，此外还包括大型的合成氨、常减压蒸馏、催化裂化反应再生等流程工段。总之系统仿真技术是计算机在化工生产中的应用。是计算机与化工的有机接合。
系统仿真（System Simulation）是运用物理模型或数学模型代替真实物体或系统的模型进行实验和研究的一门应用技术科学，按所用模型分为物理仿真和数字仿真两类。物理仿真是以真实物体或系统，按一定比例或规律进行微缩或扩大后的物理模型为实验对象。数字仿真是以真实物体或系统规律为依据，建立数学模型后，在仿真机上进行研究。与物理仿真相比，数字仿真具有更大的灵活性、能对截然不同的动态特性模型做实验研究，为真实物体或系统的分析和设计提供了十分有效而经济的手段。
过程系统仿真（Process System Simulation)：过程系统仿真是指过程系统的数字仿真。它要求描述过程系统动态特性的数学模型，能在仿真机上再现该过程系统的实时特性，以达到在该仿真系统上进行实验研究的目的。过程系统仿真由三个主要部分组成即过程系统、数学模
型和仿真机。这三部分由建模（Modeling)和仿真（Simulation)两个关系联系在一起。
DCS 仿真系统（集散控制系统）的概念DCSDistributed Control System 的缩写，简称集散控制系统，即称分布式控制系统，是使用多台计算机分担了系统的控制功能和范围，实现控制回路分散化、数据管理集中化的控制系统。大大地将事故的危险性分散。
其特殊作用是指其他技术很很难达到或无法取代的作用。主要有以下几个方面：第一、过程系统通常属于大型工业系统，其流程复杂、投资巨大，生产连续性强。仿真技术为学生提供充分的动手机会，学生在计算机上可以反复停车、开车甚至设计故障，这是实际工厂中所不能实现的。
第二、仿真软件提供快门设定、工况冻结、时标设定、成绩评定、趋势记录、报警记录、参数设定等特殊功能，便于教师实施各种新的教学与培训方法。这些在真实工厂是无法实现的。
第三、高质量的仿真模型具有预测性。利用高速大容量仿真机，人们可
以在短时间内预测实际过程系统数月甚至数年时间中所发生的现象和事件，这是仿真技术的“超时空”的优点。如：某一生产的产量、催化剂使用失活随时间下降趋势等状态变化.
第四、实际过程系统根本不允许作的实验。如在仿真机上可以设定各种
极限运行状态、破坏性试验及各种事故，利用仿真技术
不会造成任何损失，是最安全的试验方法，同进提高学生的分析能力和在复杂情况下的决策能力。这些在真实工厂的生产操作中是很难遇到的。
第五、仿真实验主要在仿真机上进行，通常用软件形式体现。在仿真机上，学生是学习的主体。学生可以根据自己的具体情况有选择地学习。例如自行设计，试验不同的开、停车方案，试验复杂控制方案，优化操作等。真实工厂考虑到生产安全及正常生产计划，决不允许这样做。另外，仿真技术通常用软件形式体现，用软盘、磁带或激光盘作为载体，传递复制极为方便。还可以通过网络传递故大大地节省能
源、材料、人力。
第六、动态仿真数学模型可以产生被仿真系统受到各种外部扰动或操作变化的动态响应，即模型的预测性。一个高质量的数学模型不是主观认为赋给模型哪些功能，模型则只能产生那些功能或现象。比如：一个设计合理的流体流动管路与阀门组成的网络模型，可以产生各阀门不同开关状态的所有排列及合理性。阀门开度与流体流量及流速等参数是成一定规律的。从这个意义上看，采用仿真技术可以辅助工程技术人员全认识和分析过程系统，防止人为思维惯性所产生的遗忘导致的试验、研究或设计中的重大失误。
第七、计划中或设计中的过程系统，现实世界中尚不存在，只有通过仿真进行实验研究。如：在化工实验中我们想合成高分子材料，对其方法的可行性及能否得到预期产品如果用传统方法需要数月、数年甚至下几年的时间。利用仿真技术可以达到。在这方面这处领域目前有很大突破。
电力系统实时仿真技术分析 王占领1，郑三立2 1. 华北电力大学（保定）通信与电子工程学院，河北省保定市 071003； 2. 北京交通大学 电气学院，北京市 100044 摘要：阐述了电力系统实时仿真技术的应用情况和发展前景。对实时数字仿真系统采用的各种硬件平台进行了分析和比较。结合实际工程项目对实时仿真测试技术的应用情况进行了详细介绍，并阐述了数模混合实时仿真系统的原理、结构和应用情况。提出了先进的集成混合实时仿真系统的架构。该系统对扩大实时仿真系统的规模具有重要意义。 关键词：实时测试；数字仿真；物理模拟仿真；数模混合仿真；电力系统实时仿真 电力系统实时数字仿真器RTDS(Real Time DigitalSimulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,采用与EMTP仿真程序相同的算法,但由于其具有很强的硬件计算能力,进行系统研究时速度要快得多.另外,RTDS仿真系统的频率特性包括了一个很大的频率范围(从直流到4kHz),在此频率范围内,RTDS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具.RTDS 仿真系统可以用于电力系统分析研究、测试保护系统、控制系统的测试及其教育培训. 0 引言 离线仿真程序和实时仿真系统结合运用，可全面经济地完成项目的仿真和测试工作［1］。如在HVDC和FACTS（柔性交流输电系统）工程实施中，在项目规划和设计阶段，利用离线仿真确定设备的最优容量和最佳安装地点，设计和开发特殊电网结构及运行要求下的适当控制和保护策略等。但完整实施项目还需在设备安装、投运之前利用实时仿真系统对所设计的控制与保护系统进行实时测试，以验证其性能是否满足设计要求。由于实时仿真的系统规模有限，在实时测试前需根据设计要求对相关电网进行简化等值处理。 实时仿真测试的电力系统控制和保护装置可分为二大类：一是传统的控制和保护装置，如继电保护装置、安全自动装置和发电机的励磁和调速装置，通常此类装置的响应速度在几十ms；二是现代电力电子装置的控制和保护系统，如HVDC和FACTS装置的控制和保护系统，其响应速度要比传统装置快很多。这2类控制和保护系统的闭环测试对实时仿真系统的要求是不同的。本文将阐述各种实时仿真测试技术，特别是实时数字仿真系统的结构、特点及应用。 1 物理模拟仿真系统
Hydraulic Library Rev 9 - November 2009
Copyright ? LMS IMAGINE S.A. 1995-2009 AMESim? is the registered trademark of LMS IMAGINE S.A. AMESet? is the registered trademark of LMS IMAGINE S.A. AMERun? is the registered trademark of LMS IMAGINE S.A. AMECustom? is the registered trademark of LMS IMAGINE S.A. LMS https://www.doczj.com/doc/d810689870.html,b is a registered trademark of LMS International N.V. LMS https://www.doczj.com/doc/d810689870.html,b Motion is a registered trademark of LMS International N.V. ADAMS? is a registered United States trademark of MSC.Software Corporation. MATLAB and SIMULINK are registered trademarks of the Math Works, Inc. Modelica is a registered trademark of the Modelica Association. UNIX is a registered trademark in the United States and other countries exclusively licensed by X / Open Company Ltd. Python is a registered trademark of the Python Software Foundation. Windows and Visual C++ are registered trademarks of the Microsoft Corporation. The GNU Compiler Collection (GCC) is a product of the Free Software Foundation. See the GNU General Public License terms and conditions for copying, distribution and modification in the license file. All other product names are trademarks or registered trademarks of their respective companies.
CarSim与Simulink联合仿真 1 软件介绍 在MATLAB中，Simulink是用来建模、仿真和分析动态多维系统的交互工具。可以使用Simulink提供的标准模型库或者自行创建模型库，描述、模拟、评价和精化系统行为，同时，Simulink和MATLAB之间的联系十分便捷，可以使用一个灵活的操作系和应用广泛的分析和设计工具。最后，除了可以使用Simulink建模和仿真之外，还可以通过其他软件联合来完成更多的分析任务，如CarSim、ADAMS、AMEsim等许多软件。 CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。CarSim软件的主要功能如下： ●适用于以下车型的建模仿真：轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV； ●可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性； ●可以通过软件如MA TLAB，Excel等进行绘图和分析； ●可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果； ●包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率 谱分析模块； ●程序稳定可靠； ●软件可以实时的速度运行，支持硬件在环，CarSim软件可以扩展为CarSim RT, CarSim RT 是实时车辆模型，提供与一些硬件实时系统的接口，可联合进行HIL 仿真； ●先进的事件处理技术，实现复杂工况的仿真； ●友好的图形用户界面，可快速方便实现建模仿真； ●提供多种车型的建模数据库； ●可实现用户自定义变量的仿真结果输出； ●可实现与simulink的相互调用； ●多种仿真工况的批运行功能； 2 CarSim与Simulink联合仿真 2.1 Simulink接口 1) 变量由Simulink导入CarSim（导入变量） 可由Simulink导入到CarSim中的变量可达160多个，主要分为以下几部分： ?控制输入
东华理工大学信息工程学院 课程论文 课程：计算机仿真技术基础 题目：仿真技术的应用与发展 学生姓名： 学号： 班级：10204102 专业：计算机科学与技术 指导教师：谢小林 二零一三年六月四日
摘要 作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了60多年的发展，已广泛应用于国民经济和社会生活中。并与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一新的研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。 本文系统全面地介绍了计算机仿真技术，阐述了计算机仿真技术的概念、原理、优点，简要介绍了计算机仿真技术的发展历程，文章最后重点探讨了现代仿真技术的研究热点，即计算机仿真技术在社会各个领域中的应用：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等。 关键词：计算机仿真、发展、应用、模拟
目录 摘要 (2) 第一章前言 (4) 第二章计算机仿真技术概述 (4) 2.1计算机仿真技术简介 (4) 2.2计算机仿真技术原理 (5) 2.2.1模型的建立 (6) 2.2.2模型的转换 (6) 2.2.3模型的仿真实验 (6) 第三章计算机仿真技术发展 (6) 3.1发展趋势 (7) 3.2 现代仿真技术 (8) 3.3计算机仿真技术发展方向 (10) 3.3.1．网络化仿真 (10) 3.3.2．虚拟制造技术 (10) 第四章计算机仿真技术的应用 (11) 4.1.交通领域 (11) 4.2.制造领域 (11) 4.3.教育领域 (12) 结语 (13) 参考文献 (14)
学院 专业 届别 课程 班级 姓名 学号 联系方式 指导老师2012年5月
计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 Discussionand understanding of the development of computer simulation technology Abstract:In the field of scientific research, computer technology and simulation technology is the combination of computer simulation technology as a new method of scientific research applied to various fields, used to solve the problems of pure mathematical methods or practical experiments can not be solved, has a positive role in promoting the formation of scientific research and technological achievements. In the theory of computer simulation technology based on the idea of computer simulation technology to produce the basic reason people use computer simulation to solve the problem of the advantages of where to discuss the links and
虚拟仿真技术的探讨与应用 发表时间：2019-09-05T10:51:13.070Z 来源：《中国电业》2019年第09期作者：王冰 [导读] 虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真 （大唐陕西发电有限公司西安热电厂陕西省西安市 710302） 摘要：虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，本文要探讨虚拟技术的发展及应用。 关键词：虚拟；仿真技术；研究； 序言 近几年，虚拟现实与增强现实技术发展迅速，国内外大公司均在该领域做了重大布局，VR和AR迎来了前所未有的发展阶段。目前微软、爱普生、Oculus、HTC等知名公司均推出了自己的AR/VR产品，已成功应用在消费娱乐、虚拟展示、培训教育、智能巡检等多个领域。但同时国内AR与VR的发展还面临过很多问题，比如光学显示方案不成熟、缺乏专用的显示屏和处理芯片、应用场景不明确、产品的用户体验不佳等，为了推动该领域快速发展，国务院、发改委、工信部等多部委发布了相关政策，明确指出将AR/VR列入十三五期间重点发展的产业。 1.虚拟仿真技术的应用领域及功能实现 （1）虚拟仿真技术在国民经济各个领域，如教育、交通、动力、化工、制造以至农业、工业、社会科学等各行各业，都得到了广泛的应用和发展，并产生了巨大的经济效益，虚拟仿真已成为社会未来发展的必然。虚拟仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域中有关专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术，它综合集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程技术、信息处理技术、自动控制技术等多个高新技术领域的知识。仿真技术经历了物理仿真、模拟仿真、数字仿真、虚拟仿真四个阶段，VR/AR技术的发展成熟，对仿真技术带来了质的飞跃，我公司开发的虚拟仿真平台，具备快速场景搭建、模型导入、业务仿真、操作引导、考核评估等功能。 （2）根据SuperData的最新数据，使用AR/VR培训的公司预计将在2019年节省135亿美元。虚拟仿真培训基于虚拟、混合和增强现实头盔以及移动增强现实应用的培训模拟，受训者可以在一个身临其境的环境中学习和实践他们的新技能，而不会有受伤的危险。例如，美国航空公司使用VR帮助新机组人员在第一天上班前熟悉安全程序。根据SuperData的数据，71%的公司正在使用VR进行培训，是虚拟陈列室的两倍。例如，沃尔玛计划在4000家商店培训超过100万的员工，他们将使用独立的Oculus头盔，该计划将于2019年晚些时候启动。除了零售商之外，航空公司、旅游业、石油和天然气以及金融业也在寻求采用这种身临其境的技术进行培训。 （3）AR技术可以提供虚拟与现实相融合的操作体验，VR技术可以提供沉浸式纯虚拟的操作体验。虚拟仿真平台，利用AR/VR技术，可以模拟装备拆装和机械操作训练全过程，而不必受天气、时间、空间等外界因素的影响，在安全的受训环境及精细的虚拟场景下，提升训练效果和临场的心理素质，降低培训成本。 （4）装备训练方案可创造高度沉浸感的虚拟环境、丰富的表现元素、直观的表现方式，进行装备操作训练，如装备的拆装训练、飞机的驾驶操作、特种兵的训练仿真等，从而提高训练水平。虚拟仿真平台不仅能模拟装备的原理展示、故障检测和维修训练，还能对训练成绩进行客观评定分析，并具有记录、存储、监控操作人员操作动作等功能。 2.虚拟仿真再实际工作中的应用及其价值体现 （1）虚拟仿真平台，可以应用在各行各业，我公司目前客户主要集中在铁路、公交、军事等领域，虚拟仿真培训系统利用虚拟现实技术，对设备的结构、工作原理、操作方法等进行模拟，对操作人员进行培训，树立设备的操作规范、维保成本的降低、实操技能的快速掌握与专业知识的深造，从而降低事故发生概率，保证无线通讯的顺畅。公交车虚拟教学系统利用虚拟现实技术，建造新能源实车、总成的三维模型，模拟车间实际作业的虚拟场景，通过程序设计将车辆、总成技术参数、标准以及维护工艺嵌入VR教学程序中，实现虚拟现实的实操培训及理论教学功能。 （2）基于我公司现有客户基础和产品基础，在接下来三年内，我们可以继续深挖全国铁路局及铁路设备公司，与全国公交集团及公交设备公司，将已有技术成果进行复制推广，获得最大投入产出比。在此基础上，申报军工保密资质及武器装备承制资质，拓展虚拟仿真技术在军事训练、军用装备操作培训上的应用。 3.虚拟仿真市场占有率及发展前景 2018年中国虚拟现实市场规模约348.6亿元，预计到2020年市场规模将超900亿元，年复合增长率达125%。工信部将支持虚拟现实核心关键技术及产品研发，推进虚拟现实技术与其他行业融合发展，到2025年全球VR市场的年营收规模将达到1100亿美元，相关的软件销售额达720亿美元，随着国内相关鼓励和扶持政策的陆续落地，虚拟现实行业有望加速爆发。Digi-Capital数据表明到2021年，AR市场将不断壮大，达到830亿美元，这是一个可以诞生平台级生态公司的市场，VR市场将达到250亿美元。如图（一）所示
计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目
REAL-TIME PLATFORM FOR THE CONTROL PROTOTYPING AND SIMULATION OF POWER ELECTRONICS AND MOTOR DRIVES Simon Abourida, Jean Belanger Opal-RT Technologies Inc. 1751 Richardson #2525 Montreal, J4P 1G6, Quebec, Canada Simon.abourida@https://www.doczj.com/doc/d810689870.html, ABSTRACT The paper presents state-of-the-art technologies and platform for real-time simulation and control of motor drives, power converters and power systems. Through its support for Model-Based Design method with Simulink?, its powerful hardware (multi-core processors and FPGAs), and its specialized model libraries and solvers, this real-time simulator (RT-LAB?) enables the engineer and researcher to efficiently implement advanced control strategies on embedded hardware, or to conduct extensive testing of complex power electronics and real-time transient simulation of large power systems. 1.INTRODUCTION Over the years, it has been increasingly acknowledged how important and essential the tools of real-time simulation and testing in all industries are. These tools are no longer a luxury in modern system design, especially in electric motor drives and power electronics, whose applications are found in an ever increasing number in all sectors. As for power systems, it was the sector that pioneered the use of real-time simulators tens of years ago, starting with analog simulator, before the advent of computers and the development of hybrid then fully digital real-time simulators. On other hand, commercial simulation packages such as MATLAB/Simulink? are now widely used in the industry, education, and research institutions alike. They have become the modeling tools of choice because the many advantages they offer: increase in engineering productivity and efficiency, and accelerated design cycle by relying on the Model Based Design (MBD) methodology, making it possible to go from concept to simulation without ever having to write code, and producing a working prototype very early in the design process. Because of its advantages, the MBD approach has renewed the importance and interest in real-time simulation and its many applications and spread the usage of RT simulation to new fields, because it had greatly facilitated the development of real-time applications and accelerated their design. Before and after the establishment of this MBD process, several real-simulation time tools has been developed, in different sectors: electromechanical systems, aerospace, power systems, electric drives, railway systems, etc Many such tools were proprietary systems or mere research projects that failed to get into maturity. The few others that made it to maturity and had many applications and users have restrained their applications solely to the real-time simulation of the complex electric power systems (RTDS, Hypersim [1]) resulting in high cost for simpler systems like electric drives and industrial power converters; others failed, despite their success in small applications or complex but slow dynamic systems, to address the needs and requirements of real-time simulation of the fast electromagnetic transients of power systems, and the fast dynamics of today’s power converters and electric motor drives, and therefore, their applications stayed confined to systems with relatively slow dynamics (mechanical, hydraulic, aerodynamic systems, etc). A powerful platform for real-time simulation and control of electromechanical and power systems alike that is based on the MBD approach has been developed (RT-LAB) in the mid nineties, pioneering the use of commercial PC processor as the base platform and using Simulink as the visual design environment. In addition to its scalable, distributed processing hardware, RT-LA B integrates on the software level many solvers and model libraries that were designed to solve the problems and challenges of the real-time control and simulation of fast dynamics like those found in electric motor drives, power converters, power grid, renewable energy systems, and other applications. The present paper describes this real-time platform and its architecture, and presents some of its typical applications. It is organized as follows: first an introduction to the methodology of model-based design and its applications is given in section 2; then the RT-LAB platform, its hardware architecture and its software are presented thoroughly in section 3, and some application-driven real-time simulators are presented in section 4; typical applications are shown and discussed in section 5, before concluding. 2.MODEL-BASED DESIGN AND REAL-TIME SIMULATION In traditional design and test methods of control systems, the actual product or even its prototype become available very late in the design process; and it is only then, as system integration is done toward the end of the design that the designers were able to
虚拟仿真技术及其军事应用 作者 摘要：虚拟仿真技术是近年来系统仿真领域研究的热．氛问题，而且在军事领域有了广泛的应用。本文以庄拟现实技术为基础，具体讨论了虚拟现实技术在作战仿真中的应用，对虚拟作战仿真的研究进行了探讨。 关键词：虚拟仿真技术虚拟现实技术虚拟作战仿真 1. 引言 自从世界上出现第一台训练仿真系统（以1929 年美国空军飞机练习器-林克机为代表）以来，经过了以机电解算装置为主的仿真系统，以模拟计算机为主的仿真系统，以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐步发展。特别是近十几年来，随着计算机技术的发展，系统仿真技术的发展也更加迅猛，而且在军事领域中的应用也越来越广泛。 虚拟现实（Virtual Reality 简记VR）技术是近年来系统仿真领域研究的热点，并且在很多行业开始有了实际应用。在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21 世纪军队和培训21世纪人才以及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。 目前，我军对作战仿真的研究日趋深人，但与先进的军事大国相比，仍存在不少差距。由于虚拟现实技术的出现极有可能为未来军事领域带来革命性的影响，因此我军应积极研究虚拟现实技术在作战仿真中的应用。本文以虚拟现实技术为基础，具体讨论虚拟作战仿真及其军事应用。2. 虚拟现实技术简介 2.1 虚拟现实技术的内涵 虚拟现实技术是80年代提出的一种新兴技术，它是将计算机技术、自动控制技术、系统工程方法、人工智能、仿真技术、多媒体技术、信息融合技术、立体影像技术、光电技术以及神经生物学、心理学和行为科学等诸多科学技术成果融合一体的崭新的人工合成的“虚拟环境”。 2.2虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。它利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。VR 的主要特征为： (1)多媒体感知性 在虚拟现实系统中，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去，即指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2)交互性 用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。 (3）自主性 指虚拟现实系统中的物体可按各自的模型和规则自主运动，即指虚拟环境中物体依据客观规律动作的程度。 2.3 虚拟现实系统的分类 依据交互界面的不同，可将VR 系统分为下几种类型： （1）世界之窗（Window on World
基于AMESim的液压仿真应用现状 摘要：AMESim是专门用于液压/机械系统建模、仿真及动力学分析的软件。本文对AMESim做了简单的介绍，从工程应用角度出发归纳总结出AMESim软件的建模方法和基本特征，简单地介绍了AMESim在液压仿真中的应用现状及未来发展方向。 关键词：AMESim；液压；仿真 前言 AMESim 为用户提供了一个图形化的时域仿真建模环境，用于工程系统建模、仿真和动态性能分析。可以使用已有模型和（或）建立新的子模型，来构建优化设计所需的实际原型，可修改模型和仿真参数进行稳态及动态仿真、绘制曲线并分析仿 真结果，界面比较友好、操作方便。AMESim 不仅可以令使用者迅速达到建模仿真的 最终目标，而且还可以分析和优化设计，降低了开发成本和缩短开发的周期，所 以AMESim 被广泛应用于液压仿真中。 1 AMESim简介[1] 对液压元件或系统利用计算机进行仿真的研究和应用己有30 多年的历史，随着流 体力学、现代控制理论、算法理论、可靠性理论等相关学科的发展，特别是计算机技术的突飞猛进，液压仿真技术也日益成熟，越来越成为液压系统设计人员的 有力工具，相应的仿真软件也相继出现。目前，国内外主要有 AMESim, Hop-san,ADAMS / Hydraulics 、EASYS 、 Matlah / simulink,SIMULZD 、 Dshplus, FluidSIM, automation studio 、 20-sim, HyPneu 等11 种液压仿真软件。法国 IMAGINE 公司于 1995 年推出基于键合图的液压 / 机 械系统建模、仿真及动力学分析软件，即AMESim ，全称为 Advanced Environment for Performing Simulations of Engineering Systems( 高级工程系统仿真建模环境，该软件包含 IMAGINE 技术，为项目设计、系统分析、工程应用提供了强有力的工具。它为设计人员提供便捷的开发平台，实现多学科交叉领域系统的数学建模，能在此基础上设 置参数进行仿真分析。AMESim 软件中的元件间都可以双向传递数据，并且变量都具 有物理意义。它用图形的方式来描述系统中各设备间的联系，能够反映元件间的负载效应和系统中的能景和功率流动情祝。该软件中元件的一个接口可以传递多个变量，使得不同领域的模块可以连接在一起，这样大大简化了模型的规模；另外，该软件还具有多种仿真方式，如稳态仿真、动态仿真、批处理仿真、间断连续仿真等，这可以提高系统的稳定性和保证仿真结果的精度。 1）AMESim建模方法[2]
单片机软硬件联合仿真解决方案摘要：本文介绍一种嵌入式系统仿真方法，通过一种特殊设计的指令集仿真器ISS将软件调试器软件Keil uVision2和硬件语言仿真器软件Modelsim连接起来，实现了软件和硬件的同步仿真。关键词：BFM，TCL，Verilog，Vhdl，PLI，Modelsim，Keil uVision2，ISS，TFTP，HTTP，虚拟网卡，Sniffer，SMART MEDIA，DMA，MAC，SRAM，CPLD缩略词解释：BFM：总线功能模块。在HDL硬件语言仿真中，BFM完成抽象描述数据和具体的时序信号之间的转换。PLI：Verilog编程语言接口，是C语言模块和Verilog 语言模块之间交换数据的接口定义。TCL：字面意思是工具命令语言，是一种解释执行语言，流行EDA软件一般都集成有TCL。使用TCL用户可以编写控制EDA工具的脚本程序，实现工具操作自动化。ISS：CPU指令集仿真器，可以执行CPU的机器码。TFTP：简单文件传输协议，Windows的tftp.exe既是该协议的客户端实现。SMART MEDIA：一种存储卡，常用于数码相机、MP3。DMA：直接内存访问。用于外部设备之间高速数据转移。MAC：媒体接入控制器。本文中是指网卡芯片。前言传统的嵌入式系统中，设计周期、硬件和软件的开发是分开进行的，并在硬件完成后才将系统集成在一起，很多情况下，硬件完成后才开始进行实时软件和整体调试。软硬件联合仿真是一种在物理原型可用前，能尽早开始调试程序的技术。软硬件联合仿真有可能使软件设计工程师在设计早期着手调试，而采用传统的方法，设计工程师直到硬件设计完成才能进行除错处理。有些软件可在没有硬件支持的情况下完成任务的编码，如不涉及到硬件的算法。与硬件相互作用的编码在获得硬件之前编写，但只有在硬件上运行后，才能真正对编码进行调试。通过采用软硬件联合仿真技术，可在设计早期开始这一设计调试过程。由于软件的开发通常在系统开发的后段完成，在设计周期中较早的开始调试有可能将使这一项目提早完成，该技术会降低首次将硬件和软件连接在一起时出现意外而致使项目延期完成所造成的风险。在取得物理原型前，采用软硬件联合仿真技术对硬件和软件之间的接口进行验证，将使你不会花太多的时间在后期系统调试上。当你确实拿到物理原型开始在上面跑软件的时候，你会发现经过测试的软件部分将会正常工作，这会节省项目后期的大量时间及努力。软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个软件执行环境组成，通常软件环境和硬件环境都有自己的除错和控制界面，软件通过一系列由处理器启动的总线周期与硬件的交互作用。本文以一个Mini Web卡的开发介绍一种软硬件联合仿真系统。[!--empirenews.page--]该方案的核心是采用一个51单片机仿真引擎GoldBull ISS51（以下简称ISS51），ISS51是51单片机开发环境Keil uVision2的一个插件，ISS51具有连接Keil 和硬件仿真环境Modelsim的接口，可以实现软硬件同步仿真。在该系统中，Keil作为软件调试界面，Modelsim作为硬件仿真和调试界面，ISS51负责软件执行、监控软件断点、单步执行、内存和寄存器数据返回给Keil、CPU总线时序产生和捕获、内部功能模块（如定时器，串口）的运行等功能。Mini Web卡介绍Mini Web卡是一个运行在单片机上的Web服务器，提供网口连接，有大容量文件系统，提供TFTP和HTTP服务。尽管软件系统比较复杂，但优化编译后，执行代码还不足25K，为后续升级留下了足够空间。 51CPU采用SST89系列，这种CPU具有ISP功能，可以通过RS232串口，直接将目标码下载到CPU。DMA控制逻辑是一个可编程逻辑器件，采用的是ALTERA的CPLD EPM240，主要功能是实现外围器件之间的DMA传递。因为51CPU进行IO访问是很低效的，需要24个时钟周期才能进行一次IO访问，在外围设备之间转移数据则需要更多的时钟周期，使用DMA控制逻辑可以达到3个时钟周期就能转移一个字节。本系统中处理多种网络协议，需要大量报文收发和文件系统访问，采用DMA可以极大地提高51单片机的数据处理速度。DMA通道主要有MAC芯片与RAM之间的数据块转移，SMART MEDIA和RAM之间的数据块转移。网卡芯片采用的是AX88796，主要的优点是可以和51CPU方便地接口；支持100M以太网，速度高；有较大的接收报文缓存，能够平滑网络流量，减少因51CPU处理速度慢导致的报文丢弃和重发。SMART MEDIA是一个移动存储卡，主要用于存储文件，Mini Web卡支持8M到256M的SMD卡。文件系统是Mini Web卡的新开发模块，
1虚拟仿真施工技术 （1）主要技术内容 虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面： A.施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析； B.施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞 C.施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置， D.施工机械的开行、安装过程； E.施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析； F.施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析； G.施工过程动态演示和回放。 (2)技术指标 虚拟仿真施工主要包含以下技术体系: A.三维建模技术 运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。 B.仿真技术 计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，
然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。 C.优化技术 优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。 D.虚拟现实技术 虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。 (3)适用范围 工业与民用建筑、市政工程、土木工程施工方案编制。