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凝固过程模拟仿真课程论文

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凝固过程模拟仿真课程论

铸造过程数值模拟的研究发展现状

(Research on the development status of numerical

simulation of casting process)

学院名称:材料科学与工程学院

专业班级:复合材料1102

学生姓名:不知道

学号:3110703451

指导教师:怯喜周

铸造过程数值模拟的研究发展现状

摘要:随着电子计算机技术的飞速发展,铸造工艺计算机辅助设计CAD,铸件凝固过程数值模拟CAE等多项技术已大量应用于生产实际。工业发达国家制定的下一代制造(NGM)计划所提出的十项关键基础技术中就包括建模与仿真。铸件的凝固过程数值模拟技术主要包括铸件及其工艺的几何造型、三维传热数值计算技术和缺陷判据这三部分,并可对凝固过程中出现的缺陷进行预测,评判铸造工艺设计的合理性,以减少工艺实验的次数,降低工艺设计成本,提高工艺出品率和合格率。

关键词:凝固模拟;数值仿真;铸造CAE;CAD;铸造充型;

Research on the development status of numerical simulation

of casting process

Abstract: with the rapid development of computer technology, computer aided design of foundry technology CAD, numerical simulation of casting solidification process of CAE and many other technology has been widely applied in actual production. Industrial developed countries to develop the next generation manufacturing (NGM) are ten key basic technology plan put forward in includes modeling and simulation. The casting defects of computing technology and criterion of this three part of numerical heat transfer, including 3D geometric modeling and Simulation of the process of casting solidification process numerical, and to predict the defects that appear during the solidification process of casting process design, evaluation of rationality, in order to reduce the times of experiment process, reduce the design cost, increase the process yield and the qualified rate.

Keywords: solidification simulation; numerical simulation; CAE CAD; casting; mold filling;

1 前言

凝固在自然界及人类生产实践中占有十分重要的地位。从熔岩冻结为地壳到

海洋中冰山浮现,都是自然演进历程中凝固过程的重要体现。而在人类的生产实践中,从矿石冶炼到金属构件的铸造成形、焊接组合,无一不涉及到凝固过程.作为从液态金属到最终构件的最直接成形途径,铸造同时也是现有材料成形方法中最为复杂的工艺过程。使特定成分合金液在外场约束条件下完成凝固过程,可以获得具备不同内部组织及外部形态的铸件。深入理解并准确掌握外场约束条件下的凝固过程,是实现铸件性能控制和优化的前提。建立凝固过程的精确理论描述和可靠数值模拟,在此基础上实现凝固过程的精巧控制,获得铸造工艺和铸件性能的最佳优化,已经成为了当前物理冶金学家及材料研究学者的关注热点[1]。

铸造行业是制造业的重要组成部分,对国民经济的发展起着重要作用。同时,铸造业又是产品质量不易保证、废品率较高的产业,因此,对铸件生产实现科学化控制,确保铸件质量,缩短试制周期,降低铸件成本,加速产品更新换代,对于促进传统工业的技术改造具有重要的现实意义[2-4]。近年来,随着电子计算机技术的飞速发展,铸造工艺计算机辅助设计CAD,铸件凝固过程数值模拟CAE 等多项技术已大量应用于生产实际。以工业发达国家为例,目前已有15~20%的铸造企业在生产采用凝固模拟分析技术,精确地预测缺陷以及改进铸件的出品率。工业发达国家制定的下一代制造(NGM)计划所提出的十项关键基础技术中就包括建模与仿真[2-4]。为此,铸造工艺CAD和数值模拟以及相应的基础理论理所当然地成为铸造学科研究中的前沿课题。尽管铸造过程模拟的应用已经有几十年的历史,但是直到20世纪80年代,才开始实现模拟软件、计算机硬件和人力资源的完美结合,工业上以计算机为基础的模拟才开始普遍应用。目前,计算机模拟已发展为铸造过程最具潜力的模拟预测工具,并在某些方面已经进入工业化应用阶段,成为铸造行业发展不可缺少的环节。

2 计算机技术应用于铸造过程模拟的发展

最早用于铸造过程模拟的是美国哥伦比亚大学的“Heat and Mass Flow Analyzer”分析单元,基于此分析单元Victor Paschkis于1944年在砂模上做了热传导分析,其很多研究成果发表在AFS公报上[5]。1954年,Sarjant和Slack计算了铸铁块内部温度分布,并使用数值方法计算了瞬时二维热流模型。

1962年丹麦的Fursund研究热在砂模中传导对钢铸件表面影响的论文是铸造行业首次发表计算机模拟的文献[5]。1959年General Electric(GE)公司的

Campbell、Villen Weider等研究了应用有限差分法(FDM)模拟生产大型厚铸件制品,在1965年发展了可预测的凝固模型。但FDM法无法追踪金属充型时的自由表面,所以在20世纪80年代早期,一种被称为流动体积法(V olume of Flow;VOF)由Hirt和Nicholas引入,把流动体积函数作为主要参数,用来追踪流动自由表面[6]。

有限元法(FEM)最初是用来解决结构复杂应力分析问题的,但在20世纪60年代,有人开始应用FEM法解决稳态和瞬态热传导问题。其中AFS传热委员会发起并提出了鼓励更深入开展此项研究的计划,密歇根大学的研究人员发表了一些重要的文献;Rober Pehlke和James Wilkes模拟了砂型铸造过程,浇注了包括碳钢、铝和含铅的黄铜合金等各种材料,结果表明,FDM法很大程度上受浇注介质热物理参数的影响[5]。

1973年挪威的VictorDavies等人在浇注铝制品时,将FDM法应用于砂型铸造、金属型铸造和低压铸造。1974年Los Alamos科学实验室开发了计算机生成的颜色移动图片技术,这种技术使用标准的缩微胶卷拍摄装置,通过对一系列光过滤器设置的控制程序,利用11种复合颜色描述不同温度范围,最终产生条状或斑点状图像,实现了凝固模拟技术铸型剖面的可视化。

从20世纪70年代到80年代,随着计算机技术的提高,建立了更多的模拟过程与计算模型,这些模型可进行充型模拟,预测浇注温度变化、模拟液体流动方式以及预测这些因素对铸件质量的影响。80年代早期瞬时充型的假设得到一定的应用,80年代后期,充型模拟快速发展,这使得铸造厂能有效利用浇注系统消除由流动引起的铸造缺陷,对凝固和补缩能产生一个最佳的温度分布,提高了铸件质量和产率。90年代后期,发展了微结构模拟,它除了对冶金学有更深意义的影响外,还能预测和控制铸件的机械性能。此后不久,人们通过对流和扩散模拟认识了熔融金属液体在生长的枝晶臂间流动的过程[7]。90年代后期,对应力和变形的模拟研究,更有利于控制铸件的扭曲变形,减少残余应力,最大程度地消除热裂纹和裂缝,减少模具变形,提高了模具的使用寿命。

3 铸造工艺CAD的发展与应用状况

铸件成形过程的影响因素繁多,且同一铸件可同时有多种不同的工艺方案。所以,一个铸件的成熟工艺不仅需要有一定的生产经验,且往往需要反复试验才能确定[8]。铸造工艺CAD是指从零件图输入到铸件工艺图输出之间应完成的全

部工艺设计工作。主要包括铸件的分型面、加工余量、拔模斜度、芯头、浇注系统、冒口及各种工艺符号的设计。浇冒系统的设计是其中的关键,并随金属材料的凝固特性而异。此外,铸造工装部分的CAD主要包括模样设计、模板设计、芯盒设计和砂箱设计。在各种设计生成的图形中关键是上下模板的装配图和芯盒图,因为它包含了对所有模样的加工、装配信息,同时提出了设计砂箱的相关要求[9-11]。

目前,国内外研制开发的铸造工艺CAD系统,概括起来可以分为通用和专用两类[10-11]。通用铸造CAD系统主要用于普通砂型铸造工艺的设计,分为铸钢、灰铸铁、球铁及有色等种类,其功能包括浇注系统设计,补缩系统设计,分型面、起模斜度、加工余量的确定,尺寸标注,以及工艺图及工艺卡的输出;专用铸造CAD系统主要用于某些特定范围和特定目的的铸造工艺设计,如压铸型CAD、齿轮类CAD,阀体类CAD、曲轴类CAD等。

铸造工艺计算机辅助设计程序的功能主要表现在以下几方面:

(1)铸件的几何、物理量计算,包括铸件体积、表面积、重量及热模数的计算;

(2)补缩系统的设计计算,包括冒口的设计和计算、冷铁设计计算和设计合理的补缩通道;

(3)浇注系统的设计计算,包括选择浇注系统的类型和各部分截面积计算;(4)绘图,包括铸件图、铸造工艺图、铸造工艺卡等图形的绘制和输出。

在铸造工艺CAD中,较多的是采用AutoCAD软件(2D)作为图形处理的支撑软件(国内已有很多在其基础上二次开发的软件)完成铸件图、铸造工艺卡等图形处理功能。目前,随着三维造型理论和实用化技术的日趋成熟,基于三维的铸造工艺CAD系统具有许多二维系统无法比拟的优越性,如几何信息的完整性,易于与铸造工艺CAE 系统、铸造工艺CAD/CAM 系统衔接,可实现数据共享,设计结果直观,可方便地生成二维工艺图样等,必将成为铸造工艺CAD系统的主流。如今的三维软件既有大型软件,如UG、Pro/Engineer、CATIA,也有中档软件,如Solid Edge、Solid Work、MDT 等以及其它低档的一些软件[11]。

国内外在铸造工艺CAD方面的较实用的软件主要有:美国铸协(AFS)的AFS-software软件,可用于铸钢铸铁的浇冒口设计;英国Foseco公司的

FEEDERCALC软件可计算铸钢件的浇冒口尺寸,补缩距离及选择保温冒口套等;丹麦DISA公司的DISAMATIC 软件专用垂直分型生产线的浇冒口设计;清华大学研制开发的FTCAD 软件与铸造工艺辅助设计集成软件CASTCAD,分别适用于球铁浇冒口系统设计和铝合金、铸件和铸钢生产;华北工学院开发的铸钢件集成软件提出了改进RUDDLE 三次方法设计冒口且实现了参数化设计[9]。这类软件已在铸造生产中得到较好的应用,产生了明显的经济效果,可将设计人员从大量的重复性劳动中解放出来在保证产品品质的同时也为产品设计、制造和管理一体化提供方便[8]。

4 铸造充型凝固模拟发展

4.1 铸造凝固过程模拟

铸件凝固过程是铸造生产中最重要的过程之一,大部分铸造缩孔、缩松及裂纹等缺陷均产生于这一过程[12]。铸件的凝固过程数值模拟技术主要包括铸件及其工艺的几何造型、三维传热数值计算技术和缺陷判据这三部分[2-3],并可对凝固过程中出现的缺陷进行预测,评判铸造工艺设计的合理性,以减少工艺实验的次数,降低工艺设计成本,提高工艺出品率和合格率。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算模拟仿真可提高产品质量5~15倍、增加材料出品率25%、降低工程技术成本13~30%、降低人工成本5~20%、增加投入设备利用率30~60%,缩短产品设计和试制周期30~60%等[4]。

通过凝固过程数值模拟可以实现下述目的:

(1)预知凝固时间以便预测生产率;

(2)预知开箱时间;

(3)预测缩孔和缩松;

(4)预知铸型的表面温度以及内部的温度分布,以便预测金属型表面熔接情况,方便金属型设计;

(5)控制凝固条件;

(6)为预测铸应力,微观及宏观偏析,铸件性能等提供必要的依据和分析计算的基础数据。

铸件凝固过程数值模拟开始于60年代[2-3,13-15],丹麦FORSUND 把有限差分法第一次用于铸件凝固过程的传热计算,之后美国HENZEL和KEUERIAN 应

用瞬态传热通用程序对汽轮机内缸体铸件进行数值计算,得出了温度场,计算结果与实测结果相当接近。这些尝试的成功,使研究者认识到用计算数值模拟技术研究铸件的凝固过程具有巨大的潜力和广阔的前景。经过了30多年的研究,无论在数学模型,还是在数值方法上都已趋于成熟。随着三维几何造型技术CAD 的发展,凝固模拟技术在以下三个方面取得了重要的进步[2-3],即:(1)能处理三维复杂形状;(2)软硬件费用工厂能够承受;(3)用户界面友好。

进入20世纪80年代,凝固过程模拟已形成世界范围内的热潮。目前,国内外已将凝固模拟技术从实验室科学研究发展到工厂实用阶段,可以做到以铸造凝固理论为指导,以计算机数值模拟为手段,研究、控制凝固及预测铸件缩孔、缩松及裂纹等缺陷,预测铸件的微观组织并推测铸件的机械性能,从而达到优化工艺方案,控制及确保铸件质量,缩短试制周期,降低生产成本,最终实现取得良好的经济效益。随着计算机技术的发速发展,相继成功开发一系列专用的铸造凝固模拟软件[2-3,13-18],比较出名的有:德国Magma公司的MAGMASOFT 软件、英国的PHOENICS 和英国Foseco公司的Solstar、法国AP公司的SIMULOR、日本小松制作所的Soldia和日立制作所的S-CAST、澳大利亚CISRO公司的CASTHERM、美国流体科学公司的FLOW 3D和美国UES 公司的Procast、清华大学研究开发的“铸造之星FT- STAR”三维铸件充型凝固过程数值模拟分析系统、华中科技大学的华铸CAE等。模拟技术已经大量应用于铸件的日常生产之中,在分析铸造缺陷、预测铸件质量、优化铸造工艺方面发挥着重要的作用[4]。

4.2 充型过程的数值模拟

铸造充型流动过程对铸件的最终质量有着重要的影响,平稳的充型流动过程,合理的充型顺序是获得优质铸件的必要条件,是铸件形成过程的重要环节[15]。充型过程数值模拟一方面可分析金属液在浇冒口系统和型腔中的流动状态,优化浇冒口设计并仿真浇道中的吸气,以消除流股分离和避免氧化,减轻金属液对铸型的侵蚀和冲击;另一方面,分析充型过程中金属液及铸型温度变化,预测冷隔和浇不足等铸造缺陷。以上结果可用于优化浇冒系统设计,预测冷隔和浇不足等缺陷,同时为后续的凝固过程模拟分析提供初始温度场条件。这对特大铸件、压铸、薄壁件及金属型铸造尤其重要[2-3]。

充型过程的数值模拟始于80年代初[19-22],台湾省学者黄文星在美国匹兹堡大学与R.A.Stoehr教授一起首先将流体力学的研究成果用于解决铸造充型问题,开辟了充型过程研究的新领域。接着,P. V. Desai、王君卿及H. J. Lin 等相继取得了进展。但此时的充型过程数值模拟基本上仅限于二维问题。1989 年,H. J.Lin 和黄文星一起开发出了三维数值模拟计算模型,把MAC和SOLA 结合在一起研究三维流动问题[13]。

由于充型过程数值模拟计算涉及的控制方程多且复杂,需要对连续性方程、动量方程和能量方程联立求解,并要进行速度场、压力场的反复迭代,计算量大且结果不易收敛,对自由表面边界问题需要特殊处理,且由于铸型是不透明的,铸件的浇注过程又是在高温下进行,要对铸造充型过程进行直接观察和进行实验验证的代价十分昂贵,这一系列问题,致使充型过程数值模拟的难度很大[14-15]。液态金属的充型过程可认为是不可压缩的牛顿流体的非稳定流动过程,这是该过程基本数学模型的理论求解基础。目前,铸造充型过程数值模拟技术的求解方法主要有三种方法[3]:

(1)SIMPLE法,即压力连接方程半隐式方法(Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equation);

(2)SMAC法,即简化标示粒子法(Simplified Marker and Cell);

(3)SOLA-VOF法,即解法(Solution Algorithm)及体积函数法(V olume of Fluid)。

国内外现已经开发了以流场模拟的实用化为目标相应的商品软件[2-3,13-22],如德国的MAGMASOFT、美国的PROCAST、FLOW 3D、清华大学的FT-STAR、华中科技大学的华铸CAE等,不仅能够有效地预测铸件缩孔类缺陷,其准确性基本上达到了定量的程度,为铸造工艺的设计提供可靠的理论基础和实用参数,可实现铸造工艺的设计从经验化走向科学化。

5结语

铸造过程数值模拟技术可为提高传统铸造行业的产品品质、企业竞争力提供强有力的工具,国内采用数值模拟技术的铸造厂家为数不多,而国外发达国家采用这一技术的企业高达50%。随着世界经济的一体化以及中国加入WTO,铸造过程的数值模拟技术将显得日益重要[4]。从目前CAD 技术的应用发展趋势可见,

铸造工艺CAD和凝固过程的数值模拟技术的发展比以往任何时候都快,随之而来的必然是系统的集成[8]。首先是铸造工艺CAD与铸造工艺CAE的集成、铸造工装CAD与CAM的集成,其次是铸造工艺CAD、CAE、CAM 集成,最后是产品设计与铸造工艺CAD的集成,即铸造工艺几何模拟[23]。即只要将铸件图样、铸型材料、铸造合金热物性参数、凝固特性及数学模型输入计算机,就可以计算出合理的浇冒口系统,对设计的工艺进行计算机试浇注,模拟铸件的凝固过程,预测凝固缺陷、微观组织、残余应力。另外通过将专家系统与铸造工艺CAD/CAM、铸件凝固模拟技术和数据库等技术相结合,并行发展且相辅相成,发挥各自的优势。近年来又提出铸造CAE在并行工程中的集成[2-4,24]。并行工程(CE)是产品与工艺过程(包括成形与加工制造和相关的辅助环节)集成设计的系统方法。它的特点是多学科的协同工作,重点是以并行设计为主。以新产品开发与铸件形成过程数值模拟为核心的铸造CAE相结合,可以优化铸造工艺过程,确保铸件品质,提升铸造企业的竞争力。

另一方面,网络Internet 技术已经深入到传统制造业的各个领域,网络化凝固过程模拟分析系统的开发将为工艺过程模拟仿真技术应用开辟新的途径。使得利用互联网技术提供在线数值模拟仿真技术服务,为中小型铸造企业提供专业化的技术支持成为可能。还可通过Internet 技术使得各个铸造专家系统实现资源共享,多专家协同工作与诊断。与智能制造、虚拟工厂、网络制造集成,铸造等材料成形加工过程模拟仿真将成为制造业新产品过程设计的非常有效的工具。参看文献

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3、配送中心的仿真模型 3.1配送中心的仿真布局模型设计 3.2配送中心的设备建模 3.3配送中心的仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据结果分析 4.3系统优化 小结与讨论 “我也来编书”示例 示例一第X章排队系统建模与仿真学习要点 1、排队系统概述 2、排队系统问题描述 3、排队系统建模 4、排队系统仿真 5、模型运行与结果分析 小结 思考题与习题(3-5题) 参考文献 1、李文锋,袁兵,张煜.2010.物流系统建模与仿真(第6章) 北京:科学出版社 2、王红卫,谢勇,王小平,祁超.2009.物流系统仿真(第6章) 北京:清华大学出版社 3、马向国,刘同娟.2012.现代物流系统建模、仿真及应用案例(第5章)

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(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
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二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8

《控制系统仿真》课程论文模板

基于全转速范围内的直接转矩控制调速系统的研究摘要:建立了一种包含弱磁控制的直接转矩调速控制系统仿真模型,实现了感应电动机全转速范围内的速度控制,既可以实现同步转速以下的恒转矩调速,又可以实现弱磁范围内的恒功率调节。仿真结果显示系统的调速性能良好,在换向调速过程中,无抖动和超调现象,很好地实现了电动机调速的四象限特性,弱磁控制过程平稳。对研究全转速范围内直接转矩调速控制具有较好的参考价值。 关键词:直接转矩控制;调速;弱磁;仿真 Research of Direct Torque Control Speed Adjustment System within Full-speed Range Abstract: A simulation system of direct torque control speed adjustment system is introduced, it include field-weakening control. The simulation system realized induction-motor speed control within full-speed range, constant torque adjustment less than foundation speed and constant power adjustment greater than foundation speed. The results of simulation show that system performance is excellent. The ripple and overshoot of speed are reduced; the four-quadrant characteristic of induction-motor varying speed is achieved successfully; the field-weakening control is very smooth. The simulation model has better reference meaning for researching direct torque control system within full-speed range. Keyword: direct torque control, adjustment speed, flux weakening, simulation 1.引言 直接转矩控制系统具有控制结构简单、动态响应快等特点,它在很大程度上解决了矢量控制中计算复杂、特性易受电动机参数变化的影响、实际性能难以达到理论分析结果的一些重要技术问题[1]。直接转矩控制采用双滞环控制策略,电机在运行中转矩及定子磁链脉动较大,影响了电机运行的稳定性,所以研究的焦点大都集中在减小转矩及定子磁链脉动上[2-3]。为了提高定子磁链的估计精度,改善直接转矩控制系统的动静态性能等,提出了多种行之有效的减小脉动方法[4-6]。在直接转矩的调速控制方面,有同步转速以下恒转矩调速的研究[7],也有基于弱磁范围内的速度控制等[8],但基于全速度范围内的控制仿真研究还不多见[9,10]。本文建立了一种直接转矩控制的感应电动机变频调速系统仿真模型,可以实现电动机全转速范围内的速度控制。所谓全转速范围,是指电动机调速系统既可以实现同步转速以下的恒转矩调速,又可以实现弱磁范围内的恒功率调节,而且能实现转速的四象限运行特性。 2.直接转矩控制调速系统的建模 直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC),是基于动态模型的双闭环控制系统。外环采用转速闭环,控制转速的大小;内环采用磁链和转矩滞环比较控制,产生转矩的快速动态响应。 2.1 磁链与转矩控制 要进行磁链和转矩滞环的闭环控制,必须取得异步电动机的定子磁链和电磁转矩,磁链观测和转矩观测通常采用的数学表达 式为: dt R t i t u t s s s s ) )( )( ( )(- =? ψ(1) ) ( 2 3 β α α β ψ ψ s s s s e i i P T- =(2) 式中:s(t)为定子磁链,u s(t)为定子相电压,i s(t)为定子相电流,R s为定子电阻,

本科毕业设计:基于MATLAB的OFDM系统仿真及分析

摘要 正交频分复用(OFDM) 是第四代移动通信的核心技术。该文首先简要介绍了OFDM的发展状况及基本原理, 文章对OFDM 系统调制与解调技术进行了解析,得到了OFDM 符号的一般表达式,给出了OFDM 系统参数设计公式和加窗技术的原理及基于IFFT/FFT 实现的OFDM 系统模型,阐述了运用IDFT 和DFT 实现OFDM 系统的根源所在,重点研究了理想同步情况下,保护时隙(CP)、加循环前缀前后和不同的信道内插方法在高斯信道和多径瑞利衰落信道下对OFDM系统性能的影响。在给出OFDM系统模型的基础上,用MATLAB语言实现了传输系统中的计算机仿真并给出参考设计程序。最后给出在不同的信道条件下,研究保护时隙、循环前缀、信道采用LS估计方法对OFDM系统误码率影响的比较曲线,得出了较理想的结论。 关键词: 正交频分复用;仿真;循环前缀;信道估计

Title: MATLAB Simulation and Performance Analysis of OFDM System ABSTRACT OFDM is the key technology of 4G in the field of mobile communication. In this article OFDM basic principle is briefly introduced.This paper analyzes the modulation and demodulation of OFDM system, obtaining a general expression of OFDM mark, and giving the design formulas of system parameters, principle of windowing technique, OFDM system model based on IFFT/FFT, the origin which achieves the OFDM system by using IDFT and DFT. Then, the influence of CP and different channel estimation on the system performance is emphatically analyzed respectively in Gauss and Rayleigh fading channels in the condition of ideal synchronization. Besides, based on the given system model OFDM system is computer simulated with MATLAB language and the referential design procedure is given. Finally, the BER curves of CP and channel estimation are given and compared. The conclusion is satisfactory. KEYWORDS:OFDM; Simulation; CP; Channel estimation

模拟电路_Multisim软件仿真教程

第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件, 本章节讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。 目录 1. Multisim软件入门 2. 二极管电路 3. 基本放大电路 4. 差分放大电路 5. 负反馈放大电路 6. 集成运放信号运算和处理电路 7. 互补对称(OCL)功率放大电路 8. 信号产生和转换电路 9. 可调式三端集成直流稳压电源电路 13.1 Multisim用户界面及基本操作 13.1.1 Multisim用户界面 在众多的EDA仿真软件中,Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用,受到电类设计开发人员的青睐。Multisim用软件方法虚拟电子元器件及仪器仪表,将元器件和仪器集合为一体,是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。 Multisim来源于加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technologies,简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,原名EWB。 IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench(电子工作台,简称EWB),以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。 1996年IIT推出了EWB5.0版本,在EWB5.x版本之后,从EWB6.0版本开始,IIT对EWB进行了较大变动,名称改为Multisim(多功能仿真软件)。 IIT后被美国国家仪器(NI,National Instruments)公司收购,软件更名为NI Multisim,Multisim经历了多个版本的升级,已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本,9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。 下面以Multisim10为例介绍其基本操作。图13.1-1是Multisim10的用户界面,包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。

计算机仿真课程设计报告

、 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2010 ~2011 学年第 2学期 学生姓名:林泽佳专业班级:08自动化1班指导教师:钟秋海工作部门:信息学院一、课程设计题目 : 《控制系统建模、分析、设计和仿真》 本课程设计共列出10个同等难度的设计题目,编号为:[0号题]、[1号题]、[2号题]、[3号题]、[4号题]、[5号题]、[6号题]、[7号题]、[8号题]、[9号题]。 学生必须选择与学号尾数相同的题目完成课程设计。例如,学号为8xxxxxxxxx2的学生必须选做[2号题]。 二、课程设计内容 (一)《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容|

! " [2 有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见(二)。 (二)《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共100分】 , 1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB描述。(2分) 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。(4分) 3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。(2分) 4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。(6分) 5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式,满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳 定的要求。(8分)

6、根据4、5、列写方程组,求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 (12分) 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。 (3分) ! 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(7分) 9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 (8分) 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。(6分) 11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式,满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际 闭环系统稳定的要求。(8分) 12、根据10、11、列写方程组,求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 (12分) 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。(3分) 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(7分) 15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 & (8分) 16、根据8、9、14、15、的分析,说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。(4分) 三、进度安排 6月13至6月14:下达课程设计任务书;复习控制理论和计算机仿真知识,收集资料、熟悉仿真工具;确定设计方案和步骤。 6月14至6月16:编程练习,程序设计;仿真调试,图形仿真参数整定;总结整理设计、 仿真结果,撰写课程设计说明书。 6月16至6月17:完成程序仿真调试和图形仿真调试;完成课程设计说明书;课程设计答 辩总结。 [ 四、基本要求

MATLAB仿真论文

信息与通信工程学院MATLAB仿真论文 题目:基于matlab的系统仿真 班级: 13级电信三班谢丽娟 姓名:谢丽娟 学号: 14132200845

目录 摘要 (2) 一、关于MATLAB的基本知识 (2) 1.1 MATLAB的介绍 (2) 1.2 SIMULINK的介绍 (2) 二、无环流可逆调速系统 (2) 2.1 无环流可逆调速系统简介 (2) 2.2逻辑无环流调速系统的原理图 (3) 三、主电路的组成及其工作原理主电路的组成及其工作原理 (3) 四、仿真系统的设计 (3) 4.1电流环结构图的简化 (3) 4.2 电流调节器结构的选择 (3) 4.3转速调节器设计转速环结构图的简化 (4) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.5 转速调节器的参数计算 (5) 4.6 逻辑控制器设计 (5) 4.7逻辑控制器的组成 (6) 五、逻辑无环流直流可逆调速系统仿真的建模 (6) 5.1逻辑控制直流可逆调速原理和仿真模型 (6) 5.2逻辑控制器模块 (7) 5.3电平检测 (7) 5.4延时电路 (8) 5.5连锁保护 (8) 六、仿真结果 (8) 摘要

许多生产机械要求电动机既能正传,又能反转,而且常常还需要快速的启动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,也就是需要可逆的调速系统,采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题,但是,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流,称作环流。 又环流可逆系统虽然具有反响快,过渡平滑等优点,但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此,当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时,特别是对于大容量的系统,常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。 本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基本原理及其构成,并对其控制电 路进行了计算和设计。 运用了一种基于 Matlab 的 Simulink 和 Power System 工具箱、 面向系统电气原理结构图的仿真新方法,实现了逻辑控制电流可逆调速系统的仿真。 关键词: 直流电机;环流;逻辑无环流可逆调速;Matlab 仿真 一、关于MATLAB 的基本知识 1.1 MATLAB 的介绍 MATLAB 是矩阵实验室的简称,是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C 、Fortran )的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 1.2 SIMULINK 的介绍 Simulink 是MATLAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采 样时间进行建模,它也支持多速率系统,也就 是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ,这个 创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且 用户可以立即看到系统的仿真结果。 二、无环流可逆调速系统 2.1 无环流可逆调速系统简介 许多生产机械要求电动机既能正传,又能反转,而且常常还需要快速的启动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,也就是需要可逆的调速系统,采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题,但是,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流,称作环流。这样的环流对负载无益,因此应该予以抑制或消除。 逻辑无环流系统目前生产中应用最为广 泛的可逆系统,当一组晶闸管工作时,用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲,使他完全处于阻断状态,确保两组晶闸管不同时工作,从根本上切断了环流的通路,这就是逻辑控制的无环流可逆系统。 逻辑无环流调速系统主电路和系统控制电路的系统组成 主电路采用两组晶闸管装置反并联线路;由于没有环流,不用设置环流电抗器;仍保留平波电抗器Ld ,以保证稳定与运行时电流波形连续;控制系统采用典型的转速、电流双闭环方案;电流环为内环,转速环为外环。为了实现 转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统

典型零件的数控编程与加工仿真毕业论文样式

山东职业学院 毕业设计(论文)题目: 系别: 专业: 班级: 学生姓名: 指导教师: 完成日期: 山东职业学院毕业设计(论文)任务书

山东职业学院 毕业设计指导书 设计题目典型零件的数控编程与加工仿真 班级 姓名 指导教师宋嘎 2011年11月 一、设计题目:典型零件的数控编程与加工仿真 二、背景与目的 数控加工的广泛运用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构都带来了深刻的变化,是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。如何良好地运用数控机床,发挥其高精度、高效率等特点,是制造行业从业人员面临的一个大问题;另一方面,高职院校数控技术专业正是要培养这种掌握数控工艺和加工技术的高端技能型人才。因此,应该使学生熟练掌握数控加工工艺的制定,数据程序的编制和数控机床的操作等技能,使他们毕业后能够快速上岗,从而提高就业竞争能力。

在三年的学习中,机电一体化技术专业的毕业生系统地学习了本课题所涉及到的《机械设计基础》、《机械制造技术基础》、《机加工设备》、《数控编程与加工》等专业理论知识,为使学生更加全面地掌握所学理论知识,做到融会贯通,在将来的就业竞争、生存竞争中立于不败之地,特设这一课题。 本课题设计目的: 1、熟练掌握典型零件的车削加工工艺 2、熟练掌握典型零件的铣削加工工艺 3、熟练掌握FANUC 0i系统的程序编制 4、掌握计算机二维绘图和三维造型的应用 5、熟练掌握宇龙数控仿真软件的应用 三、设计过程及内容 (一)计算机绘图 利用Cimatron E软件完成零件的三维造型,并生成二维工程图。 (二)零件的数控加工工艺分析 1.零件图样分析 2.基准选择 3.加工方法与加工方案的确定 4.工序和工步的划分 5.走刀路线的确定 6.工艺装备的选择 7.切削用量的确定 注:工艺分析务必按以上步骤进行,不可省略。 (三)编制加工工艺文件 工件安装和原点设定卡片 数控加工走刀路线图 数控加工工序卡片 数控加工刀具卡片 注:此部分应置于毕业论文的附录中 (四)编写程序

基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序)本科毕业论文

基于matlab的人脸识别系统设计与仿真

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

怎样利用电路仿真软件进行模拟电路课程的学习

怎样利用电路仿真软件进行模拟电路课程的学习电路分析实验报告 实验二 学习用multisim软件对电路进行仿真 一.实验要求与目的 1.进一步熟悉multisim软件的各种功能。 2.巩固学习用multisim软件画电路图。 3.学会使用multisim里面的各种仪器分析模拟电路。 4.用multisim软件对电路进行仿真。 二、实验仪器 电脑一台及其仿真软件。 三.实验内容及步骤

(1)在电子仿真软件Multisim 基本界面的电子平台上组建如图所示的仿真电路。双击电位器图标,将弹出的对话框的“Valve”选项卡的“Increment”栏改成“1”,将“Label”选项卡的“RefDes”栏改成“RP。 ” 2)调节RP大约在35%左右时,利用直流工作点分析方法分析直 流工作点的值。直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)是用来分析和计算电路静态工作点的,进行分析时,Multisim 自动将电路分析条件设为电感、交流电压源短路,电容断开。 单击Multisim 菜单“Simulate/Analyses/DC operating Point…”,在弹出的对话框中选择待分析的电路节点,如2图所示。单击Simulate 按钮进行直流工作点分析。分析结果如图3所示。列出了

单级阻容耦合放大电路各节点对地电压数据,根据各节点对地电压数据,可容易计算出直流工作点的值,依据分析结果,将测试结果填入表1中,比较理论估算与仿真分析结果。 表1 静态工作点数据 电压放大倍数测试 (1)关闭仿真开关,从电子仿真软件Multisim 10基本界面虚拟仪器工具条中,调出虚拟函数信号发生器和虚拟双踪示波器,将虚拟函数信号发生器接到电路输入端,将虚拟示波器两个通道分别接到电路的输入端和输出端,如图4所示。 (2)开启仿真开关,双击虚拟函数信号发生器图标“XFG1”,将打开虚拟函数信号发生器放大面板,首确认“Waveforms”栏下选取的是正弦信号,然后再确认频率为1kHZ”;再确认幅度为 10mVp,如图5所示。 四.仿真分析 动态测量仿真电路

单片机设计论文虚拟仿真论文

单片机设计论文虚拟仿真论文 摘要:单片机原理课程是国内大中专院校、本科电子类专业核心课程,对于开发人员来讲,除了具备一定的硬件知识外,还必须具有一定的汇编语言或者c语言的编程能力。在我国,大部分学校都是理论加实验的方式进行教学,且实验课程和理论知识脱节比较严重,使学生在学习的过程中缺少感性的认识,能否建立一个虚拟的平台使设计与理论有机的结合起来,该文主要从这一点出发,结合虚拟仿真软件proteus来说明。 关键词:单片机设计;虚拟仿真;proteus 1 概述 proteus软件是英国labcenter electronics公司开发的一款功能非常强大的eda软件,它可以进行电路原理图制作,代码调试以及单片机、嵌入式、dsp与外围设备虚拟仿真调试。proteus的主要功能有[1-2]:原理图设计、pcb设计、动态实时交互式电路仿真。其主要特点有[3]:集成原理图设计、仿真和pcb设计于一体,真正实现了从概念到产品设计;具有模拟电路、数字电路、微机原理、信号处理、单片机、嵌入式系统设计与仿真;具有全速、单步、设置断点等多种形式的调试功能;具有各种信号源和电路分析等多种形式的调试工具;支持keil c51uvision3 、mplab等第

三方的软件编译和调试环境,进行高级语言源代码级仿真和调试;具有强大的原理图到pcb设计功能,可以输出多种格式的电路设计报告,以便于跟第三方的pcb制作软件相互转换,如gerber文件。 2 proteus虚拟仿真技术在单片机系统中的设计 2.1 proteus软件包含的单片机仿真模型与外设 proteus软件提供丰富的单片机模型,主要有:8051/52、avr、pic10/12、pic16 、pic18、pic24、dspic33、hc11、basicstamp、8086、msp30等,随着版本的升级还在继续增加;还提供了丰富的外围设备,主要有发光管二极管、led 点阵、led7段数码管模块、键盘、按键、直流电机、步进电机、伺服电机、电子温度计、激励源、虚拟终端、prospice 混合仿真元器件等。 2.2 利用proteus软件虚拟仿真单片机的特点 2.2.1 利用proteus绘制的电路图可以实时仿真不同方案的程序,有利于提高学生的编程能力[3] 原理图如图1所示,该设计是要在at89s51单片机p1 口输出8个led灯编程实现流灯得水效果。从这个原理图分析,要是对应的led等点亮,即在相应的i/o输出高电平,高电平的输出可以通过以下三种方式实现,第一种思路就是每隔一定时间分别对其i/o输出高电平,称之为直接对端口

基于simulink的通信系统仿真本科毕设论文

摘要 随着科学技术的发展,计算机仿真技术呈现出越来越强大的活力,它大大节省了人力、物力和时间成本,在当今教学、科研、生产等各个领域发挥着巨大的作用。使用MATLAB和SIMULINK作为辅助教学软件,一方面可以摆脱繁杂的大规模计算;另一方面还可以使学生有机会自己动手构建模型,所花费的代价要远小于实际建模。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用。 本文主要探究数字频带通信系统的各种传输方式的优良特性,分别为ASK、FSK、PSK、QPSK几种基本但是非常重要的方式,并通过使用MATLAB中SIMULINK功能对各种方式进行仿真,展示数字通信系统的工作过程,最后通过数字信号的分析可以得出各种数字通信方式的误码率,并且分析得出QPSK为最佳的传输方式。主要由于QPSK信号的相位是四个正交的点,这样相对别的方式拥有最好的欧氏距离,也就是说抗干扰能力最强,而且QPSK信号产生非常简单,所以QPSK在日常数字传输中得到广泛应用。 关键字:数字通信系统,Matlab,ASK,FSK,PSK,仿真.

Abstract With the development of science and technology, computer simulation technology becomes more and more powerful vitality, it saves the manpower, material resources and time , it plays an important role in the teaching, scientific research, production and other fields. MATLAB with its powerful function in simulation software in many science and engineering talent showing itself, it becomes the most popular international computing software tools. MATLAB not only has strong function and easy operation, the user can concentrates on the research questions, and it doesn't need to spend too much time on programming. MATLAB and SIMULINK are used as the auxiliary teaching software, one can get rid of the large-scale complicated computation; on the other hand, also can make the students have the opportunity to do-it-yourself model construction, the cost to be far less than the actual modeling. Simulink is Mathworks's famous Simulink simulation environment based on Matlab platform as a professional and functional simulation tool with powerful and simple operation, it has been favored by more and more engineering and technical personnel, it builds the modeling method building is simple and intuitive, and has been in various fields has been widely applied. The excellent properties of various transmission methods this paper mainly research on digital band communication system, respectively ASK, FSK, PSK, QPSK several basic but very important, and by using the SIMULINK function in MATLAB of various simulation, to show the reader the work process of digital communication system, finally, through the analysis of digital signal can be obtained. Rate of various digital communication mode, and analysis of the transmission mode of QPSK the best. Mainly due to the phase of the QPSK signal is four orthogonal, so relative to other ways to have the best Euclidean distance, that is to say the anti-interference ability is the strongest, and the QPSK signal generation is very simple, so

毕业设计范例-仿真类

石家庄邮电职业技术学院 毕业设计 动态路由RIP协议的配置及功能仿真 2011 届电信工程系专业移动通信技术 班级电xxxxxxxx班 学号 xxxxxxxx 姓名某某 指导教师张星 完成日期 2011年12月30日

石家庄邮电职业技术学院 毕业设计任务书 姓名某某学号xxxxxxxx 专业移动通信技术班级电xxxxxxxx班毕业设计题目动态路由RIP协议的配置及功能仿真 指导教师姓名张星职称或职务讲师工作单 位 石家庄邮电职业技 术学院 一、毕业设计内容 学习路由器动态路由RIP协议的配置,并在模拟器环境下通过实验达到熟练应用的目的。 二、基本要求 独立完成路由器动态路由RIP协议的配置; 掌握基本的路由协议知识,熟悉动态路由协议的配置及功能。 三、重点研究问题 在模拟器环境下实现动态路由RIP的配置以及检测 四、主要设计方法(或步骤) (1)使用YS-RouteSim 路由器模拟器搭建出基本实验环境 (2)整理分析相关资料;确定将要实现的目标; (3)制定配置方案;实施配置; (4)测试并验证 主要参考文献、资料: [1] 周昕,数据通信与网络技术,清华大学出版社,2004 [2] 魏亮,路由器原理与应用,人民邮电出版社,2005 [3]白建军,路由器原理与设计,人民邮电出版社,2002 计划进度: 2010年10月1日-2009年10月8日,确定毕业论文题目、下达毕业论文任务书 2010年10月23日-2009年11月23日,完成毕业设计论文初稿 2010年11月24日-2009年12月3日,进行毕业论文中期检查 2010年12月4日-2009年12月18日,修改毕业论文初稿,提交最终稿 2010年12月21日-2009年12月29日,准备毕业答辩 指导教师签字:年月日

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