仿真软件范文

导语：如何才能写好一篇仿真软件，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： VNUC；仿真加工；数控教学

Abstract: The VNUC simulation software simulation machining of the shaft parts as an example, through the teaching practice, the application of VNUC simulation software can not only make up the equipment deficiencies, and to mobilize the enthusiasm of the students, improve the teaching quality of nc.

Key words: VNUC; machining simulation; NC Teaching

中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

随着“三本”院校加强对于学生动手能力的要求，以及数控加工在机械制造业中的广泛应用，对数控相关技术人员的需求日益增加，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏[1]。随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真软件。它用计算机仿真软件进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。因此，VNUC数控仿真软件在数控教学中发挥着重要的作用，本文以VNUC仿真软件对轴类零件的仿真加工为例，通过一段时间的数控教学，发现数控仿真软件能在其中显示出桥梁作用，能使理论和实践有效的衔接，打破了传统的数控教学模式，增加了学生动手的机会，提高了操作的熟练程度。因此，把数控仿真软件用于教学，是解决这一问题的有效途径[2]。

车削零件的数控仿真加工

车削零件的尺寸及程序的编写

图1 车削加工零件

以加工如图1所示零件为例说明FANUC车床的操作方法。采用外圆加工方式，选取刀尖半径0.8，刀具长度60， D号刀片，J型刀柄。加工应选择直径62mm，高为200圆柱型毛坯。

程序如下：

%

O0001

T0101;

M03 S800;

G00 X65. Z10. ;

G71 U7.0 R1.0 ;

G71 P050 Q110 U4. W2. F0.2 S500. ;

N050 G00 X6.0 Z2.0;

G01 Z-20.0 F10.;

G03 X14.0 Z-24.0 R4.0;

G01 W-8;

G02 X20.0 W-3.0 R3.0;

G01 W-37.0;

G03 U20.0 W-10.0 R10.0;

G01 W-20.0;

G02 X52.0 W-6.0 R6.0;

N110G03 U10.0 W-5.0 R5.0;

G70 P050 Q110;

G00 X65.0 Z10.;

M05;

M02;

%

打开“开始”菜单，在“程序/数控加工仿真系统/”中选择“数控加工仿真系统”点击，进入系统，点击“快速登录”进入系统主界面。

1.2 选择机床

点击菜单“机床/选择机床…”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC，机床类型选择车床并按“确定”按钮。

1.3 机床回零

先使X轴回零，再使Z轴回零。

1.4 安装零件

点击菜单“零件/定义毛坯…”，在定义毛坯对话框中可改写零件尺寸高和直径，按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件…”，在选择零件对话框中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，零件已放置在机床工作台面上。

1.5 输入NC程序

数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。

1.6 安装刀具

点击菜单“机床/选择刀具”在“车刀选择”对话框中根据加工方式选择所需的刀片和刀柄，确定后退出。

1.7 对刀

平端面

在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减慢， +X方向退刀。点击“offset setting”进入坐标系设定补正里面在G01行里面输入“Z0”并自动“测量”。如图2所示

图2平端面 图3试切直径

试切直径

在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减小一点。试切直径，并+Z方向退刀。主轴停转，点击主菜单里面“工具”。点击测量功能就，把式切直径测量出来，例如：71.066式切直径。把式切直径输入到补正里面。用X71.066输入，并“测量”。如图3所示

1.8 自动加工

机床位置确定和工件中心坐标输入后，就可以开始自动加工了。此时将操作面板的MODE旋钮切换到AUTO模式，点击start按钮，机床就开始自动加工了，如图4。加工完毕就会出现如图5所示的效果。

图4 加工过程示意图图5 加工完毕后的效果图

结语

VNUC数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，可使用户既能掌握数控机床加工的基本原理，又能掌握数控机床操作的基本技能。将该软件应用于教学培训和实际生产中，可以减少培训成本，保证生产质量，具有十分重要的意义[3]。

参考文献：

[1]李芹.基于VNUC数控仿真软件下的教学[J].科技风,2009,（19）

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用S7-200编程软件编写好程序，点击“文件-导出”，然后导出到你需要存放的位置（如电脑桌面），导出来的文件为.awl文件。

打开S7-200仿真软件，点击“配置-CPU型号”，选择你编写程序时的PLC型号即可。

配置好仿真软件的PLC型号后，点击“程序-载入程序”，会弹出“载入CPU”对话框，选择"所有"；“导入的文件版本”选择你相应S7-200的编程软件版本就可以。点击“确定”按钮，找到刚刚导出的.awl文件。

载入程序后，示；提示“Thefilecannotopentoreaddata”点击“确定”，具体操作如何所示。

要查看地址的状态，可以点击“查看-状态表”，会弹出“状态表”对话框，输入需要查看的地址，点击“开始”，会显示出相应地址的当前值，我们还可以对此地址赋新值。

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1.1物流仿真软件

物流仿真软件是以物流系统建模为基础，运用计算机技术编写的模拟实际物流活动，并进行相关决策分析的软件。运用仿真软件可以直观了解物流活动中各个变量之间的动态变化过程，以可视化的界面为物流计划、执行提供决策信息。物流仿真软件的开发始于20世纪80年代，软件研发主要集中在美国和欧洲，近几年我国部分企业也开始了仿真软件本土化的工作。目前，国内外主要的物流仿真软件有Flexsim、RaLC（乐龙）、Witness（SDX）、Automod、Show-Flow、eM-Plant、SimLab、SIMAnimation、Arena、Supplychainguru、Classwarehouse等，每一种软件都有其自身的特点。例如，Flexsim采用了三维仿真技术，可以模拟物流活动中所需的各种实物对象，每一个对象都有一个坐标、速度、旋转以及一个动态行为，为物流活动提供了逼真的图形动画和完整的运作绩效报告，可以在短时间内完成对各种方案优劣势的比较和评估。RaLC（乐龙）仿真软件是面向作业对象的，动态模拟分析物流配送中心传送、装卸、分拣、搬运、立体化存储等环节，通过对研究对象和设施设备参数进行设定，动态分析物流系统作业优化问题。

1.2SWOT分析方法

SWOT方法起源于波特的竞争战略理论，是一种态势分析法。其中S表示优势（Strengths），W表示劣势（Weak－nesses），O表示机会（Opportunities），T表示挑战（Threats）。通过综合分析活动主体所面临的以上四个方面的因素，提出解决办法并制定相关的策略。SWOT方法可以化繁为简，提高决策者分析判断的时效性和准确性。

2物流仿真软件应用于教学中的SWOT分析

2.1优势（Strengths）分析

2.1.1时间控制性强。在教学过程中，运用物流仿真软件可以根据课程内容和课时情况设定物流活动的时间。对于周期较长的物流活动，利用仿真软件可以压缩到几分钟甚至几秒钟模拟完成。对于需要学生掌握的难点和重点内容，可以利用仿真软件设计重复性的作业活动，延长作业时间，帮助学生理解掌握。2.1.2内容丰富。物流作业活动涉及到仓储、运输、配送、包装、流通加工等众多环节，传统的实训教学内容很难涵盖。利用仿真软件可以结合教学内容，建立不同功能的仿真模块、调用叉车、自动巷道机、立体化仓库、托盘、传送带、配送车辆等多种物流设施设备，同时还可以结合物流案例进行模拟分析。2.1.3吸引性强。传统物流教学主要以概念和理论的讲解、分析为主，实际教学中学生普遍反映理论讲述较为枯燥和抽象，希望增加实践操作的内容。物流仿真软件具有实践性强的特点，可以激发学生动手操作的兴趣，增强学生对物流活动决策分析的能力，加深学生对物流理论和系统建模的理解。2.1.4投入性价比高。物流设施设备具有种类多、投资大、维护费用高、更新换代快、场地要求高的特点，高校教学经费有限，短时间内很难配备齐全满足教学需要的实验设备。仿真软件运用计算机就能满足学生的实际操作需要，使学生有充足的学习时间去了解物流活动特点，掌握物流作业的各个环节，同时减少了日常作业的物料消耗和设备维护费用。另外物流仿真软件在虚拟环境中运行，基本避免了安全隐患，学生可以大胆独立进行操作。

2.2劣势（Weaknesses）分析

2.2.1缺乏亲身感知。实际物流作业活动中存在很强的经验性问题，例如仓储作业中安全库存的设定、最优配送路线的选择等，并不是简单的根据模型推导求出，需要结合实际情况人为调整。另外物流作业中的团队合作、次优选择问题等也是仿真软件无法进行模拟的。在物流仿真软件中无法替代学生物流实际操作过程中经验和感受的积累，可能出现一旦没有仿真软件，学生将不知如何开展物流活动的弊端。2.2.2缺乏动手实践。学生依靠键盘和鼠标运行仿真软件就可以迅速完成对物流活动的操作，但是实际物流活动纷繁芜杂、千头万绪，很多物流企业还停留在劳动密集型的阶段，没有进行现代化信息系统的建设。导致很多学生动脑思考性强，动手实践能力差，毕业进入企业后，无法适应简单基本的物流作业操作。

2.3机会（Opportunities）

2.3.1物流行业信息化水平提高。国务院办公厅在《关于促进物流业健康发展政策措施的意见》（〔2011〕38号）中明确指出“加强物流新技术的自主研发，适时启动物联网在物流领域的应用示范。加快先进物流设备的研制，提高物流装备的现代化水平，鼓励物流企业应用供应链管理技术和信息技术。”一系列政策和措施的出台促进了物流行业信息化水平的提高，使得仿真软件教学更能反映企业的实际物流操作，有利于教学和物流作业之间的互动。2.3.2高校加快教育信息化建设。在2013年全国教育工作会议上，明确指出要加快教育信息化建设，增加高等教育利用现代手段服务社会的能力。实训环节是物流教学的重要内容，也是培养物流专业人才的必要过程。高校信息化教育建设的加快发展为物流仿真软件引入教学提供了机遇，对促进物流学科发展、培养物流专业人才具有重要的意义。

2.4挑战（Threats）

2.4.1部分物流企业信息化水平不高。学生在学校里运用仿真软件，接触到的都是先进的物流设施装备和管理方法，然而我国物流企业还存在技术装备落后、信息化水平不高的现状。以快递行业为例，仿真软件中都是利用电子条码自动分拣，运用线路最优化技术提供配送方案，而目前快递行业整体信息技术水平还不高，大部分快递企业还是依靠人工分拣、配送路线也是由快递员自行设计。这样的局面会造成学生所学和毕业工作之间无法顺利对接，使学生产生就业心理落差。2.4.2师资培训相对滞后。物流仿真软件要求指导教师具备运筹学、系统建模、计算机操作、案例分析等方面的专业知识。目前针对物流仿真软件的师资培训工作相对薄弱，学校购买相关软件后，主要由软件卖方进行简单的操作培训，教师主要依靠操作手册指导学生上机练习，缺乏进一步运用软件进行系统建模、案例分析的能力。

3相关解决措施

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随着科学技术的发展，数控加工技术在机械制造业中广泛应用，社会对数控技术人才的大量需求，推动了广大职业院校纷纷开办数控技术专业。现在对于数控专业课的教学，大都采用课堂讲授法和实践教学法。经过多年的实践探索和教学经验，我们发现数控加工仿真软件在数控教学中显示出重要作用，既能理论联系实践，又能提高学生学习的积极性和主动性，增加学生实践操作机会，提高学生的技能水平。事实证明，数控仿真教学是一种提高教学效果，保证教学质量的教学模式和教学途径。

1数控加工仿真软件的选用数控仿真软件是通过计算机把编制的程序，用二维图形或三维图形以动态形式把加工过程演示出来的软件。数控加工仿真软件有很多，代表性的产品有南京宇航、上海宇龙、南京斯沃等数控仿真软件。我们选用的是上海宇龙数控仿真软件，该软件能兼容目前国内大部分数控系统，包括FUNAC、SIMENS、华中数控、广州数控等。该仿真软件完全模拟真实数控机床的操作，能全面仿真数控加工整个过程：机床设定、毛坯定义、工件装夹、压板安装、刀具选用、机床手动操作、G代码处理、面板操作、尺寸检测等。学生通过学习可以更迅速地掌握数控机床编程和操作全部过程。

2 数控仿真软件在教学中的应用2.1 充分发挥数控加工仿真在教学中的作用，提高教学质量教师在教学过程中应十分重视数控加工仿真的作用，充分发挥数控仿真软件的优势，科学利用为教学服务。教师在数控编程与操作课堂教学中应重点讲解编程指令和方法，着重解决加工工艺路线问题的处理；在数控仿真教学中应重点解决程序校验，参数选择，对刀和加工，以及不同数控系统机床的操作问题。学生每次上机操作前教师应利用数控加工仿真软件进行示范操作，学生上机操作时教师反复进行巡回指导。学生通过数控加工仿真软件进行编程与操作学习，既能更快更好地掌握数控编程和操作技能，又可培养学生独立学习和工作的能力及团队协作工作能力。2.2 灵活运用仿真教学，全面提高学生职业技能水平高等职业院校的数控专业教师除了具有较高的教学水平和教学能力外，还应具有较强的数控职业技能，即数控编程能力、工艺编制能力、自动编程能力、操作加工能力等。能熟练地运用教学方法，在课堂上体现以学生为主，突出学生动手操作能力。在教学过程中，教师起引导作用，对学生学习中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解，使学生更好地掌握编程方法和技巧。在教学过程中，利用模拟仿真可设计出实际加工中经常发生的问题（如在生产过程中导致零件尺寸精度和表面粗糙度加工不合格的因素等），让学生全面学习掌握加工方法和技巧，提高职业技能水平。如在讲解刀具半径补偿G40、G41、G42指令时，我们在程序运行中分别加上刀具补偿和不加刀具补偿来加工，学生就可以在仿真加工时看到刀具半径补偿对保证零件加工质量的重要性，从而加深认识，达到课堂教学中无法达到的效果。2.3 科学制定教学评价方案，提高学生的学习意识和积极性教师的教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性，所以评价要合理且有一定弹性：第一，数控编程加工中答案不是唯一的，只要合理就行。如零件在加工中，切削用量的选择，加工路线的选择等可以有好多种方法，只要工艺恰当，能加工出合格的零件，都要给予肯定。第二，既要评价技能操作结果，又要评价技能操作的过程。如学生在学习过程中，每一次进步我们都要给予肯定和鼓励。第三，转换评价的主客体关系，可以采取让学生自评或互评。如加工线路的制定，刀具的选择等都可以采用学生讨论评价的方式，在讨论中发现问题，得出正确结果，学习的主动性和积极性也都调动起来了。

3 数控加工仿真软件存在的问题及解决办法3.1数控加工仿真软件是一种辅助教学工具，只能模拟加工过程并非真实加工过程，它无法代替学生在真实切削加工的体验，尤其是加工中切削用量和刀具的选择。教师应该熟悉数控加工仿真软件，并对学生及时说明，避免学生对软件产生依赖和误解而无所适从。教师在教学上要合理安排时间，既要有仿真学习，又要有真实机床操作的学习，仿真训练与机床操作训练有机结合。3.2 教师在教学中应该强调实际加工中千万不能受仿真软件的影响而忽视安全问题。仿真加工缺乏现场的亲身感知，学生安全意识淡薄。实际加工中操作人员必须严格按照安全操作规程进行操作，加工中很多事故是偶然发生的，如在事故发生当时应及时按下急停按钮、加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前要关闭机床安全门等。但在仿真软件学习中，这些环节都可以不考虑，使学生安全意识淡薄。因此，教师在教学中应该强调，在实际加工中任何一个小小的疏忽都可能酿成巨大的安全事故，决不能马虎。

4结束语综上所述，从我们使用的效果看，数控仿真软件的应用，使学生在学习数控编程和操作课程时，课堂变得更加生动、具体，提高了学生的学习积极性，教学效果明显提高。对学生操作技能的培养，也起到极大的提高和加强。但是数控仿真系统和真实机床操作还是有差距，二者不能相互替代，只有在教学中科学、合理、有效地利用，仿真软件才能更好地为教学服务。在教学过程中将仿真训练和实践操作训练有机结合，就一定能发挥仿真教学的最佳效果。

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【关键词】电路仿真；软件；特点

电路级仿真分析由电子元器件构成的电路的性能，包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、时域和频域分析等。电路级仿真必须有包含PSPICE参数的元器件模型库的支持，仿真信号和输出数据代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使工程师在实际电子系统产生之前，就有可能全面地了解电路的各种特性。现在电路仿真也广泛用于各类学校的电子专业教学。

商品化的电路仿真软件种类比较多，软件性能特点各不相同，应用的便利性也有差别。根据工程和教学的需要选择合适的电路仿真软件可大大提高工作效率和教学效果。

一、电路仿真技术的功能特点

电路仿真是经过广泛实践，被证明是相当有效的分析技术，被越来越多的电子设计者采用。电路仿真技术可以在下面几个方面发挥作用：

1.验证电子电路设计

采用电路仿真技术对不同的电路设计方案快速地进行模拟分析，保证设计思想正确。在电路形式确定以后，对电路的元件参数进行灵敏度分析和容差分析，优化电路参数，保证设计质量。电路设计采用仿真技术，能极大的减少人工劳动，缩短设计周期，降低设计成本。如滤波器设计中有大量的复杂分析。用人工计算全部数据的话，要耗费大量的时间。采用电路仿真软件可以在几分钟内得到结果，而且误差可保持在工程规范的范围内。

与传统的电路测量方法相比，计算机仿真可预测某特定电路参数的变化过程和最终结果，使人们对电路性能的变化规律有深入的了解。例如，元件参数的误差会给产品性能带来多大的影响？哪个元件的误差会给电路性能产生最大的作用？采用电路仿真技术中的蒙特卡洛分析能快速得出结论。应用最坏情况分析，设计人员可方便地测试各种极端情况，观察极限条件下电路的反应。灵敏性分析使用户能够确定由于设计或元器件参数更改引起的电路性能参数（诸如周期、增益或上升时间）的变化比例。

在常规测量有困难，特别是在实际系统中具有破坏性的实验研究中，电路仿真技术尤其有优势。如某些电子设计涉及高电压和大电流，不正确的设计参数可能造成电子元件损坏，使设计进程受阻。电路仿真用于数字电路同样具有高效率、高精度的特点。在搭建电路之前使用仿真技术，可避免各种致命的损坏，增加成功率。

作为一种模拟技术，仿真虽然还不能完全取代真实电路的实际测量。但由仿真产生的各种参数在设计中有决定性的意义，也为实物试验提供了数据基础。

2.电子专业的辅助教学

电子学是一门实验性很强的学科，电子学原理的学习最好和实验同步进行，以加深感性认识。实验需要测量仪器和电子元件。受到客观条件限制时，用电路仿真验证理论分析结论不失为一个有效的方法。电路仿真能记录分析中的全部数据，可以方便地重现各种电学过程，特别是一些瞬息即逝的现象。如振荡电路的起振过程，一般只有1毫秒左右。在没有存储功能的示波器上无法观察到这一过程。而使用仿真可记录电路起振的全过程；再如用电路仿真软件可构建各种运算电路，随时验证运算放大器的电路理论，比搭建实验电路更为简便快捷。绘制的电路图和产生的仿真曲线可被复制到文档中，使你的实验报告看起来更有说服力。

学习电子电路，不仅要掌握基本原理和计算方法，还要注重电路的设计、分析和研发能力的培养。通常实验室不可能提供世界上各厂家的最新器件。而电路仿真可以采用新器件的模型加以模拟和分析。应用电路仿真技术还可设计验证、测试、设计和创新等不同形式的训练，培养学生多方面的能力。

3.学习电子工程测量技术

测量是电子技术的基本技能之一。电子测量有两个方面的要求：掌握电子仪器的操作方法和数据的采集分析。表1列出了部分电子测量项目和电路仿真分析的对应关系。

在电子测量中，要用到多种信号发生器：如高频信号发生器、低频信号发生器和函数发生器等。这些仪器产生的信号在电路仿真软件中都能实现：如瞬态源可产生函数发生器的各种信号，非线性受控源可产生调幅波等。通过设置仿真源的信号参数，能深入理解各种波形的电学意义。

在仿真软件的图线界面中，根据对测量结果的期待，选择波形的显示参数，相当于调节电子仪器的各个旋钮。电路仿真产生的波形图线比示波器荧屏有更大的幅面和更精确的坐标。软件的图线测量工具可对信号曲线实施多种测量，如周期信号的幅值、频率、周期、相位及脉冲信号的上升时间，信号的过冲幅度等。测量工具是完全图形化的，具有很强的交互性，能自动计算各项参数。

波形计算器对波形进行数学计算。波形计算器使用各种数学符号及函数，计算信号的如平均值，微分积分等数据。在大多数软件中，利用波形计算器，可以交互地构建复杂的函数表达式，产生新的波形。部分仿真软件的测量结果可以被直接标注到图表中。

运用某些软件（如Multisim）中的虚拟仪器，对掌握真实仪器的性能和操作很有帮助。

二、电路仿真软件的基本性能

随着微机技术的发展，基于Windows的EDA软件水平不断提高，现在有很多不同软件公司生产PC版的电路仿真产品。这些产品有不同技术档次和应用定位。一些以印制电路板设计为主要应用的软件也有内嵌仿真组件，如ORCAD的PSPICE、Protel的Simulate等。专门用于电路仿真产品品牌比较多，如Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker和Micro-CAP等。通常这些软件都是基于电路仿真语言PSPICE。

各种电路仿真软件的界面和功能各有特点，数据的显示和处理方式也不尽相同。可以从下列四个方面来评价电路仿真软件的实用价值。

1.仿真项目的数量和性能

仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件基本的分析功能包括静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项。还可能有的分析功能有：傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数分析、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真功能比较少的软件如SIMextrix只有6项，而TINA有多达20项。Protel、Orcad、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能，对电子设计和教学的各种需求考虑得比较周到。如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析和数字电路仿真、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。

PSPICE语言长于分析模拟电路，对数字电路的处理不很理想。各种软件的解决方法也不一样：如Protel对数字元件采用Digital SimCode描述，并用乔治亚大学的XSPICE处理数字仿真。Multisim采用基于VHDL、Verilog或C代码描述的模拟和数字器件协同模型。对于纯数字电路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件，如Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plus II等。

2.仿真元器件的数量和精度

软件元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千到1、2万个不等的仿真元件，但软件内含的元件模型总是落后于器件的开发和应用。因此，除了软件本身的器件库之外，器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。设计者可根据最新器件的外部参数自定义元件模型，构建自己的元件库。对于教学工作者来说，软件的元件模型库完全可以满足常规教学所需。

电路仿真软件的元件分类方式有两种：按元器件类型如电源、二极管、74系列等分成若干个大类；或按元件制造厂商分类。大多数仿真软件有电路图形符号的预览，便于取用。各电路仿真软件对元件的PSPICE模型都作了简化。如PSPICE的电阻模型有一阶、二阶和指数等三个温度系数。多数软件只定义了前两个温度参数，只有TINA定义了电阻的三个温度参数，而Protel的电阻未定义温度系数；又如双极型晶体管有40个PSPICE模型参数，Multisim规定了全部的参数、TINA也有32个，Protel只有22个。所以对仿真精度要求比较高的设计要采用高精度的元件模型，或根据实际元件修正模型参数。查阅和修改组件模型的方法各个软件的处理各有不同。有的在元件属性框中即可修改元件模型参数，而有的要打开专门的模型参数文件或界面才能修改。

3.数据显示和处理能力

运行仿真后会得到大量的电路数据。仿真数据的显示方式有列表和图线两种。如计算直流静态工作点后，Protel将节点电压、支路电流、元件消耗功能和电源端等效电阻等数据以列表显示；Pspice和Micro-CAP可将电压、电流和功率标示在电路图中。瞬态分析、直流扫描、交流小信号分析一般以图线显示结果。图线可以被打印或保存为特定格式的文件；部分软件可将波形保存为通用的PWL（以时间—电学量数对组表示的）格式文件，或导出到Excel中。也可以复制图线，把它粘贴到Windows的“画图”中，处理后保存为图片文件；或直接把图线粘贴到Word、PowerPoint、Autherware等软件的文档中。

各电路仿真软件对波形图线的处理能力不同。但一般都有如下数据处理功能：

（1）波形测量：显示为不同类型的坐标刻度（线性、对数、幅度、分贝等）；测出图线的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。

（2）图线计算：对图线进行加、减、乘、除、微分、积分等运算。或将图线变量作为数学函数的自变量，得到新的数学变量。

（3）修饰图线：使图线更美观、更容易被理解。可更改图线的粗细、颜色、式样和标记；添加测量数据点标志和数据标签；改变图线的背景色、坐标的式样和颜色等。有些软件允许在图线画面中输入说明性的文字，甚至可以是中文文本。

4.虚拟仪器和教育功能

形象化的虚拟仪器是电路仿真软件的一个特色。最典型的例子是Multisim，该软件的虚拟仪器无论界面的外观还是内在的功能，都达到了同类软件的最高水平。其它备有虚拟仪器的软件有TINA和EDISON等。

虚拟仪器可以帮助学习者了解电子仪器的作用，深入理解电子测量的方法和技术要领。掌握电子仪器的各种操作方法，特别是各种控制按钮、旋钮的功能。Multisim和TINA虚拟仪器的功能实际上已超过了PSPICE本身，比较典型的是网络分析仪和逻辑分析仪。网络分析仪是分析射频组件和射频网络参数的专用仪器；而Multisim的逻辑分析仪具有真正的数字电路分析能力，符合实际数字系统分析的技术要求。部分软件还有虚拟的机电元件，如灯泡、按钮、继电器、接触器等电气元件，调用这些元件可构建机电控制电路。软件元件库中的数学和模拟控制器件可用以分析自动控制原理。

为适应教育单位对电路原理教学的需求，有的软件设置了教育功能。主要是允许使用者对元器件设置一些隐藏的错误，以提高训练学生提高分析问题和解决问题的能力。如Mulisim和TINA可对组件设置开路、短路和漏电阻三项参数；而Altium公司的另一个电路仿真产品CircuitMaker可以对组件和电路做更多的教学设置，并且可加上密码，以防止应用者修改组件属性。

表2是10个有代表性的电路仿真软件主要参数的统计。表中安装容量是指软件安装后在硬盘中所占用的空间，有些软件安装后包括PCB设计组件，如Altium；电源种类数的多少和软件对电源的分类有关，如有的软件将同一电源分别放在多个目录下，有的软件将5种瞬态分析源放在一个图标中；Pspice正式版的仿真元件数为1.6万个。

三、怎样选择电路仿真软件？

在电子工程的生产设计或电子学专业教学中，对电路仿真软件可能有不同的要求，应从软件功能特点和工作实际需要两个方面来考虑。

1.考虑生产和教学对电路仿真软件的需求

首先要考虑软件的实际生产能力，用此软件能完成什么样的工作？该软件的模型库能否满足设计需要；软件有哪些电路仿真功能；电路图有哪些输出格式，是否和企业现有的PCB设计软件兼容；软件的价格及提供哪些售后服务等等。如果本单位的产品比较复杂，就要考虑从电路设计、分析、优化，系统仿真、甚至机电系统设计在内的全面解决方案。

2.评估电路仿真软件的性能

各公司的软件产品有不同的销售定位，电路仿真软件的功能、扩展性和价格相差很大。

同一软件有不同的版本，以不同的功能和价格适应不同的业务需求。一般的教学单位只要学习电路仿真的相关原理，不必强求软件的高性能。使用学生版或教育版的软件完全可以应对日常教学所需。而作为电子生产企业，则要采用企业版或加强版的软件，还要考虑产品的设计、生产和管理等一系列问题，对软件的维护和技术支持也有一定的要求。所以应尽量采用大公司的产品。如ICAP/4、Orcad等；如果对电路设计和仿真有更高的综合性要求，可以考虑美国Synopsys公司的Saber。Saber适用领域广泛，包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、控制系统以及数据采样系统等等。

3.根据教学需要选择适用的软件

在教学中，要求电路仿真软件能清晰地展示电路图、信号图线和各种电路数据。Multisim在所有电路仿真软件中，它的仿真元器件、仿真分析类型和虚拟仪器都是最全的，是各级学校电路教学的理想仿真工具。Multisim的缺点是电路图画面只能放大到200%，电路线条比较细，投影到大屏幕上不太清晰。比较适合于职业技术学校的电路仿真软件是TINA 6.0简体中文版，该软件不但菜单和对话框是简体中文，所有的帮助也都是用中文写成，学生比较容易理解和接受。Altium的电路图和仿真图线界面的显示质量比较好，适合教师用于教学幻灯演示和制作各种文档中的插图。Altium也很适合用于印制电路板设计的教学。ICAP/4的优点是可以把仿真得到的电路波形插入电路图中，即可以显示电路中任何一点的波形。Orcad的Pspice在电路中显示仿真得到的节点电压、支路电流和元件消耗功率等数据，非常直观；MicroCAP有最强大的参数扫描功能，可时设置多达20个参数进行扫描分析。如果是电子学的初学者，则可以用有3D界面的电路仿真软件Edison，该软件界面生动直观，和实物形象相当接近，有助于认识和理解电路。

4.专用电路仿真软件

除了通常的电路仿真软件外，还有一些专门针对某一类设计应用的软件如：Intusoft公司的电源仿真设计软件Power Supply Designer和磁性元件（设计分析变压器和电感器）的设计软件Magnetics Designer；芬兰APLAC公司用于射频电路设计和仿真的软件APLAC；以及美国Ansoft公司的系列产品等。很多的半导体器件生产商为了推广它们的产品，也开发了专门的电路设计和仿真软件。如Altera公司的可编程逻辑器件设计软件Max+Plus II；TI公司的开关电源专用设计软件SWIFT Designer；Linear公司的电路仿真和开关电源设计软件SwicherCAD等。

最后要说明的是，现在电路仿真软件的发展方向已不再局限在电子学范围内。电路仿真技术在增强数模混合信号的仿真能力的同时，正在向电力电子、电光学、甚至是电机工程、机电工程等领域扩展，为工程实际和教学带来更多的方便。

本文提到的软件试用版，可以从各自生产商的官方网站上下载。

参考文献

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[9]林军.基于Protel 99SE的电路仿真运用技术[J].舰船科学技术，2009（06）.

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由于市场的国际化，全球竞争要求产品的制造过程具有高速度和低成本。产品更新的速度越来越快，市场需求朝着小批量、个性化方向发展。传统的小而全的企业模式己越来越丧失竞争力，各种形式的合作开发、生产和销售方式应用而生。因此，异地设计、异地编程、异地加工越来越被众多企业采用，虚拟制造技术也应运而生。虚拟制造是应用计算机技术，对产品的设计、加工、装备等工序统一建模，形成虚拟的生产过程，从而产生了虚拟产品、虚拟企业。虚拟制造技术使厂家可以在不同的城市甚至不同的国家通过互联网进行设计、加工，共享同一产品模型，从而大大提高效率，降低成本。虚拟制造技术实际上是一种软技术，其中，产品建摸、数据共享和加工仿真是虚拟制造技术的基础。

 

目前进行的机械加工过程仿真，主要存在以下两种情况。一种是从研究金属切削的角度出发，仿真某具体切削过程内部各因素的变化过程，即研究其切削机理，供生产设计和研究应用。另一种是将加工过程仿真作为系统的一部分，重点在于构造完整的虚拟制造系统。但这两种方式的仿真方法是相同的，即对机械加工工艺系统建立连续变化的模型，然后用数学离散方法将连续模型离散为断续点，通过分析这些离散点的物理因素变化情况来仿真加工过程。

 

由于机械加工过程仿真还处于起步阶段，目前存在以下几方面的问题：仿真的加工形式少，研究范围窄。在切削加工众多的种类与形式中，目前的仿真加工主要集中于车削、铣削和磨削等。同时这些加工方法的仿真也局限在很窄的范围内。如铣削仿真多是仿真立铣刀和端铣刀，而这种仿真系统对其他种类的铣刀就无能为力。一方面是因为铣削加工种类繁多，存在着铣平面、铣外圆、铣外形、铣型腔等多种铣削形式;另一方面是铣削加工理论复杂，不同的加工方法、刀具形状的加工模型有较大的差别。目前的仿真系统大多数只能进行几何仿真，即刀位轨迹仿真、工件与刀具的干涉检验等，有人称之为NC校验。

 

物理仿真考虑理想状态，与实际有较大差距。在目前的仿真系统中预先设定了大量的假设因素，如设定工艺系统刚性满足要求、无振动、加工材料结构统一、无硬点等缺陷，刀具无磨损，切削要素不发生变化等。这种假定的理想状态不能将切削过程中随即干扰如工件硬点造成的材质变化、振动造成的切深变化等因素考虑进去，使仿真系统不能真实的反映实际切削过程。

 

仿真手段限制仿真系统的发展。仿真技术的发展与计算机技术紧密相连。过去由于计算机软、硬件的限制，造成仿真时间长，编码工作量大，程序可读性、维护性差等，这些都为仿真工作带来许多困难。目前应用C++语言及面向对象的方法开发仿真系统己成为发展潮流。以上问题己引起研究人员的重视，今后的仿真制造系统将朝着快速运行、面向多种加工方式，更加符合实际状况的方向发展。数控系统的软件开发分为两部分：数控处理程序和用户界面程序。数控处理程序具有自动加工管理、手动编辑、MD工、加工仿真和系统参数设置等功能。整个软件的开发包括以下几个主要步骤：建立上位机(PC)与下位机((PMAC)之间的通讯，软件功能设计和功能模块的划分，用户界面的设计，各个功能模块的设计编码与调试，整个应用软件的集成、调试与运行等。

 

设计友好的用户界面是实现机床工业运行不可忽视的重要因素。由于操作者己习惯传统数控机床操作面板及相关术语和指令系统，故基于方便终端用户使用的考虑，在开发机床数控系统用户界面时，必须将其在工作原理方面的特点隐藏在系统内部，而使提供给用户或需要用户处理的信息尽可能与传统机床一致。开放式控制系统的出现使我们可以随心所欲地设计出具有自我特色、能完成特定功能的操作方便、交互容易的系统软件界面。在数控处理程序的软件开发中采用了模块化的设计方法，而开发该软件选用的开发平台Visual C++是典型的面向对象编程工具，把较大的功能模块以对象的形式处理不仅体现了模块化设计的思想同时也大大发挥了Visual C++的长处。例如自动加工模块是一个功能较多、代码量较大的模块，这时候我们就可以把它的绝大部分实现代码封装在自动加工类中，只提供必要的接口函数给外部调用便可。

 

由于计算机技术的不断改进和计算机图形学的飞速发展，计算机仿真技术在制造系统中得到了广泛的应用。如果采用仿真加工来代替或减少实际中的试切工作，将对数控加工具有十分重要的作用。另外，对于多功能加工机床，运动轴数众多，对于操作者来说，从熟悉到熟练操作该机床需要花费大量的时间和金钱。因此开发一种低成本、高效的数控加工仿真软件势在必行。

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关键词：数控仿真软件 教学 应用

随着社会经济的迅猛发展，我国制造业越做越大，越来越强，国内企业对数控紧缺型技能人才的需求量急剧上升。社会对数控技术的大量需求推动了广大职业学校对数控应用技术的高度关注，作为数控专业教学的重中之重是技能训练，而技能训练离不开相应的数控实训设备。

由于数控实训设备投资较大，为了满足实训教学，大多数学校都选择了数控仿真软件作为补充，以加强实训教学。计算机数控仿真就是应用计算机技术及其仿真软件对数控机床整个操作加工过程进行模仿操作的一门新技术。当前国内较为著名和流行的有宇龙、宇航、斐克等数控仿真软件。我校根据现有的机床数控系统种类和面板，选购了上海宇龙仿真软件进行数控仿真实习实训，将数控加工仿真软件引入教学之中。本文就其在教学中的应用加以讨论，并对其负面影响提出了一定的措施加以控制和改进，达到数控仿真更好的辅助数控教学。

一、数控仿真软件在教学中的应用

1、利用数控仿真软件弥补数控实训设备的不足

为了培养学生的实践操作技能，充足的上机时间进行加工训练是基石，数控设备购置费用高，若要保证每个学生有足够充实的时间进行操作练习，所需要的设备数量是一般学校财力难以保证的。而如果采用数控仿真教学，则可以通过较小的投入，实现学生人手一“机”，彻底解决了机床少、实训时间难以保证的教学瓶颈，既能满足学生的感观要求，又能解决昂贵的数控设备与学校资金短缺的普遍性矛盾。

2、利用仿真软件提高教学效果

一方面数控编程课程较抽象且实践性强，另一方面职业学校的学生知识素质普遍较差，学习积极性不高，如果还沿用以前那种在黑板上开机床的教学方法，会使得教学过程很枯燥，绝大多数学生就会因为听不懂而产生消极的学习态度，教学效果不理想。而如果在多媒体教室中利用仿真软件一边讲解一边演示。使学生眼见为实，学生对所学习的编程知识能同步得到印证，必然会提高学生的学习积极性。

3、保证了实训安全

数控仿真软件用于数控机床操作与编程培训，允许学生“错误”操作与尝试，从失败中寻求成功的加工，既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生临场感和真实感，充分发挥了学生的主观能动性，让学生自主地去学习，通过失败得出正确的结果。为那些求知欲强渴望全面掌握数控技能的同学提供了良好的学习平台，做到了因材施教。

4、数控竞赛的需求

随着社会需求的发展，“普教有高考，职教有竞赛”已成为大家的共识。现在学生组数控大赛一般都是由理论考试、数控仿真及实操加工三部分组成，为此学校为适应形势的发展，必须在教学中使用仿真软件。

二、数控仿真软件的负面影响及改进措施

随着数控仿真软件在教学中的应用，在体现出诸多优点的同时。不可避免的产生了不小的负面效应，主要体现在以下几个方面：

1、使学生产生了依赖心理，滋生了自满情绪

由于在仿真过程中，无论加工材料如何、切削参数是否合适、加工工艺是否合理，它都可以按程序执行，完成零件的模拟加工。一方面造成了上述的安全隐患，另一方面，是同学在完成了几个工件加工后沾沾自喜，产生了骄傲情绪，认为数控加工不过如此不少同学沉迷于数控仿真加工，对实际动手操作机床的训练就不太重视了。并且数控加工仿真软件最为一种模拟教学软件，它只是用计算机软件来模拟而非真实加工过程。它无法替代学生在真实切削条件下的真实感受。

2、降低了安全意识

数控仿真教学允许学生“错误”操作与尝试，从失败中寻求成功的加工，但也正是由于允许学生“错误”。也不会产生任何事故，虽然保证了安全，但也是学生放松了安全意识。程序合理的工艺性无法保证，在仿真软件中不管切削参数是否合适，加工工艺是否合理，只要程序没有语法错误，最终都能加工出理想的零件来。在仿真时毛坯外伸长度不管了，是否需要上顶尖也不顾了，刀具在刀架上安装的悬伸长度也无所谓了，模拟时即使撞刀也不在意了，切深再大刀具也可以“削铁如泥”。

针对以上弊端，为进一步消除数控仿真软件的负面效应，充分发挥软件优势，在教学过程中应注意以下事项：

1、定位软件功能，消除学生依赖心理

作为数控仿真软件，其主要作用还是在数控实训初期，可以使学生人手一机地来熟悉数控设备的面板操作，通过合理分配”仿真一机床实训”的课时比例，上机床操作与仿真模拟穿插教学，消除了学生对仿真软件的依赖。在数控机床操作时，不降低相关基本功、规范操作的要求，主抓台理的零件加工工艺的制定，通过引导学生对加工出的零件进行分析，由学生进一步提出改进零件的加工工艺。

2、提高学生安全意识

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【关键词】saber仿真；移相全桥DC/DC变换器

一、引言

SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备这样的功能。Saber软件主要用于电路的仿真模拟，包括SaberSketch、SaberDesigner两部分。SaberSketch用于绘制电路图，而Saber-Designer用于对电路仿真模拟，模拟结果可在SaberScope和DesignProbe中查看[5][6]。由于移相全桥DC/DC变换器具有鲜明的特点，最近在大功率多电飞机电源系统中备受关注。所谓的多电飞机是指提高使用电力同时将液压和气动的使用降到最低。这种改变使多电飞机比传统的飞机有明显的优势。由于多电飞机对电力的要求增加，它就需要一个更适合的配电和转换系统，因此电力电子在其中的分量不断增加[1][2]。移相全桥DC/DC变换器可以为飞机提供电源，这种类型的转换器拓扑允许所有的开关设备在零电压开关下进行操作，并且大大减小了开关损耗。此外它能高频率的操作开关来提高功率密度，从而降低了转换器的尺寸[3][4]。

二、移相全桥移DC/DC变换器

相全桥DC/DC变换器是一种典型的零电压开关转换器，其基于全桥隔离变压器模块的转换器。基本为：全桥开关网络、高频变压器、整流和LC滤波器。互感LS也显示在图表中。这个电感通常包括变压器漏感和附加分离原件的电感，并且和变压器是串联的。C1-C4是瞬间关断电容，可以和LS一起实现零电压开关转换。Ci是输入滤波电容。

一个循环的理想输出电压可以通过平均滤波输出电压Vdd简化计算得到。忽略互感Ls上的电压波动，可以得到输出电压为：

（2.1）

其中：

（2.2）

输出电压化简为：

（2.3）

输出电压可写成：

（2.4）

（2.5）

对于所需的输出电压，占空比可通过以下计算：

（2.6）

三、理想开关电路模型仿真

理想化的开关模型参数设置如下：

输入直流电压：Vin=270v；

换流电感：Ls=580μH；

开关频率：fs=20kHZ；

输出滤波电感：Lf=94μH；

输出滤波电容：Cf=558μF；

输入滤波电容：Ci=0.4μF。

二极管的电压下降被设置为零，因此，它们是理想的。该变压器是一种理想的DC/DC变压器没有任何损失，它的匝数比Ns/Np为0.2。开关的导通电阻Ron被设为0.001Ω因为此电阻被设为0时saber软件将无法仿真，由于它的值很小我们可以忽略它的开关损耗。要取得28V的输出电压和所需的输出功率，其等效电阻设置如表3.1所示。由方程可以计算出每一种情况下的占空比。

给定开关电路占空比，变换器波形如图3.1所示。

图3.1（a）为全桥开关网络输出电压VAB、一级侧电流Ip和整流输出电压Vdd的波形。很明显看可以看出当一次侧电流逆转时二次侧占空比损失。这可能是由于换流时变换器振荡造成的。从3.2（b）可以看出当负载由100%变到10%时也发生了同样的现象，于是比较这两种负载下的波形图由方程2.2可以推测二次侧占空比损失随着负载电流减小而减小。

四、总结

本文是对飞机直流电源的DC/DC转换器的模型中开关电路的仿真，根据各种有关多电飞机的文献选择了选择移相全桥零电压开关的DC/DC变换器。DC/DC变换器的一个重要特点就是二次侧占空比丢失，这是由于换向电感引起输出电压下降。

参考文献

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[5]闫群民，马永翔，朱娟娟.基于Saber的飞机动力系统仿真[J].计算机工程与设计，2012（1）：312-316.

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其一，建立事故模型。事故模型的建立分为2种，一种是瓦斯爆炸，另种是涌水。前者是模拟矿井瓦斯爆燃的过程，当初始状态的温度和压力、声速正常时，瓦斯爆炸的条件以三角形为准。

其二，实行虚拟现实和安全避灾仿真技术。采用计算机营造具有真实感受的三维环境模拟矿井生产过程，以及进行矿井安全防灾和避灾的演示。由于矿井中的安全隐患问题，影响着矿井工作人员的生命安全，因此将安全隐患与虚拟现实技术相结合进行全过程仿真。例如：矿井瓦斯爆炸仿真。在矿井中以随机的方式产生爆炸，造成人员伤亡、工作机械设备变形等，然后通过安全避灾仿真技术，采用三维演示的方式模拟事故发生前的全过程，找到避灾的逃生路线。同时建立避灾知识的数据库，将相关法律和处理方式、应急预案，以及逃生技巧等内容进行收集、存储，并融入到矿井计算机仿真系统软件中。针对不同的安全事故，给出不同的处置建议，从多方面进行矿井安全模拟。

其三，矿井生产过程的仿真。由于矿井事故的发生多出现在生产的过程中，因此对矿井生产过程的仿真是模拟安全事故发生的根本条件。例如：构建模拟矿井拥有轨道和巷道、运输车辆，以及安全设备等，同时根据各自的功能进行运作的场景。

矿井安全计算机仿真系统软件的设计

总体和建模设计在矿井安全计算机仿真系统软件中，系统主要由三维模型库和虚拟仿真系统构成。其中，虚拟仿真系统是整个矿井安全计算机仿真系统的中心，分别拥有虚拟的控制平台和虚拟的场景，以及交互仿真平台三者构成。虚拟的控制平台是操作的人机界面；场景是按照实际人员操作的过程，而进行仿真过程；交互仿真平台则是提供的支撑平台，并通过动态的3D引擎所完成操作。创建虚拟环境以前必须要对矿井中的环境物件进行三维建模，以实现虚拟可视化和生成静态虚拟场景。确定计算机仿真系统的边界是虚拟的仿真子系统，根据用户的需求以系统的边界为准，采用UML建模中的用例建模来决定角色。

计算机仿真系统软件的结构和详细设计系统软件的结构设计主要分为4种：MDB，也就是多媒体数据库，由于它存储着场景中模型的文字和声音、数据结构和视频等，因此它是整个系统数据的来源点，处于核心的地位；通过3D引擎中的引擎内核、图形和声音处理模块，以及交互和游戏逻辑处理模块来完成场景的绘制和表达；然后，采用用户界面管理虚拟场景中的输入信息等；最后，利用DL，也就是三维模型格式转换将建模中的数据转换成为系统所定义的数据结构。矿井安全计算机仿真系统软件包含着漫游子系统和生产子系统、设备展示和矿井安全4个系统部分。其中，漫游子系统和生产子系统，主要是利用虚拟矿工漫游的方式，将矿井中的工作场景以真实效果的形式进行展现。从这个系统中，不仅可以看到设备的实际运行状况，还能对各工作根据安全要求做出提示预警，实现矿井工作的配合演示与实际的矿井安全操作训练。同时通过设计生产过程中的排水和煤运系统、动力和通风系统熟悉矿井工作的整个生产流程；设备展示和矿井安全，在设备的展示中主要分为采煤机和液压支架，以及移动变电站来进行设备的展示，使矿井工作人员更加熟知设备和熟悉生产过程，而矿井安全则是在整个矿井工作的时候，每个部分都有相对应的安全提示或预警，帮助工作人员在遇到紧急危险的时候，明确熟知怎样正确去完成操作，避免发生安全问题。因此，设置了反风系统和火水灾避灾系统。

矿井安全计算机仿真系统软件的实现

由于矿井安全计算机仿真系统针对的是矿井漫游和系统引擎的实现。因此在矿井漫游实现中，通过对矿井工作人员从骨架和肌肉，以及皮肤三方面进行几何模型的构建，以此，确定了人的基本姿态和虚拟的显示外观。根据三维人体的运动和动力学特性，按照人各关节相对的位姿变化，确定三个坐标系：世界和人体基坐标系，以及人体各关节局部坐标系，构建工作人员运动的模型。利用工作面中的键盘控制矿井工作人员完成各种运动，例如：前进和后退，左后转动。这一系统主要是进行安全设置，如果工作人员在操作时违反了安全规程，那么就会自动退出该系统，继续对安全的操作进行学习。在仿真系统引擎实现中，由于引擎主要是采取的3D游戏引擎，因此它是高层图形软件进行开发最为理想的工具。其中，在引擎中有场景对象和地形管理、图形接口，以及规则管理等。它的函数类主要有：Level，Engine，Piayer。在场景管理类中设置对象：摄像机，对场景的节点进行管理等。在完成这些操作以后，就要对该系统进行测试。采用入井的检测功能，利用键盘上的控制键控制井下工作人员进行井下安全生产过程各项移动操作训练。例如：，，，（控制移动的方向），Z，C（控制视野大小）。井下非安全的区域是不可以进入的，如果操作人员执行了操作，那么将在扣分的同时，自动退出操作，重新进行安全规则内容的学习。只有通过学习以后，才能够继续进行下步系统的操作。

结语

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城市环岛是为了减少车辆行驶冲突,在多个交通路汇的地方设置的交通设施,多为圆形,它使车辆按同一方向行驶,将冲突点转变为通行点,能有效地减少交通事故的发生。然而随着近些年来车辆数量的不断增加，使城市环岛的通行能力下降，车辆延误增加，同时也带来了环岛处噪声和车辆尾气排放加大的后果；因此，对环岛的交通运行状况进行仿真，找出拥挤堵塞的原因，正确地设计环岛并合理地组织交通，以提高环岛的通行能力，从而提高整个城市路网通行能力。这在城市交通的改建与治理中具有很重要的意义。

1 定义路网属性

1.1物理路网

首先应是底图的创建，VISSIM能够显示的底图来源有两种文件格式：位图格式和矢量图格式。如果欲加载VISSIM无法支持的图片文件，将会出现错误。其次是路段的添加，在底图创建好后，下一步就是开始画link线，描绘路段轨迹，寻找进出环岛的所有道路，确定道路的车道数，每条道路表示一个路段。路段上的车道数始终保持恒定，若车道数发生变化，必须重新建立一个路段。

1.2 定义交通属性

1.2.1定义分布

VISSIM中的许多参数是以分布的形式定义的（非固定值），这样能够真实地反映出交通的随机性本质。大多数的分布采用经验或随机数据进行定义。常用的分布有：目标车速分布，车辆重量分布，车辆颜色分布，停车时间分布和车辆模型分布。

1.2.2交通构成

交通构成是对进入VISSIM路网的每一股交通流构成的定义。但对于公交线路上的交通构成需要单独定义。交通构成是VISSIM输入交通流量的一个组成部分，需要在定义输入交通流量之前对其进行定义，行人流量也可以定义为一种交通构成。交通构成包括一种或多种车辆类型及其在输入交通流量中所占的相对比例，以及车速分布。

1.2.3交通流量输入

用户可以定义不同时间进入路网的交通流量。输入交通流量与路段和时间间隔有关。在某一时间间隔内，车辆进入路段的规律服从泊松分布。若定义的输入交通流量超过了路段的通行能力，车辆将在路网外部“堆积”。当“堆积”的车辆无法在定义的时间间隔内进入路网时，VISSIM将产生一条错误信息，同时写入日志文件(*.err)，并在仿真运行结束时通知用户。

1.3路线选择与转向

车辆的行驶路径由从路径决策起点（红线）到路径决策终点（绿线）的一个固定的路段和连接器序列组成[2]。路径决策起点与路径决策终点是一对多的关系。车辆行驶路径的长度不是一个固定值。

行驶路径决策功能仅对经过定义的车辆和没有任何路径信息的车辆起作用，这些车辆只有在通过路径决策终点后才能够接收新的路径信息。

一条线路是指从路线选择点到目的点的路段和连接段固定顺序，每一个路线选择点可以有多个目的点。

2 环岛仿真

在物理路网、交通构成、交通流量和路线选择等属性设置好后，便可对设置好的路网进行仿真。

仿真前需对仿真参数进行设置，主要的参数设置包括：①仿真时间，仿真运行时间长度。其中包括了仿真运行初期的准备时间；②仿真步长，即一个仿真时钟内（1～10）计算车辆位置的次数。1表示车辆在每个仿真时钟只移动一次；10表示每个仿真时钟计算十次车辆的位置，这使得车辆运行更加平顺。仿真运行速度的变化与仿真步长成反比[3]；③中断时间，仿真程序运行到该时刻时，VISSIM自动切换到单步运行模式。使用该选项，可以在仿真运行期间有选择地观看某个特定时间的交通状况；下图为VISSIM环岛的仿真运行窗口（图1）。

图1 环岛仿真运行窗口

3 仿真结果评价

结合线控系统仿真试验介绍如何定义和配置VISSIM 的各种评价类型以及评价结果的输出形式。为了得到评价输出数据，必须首先激活相应的评价类型。评价类型的输出数据可以在线显示（如：信号配时表），也可以输出为外部的数据文件，部分评价类型同时支持上述两种数据输出方式。数据文件使用分号作为分隔符，用户可以轻松地将其导入电子数据表（如：Excel），以进行更深入的计算和动画呈现。如：行程时间、延误、数据收集点和排队长度等。

4 结论

本文提出的应用VISSIM软件对环岛进行仿真，从时间和空间两方面进行仿真，找出拥挤堵塞的原因，对正确地设计环岛并合理地组织交通，以提高环岛的通行能力，进而提高整个城市路网通行能力具有很重要的意义。