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分布式仿真技術范文第1篇

關鍵詞： 滑板輸送機； 內飾線； 摩擦輪； 彈簧壓緊力； 滾動摩擦； 動力學仿真分析

中圖分類號： TH123 文獻標志碼： B

Dynamics simulation analysis of rectangular arrangement

skillet conveyor system

GAO Xianhai1， HAN Yepeng2， ZHANG Qun2， WANG Ping3， ZHAO Guozhong3

（1. 9th Mechanical Industry Design and Research Institute Co.， Ltd.， Changchun 130011， China；

2. INTESIM（Dalian） Co.， Ltd.， Dalian 116023， Liaoning， China；

3. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment， Department of Engineering Mechanics，

Dalian University of Technology， Dalian 116024， Liaoning， China）

Abstract： As to the problem that the main driving friction wheels of skillet conveyor may slip（i.e. lacking of driving force）， based on the modeling method using script language， the dynamics simulation models and analysis conditions of interior lines of skillet conveyor are built automatically， and the resistance conditions are converted into friction couple of rolling friction， which is loaded in the simulation model. Under the continuous conveying conditions， the maximum values of friction driving force are obtained for sudden start state and the steady values of friction driving force are obtained for stable working state. The spring pressing force of the friction wheels are validated. The analysis results can provide reference for the whole design of skillet conveyor and detailed design of driving friction wheels.

Key words： skillet conveyor； interior line； friction wheel； spring pressing force； rolling friction； dynamics simulation analysis

收稿日期： 2013-06-18 修回日期： 2013-07-17

作者簡介： 高先海（1971—），男，吉林龍井人，高級工程師，碩士，研究方向為機械裝備的結構設計與性能分析，（E-mail）

0 引 言

滑板輸送機利用寬板作為主要承載物，側邊摩擦輪作為動力進行連續輸送，其效率高、噪聲小，被作為內飾線、裝配線和調整線等廣泛應用于汽車生產中.利用升降機，滑板輸送機可以與底盤線、儲存線等進行工件轉存.其動力為摩擦方式，可以在任意位置積放，并能通過升降臺將線體設置在過道的空中，也可以設置在地下，方便靈活，控制系統簡單可靠.[1-3]

滑板輸送機主要由滑板、摩擦驅動和移行轉運系統等組成，其工作原理為：主驅動摩擦輪依靠彈簧壓緊裝置壓緊在滑板兩側，當主驅動摩擦輪在電機帶動下旋轉時，滑板在摩擦輪接觸摩擦力的驅動作用下前行；該滑板靠此推力又將前面相鄰的滑板向前推送，這樣，滑板與滑板間的依次推動就形成連續輸送.

滑板輸送機同時移動車身和進行裝配的操作工人，使工人在裝配工序的操作更加容易.滑板輸送機輸送線見圖1，矩形布置滑板輸送機內飾線見圖2.

圖 1 滑板輸送機輸送線

Fig.1 Conveying line of skillet conveyor

圖 2 矩形布置滑板輸送機內飾線

Fig.2 Interior lines of rectangular arrangement skillet conveyor system

滑板輸送機內飾線在工作過程中，主要通過位于內飾線后端的3對主驅動摩擦輪帶動整條內飾線運行.由于整條內飾線上滑板和車身數量巨大，滑板與軌道間存在阻力等因素影響，很難定量地判斷出整體系統運行所需摩擦驅動力的大小.主驅動摩擦輪依靠正向彈簧壓緊力壓緊在滑板的兩側，如果彈簧壓緊力過大，那么會造成摩擦輪過度磨損，影響壽命；彈簧壓緊力不足，又會造成摩擦輪與滑板間出現打滑現象，因此，給摩擦輪提供合理大小的正向彈簧壓緊力，也是滑板輸送機內飾線設計的重要內容.以往對于滑板輸送機的整體設計，往往憑借經驗或感覺，無任何理論或計算分析依據，容易造成設計缺欠或導致故障，無法正常運行.

對滑板輸送機內飾線的工作過程進行動力學仿真分析.由于整條內飾線上滑板、車身等數量很多，僅靠傳統手動方法進行裝配和設定條件是不可行的，因此在建模過程中引入腳本語言建模方法，通過特定的循環規律，自動完成滑板輸送機內飾線動力學仿真模型的建立和分析條件的設定；并將內飾線上的阻力條件轉化為滾動摩擦摩阻力偶[4-6]施加到仿真模型中，獲得內飾線在連續輸送條件下突然啟動時所需最大摩擦驅動力和連續工作時所需穩定摩擦驅動力的大小；同時，驗證主驅動摩擦輪的彈簧壓緊力是否滿足設計要求.分析結果對滑板輸送機的整體設計和驅動摩擦輪的詳細設計具有重要的指導意義.

1 分析方法

在動力學分析過程中，首先建立單個滑板模型在與驅動輪的接觸摩擦作用下，沿固定導軌滾動前行的動力學仿真分析模型，對分析方法的可行性和合理性進行驗證分析.

動力學仿真分析的驗證模型見圖3.

圖 3 滑板輸送機驗證模型

Fig.3 Verification model of skillet conveyor

該模型包括1個滑板、1個工件、4個滾輪、2個驅動摩擦輪和2條導軌等.在建模過程中，所有實體模型均進行合理簡化，但關鍵連接位置、實體的質心位置、實體的質量和轉動慣量等均與真實幾何模型保持一致.

驗證模型的主要建模流程如下：

（1）工件與滑板固定連接.

（2）滑板與4個滾輪鉸接.

（3）滾輪與導軌建立接觸摩擦關系，最大靜摩擦因數設定為0.8.

（4）驅動輪與滑板建立接觸摩擦關系，最大靜摩擦因數也設定為0.8.

（5）驅動輪通過彈簧壓緊力壓緊在滑板上，彈簧壓緊力為10 000 N，彈簧剛度為7 550 N/mm，阻尼系數為1 000 N·s/mm.

（6）在滑板運行中起到穩定導向作用的部分，轉化為滑板與導軌（大地）間的x-z平面約束關系.

（7）在滑板與滾輪的鉸接位置施加摩擦阻力作用，以此模擬滾輪與導軌間的滾動摩擦摩阻力偶的作用.滾阻力偶的論述見圖4.

（a）滾阻力偶受力平衡 （b）滾阻力偶的偏心作用

圖 4 滾阻力偶理論示意

Fig.4 Schematic diagram of theory of rolling resistance couple

（8）最后，驅動輪在鉸接的旋轉角速度驅動作用下轉動，角速度驅動條件為：在0～1 s，角速度由0增大到130 （°）/s，之后恒定為130 （°）/s，通過與滑板的接觸摩擦作用驅動滑板前行.

圖4中，圓輪重力為W，半徑為r，考慮滾動摩擦下的平衡問題，圓輪在重力W和地面反力FN的作用下處于靜止狀態.先在輪心處作用1個水平力FP，當FP較小時，經驗表明圓輪不滑也不滾，仍處于靜止狀態，故存在靜滑動摩擦力F阻礙圓輪的滑動，由水平方向受力平衡可知，F=FP.

力FP與F組成力偶，其力偶矩m=FPr，非零；然而圓輪實際上是靜止的，可見還存在一個阻礙圓輪滾動的約束力偶，稱為滾阻力偶，記為Mf.

由力偶平衡條件得Mf=FPr，故滾阻力偶Mf隨著力FP的增大而增大.滾阻力偶的Mf極限值稱為最大滾阻力偶，記為Mf，max，即0≤Mf≤Mf，max （1） 試驗表明，最大滾阻力偶Mf，max與重力W成正比，即Mf，max=δFN=δW （2）式中：比例系數δ稱為滾阻系數，具有長度量綱.滾阻系數一般與接觸面的材料硬度等因素有關，與輪的直徑無關.

圓輪的滑動條件為FP≥fsFN=fsW （3）式中：fs為靜摩擦因數.

圓輪的滾動條件為FPr≥Mf，max=δW， 即FP≥δW/r （4） 一般地，δ/r≤fs，因此圓輪受力容易發生滾動，而不是滑動；發生滾動所需力的大小也比發生滑動要小很多.

通常情況下，滑板與導軌間的等效阻力因數δ/r為0.03，而聚氨酯橡膠輪與鋼軌間的靜摩擦因數fs約為0.8，遠大于等效阻力因數，因此，滾輪在導軌上可以自由滾動，而無相對滑動.滾輪的轉動半徑為80 mm，等效阻力因數轉化為相應的滾阻系數δ即為2.4 mm.

2 動力學仿真分析模型

按照驗證模型建立的方法，分別建立內飾線1和2的動力學仿真分析模型.建模過程采用動力學分析軟件循環語句控制的腳本語言全自動建模方法[7-10]，具體流程如下.

（1）按照順序分別導入滑板、工件、滾輪、驅動輪和導軌幾何模型等.

（2）利用循環語句分別設定滑板、工件、滾輪、驅動輪和導軌等各部分的質量.

（3）利用循環語句創建滑板與工件的固定約束，滑板與滾輪的鉸接約束.

（4）利用循環語句創建相鄰滑板間的接觸關系，滾輪與導軌間的接觸關系.

（5）創建驅動輪與大地的彈簧預緊力和鉸接約束，創建驅動輪與相鄰滑板的接觸關系.

（6）創建導軌與大地的固定約束，在驅動輪上施加角速度驅動，進行動力學仿真分析.

2.1 內飾線1動力學仿真分析模型

內飾線1動力學仿真分析模型中包含36個滑板，36個工件，144個滾輪，1對后端QG01轉換驅動，3對QZ01～QZ03主驅動轉輪，1對前端QS01減速驅動轉輪以及1對QG02轉換驅動轉輪等.

內飾線1動力學仿真分析模型整體和局部細節見圖5.

圖 5 內飾線1動力學仿真分析模型

Fig.5 Dynamics simulation analysis model of interior line 1

在模型中相鄰的滑板間建立接觸關系，驅動輪與相連的滑板間建立接觸摩擦關系，最大靜摩擦因數設為0.8，其他如驅動輪的彈簧壓緊力、滾輪與導軌的接觸摩擦、滾輪鉸接位置的滾動摩阻力偶等設置均與驗證模型保持一致.

在各驅動輪上施加角速度驅動條件，角速度大小條件如下.

（1）QG01和QG02.角速度驅動條件為：在0～1 s，角速度由0增大到190 （°）/s，之后恒定為190 （°）/s，轉化為線速度條件約為20 m/min.

（2）QZ01～QZ03和QS01.角速度驅動條件為：在0～1 s，角速度由0增大到15 （°）/s，之后恒定為15 （°）/s，轉化為線速度條件約為2.4 m/min.

由于內飾線1的整體主要在主驅動QZ01～QZ03作用下驅動前行，3對主驅動輪上的受力最大，是整體線上最危險的位置，因此，著重考察3對主驅動輪與滑板間接觸摩擦力的變化.

2.2 上鏈動力學分析模型

按照上述驗證模型建立的方法，建立內飾線2的動力學仿真分析模型，模型中包含39個滑板、39個工件、156個滾輪、1對前端QG03轉換驅動、3對QZ04～QZ06主驅動轉輪、1對后端QS02減速驅動轉輪以及1對QG04轉換驅動轉輪等.

內飾線2與內飾線1的不同之處在于內飾線2比內飾線1更長一些，滑板和工件數量更多一些.建模過程同樣采用動力學分析軟件腳本語言控制的全自動建模方法，并且內飾線2的剛體的質量和轉動慣量、接觸摩擦因數、彈簧壓緊力、滾阻力偶以及各驅動輪的角速度驅動等的分析設定，與內飾線1的分析設定保持一致.最后，同樣考察3對主驅動輪與 滑板間接觸摩擦力的變化.

3 計算結果和分析

3.1 內飾線1動力學仿真分析結果

內飾線1動力學仿真分析時間步長為0.01 s，計算總時間為30 s，滑板運行約為1.2 m，得到3對主驅動輪與滑板間的接觸摩擦力變化，見圖6～8.

圖 6 單側QZ01與滑板間接觸摩擦力曲線

Fig.6 Curve of contact friction force on single

side between QZ01 and skillet

圖 7 單側QZ02與滑板間接觸摩擦力曲線

Fig.7 Curve of contact friction force on single side

between QZ02 and skillet

圖 8 單側QZ03與滑板間接觸摩擦力曲線

Fig.8 Curve of contact friction force on single

side between QZ03 and skillet

根據內飾線1的動力學仿真分析結果，可以得到以下結論：

（1）滑板在0～1 s，速度由靜止加速至約2.4 m/min，之后保持約2.4 m/min勻速前行.

（2）在滑板運行過程中，觀察各驅動輪彈簧壓緊力變化曲線，發現彈簧壓緊力無變化，與預設值10 000 N基本保持一致.

（3）設置的驅動輪與滑板間靜摩擦因數為0.8，根據之前的滾動摩擦摩阻力偶理論，二者之間在純滾動無滑動條件下所能產生的最大接觸摩擦力理論值為fsFN=0.8×10 000=8 000 N；在等效阻力因數為0.03的條件下，主驅動輪上的最大接觸摩擦力未超過8 000 N，因此，主驅動輪與滑板之間的運動為純滾動，無打滑現象.

（4）在滑板加速過程中，所需主驅動輪的接觸摩擦力不僅需要克服滾輪與導軌間的摩阻力偶的阻力作用，而且需要克服滑板本身的慣性力作用，因此，滑板啟動過程中所需的接觸摩擦力瞬時值比勻速運行時大很多.

（5）在滑板加速運動過程中，主驅動QZ01上的接觸摩擦力極大值小于QZ02和QZ03上的接觸摩擦力極大值；在滑板勻速運動過程中，QZ01～QZ03上的接觸摩擦力穩定值均相同.

3.2 內飾線2動力學仿真分析結果

內飾線2動力學仿真分析時間步長為0.01 s，計算總時間為30 s，滑板運行約為1.2 m，同樣得到3對主驅動輪與滑板間的接觸摩擦力變化.內飾線2動力學仿真分析結果的結論與內飾線1的仿真分析結果結論類似，只是從各主驅動輪與滑板間的接觸摩擦力變化曲線上看，滑板加速過程中的接觸摩擦力極大值和勻速運動過程中的接觸摩擦力穩定值均更大一些，其原因是內飾線2比內飾線1長，滑板與工件數更多一些，所需驅動力也更大一些.

3.3 動力學仿真分析結果總結

將內飾線1和2的動力學仿真結果匯總，等效阻力因數為0.03時，各主驅動摩擦輪與滑板間接觸摩擦力極大值和穩定值見表1.

表 1 摩擦輪與滑板間接觸摩擦力極大值和穩定值

Tab.1 Maximum values and stable values of contact friction force between friction wheels and skillets

根據主驅動裝置上的接觸摩擦力結果，可以得到以下結論：

（1）接觸摩擦力的極大值對滑板與驅動摩擦輪相對運動是否打滑有影響.由于彈簧壓緊力設定為10 000 N，靜摩擦因數設定為0.8，因此，驅動輪所能提供的最大接觸摩擦力fsFN=0.8×10 000=8 000 N；如果驅動滑板運動所需接觸摩擦力的最大值超過8 000 N，滑板與驅動輪間將出現打滑現象.在動力學仿真分析過程中，主驅動輪上出現的接觸摩擦力最大值為6 380 N，因此，滑板與驅動摩擦輪間將不會出現打滑現象，10 000 N的彈簧壓緊力滿足設計要求.

（2）接觸摩擦力的穩定值對驅動輪的強度和疲勞壽命分析有影響.在穩定工作狀態下，在驅動摩擦輪轉動過程中，摩擦輪與滑板反復接觸加載、卸載，摩擦輪每轉一周，圓周上的應力變化均相同，材料將產生疲勞破壞問題.動力學仿真分析中得到的接觸摩擦力的穩定值可以作為載荷條件加載到摩擦輪的精細有限元分析中，進而分析得出驅動摩擦輪的疲勞壽命.

4 結束語

對滑板輸送機內飾線的工作過程進行動力學仿真分析，可以定量地把握內飾線在連續輸送條件下，突然啟動時所需最大摩擦驅動力和連續工作時所需穩定摩擦驅動力的大小，并驗證主驅動摩擦輪的彈簧壓緊力是否滿足設計要求.根據動力學仿真分析結果，可以對滑板輸送機的整體進行設計和驗證分析，從而避免滑板輸送機因設計不當造成的浪費或故障，為滑板輸送機的整體設計提供參考.另外，滑板輸送機內飾線動力學仿真分析在建模過程中采用的腳本語言建模方法、施加的滾動摩擦滾阻力偶設定等，也為同類問題的動力學仿真分析提供參考.參考文獻：

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[2] 王永紅. 摩擦驅動自動化輸送系統在汽車行業的應用[J]. 機械管理開發， 2010， 25（2）： 123-124.

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分布式仿真技術范文第2篇

關鍵詞：關鍵詞：計算機技術 虛擬現實 計算機仿真技術

一、計算機仿真發展歷史

仿真模擬方法可以追溯到1773年，法國科學家用仿真模擬的方法做物理實驗，然而，第一個用這種方法做隨機試驗的人也許是美國統計學家E.L De forest，那是在1876年。比較早而且著名的蒙特卡羅方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”為筆名時，使用了蒙特卡羅方法來證明他的t分步法；盡管蒙特卡羅法起源于1876年，但是直到約75年后，它才命名為蒙特卡羅法。其原因是直到數字計算機出現以前，這種方法在許多重要問題上不能運用。從1946年到1952年數字計算機在一些科研機構得到發展。

與今天的計算機相比，早期的計算機預算速度慢且不能存儲任何東西?，F在可并行計算機已成主流。自計算機誕生以來，性能的提高，幾乎是每四五年提高100倍，每十年提高1萬倍的速度持續發展著。

二、仿真的定義和分類

1.仿真定義

計算機仿真技術是以數學理論、相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。

仿真是在數字計算機上進行實驗的數字化技術，它包括數字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經濟系統，在若干周期內的特征。

系統仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算技術等理論基礎之上的，以計算機和其它專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行分析研究，進而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學科。

三、需求牽引 技術推動

相互推動

計算機技術作為一個獨立的研究領域已有多年的歷史，計算機仿真技術隨著計算機科學技術的飛速發展，除了本身日趨成熟，并且或得了廣泛運用外，目前正面臨挑戰。

“需求牽引、技術推動“是促使計算機仿真技術在近年內去得飛速發展的重要。計算機仿真的形成是當代科學技術飛速發展的結果。

計算機仿真技術首先可以以高效地處理科學數據和解釋科學數據。其次，計算機仿真技術豐富了信息交流手段。

計算機仿真技術的形成推動工業發展、提高工業競爭能力的需要。

四、仿真軟件

仿真軟件的應用和定義

仿真建模軟件系統，是為科研人員進行仿真實驗提供支持的系統。如果在計算機上進行仿真實驗必做一場軍事演習，那么科研人員就是這場軍事演習的指揮官，仿真建模系統則為這場演習提供場地和手段。他能為指揮官加工信息、預計結果和進行輔助決策。其用途非常廣泛，經濟價值極高。仿真軟件是一項面向仿真用途的專用軟件，他的特點是面向用戶、面向問題。仿真軟件一般是由模型和描述語言、翻譯程序、使用程序、算法庫、函數庫、模型庫、運行控制程序等組成。應具有建模、運行控制、結果處理以及相關的數據庫等組成。

五、計算機仿真的基本理論

計算機仿真是由系統工程、現代數學方法和計算機技術相結合的新型學科。

計算機仿真是一種科學方法，科學研究通常有三種途徑：理論推導、科學實驗和仿真模擬。

計算機與數學學科的相互作用促進了進算計技術的發展。在本質上數學是計算機的靈魂。

在計算機仿真技術中引入人工智能技術，能夠優化系統，做到有優化機制自動修改系統參數，并啟動仿真模塊，最終獲得最優解，但在離散事件系統仿真重這種機制還處于研究階段。

新技術的研究開發、利用，大大提高計算機的仿真軟件的功能與性能，解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。隨著以智能化、集成化、自動化、并行化、開放化以及自然化、為標志的計算機仿真軟件新技術的深入研究、開發、利用，不僅是仿真軟件的功能與性能迅速提高，而且有可能從根本上解決仿真軟件生產率低下的問題。結合軟件工程實踐，探討軟件理論，有可能從理論弄清楚軟件開發的復雜度，進而采取有效的測試進行控制，從理論與實踐兩方面解決計算機仿真系統開發的軟件瓶頸問題。

六、計算機仿真技術的支撐技術

計算機仿真技術的支撐技術主要有分布式計算機仿真技術、協同式計算機仿真技術、沉浸式計算機仿真技術、基于網絡的環境計算機仿真技術。

計算機仿真技術分布式，既是由于數據分布的需要，也是應用分布式計算環境進行并行計算，以達到實時顯示目的的重要手段，分布式計算平臺有互聯網的異構機組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機機群系統。

來自不同地區、不同學科的學者過去式通過出差或開會等方式進行交流的，現在，隨著高速網絡投入使用，采用多媒體技術支持下是、的CSCW技術可以達到快捷、高效協同工作的目的。

計算機仿真技術采用傳統上為虛擬環境所裝用的投影式顯示設備，標志著這兩個研究方向融合的發展趨勢。由于沉浸式顯示設備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對數據的直觀感受，有助于結果的分析。

七、仿真系統的作用和意義

隨著軍事和科學技術的迅猛發展，仿真已成各種復雜系統研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領域，仿真即使已是飛行器和衛星運載工具研制必不可少的手段。在研制、堅定、和定形全過程必須全面的應用先進的仿真技術。否則，任何新型的、先進的飛行器和運載工具的研制都將是不可能的。

計算機仿真技術在軍事的應用是很廣泛的，如運用交戰模型進行的計算機仿真，新型武器裝備發展過程中的仿真、部隊作戰訓練方面的仿真、高層論證和規劃計劃中的仿真、軍事作戰理論和學術研究中的仿真、作戰指揮和戰爭計劃中的仿真，以及戰后后勤保障的仿真等。

參考文獻

分布式仿真技術范文第3篇

[關鍵詞] 計算機仿真電子商務仿真

電子商務作為一個新興領域,各個院校在電子商務專業建設中,培養目標和課程體系不是完全統一，因此側重點是不同的。普遍存在的問題是重理論而輕實踐的現象非常嚴重,不利于電子商務人才地培養。原因很簡單，就是實踐的電子商務平臺很難搭建，應用仿真技術可以解決這一問題。利用計算機技術、網絡技術等現代信息技術從事商務活動,突出學生的動手能力,培養融IT與商務于一身的高素質復合型人才。

隨著互聯網的全面普及，基于互聯網的電子商務也應運而生，并在近年來獲得了巨大的發展，成為一種全新的商務模式，被許多經濟專家認為是新的經濟增長點。這種電子商務模式對管理水平、信息傳遞技術都提出了更高的要求，其中安全體系的構建又顯得尤為重要。如何建立一個安全、便捷的電于商務應用環境，對信息提供足夠的保護，是商家和用戶都十分關注的話題。

一、概述

計算機仿真技術可以為學生提供虛擬的仿真情境, 為學生創設一種開放的、主動的、發現式的探索式的學習環境, 發展學生的高級思維能力和問題解決能力, 從而通過對該情境的操縱、觀察和思考得出合理的結論。計算機仿真可以在很大程度上激發學生的高水平思維活動, 讓學生通過反省性的、高水平的思維活動來建構深層的、靈活的、真正的知識,近幾年, 計算機模擬教學在國內外的電子商務課程中屢見不鮮, 但仿真教學在計算機教學中的應用、尤其是在計算機網絡課程中的應用還處于探索研究的階段, 將計算機模擬應用于教學活動中, 往往能夠收到事半功倍的效果。

電子商務引起人們的普遍關注，細說起來也不過是最近幾年的事情。電子商務網絡仿真實驗室可以提供一個真實的環境,在這個環境中,學生可以模擬電子商務的各種活動。因此,電子商務網絡仿真實驗室具有可操作性、仿真性及適應性強的特點?？刹僮餍?是指電子商務網絡仿真實驗室中的計算機所需軟件;仿真性,是指學生在電子商網絡實驗室的計算機上安裝了相關軟件后,能夠模擬IT 環境,進行各種電子商務活動等;適應性強,是指電子商務網絡仿真實驗室能夠成為與電子商務相關的多門課程的實習實訓基地。在電子商務網絡仿真實驗室,學生可以學習基本的電子商務網站的建設流程。

二、計算機仿真技術

計算機仿真技術(computer?simulation?technology)是利用計算機科學和技術的成果建立被仿真系統的模型，并在某些實驗條件下對模型進行動態實驗的一門綜合性技術。它具有高效、安全、受環境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優點，已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統（尤其是復雜系統）的重要工具。計算機仿真，是在研究系統過程中，根據形式性原理，利用計算機來逼真模仿研究對象。研究對象可以是真實的系統，也可以是設想中的系統。傳統的仿真方法是一個迭代過程，即針對實際系統某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設態勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結果和驗證模型，根據判斷的情況來修改模型和有關的參數。在沒有計算機以前，仿真都是利用實物或者它的模型來進行研究的，這種方法的優點是直接、形象、易信，但模型受限、容易破壞、難以重用。而計算機仿真是將研究對象進行數學描述，建模編程，且在計算機上運行實現。它不怕破壞、容易修改、可重用。因此在現代化生產建設中得到了廣泛的采用。并取得了豐碩的成果，帶來了可觀的經濟效益。

計算機仿真技術的核心是按系統工程原理建立真實系統的計算機仿真模型，然后利用模型代替真實系統在計算機上進行實驗和研究。由于近年來信息技術的發展特別是高性能海量并行處理技術，可視化技術，分布處理技術，多媒體技術，虛擬現實技術的發展，使得建立人――機――環境一體化的分布的多維信息交互的仿真模型和仿真環境成為可能，從而使仿真方法有了一些新的發展，形成了一些新的研究仿真方法熱點，如：定性仿真方法；面向對象的仿真方法；分布式交互仿真方法；人――機和諧仿真環境建立方法學。

三、電子商務網絡仿真實驗室

利用仿真技術可以構建電子商務仿真實驗室，通用的通信網絡硬件實驗平臺《計算機網絡》或《計算機網絡與通信》是計算機專業的必修專業課程。它的實驗主要是從以下幾個方面進行設計的:網絡技術做實驗:它包括網絡布線與制作,計算機操作系統的安裝與配置,局域網的設計與實現,廣域網的設計與實現。其目的主要是讓學生了解常用網絡的設備的連接、安裝與配置。通過設計、連線和配置,完成網絡數據通信實驗。計算機網絡原理的模擬與仿真:計算機網絡模型,有許多協議支持實現,每種協議實現都有些算法。原理的模擬與仿真就是解決其中的一些算法實驗,這種實驗通常用軟件加以實現,但同時也需一些硬件配合完成。其目的主要是使學生通過實驗對算法應用理解更深刻。如:數據鏈路層的連續ARQ,網絡安全中的加密算法等。網頁虛擬實現交互指導實驗:有些網絡設備費用很高,也沒有必要全部實做,設計一些虛擬網頁,通過網絡的操作達到實驗的目的。如:網絡的測試儀的使用,高端網絡設備的使用和配置等。

在教學應用中，通過仿真技術不但可以節約教學成本，而且能取得良好的教學效果。

四、結束語

計算機軟硬件技術的飛速發展，帶動了計算機仿真技術的發展，使得計算機仿真方法有了更廣闊的應用空間，其中對復雜的工業生產過程的仿真就是一個重要方面。面向計算機仿真方法學的幾個主要發展趨勢是定性仿真方法、面向對象仿真方法、分布式交互仿真方法和人機和諧仿真環境等。

分布式仿真技術范文第4篇

關鍵詞：分布式網絡；組件開發；高層體系結構；網絡通信

中圖分類號：TP391.9

文獻標識碼：B

文章編號：1004―373X(2008)04―095―03

1 引 言

仿真技術作為人類第三種認識、改造客觀世界的重要手段已經深入應用到各個領域并取得了很多成果，如軍事、電力、以及能源等。在各類應用需求的作用下仿真技術已經發展形成綜合性的專業技術體系，特別是DIS，HLA等技術的發展給仿真的應用帶來了新的機遇。

分布式協同工作網絡系統(Distributed Collaborative Working Network System)是指分布在不同平臺上的多個處理系統，通過TCP／IP網絡進行數據交互，完成同一個任務，達到快速解決問題及實現協同工作。作為DIS和HLA仿真系統中底層必備的網絡通信模塊，在實際開發中各Agent封裝自己底層通信模塊，分布式各節點只暴露他對外通信接口，因此使各個節點的通信細節不明確、耦合度很差；造成開發資源的極大浪費，以及開發成本的增加。同時也讓仿真系統開發人員需要花大部分精力對底層通信進行調試，這種工作非常繁瑣，同時也不易進行。本文將重點介紹應用在HLA仿真系統l中新型底層通信組件設計方案及實現方法。

2　HLA簡介及組件開發模型

2.1 HLA高層體系結構

分布交互仿真(DIS)技術從產生(SIMENT計劃)到DIS2.X，IEEEl278.X系列協議和ALSP協議制定，進而發展到今天的HLA，都是力圖解決系統建模與系統仿真(Modeling and Simulation，M&S)領域存在的問題：絕大多數仿真器的應用實現較為獨立，仿真器之間的互操作性和重用性差；開發、維護和使用費時且成本高；可驗證性、有效性和置信度較差。HLA就是從體系結構上建立這樣的一個框架，他能盡量涵蓋M8LS領域中所涉及的各種不同類型仿真系統，并利于他們之間的互操作性和重用性。同時能利用不斷發展的新技術，來滿足復雜大系統的仿真要求。HLA按照面向對象的思想和方法來構建仿真系統，他的基本思想是不考慮如果有對象構造成員，而是在假設已有成員的情況下考慮如何構建聯邦。采用面向對象的方法來設計、開發和實現方針系統的對象模型(OM)以獲取聯邦的高層次的互操作和重用。雖然HLA本身不能完全實現互操作，但他定義了實現聯邦成員互操作的體系結構和集中，提供靈活的仿真框架。由各聯邦成員和運行支持環境RTI(Run―Time Infrastructure，運行時間基礎結構或運行支撐環境)一起構成一個分布式仿真系統，用于集成分布的各種聯邦成員，在聯邦運行時提供各種標準的服務，并具有良好的可擴充性。主要包含聯邦管理、聲明管理、對象管理、所有權管理、時間管理和數據分發管理。一個典型的機遇HLA的仿真邏輯結構圖如圖1所示：

2.2底層網絡通信組件模型

基于組件開發(Component―Based Development，CBD)是當前的最新發展階段，是解決軟件復用和重用的突破點，能更好地滿足目前軟件開發的需求。他是經過封裝的、定義完備接口可的軟件包，提供特定的服務，并期望得到外部特定的接口輸入。從某種程度上說他也是一種程序接口，實現系統模塊之間的互操作和重用。每個組件包含一組屬性、事件和方法，組合若干組件就可以生成設計者所需要的特定程序，并能集成到其他軟件產品中。應用程序開發者可以購買現成的組件，他們只要利用現有的組件，再加上自己的業務規則，就可以開發一個應用軟件?？傊M件開發技術使軟件設計變得更加簡單和快捷，并極大地增強軟件的重用能力。他相對系統軟件體系獨立的不關心軟件系統業務實現，因此可以獨立于系統軟件的開發，從而降低軟件調試困難。

本網絡底層通信組件主要為解決基于HLA分布式仿真應用系統中底層網絡通信接口通信，分布各仿真模擬器節點的網絡數據交換，以及網絡通信服務質量(QOS)的保證。提高系統運行的時效、完整的數據報文交換、及數據報文的丟失解決、冗余數據檢測等。下面是為HLA分布式仿真系統設計的網絡通信組件的設計的模型結構圖，各仿真模擬器節點通過他實現對整個模擬交換和互操作，實現協同完成系統模擬仿真工作。仿真模型結構如圖2所示。

3　仿真網絡組件設計與實現

3.1仿真網絡通信組件的設計

本網絡通信組件采用CORBA設計思想對網絡底層通信協議異步套接字(Socket)進行的封裝，統一實現對整個系統的通信的支持。CORBA(公共對象請求架構)由OMT提出，用于在不同進程(程序)之間，甚至是不同物理機器上的進程(程序)之間通訊。底層技術依靠RPC(遠程過程調用)實現。面向對象的軟件，以數據為中心設計，對象類既具有模塊的封裝性和類屬等特性，還具有繼承特性，極大地提高了類的可擴充性和可再用能力。對象類較之于傳統軟件的功能模塊而另具有的優點是：易于理解，具有完整的語義特征；易于擴充和修改，具有較高的通用性和適應性；易于構造組裝，具有規范的外部接口。

基于CORBA的對象請求ORB為客戶機／服務器開發提供了中間件的新格式。把IDL說明編譯為面向對象程序設計語言的實代碼后，客戶可以調用已知對象的操作。在某些應用中，用戶并不了解應用接口編譯信息，但也要求調用對象的操作，這時就要動態調用接口來調用用戶的操作。具體的對象操作的調用實際上是用動態調用接口來完成的。在基于HLA仿真應用系統的各個仿真節點實現互操作，及協同工作完成整個仿真任務都是通過網絡數據進行數據交換，及對數據報文進行解析、分發、操作實現的任務協同，因此對于HLA仿真應用對整個TCP報文或者UDP報文采用統一的格式，例如：對整個系統環境網、系統模擬仿真網絡中傳輸的TCP，UDP報文采用統一的報文標識，如系統仿真時統UDP報文標示為Oxl，那么在仿真系統中收到標識為0xl的UDP報文。各個分布式仿真節點將對該報文進行時統系統對時，實現整個仿真系統的時間一致行，保證對整個仿真過程中時間與現實的同步，選擇異步Socket進行自我封裝成能夠符合HLA仿真系統的報文傳輸要求。同時組件的設計安裝面向對象設計的一般過程、軟件工程的要求。

設計如下的組件的結構如圖3所示。

3.2通訊組件的實現

作為一種通信組件，他不僅需要完成上層HLA仿真主程序給他的發送報文的分發及從其他仿真節點收到的仿真數據報文的解析，還提供對外清晰的交互接口。同時作為仿真工作的一個部件，他需要工作在一個復雜的網絡環境中，在不能很多程度上與占有寶貴的分布式處理機的處理時間，作為網絡組件經常會在某些時間，等待連接、或者等待數據報文而發生嚴重的阻塞，以及需要不斷的監聽端口，從而耗費處理機時間，信號Windows提供了異步SOCKET的API接口使得組件設計能夠一直以異步方式工作的應用層，不斷向網絡層接收和發送數據報文。但是單純實用原始異步SOCKET的API接口仍然不能滿足某些特定的要求，不能很好地融入HLA仿真應用系統中去。因此首先對Windows提供的異步SOCKET套接字CAsyncSocket進行特定封裝。

仿真節點只要向組件發送一啟動命令(IniComponent(HWND m_hWnd))組件就將啟動并完成組件的初始化，如組件全局SOCKET的版本請求、版本協商、經過封裝后的異步套接字實例化、SOCKET通信API的實例初始化等。同時組件完成初始化以后，組件將一直開始監聽本機指定端口、并等待接收本仿真節點的消息發送命令等。仿真節點在按照HLA仿真體系中規定的報文協議填寫完成數據報文以后，只需要調用組件對外的接口函數：Send―Data(char*bur，char*pDataCode，char*plDNode)即能完成把報文發送到指定目的仿真接點，協同完成仿真模擬任務。組件在接收到網絡消息的時候調用OnReceive(int nErrorCode)進行報文的預處理，確定是否需要仿真節點處理該報文。如首先對接收到的報文進行長度分析如果長度很小為系統發送確認報文，就不需要仿真主程序進行處理，為仿真節點主處理器節省處理時間。如果長度超過一定長度，是仿真節點中協同報文的話，組件將首先對報文得到報文標識頭(GetNodeByName(char*IdNode。CString strPeerAddress))然后進行報文解析，并向仿真主程序發送消息函數：：PostMessage(…)到主程序中，進行最終的報文處理工作；如界面更新、數據交互處理等，同時組件線程在完成了對解析以后需要對發送方發送解析和成功解析報文，以確認發送方的發送報文別目的節點成功接受并成功解析。

4 結 語

分布式仿真技術范文第5篇

關鍵詞　分布式系統 綜合化 動態化 前期仿真

1引言

智能建筑的基本問題實質上是信息、資源和任務的綜合共享與全局一體化的綜合管理。它實現的核心是系統集成，也就是說通過系統集成實現綜合共享，提高服務質量和工作效率，達到多快、好省和高效的目的[1]。然而，隨著社會信息化進程的日益發展和受人們對經濟日益國際化趨勢的認同，智能建筑必將呈現出新的態勢，這種態勢體現在進行系統集成的同時，考慮建筑物的異構性、分布性、動態性和碎片性等因素的影響下[2]，應充分體現系統的分布化、綜合化、動態化和智能化[3]，這是建筑智能化進程中一個必須重視的戰略性問題。另外，任何工程對方案的考核是至關重要的，就智能大廈而言，對方案的考核是一個不容忽視的問題，所以對設計方案的前期仿真很有必要。

2一體集成的分布化

智能大廈的系統一體化集成實質上是建立在系統集成、功能集成、網絡集成和軟件界面集成的多種集成的基礎上的一門高新技術。智能一體化集成化的本質是計算機網絡的管理。傳統的集成式網絡管理系統難以適應網絡規模日益擴大、網絡元素日益復雜的樓宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。

分布式管理就是將管理的功能合理地分布于多個管理實體，以便有效、及時地對網絡資源進行監視、約束和控制，提高響應效率和擴展功能，更好地實現網絡管理目標。一個實際的網絡系統，可以根據管理的需要，按照地域、功能子系統、網絡等定義相對獨立的管理域并選定其管理者；各管理域通過管理者的交互實現全局管理目標。管理者之間的交互有兩種結構：層次的和全分布的。層次結構是通過上層管理者與下層管理者的交互來完成各管理域的管理者之間的協調。全分布式結構是一種對等結構，采用該方式的管理者之間能直接對等通信。一個實際的應用系統，管理的分布化的過程就是將管理應用功能由集中式客戶機/服務器（Client/Server）模式轉移到分布式計算平臺的過程[4]。分布式計算平臺的目標是實現跨平臺資源的透明互操作和協同計算。

當前支持分布式計算主要有兩類環境：基于過程的分布式計算和面向對象的分布式計算。目前的主流是后一類。如基于CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公共對象請求體系結構）和Java的計算，它們采用面向對象的技術，提供對象式的應用編程接口，主要是針對重用和異構環境下的操作問題，這對相對龐大和復雜的智能大廈系統是非常適用的，目前CORBA技術已引起業界的關注和重視[5]。CORBA是一個開放式跨平臺的、語言獨立的分布式標準，它引入的概念屏蔽了下層的網絡傳輸，利用面向對象概念，實現分布式應用軟件的可重用性和可擴展性，既大大簡化了分布式應用系統的開發和維護，又便于異構環境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的優點。目前遵從CORBA規范的產品主要有Inprise公司的VisiBroker，IONA公司的Orbix，Digital公司的ObjectBroker，IBM公司的Component Broker等，將基于面向對象的分布式計算技術引入智能建筑是順應技術潮流的，同時它應是甲乙類智能建筑的技術要求[1]。

另外，分布式管理系統更容易實現大廈的智能化，不僅能實現管理的并行性和分布性，而且具有對管理活動的全過程進行多目標、多因素、多階段、多層次的協調，實現管理系統的整體協調和全局優化。

3一體集成的綜合化

網絡是建筑物智能化的基礎，系統一體化是以網絡為支撐的，網絡信息來源于不同實體，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對象趨于復雜化，復雜化的因素主要有：被管理的對象趨于復雜化，復雜化的因素主要有：被管理的數量、對象的種類、組織的異構性、物理分布、參與組織的單元的數量、服務綜合的程度等，這時，由傳統的相對單一的網絡管理擴展為基于分布化的網絡綜合管理是環境的必然要求。

環境是系統存在、變化、發展的外部條件；系統與環境相互作用、相互影響，進行信息、能量或物質的交換。

綜合管理是指確保系統的所有資源根據其目的而有效運營的所 有手段，它是系統與環境相統一的產物。有關綜合管理的平臺也在不斷涌現和改進，如基于事件（event）的驅動輪詢方案，基于CORBA平臺的方案。

轉貼于 4一體集成的動態性

事物的發展是m相對穩定的，在相對穩定的情況下，隨著環境的需要仍在不斷的發展和完善。智能建筑系統一體化集成的動態性是基于分布式的管理系統，也只有分布式的管理系統才能更好地實現其動態化。

動態化有兩個含義：其一是故障的檢測與動態重組恢復；其二是系統具有可擴展性。分布式系統具有故障診斷軟件包，采用互查技術來檢測系統發生故障的部位，并進行處理，動態地分配或重組系統，使系統工作于可靠狀態。分布式系統采用并行處理技術，可滿足智能大廈分階段建筑使用的要求，邊組織，邊開通，從而減少了一次性開通的難度和避免了一次性投資的方式。另外分布式系統的硬件和軟件都是模塊化的，模塊的連接嵌入比較方便，能夠很好地配合日益擴大的系統需求，便于提高和完善系統的性能，保障了系統的動態先進性。系統的動態化要求使用動態的管理策略，由于Java和CORBA的迅速發展，動態管理技術也在日趨成熟。

5前期仿真

智能大廈的建設除了要達到預期的目標，即提供安全、舒適、快捷的優質服務，建立先進、科學的綜合管理機制，節省能源和降低成本，還要達到系統的優化配置以減少投資。這就需要在工程實施前對系統設計的基本要求和功能進行考核，以便查漏補缺和修正。另外，因為智能大廈的網絡集成不同于研究試驗網，網絡系統可靠性、開放性等要素對大廈的智能化管理和提高運行效率具有十分重要的意義，所以，對智能大廈的前期仿真就顯得不僅十分必要而且十分重要。

由美國的Cleve和Moler博士在1980年前后創立的、正在蓬勃發展的Matlab為系統的動態仿真提供了良好的環境[6]。Matlab的家族成員之一的Simulink為系統的仿真更是提供了極大的方便，綜合其它軟件的使用可以使該軟件在智能建筑的CAD中發揮更大的作用；此軟件也能為其它軟件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系統軟件的調用[2]。該軟件有兩個明顯的功能；連接與仿真。首先利用鼠標在模型窗口上畫出所需的系統模型。然后利用軟件提供的功能對系統直接進行仿真，在系統的任何節點上可以輸出波形，從而更好地監控系統的工作過程，并實時地對系統模型進行修改以達到預期目的。這種思想和方法適合于智能大廈一體化集成的仿真與分析，相信基于Simulink的仿真技術必將在智能建筑的CAD中打開一個嶄新的局面。