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虚拟样机技术论文赏析八篇

发布时间:2023-04-12 17:44:48

序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的虚拟样机技术论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。

虚拟样机技术论文

第1篇

Abstract: In the actual use of artillery, due to the limitations of testing means and ball firing is dangerous, we can not make a good judge on the working condition of reverse recoil device. This paper takes the virtual prototyping technology as the studying means to evaluate the work performance of the reverse recoil device of artillery, to test the credibility of the virtual prototype through the simulation results.

关键词:某型火炮;虚拟样机;建立;可信性验证

Key words: a certain type of artillery;virtual prototype;establish;verification of the credibility

中图分类号:E2 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)35-0036-02

0引言

火炮的反后坐装置被称为火炮的“心脏”,目前火炮在实际使用过程中,由于测试手段的局限性,而且进行实弹射击危险性较大,不能很好的判断反后坐装置工作是否正常。我们利用虚拟样机技术对火炮反后坐装置的工作性能进行评估,通过仿真试验结果,来检验虚拟样机的可信性。

1虚拟样机的建立过程

我们在Pro/E的环境中按照火炮各体的实际尺寸和动力学特性进行实体建模。对组成火炮系统的各体施加约束力。在此基础上,将实体模型转换成ADAMS环境下的具有动力学参数的实体模型[1,2]。Pro/ENGINEER是由美国PTC(参数技术)公司研发的的三维建模软件广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航空航天、家电、玩具等行业,是一个全方位的3D产品开发软件[3]。ADAMS是一个动力学分析软件,它能更好地解决复杂系统的动态指标参数[4,5],按照美国MDI公司开发的通用动力学仿真软件ADAMS和美国PTC公司的CAD软件Pro/E作为基本建模工具,两者之间的接口采用MDI公司开发的ADAMS与专用接口模块Mechanism/Pro(简记为M/Pro)建模的过程如图1。

本系统需要运用ADAMS作为辅助,结合Fortran语言编制仿真模型的用户自定义程序。在ADAMS环境下获得可以仿真火炮动态特性的虚拟样机模型。具体模型如(图2、3、4):

2虚拟样机可信性验证

由于火炮实弹射击试验具有一定的危险性,因此需要专门的试验场地和多方面的人力保障,而且在试验过程中需要通过特殊的测试手段、运用专门的仪器设备才能对火炮的各种参数进行测试,以致于试验成本较高。建立火炮虚拟样机的过程,是一个不断建模――验模――再建模的过程,对于任何仿真试验结果都应进行试验验证,以检验其仿真结果的可信度。由于受经费、场地和测试手段等诸多因素的制约,我们选用某型火炮的定型试验报告提供的火炮测试参数的相关数据和图表曲线,来考核和检验虚拟样机仿真输出结果的准确性。火炮进行定型试验是为了全面检验和考核火炮的战术、技术指标和安全性,通常要对火炮射击时的各主要状态参数进行综合性测试,而且为保证测试数据的准确性,通常对火炮某一测试项目要进行多次试验反复测试,所以试验测试数据既有单发射击的图表曲线,又有多发射击试验数据的统计平均结果,因此运用火炮设计定型试验的数据结果可以对所建立的火炮虚拟样机进行更充分、更全面的考核和验证。

现代火炮采用了反后坐装置后,其炮身通过反后坐装置(驻退机和复进机)与炮架弹性相连,火药气体作用于炮身产生的腔内压力Pp t通过驻退机和复进机进行缓冲,因此炮架的受力由原来的炮膛合力Pp t变为反后坐装置提供的后坐阻力R。实践证明反后坐装置的应用使得炮架实际受力仅为炮膛合力最大值Pptm的几十分之一。反后坐装置的作用如此重要而常常被称为火炮的“心脏”,为此反后坐装置内的各相关动态参数已成为衡量火炮动态性能的重要指标。通常火炮的分析计算和试验测试也都重点考核这些指标参数,所以本文也以这些指标来考核虚拟样机的准确性。

2.1 反后坐装置的作用①可以极大地减小火炮射击时的受力;②将全炮的后坐运动变为可控制的炮身沿炮身轴线的后坐运动,并使其射击后自动恢复到射前位置。

2.2 反后坐装置的动作原理火炮射击时,后坐部分的后坐阻力主要由反后坐装置所提供。反后坐装置不同于一般的缓冲阻尼器系统,它实际上是一个结构复杂的缓冲阻尼装置,通过改变流液漏口的面积改变后坐阻力,使其满足一定规律而达到有效控制后坐运动和受力的目的。后坐开始时,驻退机内液体在工作腔分流为两股液流,一股经节制杆与节制环之间的环形漏口流向非工作腔,另一股由驻退杆内壁与节制杆之间的环形通道,经调速筒流入内腔。由于驻退杆不断抽出,驻退机外腔的液流在活塞压强作用下分别流向驻退机非工作腔和内腔。为保证火炮在整个后坐行程上全程制动,驻退机内腔始终充满液体,其压强p2>0。在对驻退机进行试验测试时,主要测试驻退杆外腔和内腔的压强,针对复进机的测试也主要测试其腔内气体压强。

后坐部分复进时,驻退机内腔压强p2>0,内腔液体在其作用下流回外腔。由于真空的存在,驻退机非工作腔在复进开始一段距离内压强为零,只有内腔液体存在压强,复进时驻退机内腔的压强对反后坐装置的影响也很大,在试验鉴定时也作为一个测试项目。复进机的作用是在后坐过程中提供后坐阻力和在复进过程中提供复进动力。在后坐开始时,复进机腔内气体压强不为零,之后随后坐行程增加而逐渐增大,至后坐终止时腔内气体压强达到最大,在复进时其腔内气体压强与后坐时一致。因此,测试复进机内气体压强时只对后坐时的情况进行测试。

2.3 虚拟样机仿真数据的可信性分析反后坐装置使火炮由刚性后坐变为弹性后坐,并贮存后坐能量,使后坐部分在后坐终止后可以转为复进。反后坐装置之所以称为“火炮的心脏”,是由于该装置的可靠性将直接影响整个火炮工作性能,甚至使整个火炮丧失工作能力。因此,在火炮设计定型试验时,将反后坐装置作为试验测试的重点,针对反后坐装置的测试项目,主要包括驻退机内外腔压强、复进机腔内压强、后坐速度和复进速度等,进而通过求得最大后坐阻力,来检验反后坐装置的功能是否满足给定的指标要求。综上所述,利用定型试验数据验证所建火炮虚拟样机的真实性是可行的。

2.4 虚拟样机仿真数据与定型试验数据对比本文选择对某型火炮的仿真结果与试验数据结果进行对比验证,各项目的试验测试曲线如图5所示,其中:p1为后坐时驻退机外腔压强;p2为后坐时驻退机内腔压强;p′2为复进时驻退机内腔压强;v为后坐速度;v′为复进速度;pΠ为后坐时复进机腔内气体压强;R为后坐阻力;t为后坐时间;t′复进时间。本文选择与定型试验一致的试验条件,充分利用并对照定型试验的测试项目,对各测试项目进行虚拟样机仿真。火炮射击初始条件为0°射角、全装药、底盘着地射击,驻退机和复进机中的有关数据来源于火炮设计说明书,各结构尺寸存在一定公差范围,本文均采用其标称尺寸。

2.5 由数据对比表得出结论

2.5.1 复进机压强是后坐位移的函数,其值基本与试验数据相符;

2.5.2 后坐和复进速度、后坐阻力值及变化趋势与仿真曲线基本相符;

2.5.3 对于后坐时内腔的压强,利用伯努利方程可以求得内、外腔压强和液体流速的关系:p1-p2V(1)

其中,p1为外腔压强,p2为内腔压强,其它符号含义见文献[6]。

由式(1)可知,驻退机内腔压强与外腔压强的基本趋势一致,随着后坐速度降低,二者压强差别逐渐变小。

2.5.4 驻退机的内、外腔压强在出现峰值的时机与仿真数据曲线有所不同,导致结果不同的原因可能是在虚拟样机仿真时,虽然我们在制作各部件的时候采用的尺寸数据为标称值,但是实际加工的部件存在一定的误差,从数据结果看,制作的节制杆直径有一定误差,导致流液口面积的变化。对于复进时内腔的压强,真空消失过程不是一个突变的过程,而是一个渐近的过程,因此在非工作腔产生一定的压强,然而理论上认为复进真空消失之前,非工作腔不提供压强,从而导致在复进开始段仿真得到的压强值稍大。

虚拟样机仿真曲线与试验测试数据相比虽有一定误差,但基本与试验数据相吻合。宏观而言,后坐和复进速度的基本趋势与试验数据一致,最大后坐阻力基本规律一致,说明了所建虚拟样机的正确性,利用该虚拟样机对火炮宏观动力学特性进行研究是可信的,所建虚拟样机模型是满足工程上应用的。

参考文献:

[1]杜中华.基于ADAMS的某型炮闩系统动力学仿真研究[D].石家庄:军械工程学院硕士学位论文,2001.

[2]杜中华,薛德庆,赵迎红.Pro/E和ADAMS传递过程中若干问题的讨论[J].机械与电子,2003, (2): 68-70.

[3]刘竹清.Pro/E Wildfire入门与提高实用教程[M].北京:中国铁道出版社,2003.

[4]李军,邢俊文,覃文洁等.ADAMS实例教程[M].北京:北京理工大学出版社,2002.

第2篇

[关键词]大型游乐设施;虚拟仿真分析;方法

中图分类号:X922.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0172-01

一、虚拟样机技术简介和AOAMS软件功能分析

利用虚拟样机技术可代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估,缩短开发周期,降低成本,改进产品设计质量,提高面向客户与市场需求的能力。虚拟样机技术的发展有赖于以下几项技术的发展和进步。

(一)智能技术

CAD技术的出现是产品设计历史上的一个里程碑,它在很大程度上缩短了产品设计的周期,减少了设计人员的工作量,但现有的CAD技术注重于外形细节设计行为,却忽略了产品概念信息的描述,实际上,设计人员总是先考虑产品的功能,然后才设计出产品的外形。因此,对虚拟样机技术来说,产品描述应是超越几何性的。由于虚拟样机技术对概念设计的要求,智能设计技术需要将用于概念设计的分析工具(如有限元分析,快速成型等)、计算机辅助概念设计和CAD技术有机的集成起来,支持产品几何定形前的功能规划和计算,通过分析这种幕后的功能计算,虚拟样机系统指导设计者怎样将几何形状转化为易于装配的,满足功能要求的、具有合适工艺的设计图形。

(二)并行工程

并行工程是集成各种技术,并行设计产品及相关过程的一种系统方法,同步实现设计、分析评估、制造、装配、核算和管理,它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品整个生命周期的所有因素(质量,成本,工艺,结构,性能等),且要求实现计算机网络环境下的协同工作。

(三)仿真工程

对于虚拟样机系统来说,必须有一套能很有效支持可制造性分析的产品、工艺和生产系统模型,产品模型必须能够管理与制造加工有关的数据(如形位公差等);工艺模型包括统计分析,计算机工艺仿真,制造数据库和制造规则库等;生产系统模型包括系统生产能力和生产特性的描述及系统动态行为和特性的描述,虚拟样机系统需要对上述模型进行数字化仿真和可视化,以对产品设计、工艺设计进行评估和优化。

(四)网络技术

在网络上进行分布式设计与制造是虚拟企业的生产方式。利用分布式设计与制造,可以实时的决定合作厂家,实现异地产品设计和制造,不仅节约了时间,而且由于分布节点之间的关系建立在一种全面合作和开放式体系的基础上,所以有利于设计、规划和处理问题。

二、旋转秋千虚拟样机模型的建立

(一)旋转秋千虚拟样机模型的建立原则

在ADAMS建模之前,必须对实际的旋转秋千样机模型进行简化。这样不但可以节省大量的建模时间。也可以保证ADAMS的仿真分析过程能够顺利进行。同时,由于ADAMS在进行运动学、动力学分析时,只考虑零件的质心和质量,对零件的外部形状不予考虑,因此在模型中精确地描述出复杂的零件外形,并没有多大的实际意义。当然零件形状描述得越准确,ADAMS自动求算的零件质量和质心的位置也就越精确。前面我们说过,建立复杂的模型并不是ADAMS的特长,如果模型的外形很复杂,又想得到比较准确的质量和质心,可以在其他的三维软件中建立好,然后通过ADAMS/Exchange导入ADAMS中,这些三维软件有pro/EUG等。这里建立模型遵循以下原则:首先,根据运动副对模型进行简化,各个零件之间的运动副要表示清楚。其次,在不影响视觉效果的前提下,模型的外形应尽量简化。最后,多个零件固接时,可以只用一个零件表示。以节省运动副数量。因为运动链越长,计算误差越大。

(二)底盘、立柱和顶盘模型的建立

由于旋转秋千的实体中底盘、立柱和顶盘这几部分经简化后结构比较简单,因此可以用ADAMS提供的基本建模工具进行建模。为方便起见,我们这样设置坐标系,x-Z平面代表水平地面,铅锤高度方向用y表示。旋转秋千实体中几个主要部分的模型尺寸:底盘:R=2.Om,L=0.5m立柱:R=0.5m,L=10.Om顶盘:R=5.0m,L=0.5m由于底盘、立柱和顶盘这三个主要部件经简化后为圆柱结构,因此可以采用ADMAS/View基本形体图库中的圆柱体(Cylinder)命令直接建立。为保证将来数据更为直观,将底盘的底面圆心坐标设置在(0.0,-0.5。0.0)点。将三部分模型外观建立好之后,应该对模型施加必要的约束,使模型按照实际的情况连接。按照旋转秋千的结构,需要做以下三处约束:1、底盘与地面。实际情况中底盘一般都是一部分在地面以下,另一部分伸出地面。这里我们在底盘与地面之间施加一个固定副(Fixed),将二者固定在一起,这样就限制它们之间所有的旋转自由度和移动自由度。2、立柱与谁盘:立柱主要起到支撑整个装置的作用,它与底盘也是相对固定的,因此也采用固定副连接。3、顶盘与立柱。顶盘是整个装置的旋转部分,它是在电机的驱动下以立柱为回转轴进行回转的,因此它与立柱之间要设置铰接副。铰接副限制了2个旋转自由度和3个移动自由度,这样保证了顶盘只能在x-Z平面内作回转运动。

(三)钢丝绳索模型的建立

1、钢丝绳索的建模思想

钢丝绳索的建模是旋转秋千建模的主要难点之一。钢丝绳索可以承受较大的拉力,抗弯能力很弱,具有较大的柔性,在工作过程中,钢丝绳索一直在不停的运动,产生较大的变形。为了能够反映绳索的动态响应和柔性,可以将钢丝绳索用很多相互连接的圆柱单元来表示。单元长度取决于运算规模的限制和相应的动态频率。通过合理设计单元之间的连接关系,等效仿真钢丝绳索。在本课题的分析中,在顶盘圆周上均布了12根绳索。根据装置的整体尺寸和立柱的高度,每根绳索为9m。因此我们将圆柱单元的长度取为0.3m,半径取为0,OO5m,总共设置了360个圆柱单元。经过比较,圆柱单元采用球铰模型进行连接。图 1-1中这种球铰连接模型约束了x-Y-z三个方向的移动自由度,使两个单元在连接处没有相对位移。由此可知,这种连接模型忽略了钢丝绳索受力后的拉伸变形;另外,它具有三个转动自由度,连接的两个单元可以在X、Y、Z方向产生自由的相对旋转,以实现绳索较大柔性弯曲和扭转变形的效果

2、宏命令简介

宏,简单来说,就是用户自己生成的一个命令。用户可以按照ADAMS八1ew的命令格式来编写宏,AADMS/View像处理其他命令一样处理宏,您可以在命令窗口中执行宏,也可以在宏中使用其它的宏,或在用户自己的用户化菜单、对话窗和按钮中调用宏。在宏中用户可以使用参数。这有助于用户在每次调用宏时加上数据,宏在执行时自动进行替换。三、自定义钢丝绳索宏命令由于钢丝绳索模型中总共设置了360个圆柱单元。为了便于建立模型和修改模型,我们采用自定义宏命令的方法来建立模型。该模型的钢丝绳索宏命令子程序具有一定的通用性。只要根据要求对此程序进行简单的修改,就可以应用在其他种类的钢丝绳索模型的建立。

三、结语

综上所述,运用虚拟样机技术,可以大大简化机械系统的设计分析过程,大幅度缩短实北京化工大学硕士学位论文验研究周期,大量减少研究开发费用和成本,明显提高产品质量,提高产品的系统及性能,获得最优化和创新的设计产品,并且有足够的分析精度,对于大型游乐设施的设计与优化具有明显的促进作用。

参考文献

第3篇

关键词:两栖机器人;优化;仿真;动态分析

在现代战争中,水域作战是海洋军队的一块重要领域。在作战中,经常遇到水障碍,目前通过水障碍的方法有很多,例如,在河上建立一座桥梁,或者浮渡,或者直接涉水过河等。其中浮渡是最有效的一种方式,通过浮渡,机械化部队不需要花费太多时间成本和财物成本,甚至不需要考虑气候条件,时间因素等。

作为浮渡的主要工具---水陆两栖车辆,因其具有不可预测性与灵活性,作战时,在一定程度上能起到决定性的作用。因此,在抢滩登陆战中越来越受到广泛的关注。近些年,很多国家都在研究水陆两栖车辆,研究如何将水陆两栖车辆更有效地投入到战斗中使用。

目前,大多数水陆两栖车在进入水中之后,轮胎悬挂在车底下,受到水的阻力,从而限制了两栖车在水中的行驶速度。因此,如何消减轮胎对行驶速度的影响,成为水陆两栖车辆的一大核心研究问题。针对这个问题,此论文设计了一个能将轮胎收回的机构。从而减少轮胎悬挂时对行进速度的影响。

一、水陆两栖汽车轮胎收回机构的结构形式及其工作原理

如图1.1所示,图中43处连接轮胎,连接差速器6 把动力通过动力输出装置7传给转动轴10,然后带动轮胎旋转。动力源通过管29传递到液压缸28,液压缸28通过杆27将转动传递到主传动轴26,主传动轴26两端分别连接杆27及下支杆12,下支杆12一端通过销钉连接到车体2上,另一端通过销钉与支架16底端相连,支架16上端通过销钉20与上支杆11相连,上支架11通过销钉22与车体2相连。[1,2]

因此,当液压缸输出动力通过主传动轴26带动上下支杆将支架16抬起。从而起到把轮胎收回的目的。

为便于分析,先简化模型,根据立体模型,利用ADAMS软件创建一个同等功能的平面模型,以点5为原点,液压缸初始位是竖直的,起到抬起作用的主要部件是支架2、上支杆3、下支杆8 及液压缸4,之后添加约束,创建变量点。如图1.2所示。由于变量点一要与液压缸4保持竖直,所以其X值固定为-250。

车体参数:车重1500KG,载重 500KG,轮胎抬起高度500~700mm, 轮胎最高处倾斜角度450~600。

二、两栖汽车轮胎收回机构的优化设计及分析

对模型进行运动学仿真分析,主要进行抬起试验仿真。进行抬起试验验证所建立的模型是否正确并进行优化设计。根据仿真分析,得到最优化的尺寸。在本设计中,我们所要得到的是液压缸所承受的最小力量,所以,测量部件就为液压缸。设置好后利用ADAMS软件进行模拟仿真,当仿真结束之后,能得出每一次仿真的受力曲线图,如图2.1所示,同时会得出一个列表,在该列表中能清晰反应出每次仿真时的最大受力及每个变量点的值,如图2.2所示

该表也会综合比较出所有仿真值中的最大值及最小值及各值所在的仿真次序。在此轮仿真中,最小受力是在第25次仿真中得出的,其值是3316.4N。查询数据可知第25次仿真时各数值如下:

力值: 3316.4;DV_1: -126.00;DV_2: -270.00;DV_3: 165.00; DV_4: -517.00; DV_5: 81.000。

所以,取在第25次仿真得到的数值,即取变量点一的坐标为(-250,-126);变量点二的坐标为(-270,165);变量点三的坐标为(-517,81)。最终确定的结构系统如图2.3

三、液压缸的计算与选择

计算液压缸的主要结构尺寸

液压缸主要设计参数见图3.1,a为液压缸活塞杆工作在受压状态,b为活塞杆工作在受拉状态。

液压缸的缸筒内径D是根据负载大小和选定的工作压力,或运动速度和输入的流量,经过计算之后,再从GB/T 2348―1993(见表3.1)标准中选取最近的标准值而得出D为63mm合适。

一般,液压缸在受压状态下工作,其活塞面积为

A1=(F+ P2A2)/P1

运用上式须事先确定A1与A2的关系,或是活塞杆直径d与活塞直径D的关系,这个可按表3.2来选取d/D。再按表3.3圆整。

本设计选择的工作压力P=1.2MPa

即D=63mm d=32mm

液压缸的行程则由上章中可知为 L=70-(-126)=196 mm

计算液压缸工作时所需流量Q

Q=v×A=v×πD2/4=0.01×3.14×0.0632/4=0.0000312m3=31.2 ml

综上,可选用型号为HSJ-63/32200 最大压力为1.2MPa的液压缸。[3,4]

结论与展望

如今虚拟样机技术在主要的工业领域(通用机械、汽车、航空、机械电子等)得到了广泛的运用,它融合了现代信息技术、先进仿真技术和先进制造技术,将这些技术应用于复杂系统全生命周期和全系统并对它们进行综合管理,从系统的层面来分析复杂系统,支持由上至下的复杂系统开发模式,利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估,以缩短产品开发周期,降低产品开发成本,改进产品设计质量,提高面向客户与市场需要的能力。

本文仿真研究结果表明,运用虚拟样机技术对水陆两栖汽车轮胎收回机构进行动力学仿真分析可以很好的将机构的各种工况较为真实的反映出来,是一种可行的分析手段,同时也证明使用该项技术为水陆两栖车的设计和实验提供较重要的参考数据,可以大大缩短整机系统的设计周期,节约研制经费。

但是由于水陆两栖车是处于一种新型的产品,虽然在德国有了这种产品,但由于所有真实数据尚处于军事机密当中,该设计只是通过几张实物照片及专利文献来进行模仿研究设计,因此,本文可能会存在一些不足之处,期望有同行校正。

参考文献

[1] Alan Timothy Gibbs, London(GB) ”Amphibious Vehicle,” U.S.,US7027851B1[P],2007.

[2] Alan Timothy Gibbs, London(GB) ”Amphibious Vehicle,” U.S.,US7214112B2[P],2007.

[3] 邱宣怀主编.机械设计.第4版. 北京:高等教育出版社,1997.

第4篇

论文摘要:介绍了构建交互式农田虚拟现实场景的关键技术 ,利用VRML技术设计了交互式农田虚拟现实的场景环境原型,详述了模型开发过程中的建模 、转换 、装饰和交互等关键技术。用户可以直接与农田虚拟现实场景中的农作物 地块和道路等事物交互,产生身临其境的效果,从而使用户在虚拟空间中得到与自然世界同样的感受,并为农业装备的虚拟试验提供了接口和场景空间。

0 引言

众所周知,大田粮食作物的生产具有明显的季节性特征。新的农业装备研制开发出来后,如果没有正好赶到使用的季节,研究者就很有可能需要等到下一季才能够实地试验检测装备的各项指标,而且很有可能在实地试验后需要对农业装备做进一步的改进,因此可能要再等到下一季才能够安排测试。这样的情形长期以来一直制约着农业装备的研发速度和周期,严重妨碍了国家农业装备的更新换代和创新水平的提升。随着计算机软硬件技术的飞速发展和光机电液一体化技术的巨大进步,开发全天候、高度模拟真实大田作业环境和农作物长势的、可以完全替代季节性田间试验的农田虚拟场景及其农业装备虚拟试验系统,受到了国内外学者的广泛重视和研究。在车辆和部分农业装备的室内试验中,基于虚拟场景的虚拟试验研究 已取得 了良好的效果。

美国MDI公司开发的ADAMS软件是构造产品虚拟原型的一个很好的平台,利用其中的 CAR模块 ,工程师可以快速建造高精度的整车虚拟样机 (包括车身、悬架、传动系统、发动机、转 向机构和制动系统等),并进行仿真,通过高速动画直观地显示在各种试验工况下整车动力学响应,输出标志操纵稳定性、制动性、乘坐舒适性和安全性的特征参数 ,从而减少对物理样 机 的依赖。VTL(Virtual Test Lab)系统 是由美国 MTS(Mechanical Test System)公司研制的虚拟试验系统,该系统在产品或部件上安装虚拟传感器并将虚拟原型安装在不同的试验环境中,一旦虚拟模型确定 ,可以反复进行试验,并根据虚拟试验结果对设计进行反复修改,从而获得最佳设计方案。

就国内来讲,吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室对汽车防抱制动系统(ABS)混合仿真试验台进行了系统分析 ;乔彬和李尚萍等对甘蔗收获机械智能收获系统虚拟试验平台进行了研究;王鸣和刘喜昂等研究了基于 VRML的虚拟试验系统;赵明和刘春光等开展了VRML在电传动装甲车辆虚拟试验 中的应用研究;周鹏等对潜土逆转旋耕刀的重构及抛土问题进行了虚拟试验的研究;陆林等开展了基于 ADAMS的油菜收割机清选装置仿真与试验研究,利用虚拟样机软件 ADAMS对收割机的清选装置进行三维实体建模在此基础上对清选装置进行了清选过程仿真和虚拟试验。关于虚拟 场景 的建立 ,国内众 多研究者就VRML技术在远程教育、道路、地理环境三维漫游和交互式设备虚拟装配等方面的应用问题展开了广泛 的研究。结合农业装备虚拟试验的需要,本文就交互式农田三维虚拟场景构建的关键技术与过程进行研究。

1 VRML简介

虚拟 建模 语 言 VRML(Virtual Reality ModelingLanguage)是最近几年才兴起的一门新型语言,它可以通过创建一个虚拟场景而达到现实中的效果。VRML支持三维动画,其实时交互功能大大克服了原来互联网上单调和交互性较差的弱点,从而创建一个全新 的可进入和可参与的三维立体虚拟现实世界。

VRML是一种描述语言标准,规定了用来描述三维场景的文本描述语言,它的基本原理包括 :文本描述、远程传输和本地计算生成。VRML描述的虚拟场景由多种场景对象构成 ,对象及其属性用节点(node) 描述,节点按照一定规则构成场景图(SceneGraph)。场景图中的一类节点用于从视觉和听觉角度表现对象,它们按照层次体系组织起来,反映了场景的空间结构;另一类节点参与事件产生和路由机制,形成路由图(RouteGraph),确定场景随时问的推移如何动态变化。因此,VRML是以节点和事件路由为基本组成要素,来描述三维对象和交互行为,经过浏览器解释执行后,用户就可感受到一个有声有色的虚拟世界。

VRML虚拟现实建模语言用来创建逼真的三维虚拟场景 。它改变 了网络上2D画面的状态,并能实现3D动画效果 ,特别是改变了当前网络与用户交互的局限性,使得人机交互更加方便与灵活,使虚拟世界的真实性 、交互性 和 动态性得到了更充分的体现。在VRML建立的虚拟场景中,用户可以直接与场景中的事物交互,产生身临其境的效果 ,从而使人在虚拟场景中得到与自然世界同样的感受。

2 虚拟农田场景的设计

2.1 建立虚拟场景应用背景

虚拟现实农 田场景设计是利用人造景观和自然景观相结合,为检测农机作业机组在农 田中的工作性能、减小能耗、提高功效以及检测关键部件的工作性能提供一个实用的软件开发试验平台。例如 ,通过与虚拟现实农田场景的交互,就可以不受季节限制,完成对收获机割台工作性能的测试,掌握其动力消耗、损失率和传动配合等情况,进而测试整机设计方案的合理性。虚拟现实农田场景设计针对农 田路况 、农作物布局和行走作业机组进行虚拟仿真,创造出逼真的三维立体场景 。

2.2 虚拟现实农田场景设计

虚拟现实农 田场景设计是利用虚拟现实程序设计语言进行软件的设计开发,使虚拟农田场景与现实农田场景融合,从而创建出逼真的三维立体农田场景。虚拟现实农 田场景包括玉米地、土地、人行道和行走车辆等。在虚拟现实农田中,可以体验虚拟世界给人们带来的现实无法比拟的感受。

虚拟现实农 田场景软件设计,是利用先进的渐进式软件开发模式对虚拟现实农田场景进行需求分析、设计和编码 ,包括路面设计 、人行道设计 、作物设计和车辆设计等。设计采用模块化和组建化设计思想,开发设计层次清晰、结构合理的虚拟现实农田场景。虚拟现实农田场景设计的层次结构如图 1所示。

2.3 农田三维源数据获取

农田三维源数据多种多样,主要有地形图、专题地图、卫星影像、航空相片和现有的数据文件以及相应的海量属性数据等,包含等高线、高程点、沟渠、田间道路 、田埂、植被类型、农作物等图层或数据类型。不同格式的源数据的采集获取方式也不同,主要包括全野外数字测图、地形图数字化和数字摄影测量等。

2.3.1 农田三维地理对象建立

对于大范围农 田地形数据,采用内联 VRML文件,将整个复杂的地形分为几个部分,每一部分用一个相应的 VRML文件创建,最后用 Inline节点将这几部分的VRML文件集合到一个 VRML文件中,得到整个地形模型。对于田埂、沟坡、田边树木和沟渠等农田设施,需要单独三维建模。建模时,将其分为点、线状地物和面状地物,以便分别建模描述表达。可以选用 Auto CAD,3DS MAX,ISB(Intemet Space Builder)等作为三维模型的开发工具,然后通过文件转换工具转换成.wrl文件。为营造出真实农田环境的氛围,在户外用数码相机采集农作物真实纹理,并进行适当的处理,得到理想的材质图片。

采用 VrmlPad编辑器来对 VRML文件编辑。Vrm1.Pad编辑器在编写 VRML文件时,除具有一般 的文本编辑功能外,还可以提示选择 VRML语言的关键字,而且用户定义的节点名和事件名等会 自动地动态加入关键字库 中,参与提示选择,编程人员无需记忆VRML众多的关键字。VrmlPad编辑器支持打开文件时的预览,支持对节点效果的预览和整体场景预览。通过对 VrmlPad编辑器中浏览器控制按钮的选择 ,用户可以从不同角度观看场景。

2.3.3 交互式场景的实现

VRML场景没有地面属性,行进中的拖拉机难以感知当前路面状况,如土壤的坚实度 、空隙率、密度和土壤应力等,给虚拟试验 带来 了诸 多不便。根据VRML的事件驱动机制和 Script编程技术,在场景开发中进行了场景地面信息的列表,给出了不同地面坐标下的地面属性(主要包括路面介质参数或坡度等)。场景运行 中,通过编程节点实时采集当前车辆坐标,并调用地面信息列表,将地面属性反馈给仿真模型,以实时调整仿真参数和运行姿态。

2.3.4 虚拟现实农 田场景源程序

虚拟现实农田场景设计,利用虚拟现实程序设计语言中的基本几何节点、复杂节点和动态感知节点进行开发设计,包括背景节点、视角节点、节坐标变换节点、内联节点、组节点 、重定义节点、重用节点、面节点、时间传感器节点、动态插补器节点、事件和路 由等,并利用内联节点实现子程序调用,并实现模块化和组件化设计。该设计利用动态插补器节点设计行驶的车辆景更加逼真、生动和鲜活。

在建立农 田虚拟场景时,要求无论场景怎么移动,农作物始终面向浏览者,所以在建立农作物场景时引用了布告牌节点 (Billboard)。在 Billboard节点中,通过对域值 axisOfRotation的设定,使 Billboard自动地以其局部坐标系的z轴围绕旋转,从而保证布告牌造型始终面向浏览者。通过引用坐标变换节点(transform),可以完成对多个农作物的导人。利用改变该节点中 translation的值以及引用 inline节点,可逐个导入农作物,从而构建整个农田场景。构建农 田场景的程序代码由于篇幅所限从略。用 VRML语言设计的虚拟农田场景如图2所示。

参考文献:

[1] 周鹏.潜土逆转旋耕刀的重构及抛土虚拟试验[D].镇江:江苏大学,2007:1—17.

[2] 杨国治.虚拟试验场技术的研究与开发 [D].上海 :同济大学,2005:12—23.

[3] 陆林.基于ADAMS的油菜收割机清选装置仿真与试验研究[D].镇江:江苏大学,2005.

[4] 郭天太.基于VR的虚拟测试技术及 其应用基础研究[D].杭州:浙江大学,2005.

[5] 乔彬,李尚萍.甘蔗收获机械智能收获系统虚拟试验平台的研究 [J].机械制造,2007,45(3):4—6.

[6] 赵明.VRML在电传动装甲车辆虚拟试验中的应用[J]装甲兵工程学院学报,2005,19(2):85—88.

[7] 张文春,张涛.基于 VRML的道路三维虚 拟景观构建[J].吉林建筑工程学院学报,2007,24(2):22—24.

第5篇

关键词 载荷传感器、有限元、疲劳寿命

1引言

疲劳破坏是工程结构和机械失效的主要原因之一。统计结果表明,在各种机械断裂事故中,大约有50%~90%是由疲劳失效引起的。

FEM被英国人纳入其标准,作为结构应力疲劳分析的有效方法,文献表明,FEM已经成为一种在疲劳特性分析方面非常有价值的工具。1998年8月,谢菲德尔大学的X.B.Lin和R.A.Smith提出了一种精确的基于有限元的疲劳寿命计算方法,2001年6月马里博尔大学S.Glodez和J.Kramberger利用有限元进行了裂纹扩展模拟。目前FEM主要在一些比较大的企业被应用,如航天公司、汽车制造公司等均采用了该技术,并拥有许多成功案例。

载荷传感器是一种用于测试抽油机光杆载荷与位移的仪器,通过分析其测试数据可以判断井下设备故障和产液量计算等,是油田广泛采用的测试仪器之一。该仪器被安装在抽油机的悬绳器上,采用应变片测量载荷,加速度传感器测量位移。由于该仪器受交变应力作用,且24小时不停地工作,因此有必要计算其疲劳寿命。

2分析策略与关键问题

如图1所示,本文的分析策略是:先通过有限元分析获得单位载荷下载荷传感器的应力分布,然后根据现场测试所得数据转换成疲劳分析软件所需要的载荷时间历程,采用准静态法将应力与载荷时间历程在MSC.FATIGUE中关联后获得应力时间历程,最后根据名义应力法计算出疲劳寿命。本文的关键技术是获取应力与时间历程和疲劳分析所需要的载荷谱。

3应力与时间历程的获取

(1)危险构件及应力分布

载荷传感器工作时,其U型口卡在光杆上,弹性体上端面和仪器下端面固定在悬绳器上,单个弹性体工作载荷一般不超过47KN。本文采用ANSYS进行应力分析,弹性体载荷为1KN,由于载荷传感器结构对称,由两个弹性体承载,为节约计算时间,本文采用对称建模,计算时在对称面施加对称约束。虽然最大应力发生在弹性体上,但壳体材料(ZL101)的许用应力和疲劳极限强度要远小于弹性体的材料(50CrVA),因此,本文将壳体视为危险构件,主要计算壳体的疲劳寿命。

(2)疲劳分析所需载荷谱

5疲劳寿命计算

最后根据上述所得数据,导入到MSC.FATIGUE中,计算得出载荷传感器的疲劳极限分布图,计算结果表明壳体在一个周期载荷作用下至少可以承受2.175×106次循环加载,满足设计要求。

6结论

本文采用有限元分析软件Ansys计算出载荷传感器在单位载荷作用下的应力分布,根据现场测试所得数据,利用MSC.FATIGUE中PTIME编辑器获取载荷谱,最后计算出载荷传感器的疲劳寿命,为工程应用提供借鉴。

参考文献:

第6篇

论文摘要: 在分析专用数字仿真计算机的特点的基础上提出半实物仿真对仿真计算机和实时网络的需求,并且介绍相关技术的新进展。实践证明仿真工作站和实时网络方案是完全可以满足仿真发展需求的。

作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了50多年的发展,以广泛应用于国民经济和社会生活中。而作为计算机技术重要组成部分的计算机三维视景仿真技术,因其有效性、经济性、安全性、直观性等特点而受到广泛的应用。它是在计算机图形学基础上发展起来的一种仿真应用技术。

据最新统计资料表明,计算机仿真技术是当前应用最广泛的实用技术之一,虚拟现实(VR,Virtual Reality)是计算机世界最热门的一个词汇。视景仿真技术是计算机仿真技术的重要分支,是计算机技术、图形图像处理与生成技术、多媒体技术、信息合成技术、显示技术等诸多高新技术的综合运用。

1 专用数字仿真计算机的特点

1.1 仿真计算机的用途和发展

围绕着对仿真计算机的计算速度、内存容量、接口等基本特性要求,在半实物仿真系统中先后采用了模拟计算机、数模混合计算机、专用数字仿真计算机等类型的仿真计算机。尤其是以AD100及国产YF-2为代表的专用数字仿真计算机在国内、外的一些制导武器半实物仿真系统中得到了广泛的应用。

1.2 专用数字仿真计算机的优点

以AD100及国产YF-2为代表的专用数字仿真计算机主要优点有:

① 采用异构同步并行多处理机、广播式数据总线方案解决了计算速度和存储容量问题;② 设计专用仿真语言,该语言简洁、编程方便,而且还集成了常用的数值积分算法模块,方便使用,同时还能够实现精确仿真计算帧时的定时;③ 提供高速A/D、D/A接口,开关量输入输出接口及数字量(DPM)等接口形式,实现仿真计算机同仿真系统的连接。

1.3 专用仿真计算机存在的不足

① 数字接口能力不足:该型仿真计算机虽然提供了较全面的接口形式,但主要还是以模拟量接口为主,数字接口仅能适用几种非主流总线形式(Q-bus等),而且在传输距离、传输速度等方面性能不佳,数字接口能力不足;② 维护性不方便:这类专用数字仿真计算机采用专用设计结构,与通用计算机有着较大的差别,硬件维护和软件管理需要配置专人,而且出现故障不象通用计算机那样容易替换,易影响试验进度。从人力资源配置和快速维护性上看有不足之处。

1.4 仿真计算机的新要求

随着仿真系统间的信息交换已开始转入以数字信号为主,专用数字仿真计算机在数字接口方面能力的不足就显示出来了。仿真设备控制、管理使用的计算机都是通用型的微机(含工控机),应用广泛且有着丰富的应用软件和接口形式,各种高速数字接口各具特色。因此系统应用的关键是迫切需要找到一个仿真计算机的新方案,既能保持专用数字仿真计算机的优点又能满足高速实时数字接口的需求。这个需求就是对航空制导武器半实物仿真系统中仿真计算机的新要求。

2 仿真计算机和实时网络技术的新发展

2.1 实时网络技术

高速数字接口的形式虽然很多,但在仿真系统中的应用还要考虑到系统中信息的共用性,即多个设备共用某些信息。如对目标信息来说,目标特征信号生成装置、目标运动仿真器、数据链传输仿真设备都要用。这是因为系统本身复杂,信息交换多和相应仿真系统设备规模大,耦合多。

考虑到仿真系统信息共用性特点,那些点对点的接口形式不易采用,而网络式、广播式的接口形式更容易满足要求。同时半实物仿真系统信息交换还要求各信息节点的信息要同步更新,换句话说,就是信息传输延迟要小。

经过综合比较分析,光纤反射内存影射式实时网络(RT-net)比较符合半实物仿真系统的技术要求。它们的共同特点是利用映射式的信息传送方法,某一节点的内容自动映射到所有节点, 这种映射是由硬件完成的,系统延迟小。高速、延迟小和信息更新同步的特点适合仿真的需要。这种网络一般有两种拓扑结构,一种是环行网,另一种是通过实时HUB连接的星型网。

理论上,HUB结构的网络数据到达各个节点的时间没有延迟,能做到信息同步更新。而且一个节点故障只影响本节点,不影响整个网络。这一特性对进行系统局部联试时非常有用,不必所有设备均开机。

RTnet的运行机制很简单,分布式计算机系统内,每台结点机上插一块 RTnet卡,卡上有双端口读写内存,通过驱动软件可以读写这些内存,当数据被写入一台机器的内存中后,RTnet卡自动地通过光纤传输到其他连在网络上的 RTnet卡的内存里,通常只需几百纳秒的时间延迟,所有RTnet卡上的内存将写入同样的内容。各成员在访问数据时,只要访问本地的RTnet卡内存即可。

RTnet适应的计算机总线形式一般都有PCI、MultiBus、VME等,在常用的操作系统,如DOS、WindowsXP、Windows2000环境下都可正常工作。

2.2 综合应用

仿真工作站替代专用数字仿真计算机本身难度不大,二者的软件内核基本一致,经过软件移植,几乎所有先前做过的工作都可以继承下来。仿真系统集成的关键是实时网络在系统中的配置和二次应用开发。有这样几方面的工作要做:

① 仿真工作站同实时网络的接口检查:虽然仿真工作站是基于通用工作站基础上设计的,但这种通用工作站与通用微机之间还会有些微小的差别。② 各仿真设备控制计算机的适应性修改:仿真设备功能各异,研制情况不同,其控制计算机的操作系统不统一,有DOS、WindowsXP、Windows2000等版本,因此相应的设备驱动板卡等不相同。为了保证网络系统稳定运行,简化应用开发工作,有必要对能够升级的设备控制计算机进行统一配置,还要对相应设备驱动卡、驱动程序进行更改。③ 共享内存分配表的建立:由于是共享内存机制,所以应对数据存储地址的统一分配,明确各个信息的读写地址。对系统中注册信息、节点状态标志、同步时钟等信息使用的地址也要进行规定。

总之,随着分布式计算机仿真系统、虚拟样机分布仿真系统的广泛开发和应用,实时网络技术做为一种快速的信息交换手段会得到更广泛的应用。

参考文献:

第7篇

关键词:立体视觉;运动平台;adams

一、引言

随着信息、处理、计算机技术的发展,人们对于机器能够仅仅获取以一些平面的二维视觉信息越来越不满意,人们设想借助计算机的技术,能使机器人真正能“看到”精彩的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术以及立体视觉理论的发展,利用视觉传感器来获取环境图像,并用计算机实现对视觉信息的处理,从而形成立体视觉,逐渐使这一设想变成现实[1-4]。本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术,基于3d数字化设计平台ug,采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台,如图1所示。

二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围

运动学仿真的目的是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性,检查运动自由度范围是否达到设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围(±60o)、“头部”俯仰运动空间范围(±45o)。同时通过运动学仿真,还可以检查视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采用机械系统动力学自动分析软件adams对运动平台进行运动仿真分析[5]。

经过运行运动学仿真,可以得知各个自由度的运动空间范围如下:

(一)左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置,如图2所示

(三)没有发生偏航运动,仰视极限负45度位置,如图4所示

偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图如图5,图6,图7所示。从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图可以观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象,各个自由度的运动空间范围达到了设计的要求,从仿真结果也可以看出本运动平台运动空间范围广,验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求,说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的,这为一般机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改进和参考依据。

三、驱动电机的输入扭矩分析

要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够,那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中,电机主要是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在adams中通过测量扭矩的方式测量出来,如下图8,图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。

通过图8和图9,可以知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时,驱动电机要进行变向运行,负载扭矩的方向也发生变化而出现突变拐点,拐点的值便是负载扭矩最大值,可以得知选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

四、结论

仿真的结果验证了视觉运动平台的俯仰和左右偏航自由度的运动空间范围符合设计要求。根据仿真结果可以看出本运动平台运动空间范围广,验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求,说明本立体视觉运动平台的机械机构设计是合理的,这为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的改进和参考依据。

并通过仿真求解出俯仰电机和左右偏航电机的负载扭矩曲线,仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

参考文献:

[1]唐新星.具有立体视觉的工程机器人自主作业控制技术研究[j].吉林大学博士论文,2007,(12):10-11.

[2]贾云得.机器视觉[m].北京:科学出版社,2000,(4):1-10.

[3]朱正德.零部件表面缺陷的机器视觉检测模[j].mc现代零部件,2005,(9):68.

第8篇

【关键词】PLC;立体车库;控制系统

1.引言

随着我国经济持续快速的发展和城市建设工作的不断进行,在许多城市,交通拥堵和停车难已经成了影响城市发展的重要因素,利用路边停车和传统的自走式停车方式己经远远不能适应城市发展的要求。随着我国汽车工业以及房地产行业的讯速发展和轿车数量的迅速上升,我国立体停车行业发展迅速。立体停车是解决许多城市出现的停车难问题的有效方法。机械式立体车库是指用立体化的方式,利用机构完成车辆存取的停车设施。也就是用机械停车设备将汽车存放到立体化的停车位或从停车位取出的停车设施。机械式立体车库是近期顺应市场经济发展,根据市场需求,在其迫切影响下应运而生的一种新型停车系统,它综合运用了机械、控制、液压以及光学等先进技术,属于技术密集型设备[1]。

本文主要以五车位升降横移式立体车库为研究对象,介绍其结构、工作原理及监控系统的构成。

2.立体车库的组成及原理

升降横移式立体车库指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的一种机械式停车设备。主要由结构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组成。这种立体车库结构特点是:底层只能平移,顶层只能升降,中间层既可平移又可升降。除顶层外,中间层和底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。当底层车位进出车时,无需移动其他托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时,先要判断其对应的下方位置是否为空,不为空时要进行相应的平移处理,直到下方为空才可进行下降动作,进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是:升降复位,平移不复位。

本设计为五车位停车库,系统由一台PLC对车库进行统一的管理和监控,通过PLC控制载车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由PLC根据当前各车位的车辆存放情况,按照相应的调度策略调度车辆进出。其工作方式为:二层三个车位可以升降,一层的两个车位只能横向横移,二层车位要想升降则必须让其下侧车移走,进而横移出空位,将载车板升或降到地面层。系统工作示意图如图1所示。

3.系统硬件单元设计

3.1 电气系统关键部分设计

PLC接线设计:在升降横移式立体停车库中,控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机,控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转;其次是车库内的各种辅助装置,如指示灯及其各种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置,采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆,采用了光电开关。同时在车库中还采用了一些传感器如烟温传感器以及安全预警装置。

电机控制及接线设计:在存取车时车位的升降不能同时进行,车位的升降和横移也不能同时进行,这两个动作必须是互锁的,即当上层车位在升降时,地面层车位不能移动,反之亦然,并且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动。这些在程序中可采用联锁和互锁的方法来解决。

3.2 PLC型号的选择

根据系统设计要求进行需求分析,确定PLC的输入输出点。本系统共计26个输入,18个输出,系统选用西门子公司的S7-200系列的CPU226(加扩展模块)。CPU226共有24个输入,16个输出,扩展模块选择为EM223,它有16个输入,16个输出。该选择能够满足系统要求。系统I/O分配表见表1、2所示。

4.系统PLC程序设计

主程序设计参考程序见图2所示。

5.组态监控画面设计

5.1 MCGS简介

组态软件是在工业自动化领域兴起的一种新型的软件开发技术。开发人员不需要编制具体的指令和代码,只要利用组态软件包中的工具,通过硬件组态(硬件配置)、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作。MCGS(Monitor and Control Generated System通用监控系统),是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,它能够在基于Microsoft(各种32位Windows平台上)运行,通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案[2]。

5.2 系统画面设计

本文采用通用版MCGS组态软件设计了该控制系统上位机监控界面。系统运行画面如图3所示。

6.结束语

本控制系统以PLC为核心,实现了两层五车位立体车库的自动控制,同时采用计算机进行监控,实现了车库的智能化管理和实时监控,工作安全可靠,操作方便。本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用,以及利用MCGS实现工业工程实时监控,提高工业的自动化水平,都具有很重要的实践意义[3]。

参考文献

[1]刘延利.后悬臂升降横移式立体车库虚拟样机设计[D].山东大学硕士学位论文,2012(9):1-10.

[2]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.全中文工控组态软件MCGS用户指南[M].北京:MCGS公司,2003.