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分布式仿真技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞： 滑板輸送機(jī)； 內(nèi)飾線； 摩擦輪； 彈簧壓緊力； 滾動(dòng)摩擦； 動(dòng)力學(xué)仿真分析

中圖分類號(hào)： TH123 文獻(xiàn)標(biāo)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(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析，（E-mail）

0 引 言

滑板輸送機(jī)利用寬板作為主要承載物，側(cè)邊摩擦輪作為動(dòng)力進(jìn)行連續(xù)輸送，其效率高、噪聲小，被作為內(nèi)飾線、裝配線和調(diào)整線等廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)中.利用升降機(jī)，滑板輸送機(jī)可以與底盤線、儲(chǔ)存線等進(jìn)行工件轉(zhuǎn)存.其動(dòng)力為摩擦方式，可以在任意位置積放，并能通過升降臺(tái)將線體設(shè)置在過道的空中，也可以設(shè)置在地下，方便靈活，控制系統(tǒng)簡單可靠.[1-3]

滑板輸送機(jī)主要由滑板、摩擦驅(qū)動(dòng)和移行轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)等組成，其工作原理為：主驅(qū)動(dòng)摩擦輪依靠彈簧壓緊裝置壓緊在滑板兩側(cè)，當(dāng)主驅(qū)動(dòng)摩擦輪在電機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑板在摩擦輪接觸摩擦力的驅(qū)動(dòng)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(dòng)就形成連續(xù)輸送.

滑板輸送機(jī)同時(shí)移動(dòng)車身和進(jìn)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(jī)輸送線見圖1，矩形布置滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線見圖2.

圖 1 滑板輸送機(jī)輸送線

Fig.1 Conveying line of skillet conveyor

圖 2 矩形布置滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線

Fig.2 Interior lines of rectangular arrangement skillet conveyor system

滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線在工作過程中，主要通過位于內(nèi)飾線后端的3對(duì)主驅(qū)動(dòng)摩擦輪帶動(dòng)整條內(nèi)飾線運(yùn)行.由于整條內(nèi)飾線上滑板和車身數(shù)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(tǒng)運(yùn)行所需摩擦驅(qū)動(dòng)力的大小.主驅(qū)動(dòng)摩擦輪依靠正向彈簧壓緊力壓緊在滑板的兩側(cè)，如果彈簧壓緊力過大，那么會(huì)造成摩擦輪過度磨損，影響壽命；彈簧壓緊力不足，又會(huì)造成摩擦輪與滑板間出現(xiàn)打滑現(xiàn)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(jī)內(nèi)飾線設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容.以往對(duì)于滑板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)，往往憑借經(jīng)驗(yàn)或感覺，無任何理論或計(jì)算分析依據(jù)，容易造成設(shè)計(jì)缺欠或?qū)е鹿收?，無法正常運(yùn)行.

對(duì)滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線的工作過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析.由于整條內(nèi)飾線上滑板、車身等數(shù)量很多，僅靠傳統(tǒng)手動(dòng)方法進(jìn)行裝配和設(shè)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(huán)規(guī)律，自動(dòng)完成滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立和分析條件的設(shè)定；并將內(nèi)飾線上的阻力條件轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦摩阻力偶[4-6]施加到仿真模型中，獲得內(nèi)飾線在連續(xù)輸送條件下突然啟動(dòng)時(shí)所需最大摩擦驅(qū)動(dòng)力和連續(xù)工作時(shí)所需穩(wěn)定摩擦驅(qū)動(dòng)力的大??；同時(shí)，驗(yàn)證主驅(qū)動(dòng)摩擦輪的彈簧壓緊力是否滿足設(shè)計(jì)要求.分析結(jié)果對(duì)滑板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)摩擦輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義.

1 分析方法

在動(dòng)力學(xué)分析過程中，首先建立單個(gè)滑板模型在與驅(qū)動(dòng)輪的接觸摩擦作用下，沿固定導(dǎo)軌滾動(dòng)前行的動(dòng)力學(xué)仿真分析模型，對(duì)分析方法的可行性和合理性進(jìn)行驗(yàn)證分析.

動(dòng)力學(xué)仿真分析的驗(yàn)證模型見圖3.

圖 3 滑板輸送機(jī)驗(yàn)證模型

Fig.3 Verification model of skillet conveyor

該模型包括1個(gè)滑板、1個(gè)工件、4個(gè)滾輪、2個(gè)驅(qū)動(dòng)摩擦輪和2條導(dǎo)軌等.在建模過程中，所有實(shí)體模型均進(jìn)行合理簡化，但關(guān)鍵連接位置、實(shí)體的質(zhì)心位置、實(shí)體的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等均與真實(shí)幾何模型保持一致.

驗(yàn)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(gè)滾輪鉸接.

（3）滾輪與導(dǎo)軌建立接觸摩擦關(guān)系，最大靜摩擦因數(shù)設(shè)定為0.8.

（4）驅(qū)動(dòng)輪與滑板建立接觸摩擦關(guān)系，最大靜摩擦因數(shù)也設(shè)定為0.8.

（5）驅(qū)動(dòng)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(shù)為1 000 N·s/mm.

（6）在滑板運(yùn)行中起到穩(wěn)定導(dǎo)向作用的部分，轉(zhuǎn)化為滑板與導(dǎo)軌（大地）間的x-z平面約束關(guān)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(dǎo)軌間的滾動(dòng)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(qū)動(dòng)輪在鉸接的旋轉(zhuǎn)角速度驅(qū)動(dòng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)滑板前行.

圖4中，圓輪重力為W，半徑為r，考慮滾動(dòng)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?fàn)顟B(tài).先在輪心處作用1個(gè)水平力FP，當(dāng)FP較小時(shí)，經(jīng)驗(yàn)表明圓輪不滑也不滾，仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故存在靜滑動(dòng)摩擦力F阻礙圓輪的滑動(dòng)，由水平方向受力平衡可知，F(xiàn)=FP.

力FP與F組成力偶，其力偶矩m=FPr，非零；然而圓輪實(shí)際上是靜止的，可見還存在一個(gè)阻礙圓輪滾動(dòng)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(yàn)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(shù)δ稱為滾阻系數(shù)，具有長度量綱.滾阻系數(shù)一般與接觸面的材料硬度等因素有關(guān)，與輪的直徑無關(guān).

圓輪的滑動(dòng)條件為FP≥fsFN=fsW （3）式中：fs為靜摩擦因數(shù).

圓輪的滾動(dòng)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(fā)生滾動(dòng)，而不是滑動(dòng)；發(fā)生滾動(dòng)所需力的大小也比發(fā)生滑動(dòng)要小很多.

通常情況下，滑板與導(dǎo)軌間的等效阻力因數(shù)δ/r為0.03，而聚氨酯橡膠輪與鋼軌間的靜摩擦因數(shù)fs約為0.8，遠(yuǎn)大于等效阻力因數(shù)，因此，滾輪在導(dǎo)軌上可以自由滾動(dòng)，而無相對(duì)滑動(dòng).滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為80 mm，等效阻力因數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的滾阻系數(shù)δ即為2.4 mm.

2 動(dòng)力學(xué)仿真分析模型

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

（1）按照順序分別導(dǎo)入滑板、工件、滾輪、驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)軌幾何模型等.

（2）利用循環(huán)語句分別設(shè)定滑板、工件、滾輪、驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)軌等各部分的質(zhì)量.

（3）利用循環(huán)語句創(chuàng)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(huán)語句創(chuàng)建相鄰滑板間的接觸關(guān)系，滾輪與導(dǎo)軌間的接觸關(guān)系.

（5）創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)輪與大地的彈簧預(yù)緊力和鉸接約束，創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)輪與相鄰滑板的接觸關(guān)系.

（6）創(chuàng)建導(dǎo)軌與大地的固定約束，在驅(qū)動(dòng)輪上施加角速度驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析.

2.1 內(nèi)飾線1動(dòng)力學(xué)仿真分析模型

內(nèi)飾線1動(dòng)力學(xué)仿真分析模型中包含36個(gè)滑板，36個(gè)工件，144個(gè)滾輪，1對(duì)后端QG01轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)，3對(duì)QZ01～QZ03主驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，1對(duì)前端QS01減速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪以及1對(duì)QG02轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪等.

內(nèi)飾線1動(dòng)力學(xué)仿真分析模型整體和局部細(xì)節(jié)見圖5.

圖 5 內(nèi)飾線1動(dòng)力學(xué)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(guān)系，驅(qū)動(dòng)輪與相連的滑板間建立接觸摩擦關(guān)系，最大靜摩擦因數(shù)設(shè)為0.8，其他如驅(qū)動(dòng)輪的彈簧壓緊力、滾輪與導(dǎo)軌的接觸摩擦、滾輪鉸接位置的滾動(dòng)摩阻力偶等設(shè)置均與驗(yàn)證模型保持一致.

在各驅(qū)動(dòng)輪上施加角速度驅(qū)動(dòng)條件，角速度大小條件如下.

（1）QG01和QG02.角速度驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)化為線速度條件約為20 m/min.

（2）QZ01～QZ03和QS01.角速度驅(qū)動(dòng)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(zhuǎn)化為線速度條件約為2.4 m/min.

由于內(nèi)飾線1的整體主要在主驅(qū)動(dòng)QZ01～QZ03作用下驅(qū)動(dòng)前行，3對(duì)主驅(qū)動(dòng)輪上的受力最大，是整體線上最危險(xiǎn)的位置，因此，著重考察3對(duì)主驅(qū)動(dòng)輪與滑板間接觸摩擦力的變化.

2.2 上鏈動(dòng)力學(xué)分析模型

按照上述驗(yàn)證模型建立的方法，建立內(nèi)飾線2的動(dòng)力學(xué)仿真分析模型，模型中包含39個(gè)滑板、39個(gè)工件、156個(gè)滾輪、1對(duì)前端QG03轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)、3對(duì)QZ04～QZ06主驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪、1對(duì)后端QS02減速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪以及1對(duì)QG04轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪等.

內(nèi)飾線2與內(nèi)飾線1的不同之處在于內(nèi)飾線2比內(nèi)飾線1更長一些，滑板和工件數(shù)量更多一些.建模過程同樣采用動(dòng)力學(xué)分析軟件腳本語言控制的全自動(dòng)建模方法，并且內(nèi)飾線2的剛體的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、接觸摩擦因數(shù)、彈簧壓緊力、滾阻力偶以及各驅(qū)動(dòng)輪的角速度驅(qū)動(dòng)等的分析設(shè)定，與內(nèi)飾線1的分析設(shè)定保持一致.最后，同樣考察3對(duì)主驅(qū)動(dòng)輪與 滑板間接觸摩擦力的變化.

3 計(jì)算結(jié)果和分析

3.1 內(nèi)飾線1動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果

內(nèi)飾線1動(dòng)力學(xué)仿真分析時(shí)間步長為0.01 s，計(jì)算總時(shí)間為30 s，滑板運(yùn)行約為1.2 m，得到3對(duì)主驅(qū)動(dòng)輪與滑板間的接觸摩擦力變化，見圖6～8.

圖 6 單側(cè)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(cè)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(cè)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(jù)內(nèi)飾線1的動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果，可以得到以下結(jié)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(yùn)行過程中，觀察各驅(qū)動(dòng)輪彈簧壓緊力變化曲線，發(fā)現(xiàn)彈簧壓緊力無變化，與預(yù)設(shè)值10 000 N基本保持一致.

（3）設(shè)置的驅(qū)動(dòng)輪與滑板間靜摩擦因數(shù)為0.8，根據(jù)之前的滾動(dòng)摩擦摩阻力偶理論，二者之間在純滾動(dòng)無滑動(dòng)條件下所能產(chǎn)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(shù)為0.03的條件下，主驅(qū)動(dòng)輪上的最大接觸摩擦力未超過8 000 N，因此，主驅(qū)動(dòng)輪與滑板之間的運(yùn)動(dòng)為純滾動(dòng)，無打滑現(xiàn)象.

（4）在滑板加速過程中，所需主驅(qū)動(dòng)輪的接觸摩擦力不僅需要克服滾輪與導(dǎo)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(dòng)過程中所需的接觸摩擦力瞬時(shí)值比勻速運(yùn)行時(shí)大很多.

（5）在滑板加速運(yùn)動(dòng)過程中，主驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)過程中，QZ01～QZ03上的接觸摩擦力穩(wěn)定值均相同.

3.2 內(nèi)飾線2動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果

內(nèi)飾線2動(dòng)力學(xué)仿真分析時(shí)間步長為0.01 s，計(jì)算總時(shí)間為30 s，滑板運(yùn)行約為1.2 m，同樣得到3對(duì)主驅(qū)動(dòng)輪與滑板間的接觸摩擦力變化.內(nèi)飾線2動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果的結(jié)論與內(nèi)飾線1的仿真分析結(jié)果結(jié)論類似，只是從各主驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)過程中的接觸摩擦力穩(wěn)定值均更大一些，其原因是內(nèi)飾線2比內(nèi)飾線1長，滑板與工件數(shù)更多一些，所需驅(qū)動(dòng)力也更大一些.

3.3 動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果總結(jié)

將內(nèi)飾線1和2的動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果匯總，等效阻力因數(shù)為0.03時(shí)，各主驅(qū)動(dòng)摩擦輪與滑板間接觸摩擦力極大值和穩(wěn)定值見表1.

表 1 摩擦輪與滑板間接觸摩擦力極大值和穩(wěn)定值

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

根據(jù)主驅(qū)動(dòng)裝置上的接觸摩擦力結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：

（1）接觸摩擦力的極大值對(duì)滑板與驅(qū)動(dòng)摩擦輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)是否打滑有影響.由于彈簧壓緊力設(shè)定為10 000 N，靜摩擦因數(shù)設(shè)定為0.8，因此，驅(qū)動(dòng)輪所能提供的最大接觸摩擦力fsFN=0.8×10 000=8 000 N；如果驅(qū)動(dòng)滑板運(yùn)動(dòng)所需接觸摩擦力的最大值超過8 000 N，滑板與驅(qū)動(dòng)輪間將出現(xiàn)打滑現(xiàn)象.在動(dòng)力學(xué)仿真分析過程中，主驅(qū)動(dòng)輪上出現(xiàn)的接觸摩擦力最大值為6 380 N，因此，滑板與驅(qū)動(dòng)摩擦輪間將不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，10 000 N的彈簧壓緊力滿足設(shè)計(jì)要求.

（2）接觸摩擦力的穩(wěn)定值對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的強(qiáng)度和疲勞壽命分析有影響.在穩(wěn)定工作狀態(tài)下，在驅(qū)動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，摩擦輪與滑板反復(fù)接觸加載、卸載，摩擦輪每轉(zhuǎn)一周，圓周上的應(yīng)力變化均相同，材料將產(chǎn)生疲勞破壞問題.動(dòng)力學(xué)仿真分析中得到的接觸摩擦力的穩(wěn)定值可以作為載荷條件加載到摩擦輪的精細(xì)有限元分析中，進(jìn)而分析得出驅(qū)動(dòng)摩擦輪的疲勞壽命.

4 結(jié)束語

對(duì)滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線的工作過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，可以定量地把握內(nèi)飾線在連續(xù)輸送條件下，突然啟動(dòng)時(shí)所需最大摩擦驅(qū)動(dòng)力和連續(xù)工作時(shí)所需穩(wěn)定摩擦驅(qū)動(dòng)力的大小，并驗(yàn)證主驅(qū)動(dòng)摩擦輪的彈簧壓緊力是否滿足設(shè)計(jì)要求.根據(jù)動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果，可以對(duì)滑板輸送機(jī)的整體進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證分析，從而避免滑板輸送機(jī)因設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的浪費(fèi)或故障，為滑板輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)提供參考.另外，滑板輸送機(jī)內(nèi)飾線動(dòng)力學(xué)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(dòng)摩擦滾阻力偶設(shè)定等，也為同類問題的動(dòng)力學(xué)仿真分析提供參考.參考文獻(xiàn)：

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分布式仿真技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí) 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

一、計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展歷史

仿真模擬方法可以追溯到1773年，法國科學(xué)家用仿真模擬的方法做物理實(shí)驗(yàn)，然而，第一個(gè)用這種方法做隨機(jī)試驗(yàn)的人也許是美國統(tǒng)計(jì)學(xué)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(shí)，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(shù)字計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以前，這種方法在許多重要問題上不能運(yùn)用。從1946年到1952年數(shù)字計(jì)算機(jī)在一些科研機(jī)構(gòu)得到發(fā)展。

與今天的計(jì)算機(jī)相比，早期的計(jì)算機(jī)預(yù)算速度慢且不能存儲(chǔ)任何東西。現(xiàn)在可并行計(jì)算機(jī)已成主流。自計(jì)算機(jī)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(xù)發(fā)展著。

二、仿真的定義和分類

1.仿真定義

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是以數(shù)學(xué)理論、相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)。

仿真是在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化技術(shù)，它包括數(shù)字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，在若干周期內(nèi)的特征。

系統(tǒng)仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術(shù)和計(jì)算技術(shù)等理論基礎(chǔ)之上的，以計(jì)算機(jī)和其它專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)或假想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，并借助于專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和信息資料對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，進(jìn)而作出決策的一門綜合性的和試驗(yàn)性的學(xué)科。

三、需求牽引 技術(shù)推動(dòng)

相互推動(dòng)

計(jì)算機(jī)技術(shù)作為一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域已有多年的歷史，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，除了本身日趨成熟，并且或得了廣泛運(yùn)用外，目前正面臨挑戰(zhàn)。

“需求牽引、技術(shù)推動(dòng)“是促使計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在近年內(nèi)去得飛速發(fā)展的重要。計(jì)算機(jī)仿真的形成是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的結(jié)果。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)首先可以以高效地處理科學(xué)數(shù)據(jù)和解釋科學(xué)數(shù)據(jù)。其次，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)豐富了信息交流手段。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的形成推動(dòng)工業(yè)發(fā)展、提高工業(yè)競爭能力的需要。

四、仿真軟件

仿真軟件的應(yīng)用和定義

仿真建模軟件系統(tǒng)，是為科研人員進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)提供支持的系統(tǒng)。如果在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)必做一場軍事演習(xí)，那么科研人員就是這場軍事演習(xí)的指揮官，仿真建模系統(tǒng)則為這場演習(xí)提供場地和手段。他能為指揮官加工信息、預(yù)計(jì)結(jié)果和進(jìn)行輔助決策。其用途非常廣泛，經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高。仿真軟件是一項(xiàng)面向仿真用途的專用軟件，他的特點(diǎn)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(shù)庫、模型庫、運(yùn)行控制程序等組成。應(yīng)具有建模、運(yùn)行控制、結(jié)果處理以及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫等組成。

五、計(jì)算機(jī)仿真的基本理論

計(jì)算機(jī)仿真是由系統(tǒng)工程、現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的新型學(xué)科。

計(jì)算機(jī)仿真是一種科學(xué)方法，科學(xué)研究通常有三種途徑：理論推導(dǎo)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和仿真模擬。

計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)學(xué)科的相互作用促進(jìn)了進(jìn)算計(jì)技術(shù)的發(fā)展。在本質(zhì)上數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)的靈魂。

在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中引入人工智能技術(shù)，能夠優(yōu)化系統(tǒng)，做到有優(yōu)化機(jī)制自動(dòng)修改系統(tǒng)參數(shù)，并啟動(dòng)仿真模塊，最終獲得最優(yōu)解，但在離散事件系統(tǒng)仿真重這種機(jī)制還處于研究階段。

新技術(shù)的研究開發(fā)、利用，大大提高計(jì)算機(jī)的仿真軟件的功能與性能，解決計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)開發(fā)的軟件瓶頸問題。隨著以智能化、集成化、自動(dòng)化、并行化、開放化以及自然化、為標(biāo)志的計(jì)算機(jī)仿真軟件新技術(shù)的深入研究、開發(fā)、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(chǎn)率低下的問題。結(jié)合軟件工程實(shí)踐，探討軟件理論，有可能從理論弄清楚軟件開發(fā)的復(fù)雜度，進(jìn)而采取有效的測試進(jìn)行控制，從理論與實(shí)踐兩方面解決計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)開發(fā)的軟件瓶頸問題。

六、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的支撐技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的支撐技術(shù)主要有分布式計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、協(xié)同式計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、沉浸式計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)分布式，既是由于數(shù)據(jù)分布的需要，也是應(yīng)用分布式計(jì)算環(huán)境進(jìn)行并行計(jì)算，以達(dá)到實(shí)時(shí)顯示目的的重要手段，分布式計(jì)算平臺(tái)有互聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)機(jī)組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機(jī)機(jī)群系統(tǒng)。

來自不同地區(qū)、不同學(xué)科的學(xué)者過去式通過出差或開會(huì)等方式進(jìn)行交流的，現(xiàn)在，隨著高速網(wǎng)絡(luò)投入使用，采用多媒體技術(shù)支持下是、的CSCW技術(shù)可以達(dá)到快捷、高效協(xié)同工作的目的。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)采用傳統(tǒng)上為虛擬環(huán)境所裝用的投影式顯示設(shè)備，標(biāo)志著這兩個(gè)研究方向融合的發(fā)展趨勢。由于沉浸式顯示設(shè)備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對(duì)數(shù)據(jù)的直觀感受，有助于結(jié)果的分析。

七、仿真系統(tǒng)的作用和意義

隨著軍事和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，仿真已成各種復(fù)雜系統(tǒng)研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領(lǐng)域，仿真即使已是飛行器和衛(wèi)星運(yùn)載工具研制必不可少的手段。在研制、堅(jiān)定、和定形全過程必須全面的應(yīng)用先進(jìn)的仿真技術(shù)。否則，任何新型的、先進(jìn)的飛行器和運(yùn)載工具的研制都將是不可能的。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在軍事的應(yīng)用是很廣泛的，如運(yùn)用交戰(zhàn)模型進(jìn)行的計(jì)算機(jī)仿真，新型武器裝備發(fā)展過程中的仿真、部隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練方面的仿真、高層論證和規(guī)劃計(jì)劃中的仿真、軍事作戰(zhàn)理論和學(xué)術(shù)研究中的仿真、作戰(zhàn)指揮和戰(zhàn)爭計(jì)劃中的仿真，以及戰(zhàn)后后勤保障的仿真等。

參考文獻(xiàn)

分布式仿真技術(shù)范文第3篇

[關(guān)鍵詞] 計(jì)算機(jī)仿真電子商務(wù)仿真

電子商務(wù)作為一個(gè)新興領(lǐng)域,各個(gè)院校在電子商務(wù)專業(yè)建設(shè)中,培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系不是完全統(tǒng)一，因此側(cè)重點(diǎn)是不同的。普遍存在的問題是重理論而輕實(shí)踐的現(xiàn)象非常嚴(yán)重,不利于電子商務(wù)人才地培養(yǎng)。原因很簡單，就是實(shí)踐的電子商務(wù)平臺(tái)很難搭建，應(yīng)用仿真技術(shù)可以解決這一問題。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)從事商務(wù)活動(dòng),突出學(xué)生的動(dòng)手能力,培養(yǎng)融IT與商務(wù)于一身的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的全面普及，基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在近年來獲得了巨大的發(fā)展，成為一種全新的商務(wù)模式，被許多經(jīng)濟(jì)專家認(rèn)為是新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。這種電子商務(wù)模式對(duì)管理水平、信息傳遞技術(shù)都提出了更高的要求，其中安全體系的構(gòu)建又顯得尤為重要。如何建立一個(gè)安全、便捷的電于商務(wù)應(yīng)用環(huán)境，對(duì)信息提供足夠的保護(hù)，是商家和用戶都十分關(guān)注的話題。

一、概述

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以為學(xué)生提供虛擬的仿真情境, 為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種開放的、主動(dòng)的、發(fā)現(xiàn)式的探索式的學(xué)習(xí)環(huán)境, 發(fā)展學(xué)生的高級(jí)思維能力和問題解決能力, 從而通過對(duì)該情境的操縱、觀察和思考得出合理的結(jié)論。計(jì)算機(jī)仿真可以在很大程度上激發(fā)學(xué)生的高水平思維活動(dòng), 讓學(xué)生通過反省性的、高水平的思維活動(dòng)來建構(gòu)深層的、靈活的、真正的知識(shí),近幾年, 計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)在國內(nèi)外的電子商務(wù)課程中屢見不鮮, 但仿真教學(xué)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用、尤其是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中的應(yīng)用還處于探索研究的階段, 將計(jì)算機(jī)模擬應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)中, 往往能夠收到事半功倍的效果。

電子商務(wù)引起人們的普遍關(guān)注，細(xì)說起來也不過是最近幾年的事情。電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室可以提供一個(gè)真實(shí)的環(huán)境,在這個(gè)環(huán)境中,學(xué)生可以模擬電子商務(wù)的各種活動(dòng)。因此,電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室具有可操作性、仿真性及適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)?？刹僮餍?是指電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室中的計(jì)算機(jī)所需軟件;仿真性,是指學(xué)生在電子商網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)上安裝了相關(guān)軟件后,能夠模擬IT 環(huán)境,進(jìn)行各種電子商務(wù)活動(dòng)等;適應(yīng)性強(qiáng),是指電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室能夠成為與電子商務(wù)相關(guān)的多門課程的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。在電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以學(xué)習(xí)基本的電子商務(wù)網(wǎng)站的建設(shè)流程。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)(computer?simulation?technology)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)（尤其是復(fù)雜系統(tǒng)）的重要工具。計(jì)算機(jī)仿真，是在研究系統(tǒng)過程中，根據(jù)形式性原理，利用計(jì)算機(jī)來逼真模仿研究對(duì)象。研究對(duì)象可以是真實(shí)的系統(tǒng)，也可以是設(shè)想中的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的仿真方法是一個(gè)迭代過程，即針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個(gè)模型，然后假設(shè)態(tài)勢（輸入），進(jìn)行試驗(yàn)，由試驗(yàn)者判讀輸出結(jié)果和驗(yàn)證模型，根據(jù)判斷的情況來修改模型和有關(guān)的參數(shù)。在沒有計(jì)算機(jī)以前，仿真都是利用實(shí)物或者它的模型來進(jìn)行研究的，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、易信，但模型受限、容易破壞、難以重用。而計(jì)算機(jī)仿真是將研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建模編程，且在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。它不怕破壞、容易修改、可重用。因此在現(xiàn)代化生產(chǎn)建設(shè)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(jīng)濟(jì)效益。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的核心是按系統(tǒng)工程原理建立真實(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，然后利用模型代替真實(shí)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。由于近年來信息技術(shù)的發(fā)展特別是高性能海量并行處理技術(shù)，可視化技術(shù)，分布處理技術(shù)，多媒體技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使得建立人――機(jī)――環(huán)境一體化的分布的多維信息交互的仿真模型和仿真環(huán)境成為可能，從而使仿真方法有了一些新的發(fā)展，形成了一些新的研究仿真方法熱點(diǎn)，如：定性仿真方法；面向?qū)ο蟮姆抡娣椒?；分布式交互仿真方法；人――機(jī)和諧仿真環(huán)境建立方法學(xué)。

三、電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室

利用仿真技術(shù)可以構(gòu)建電子商務(wù)仿真實(shí)驗(yàn)室，通用的通信網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》或《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修專業(yè)課程。它的實(shí)驗(yàn)主要是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做實(shí)驗(yàn):它包括網(wǎng)絡(luò)布線與制作,計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝與配置,局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),廣域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其目的主要是讓學(xué)生了解常用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的連接、安裝與配置。通過設(shè)計(jì)、連線和配置,完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的模擬與仿真:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型,有許多協(xié)議支持實(shí)現(xiàn),每種協(xié)議實(shí)現(xiàn)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(shí)驗(yàn),這種實(shí)驗(yàn)通常用軟件加以實(shí)現(xiàn),但同時(shí)也需一些硬件配合完成。其目的主要是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對(duì)算法應(yīng)用理解更深刻。如:數(shù)據(jù)鏈路層的連續(xù)ARQ,網(wǎng)絡(luò)安全中的加密算法等。網(wǎng)頁虛擬實(shí)現(xiàn)交互指導(dǎo)實(shí)驗(yàn):有些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備費(fèi)用很高,也沒有必要全部實(shí)做,設(shè)計(jì)一些虛擬網(wǎng)頁,通過網(wǎng)絡(luò)的操作達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。如:網(wǎng)絡(luò)的測試儀的使用,高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用和配置等。

在教學(xué)應(yīng)用中，通過仿真技術(shù)不但可以節(jié)約教學(xué)成本，而且能取得良好的教學(xué)效果。

四、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)仿真方法有了更廣闊的應(yīng)用空間，其中對(duì)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程的仿真就是一個(gè)重要方面。面向計(jì)算機(jī)仿真方法學(xué)的幾個(gè)主要發(fā)展趨勢是定性仿真方法、面向?qū)ο蠓抡娣椒?、分布式交互仿真方法和人機(jī)和諧仿真環(huán)境等。

分布式仿真技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：分布式網(wǎng)絡(luò)；組件開發(fā)；高層體系結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)通信

中圖分類號(hào)：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004―373X(2008)04―095―03

1 引 言

仿真技術(shù)作為人類第三種認(rèn)識(shí)、改造客觀世界的重要手段已經(jīng)深入應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域并取得了很多成果，如軍事、電力、以及能源等。在各類應(yīng)用需求的作用下仿真技術(shù)已經(jīng)發(fā)展形成綜合性的專業(yè)技術(shù)體系，特別是DIS，HLA等技術(shù)的發(fā)展給仿真的應(yīng)用帶來了新的機(jī)遇。

分布式協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(Distributed Collaborative Working Network System)是指分布在不同平臺(tái)上的多個(gè)處理系統(tǒng)，通過TCP／IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，完成同一個(gè)任務(wù)，達(dá)到快速解決問題及實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。作為DIS和HLA仿真系統(tǒng)中底層必備的網(wǎng)絡(luò)通信模塊，在實(shí)際開發(fā)中各Agent封裝自己底層通信模塊，分布式各節(jié)點(diǎn)只暴露他對(duì)外通信接口，因此使各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信細(xì)節(jié)不明確、耦合度很差；造成開發(fā)資源的極大浪費(fèi)，以及開發(fā)成本的增加。同時(shí)也讓仿真系統(tǒng)開發(fā)人員需要花大部分精力對(duì)底層通信進(jìn)行調(diào)試，這種工作非常繁瑣，同時(shí)也不易進(jìn)行。本文將重點(diǎn)介紹應(yīng)用在HLA仿真系統(tǒng)l中新型底層通信組件設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。

2　HLA簡介及組件開發(fā)模型

2.1 HLA高層體系結(jié)構(gòu)

分布交互仿真(DIS)技術(shù)從產(chǎn)生(SIMENT計(jì)劃)到DIS2.X，IEEEl278.X系列協(xié)議和ALSP協(xié)議制定，進(jìn)而發(fā)展到今天的HLA，都是力圖解決系統(tǒng)建模與系統(tǒng)仿真(Modeling and Simulation，M&S)領(lǐng)域存在的問題：絕大多數(shù)仿真器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)較為獨(dú)立，仿真器之間的互操作性和重用性差；開發(fā)、維護(hù)和使用費(fèi)時(shí)且成本高；可驗(yàn)證性、有效性和置信度較差。HLA就是從體系結(jié)構(gòu)上建立這樣的一個(gè)框架，他能盡量涵蓋M8LS領(lǐng)域中所涉及的各種不同類型仿真系統(tǒng)，并利于他們之間的互操作性和重用性。同時(shí)能利用不斷發(fā)展的新技術(shù)，來滿足復(fù)雜大系統(tǒng)的仿真要求。HLA按照面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒▉順?gòu)建仿真系統(tǒng)，他的基本思想是不考慮如果有對(duì)象構(gòu)造成員，而是在假設(shè)已有成員的情況下考慮如何構(gòu)建聯(lián)邦。采用面向?qū)ο蟮姆椒▉碓O(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)現(xiàn)方針系統(tǒng)的對(duì)象模型(OM)以獲取聯(lián)邦的高層次的互操作和重用。雖然HLA本身不能完全實(shí)現(xiàn)互操作，但他定義了實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦成員互操作的體系結(jié)構(gòu)和集中，提供靈活的仿真框架。由各聯(lián)邦成員和運(yùn)行支持環(huán)境RTI(Run―Time Infrastructure，運(yùn)行時(shí)間基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或運(yùn)行支撐環(huán)境)一起構(gòu)成一個(gè)分布式仿真系統(tǒng)，用于集成分布的各種聯(lián)邦成員，在聯(lián)邦運(yùn)行時(shí)提供各種標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，并具有良好的可擴(kuò)充性。主要包含聯(lián)邦管理、聲明管理、對(duì)象管理、所有權(quán)管理、時(shí)間管理和數(shù)據(jù)分發(fā)管理。一個(gè)典型的機(jī)遇HLA的仿真邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

2.2底層網(wǎng)絡(luò)通信組件模型

基于組件開發(fā)(Component―Based Development，CBD)是當(dāng)前的最新發(fā)展階段，是解決軟件復(fù)用和重用的突破點(diǎn)，能更好地滿足目前軟件開發(fā)的需求。他是經(jīng)過封裝的、定義完備接口可的軟件包，提供特定的服務(wù)，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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊之間的互操作和重用。每個(gè)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(shè)計(jì)者所需要的特定程序，并能集成到其他軟件產(chǎn)品中。應(yīng)用程序開發(fā)者可以購買現(xiàn)成的組件，他們只要利用現(xiàn)有的組件，再加上自己的業(yè)務(wù)規(guī)則，就可以開發(fā)一個(gè)應(yīng)用軟件?？傊M件開發(fā)技術(shù)使軟件設(shè)計(jì)變得更加簡單和快捷，并極大地增強(qiáng)軟件的重用能力。他相對(duì)系統(tǒng)軟件體系獨(dú)立的不關(guān)心軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，因此可以獨(dú)立于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，從而降低軟件調(diào)試?yán)щy。

本網(wǎng)絡(luò)底層通信組件主要為解決基于HLA分布式仿真應(yīng)用系統(tǒng)中底層網(wǎng)絡(luò)通信接口通信，分布各仿真模擬器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，以及網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)質(zhì)量(QOS)的保證。提高系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)效、完整的數(shù)據(jù)報(bào)文交換、及數(shù)據(jù)報(bào)文的丟失解決、冗余數(shù)據(jù)檢測等。下面是為HLA分布式仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)通信組件的設(shè)計(jì)的模型結(jié)構(gòu)圖，各仿真模擬器節(jié)點(diǎn)通過他實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模擬交換和互操作，實(shí)現(xiàn)協(xié)同完成系統(tǒng)模擬仿真工作。仿真模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3　仿真網(wǎng)絡(luò)組件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1仿真網(wǎng)絡(luò)通信組件的設(shè)計(jì)

本網(wǎng)絡(luò)通信組件采用CORBA設(shè)計(jì)思想對(duì)網(wǎng)絡(luò)底層通信協(xié)議異步套接字(Socket)進(jìn)行的封裝，統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的通信的支持。CORBA(公共對(duì)象請求架構(gòu))由OMT提出，用于在不同進(jìn)程(程序)之間，甚至是不同物理機(jī)器上的進(jìn)程(程序)之間通訊。底層技術(shù)依靠RPC(遠(yuǎn)程過程調(diào)用)實(shí)現(xiàn)。面向?qū)ο蟮能浖?，以?shù)據(jù)為中心設(shè)計(jì)，對(duì)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(kuò)充性和可再用能力。對(duì)象類較之于傳統(tǒng)軟件的功能模塊而另具有的優(yōu)點(diǎn)是：易于理解，具有完整的語義特征；易于擴(kuò)充和修改，具有較高的通用性和適應(yīng)性；易于構(gòu)造組裝，具有規(guī)范的外部接口。

基于CORBA的對(duì)象請求ORB為客戶機(jī)／服務(wù)器開發(fā)提供了中間件的新格式。把IDL說明編譯為面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的實(shí)代碼后，客戶可以調(diào)用已知對(duì)象的操作。在某些應(yīng)用中，用戶并不了解應(yīng)用接口編譯信息，但也要求調(diào)用對(duì)象的操作，這時(shí)就要?jiǎng)討B(tài)調(diào)用接口來調(diào)用用戶的操作。具體的對(duì)象操作的調(diào)用實(shí)際上是用動(dòng)態(tài)調(diào)用接口來完成的。在基于HLA仿真應(yīng)用系統(tǒng)的各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互操作，及協(xié)同工作完成整個(gè)仿真任務(wù)都是通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，及對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行解析、分發(fā)、操作實(shí)現(xiàn)的任務(wù)協(xié)同，因此對(duì)于HLA仿真應(yīng)用對(duì)整個(gè)TCP報(bào)文或者UDP報(bào)文采用統(tǒng)一的格式，例如：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境網(wǎng)、系統(tǒng)模擬仿真網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)腡CP，UDP報(bào)文采用統(tǒng)一的報(bào)文標(biāo)識(shí)，如系統(tǒng)仿真時(shí)統(tǒng)UDP報(bào)文標(biāo)示為Oxl，那么在仿真系統(tǒng)中收到標(biāo)識(shí)為0xl的UDP報(bào)文。各個(gè)分布式仿真節(jié)點(diǎn)將對(duì)該報(bào)文進(jìn)行時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真系統(tǒng)的時(shí)間一致行，保證對(duì)整個(gè)仿真過程中時(shí)間與現(xiàn)實(shí)的同步，選擇異步Socket進(jìn)行自我封裝成能夠符合HLA仿真系統(tǒng)的報(bào)文傳輸要求。同時(shí)組件的設(shè)計(jì)安裝面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的一般過程、軟件工程的要求。

設(shè)計(jì)如下的組件的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2通訊組件的實(shí)現(xiàn)

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(fā)送報(bào)文的分發(fā)及從其他仿真節(jié)點(diǎn)收到的仿真數(shù)據(jù)報(bào)文的解析，還提供對(duì)外清晰的交互接口。同時(shí)作為仿真工作的一個(gè)部件，他需要工作在一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在不能很多程度上與占有寶貴的分布式處理機(jī)的處理時(shí)間，作為網(wǎng)絡(luò)組件經(jīng)常會(huì)在某些時(shí)間，等待連接、或者等待數(shù)據(jù)報(bào)文而發(fā)生嚴(yán)重的阻塞，以及需要不斷的監(jiān)聽端口，從而耗費(fèi)處理機(jī)時(shí)間，信號(hào)Windows提供了異步SOCKET的API接口使得組件設(shè)計(jì)能夠一直以異步方式工作的應(yīng)用層，不斷向網(wǎng)絡(luò)層接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。但是單純實(shí)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(yīng)用系統(tǒng)中去。因此首先對(duì)Windows提供的異步SOCKET套接字CAsyncSocket進(jìn)行特定封裝。

仿真節(jié)點(diǎn)只要向組件發(fā)送一啟動(dòng)命令(IniComponent(HWND m_hWnd))組件就將啟動(dòng)并完成組件的初始化，如組件全局SOCKET的版本請求、版本協(xié)商、經(jīng)過封裝后的異步套接字實(shí)例化、SOCKET通信API的實(shí)例初始化等。同時(shí)組件完成初始化以后，組件將一直開始監(jiān)聽本機(jī)指定端口、并等待接收本仿真節(jié)點(diǎn)的消息發(fā)送命令等。仿真節(jié)點(diǎn)在按照HLA仿真體系中規(guī)定的報(bào)文協(xié)議填寫完成數(shù)據(jù)報(bào)文以后，只需要調(diào)用組件對(duì)外的接口函數(shù)：Send―Data(char*bur，char*pDataCode，char*plDNode)即能完成把報(bào)文發(fā)送到指定目的仿真接點(diǎn)，協(xié)同完成仿真模擬任務(wù)。組件在接收到網(wǎng)絡(luò)消息的時(shí)候調(diào)用OnReceive(int nErrorCode)進(jìn)行報(bào)文的預(yù)處理，確定是否需要仿真節(jié)點(diǎn)處理該報(bào)文。如首先對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行長度分析如果長度很小為系統(tǒng)發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，就不需要仿真主程序進(jìn)行處理，為仿真節(jié)點(diǎn)主處理器節(jié)省處理時(shí)間。如果長度超過一定長度，是仿真節(jié)點(diǎn)中協(xié)同報(bào)文的話，組件將首先對(duì)報(bào)文得到報(bào)文標(biāo)識(shí)頭(GetNodeByName(char*IdNode。CString strPeerAddress))然后進(jìn)行報(bào)文解析，并向仿真主程序發(fā)送消息函數(shù)：：PostMessage(…)到主程序中，進(jìn)行最終的報(bào)文處理工作；如界面更新、數(shù)據(jù)交互處理等，同時(shí)組件線程在完成了對(duì)解析以后需要對(duì)發(fā)送方發(fā)送解析和成功解析報(bào)文，以確認(rèn)發(fā)送方的發(fā)送報(bào)文別目的節(jié)點(diǎn)成功接受并成功解析。

4 結(jié) 語

分布式仿真技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞　分布式系統(tǒng) 綜合化 動(dòng)態(tài)化 前期仿真

1引言

智能建筑的基本問題實(shí)質(zhì)上是信息、資源和任務(wù)的綜合共享與全局一體化的綜合管理。它實(shí)現(xiàn)的核心是系統(tǒng)集成，也就是說通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)綜合共享，提高服務(wù)質(zhì)量和工作效率，達(dá)到多快、好省和高效的目的[1]。然而，隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的日益發(fā)展和受人們對(duì)經(jīng)濟(jì)日益國際化趨勢的認(rèn)同，智能建筑必將呈現(xiàn)出新的態(tài)勢，這種態(tài)勢體現(xiàn)在進(jìn)行系統(tǒng)集成的同時(shí)，考慮建筑物的異構(gòu)性、分布性、動(dòng)態(tài)性和碎片性等因素的影響下[2]，應(yīng)充分體現(xiàn)系統(tǒng)的分布化、綜合化、動(dòng)態(tài)化和智能化[3]，這是建筑智能化進(jìn)程中一個(gè)必須重視的戰(zhàn)略性問題。另外，任何工程對(duì)方案的考核是至關(guān)重要的，就智能大廈而言，對(duì)方案的考核是一個(gè)不容忽視的問題，所以對(duì)設(shè)計(jì)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(tǒng)一體化集成實(shí)質(zhì)上是建立在系統(tǒng)集成、功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成和軟件界面集成的多種集成的基礎(chǔ)上的一門高新技術(shù)。智能一體化集成化的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理。傳統(tǒng)的集成式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)元素日益復(fù)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(gè)管理實(shí)體，以便有效、及時(shí)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)視、約束和控制，提高響應(yīng)效率和擴(kuò)展功能，更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)。一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以根據(jù)管理的需要，按照地域、功能子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等定義相對(duì)獨(dú)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(shí)現(xiàn)全局管理目標(biāo)。管理者之間的交互有兩種結(jié)構(gòu)：層次的和全分布的。層次結(jié)構(gòu)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(xié)調(diào)。全分布式結(jié)構(gòu)是一種對(duì)等結(jié)構(gòu)，采用該方式的管理者之間能直接對(duì)等通信。一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，管理的分布化的過程就是將管理應(yīng)用功能由集中式客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）模式轉(zhuǎn)移到分布式計(jì)算平臺(tái)的過程[4]。分布式計(jì)算平臺(tái)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)資源的透明互操作和協(xié)同計(jì)算。

當(dāng)前支持分布式計(jì)算主要有兩類環(huán)境：基于過程的分布式計(jì)算和面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算。目前的主流是后一類。如基于CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公共對(duì)象請求體系結(jié)構(gòu)）和Java的計(jì)算，它們采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，提供對(duì)象式的應(yīng)用編程接口，主要是針對(duì)重用和異構(gòu)環(huán)境下的操作問題，這對(duì)相對(duì)龐大和復(fù)雜的智能大廈系統(tǒng)是非常適用的，目前CORBA技術(shù)已引起業(yè)界的關(guān)注和重視[5]。CORBA是一個(gè)開放式跨平臺(tái)的、語言獨(dú)立的分布式標(biāo)準(zhǔn)，它引入的概念屏蔽了下層的網(wǎng)絡(luò)傳輸，利用面向?qū)ο蟾拍?，?shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用軟件的可重用性和可擴(kuò)展性，既大大簡化了分布式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)，又便于異構(gòu)環(huán)境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的優(yōu)點(diǎn)。目前遵從CORBA規(guī)范的產(chǎn)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?qū)ο蟮姆植际接?jì)算技術(shù)引入智能建筑是順應(yīng)技術(shù)潮流的，同時(shí)它應(yīng)是甲乙類智能建筑的技術(shù)要求[1]。

另外，分布式管理系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)大廈的智能化，不僅能實(shí)現(xiàn)管理的并行性和分布性，而且具有對(duì)管理活動(dòng)的全過程進(jìn)行多目標(biāo)、多因素、多階段、多層次的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和全局優(yōu)化。

3一體集成的綜合化

網(wǎng)絡(luò)是建筑物智能化的基礎(chǔ)，系統(tǒng)一體化是以網(wǎng)絡(luò)為支撐的，網(wǎng)絡(luò)信息來源于不同實(shí)體，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對(duì)象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的對(duì)象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的數(shù)量、對(duì)象的種類、組織的異構(gòu)性、物理分布、參與組織的單元的數(shù)量、服務(wù)綜合的程度等，這時(shí)，由傳統(tǒng)的相對(duì)單一的網(wǎng)絡(luò)管理擴(kuò)展為基于分布化的網(wǎng)絡(luò)綜合管理是環(huán)境的必然要求。

環(huán)境是系統(tǒng)存在、變化、發(fā)展的外部條件；系統(tǒng)與環(huán)境相互作用、相互影響，進(jìn)行信息、能量或物質(zhì)的交換。

綜合管理是指確保系統(tǒng)的所有資源根據(jù)其目的而有效運(yùn)營的所 有手段，它是系統(tǒng)與環(huán)境相統(tǒng)一的產(chǎn)物。有關(guān)綜合管理的平臺(tái)也在不斷涌現(xiàn)和改進(jìn)，如基于事件（event）的驅(qū)動(dòng)輪詢方案，基于CORBA平臺(tái)的方案。

轉(zhuǎn)貼于 4一體集成的動(dòng)態(tài)性

事物的發(fā)展是m相對(duì)穩(wěn)定的，在相對(duì)穩(wěn)定的情況下，隨著環(huán)境的需要仍在不斷的發(fā)展和完善。智能建筑系統(tǒng)一體化集成的動(dòng)態(tài)性是基于分布式的管理系統(tǒng)，也只有分布式的管理系統(tǒng)才能更好地實(shí)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)化。

動(dòng)態(tài)化有兩個(gè)含義：其一是故障的檢測與動(dòng)態(tài)重組恢復(fù)；其二是系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。分布式系統(tǒng)具有故障診斷軟件包，采用互查技術(shù)來檢測系統(tǒng)發(fā)生故障的部位，并進(jìn)行處理，動(dòng)態(tài)地分配或重組系統(tǒng)，使系統(tǒng)工作于可靠狀態(tài)。分布式系統(tǒng)采用并行處理技術(shù)，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(tǒng)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(kuò)大的系統(tǒng)需求，便于提高和完善系統(tǒng)的性能，保障了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)先進(jìn)性。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化要求使用動(dòng)態(tài)的管理策略，由于Java和CORBA的迅速發(fā)展，動(dòng)態(tài)管理技術(shù)也在日趨成熟。

5前期仿真

智能大廈的建設(shè)除了要達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，即提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，建立先進(jìn)、科學(xué)的綜合管理機(jī)制，節(jié)省能源和降低成本，還要達(dá)到系統(tǒng)的優(yōu)化配置以減少投資。這就需要在工程實(shí)施前對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和功能進(jìn)行考核，以便查漏補(bǔ)缺和修正。另外，因?yàn)橹悄艽髲B的網(wǎng)絡(luò)集成不同于研究試驗(yàn)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性、開放性等要素對(duì)大廈的智能化管理和提高運(yùn)行效率具有十分重要的意義，所以，對(duì)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(chuàng)立的、正在蓬勃發(fā)展的Matlab為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真提供了良好的環(huán)境[6]。Matlab的家族成員之一的Simulink為系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)軟件的調(diào)用[2]。該軟件有兩個(gè)明顯的功能；連接與仿真。首先利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的系統(tǒng)模型。然后利用軟件提供的功能對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真，在系統(tǒng)的任何節(jié)點(diǎn)上可以輸出波形，從而更好地監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程，并實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行修改以達(dá)到預(yù)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(shù)必將在智能建筑的CAD中打開一個(gè)嶄新的局面。