數控加工仿真系統范文第1篇
摘要：隨著我國制造產業結構的優化升級，機械工程專業應用型人才的需求量增大。本文針對目前數控技術課程實踐教學環節存在的教學內容較少、教學手段陳舊等問題，提出了一種基于項目驅動的“閉環式”實踐教學改革思路，該思路以項目為主線、學生為主體，鍛煉了學生發現問題與解決問題的能力，并通過實時反饋來反映學生的學習效果。通過教學改革的實施，學生的綜合能力得到了提升，改革取得了一定的效果。
關鍵詞：項目式教學;數控技術;實踐教學;教學改革
0 引言
自2010年起，我國就已經成為全球制造業第一大國，但其競爭優勢聚集在低端領域，在高端制造業領域方面競爭力明顯不足。面對世界范圍內新一輪的產業革命，我國先后出臺了“中國制造2025”、“互聯網+”等一系列重大國家戰略，并明確以開發一批精密、高速、高效、柔性數控機床與基礎制造裝備及集成制造系統為重要戰略任務，以此來提高自身的制造實力，從而能夠在全球化的競爭中拔得頭籌。目前，我國絕大多數工科院校均開設了機械工程專業，數控技術作為培養機械工程技術人才的一門專業課程，可使學生獲得豐富的機械、控制、檢測、編程、數控加工工藝等方面的基礎知識和綜合技能;但不少高校的數控技術課程教學當中，實踐環節相對薄弱，存在教學內容較少、學時較短、教學手段陳舊等問題，使得學生的動手實踐應用能力得不到很好的鍛煉。本文分析了數控技術課程實踐教學環節中所存在的不足，提出了一種基于項目驅動的“閉環式”實踐教學改革思路，該思路以項目為主線、教師為主導、學生為主體，使學生能夠系統性的學習數控技術相關操作技能，并通過實時反饋來反映學生的學習效果，達到提升學生動手實踐等綜合能力的目的。
1 數控技術實踐教學中存在的問題
數控技術實踐教學的目的是通過該實踐環節的學習，使學生掌握編制數控加工程序的方法，具備根據加工圖紙要求編制數控加工程序并進行數控機床實操加工的能力，但實踐教學的情況卻不盡如人意。首先，實踐教學環節多為驗證性實驗，往往是為了讓學生能夠更加直觀的去感受和了解課堂當中的知識點，并不能很好的起到鍛煉學生綜合應用能力的作用。其次，驗證性的實驗缺乏一個統一的主線將其穿起來，學生學完以后不知道如何學以致用。最后，數控技術實踐教學環節的實驗設備主要為數控機床，因其購置費以及使用維護費較高，民辦高校難以拿出大量資金來購置實驗設備，若按照傳統的現場實踐教學方法，則會因設備臺套數的不夠導致無法滿足每一個同學實踐操作的需求，從而影響實踐教學的效果。
2 數控技術實踐教學改革思路
針對數控技術實踐教學中出現的問題，本文擬從以下角度來進行實踐教學改革，以期提升實踐教學效果。
2.1 引入計算機仿真軟件
目前數控加工編程軟件很多，主要包括Unigraphics UX、MasterCAM、Powermill、Cimatron等。為了滿足制造人才從設計到制造的培養連貫性的要求，我們需要引入一種集三維造型與自動編程于一體的軟件。Unigraphics UX是目前使用度最廣泛的編程軟件之一，交互式CAD/CAM系統可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構，廣泛應用于加工中心編程操作中，可以實現學生從三維設計造型到數控自動編程最后至模擬加工仿真的全過程培訓。針對現場實操時設備臺套數不夠的問題，可以通過采用虛擬現實的數控加工仿真系統來解決。宇龍數控加工仿真系統利用虛擬現實技術，將實際的機床搬到了電腦中，學生通過仿真系統在電腦界面上完成原本需要在實際機床上才能進行的操作，降低了教學成本，并提高學生的學習效果。
2.2 引入項目式教學方法
數控技術實踐教學是一個連續性的系統工程，包括了從零件圖紙分析→確定加工方案→工藝處理→編制程序清單→程序校驗→數控機床加工整個生產流程的教學。項目式教學突出的是以項目為主線、教師為主導、學生為主體，強調的是讓學生從系統性的角度來自主地分析問題、解決問題。教學步驟一般分為以下幾步：
①項目內容的確定和分配：遵循“實用性、可行性和綜合性”的原則。實用性原則指的是項目的選擇必須貼近實際生產實踐，讓學生切實體會到所學的知識確實能夠學以致用;可行性原則指的是項目難度適中，能夠讓學生在經過一定努力的情況下完成;綜合性原則指的是項目應包含與數控技術有關的所有知識點，通過一個項目能使得學生對所有的知識點進行一次梳理實踐。
②項目計劃的制定和實施：學生接到任務后，首先自由分組，然后按照教師的要求指定工作計劃，將任務分解成圖紙設計、數控程序編制、軟件仿真加工、數控機床實操加工等階段，規定各階段的時間安排，具體任務分工等，形成詳細的項目實施計劃，并上交教師。在上交項目計劃并得到教師認可后，學生即可根據計劃安排開展項目。教師要注意自身的引導作用，比如在項目初期，利用案例教學法，對學生UG軟件或宇龍數控仿真軟件者進行必要知識和技能的培訓，或者向學生推薦相關的參考資料等。
③項目結果的考核和評價：項目結果的考核和評價分為過程考核和總結考核兩個部分。過程考核指的是學生在圖紙設計階段需要講解零件的設計思路以及圖紙的表達方案;數控程序編制階段需要對零件的數控加工工藝進行闡述;軟件仿真加工階段需要進行程序的輸入和現場演示等。教師在每次過程考核結束，需對學生小組的成果進行總結考核并打分。在項目結束后，學生還必須以小組為單位，上交項目完成總結報告，指導教師根據總結報告打總結分，最后將過程考核分和總結考核分綜合，得到學生的綜合分數。
2.3 引入閉環思想構建實踐教學體系
在項目式教學實施過程中，為確保學生的學習效果，引入了閉環思想，構建了全新的實踐教學體系如圖1所示。從項目下達開始，經過了工藝分析、數控編程、模擬加工、實際加工等一系列的環節，下一個環節能否繼續進行完全取決與上一環節結果的正確與否，比如沒有合理的工藝分析就不能進行合理的編程，繼而不能實現合理的模擬加工，最終會影響最終零件的實際加工，這樣就形成了項目流程的閉環。
3 結論
為滿足制造業的發展所帶來的對應用型人才需求的改變，現有的數控技術實踐教學模式已經不能適應。本文在研究了目前數控技術實踐教學不足的基礎上，提出了一種基于項目教學的閉環式實踐教學改革思路（如圖1），通過引入項目教學法這一主線，將數控技術實踐教學的各個環節串聯起來，并通過閉環的形式實時反饋學生的學習效果。經過實踐，學生的實踐能力得到了很大的提升，表明改革效果良好。
參考文獻：
[1]張佳，王宏，陶彥輝，等.應用型本科數控技術課程教學改革策略[J].西部素質教育，2019（9）：191-192.
[2]陶波，范成杰，徐巍.以數控技術為主線的實踐課程改革探索[J].實驗室研究與探索，2014（4）：224-227.
[3]夏爾冬，王春榮，衛沅等.基于實踐能力培養的數控技術課程改革[J].寧德師范學院學報（自然科學版），2019（9）：313-317.
[4]朱火美，呂煥培，張謙等.基于應用驅動的數控技術課程改革與探索[J].科技創新導報究，2016（8）：156-160.
基金項目：三江學院教學建設與改革項目（J18069），江蘇高校哲學社會科學研究基金項目（2018SJA0502）。
作者簡介：徐偉（1982-），男，江蘇鹽城人，高級實驗師，主要從事機械專業應用型本科教育研究。
數控加工仿真系統范文第2篇
數控加工仿真軟件是一種可以模擬實際機床加工環境及工作狀態的計算機仿真加工系統。目前在國內已經有很多高等院校將計算機仿真運用于數控教學中,也出現了各種數控加工仿真教學軟件,如南京宇航、南京斯沃、上海宇龍、廣州超軟等不同的數控仿真軟件。數控仿真軟件中基本包括了當前國內外各種重要品牌的數控機床系統及型號,如FANUC、SIEMENS、廣州數控、華中、大森等數控系統。這些不同的軟件各有區別。我們學校使用的是南京宇航仿真軟件,它具有完善的圖形和標準數據接口。用戶既能在真實的環境中運行虛擬機床,又能觀察它的各種運行參數。學生通過在PC機上操作該軟件,能在很短時間內掌握各系統數控車、數控銑及加工中心的操作,可手動編程或讀入其他CAD/CAM軟件,如UG、Mastercam等產生的三維設計后置處理的NC程序,直接調入加工,并實施顯示程序路徑和三維工件圖形。教師通過網絡教學,可隨時獲得學生當前操作信息。仿真機床(以宇航仿真軟件SIEMENS802CT為例)操作的整個過程為:打開使能開關K1,回參考點,毛坯定義及工件裝夾,刀具選擇與安裝,程序輸入與檢測,對刀,零件自動加工。與實際加工操作過程一樣。在數控教學中怎樣運用數控加工仿真軟件呢?
2 數控加工仿真在數控教學中的應用
2.1 學生狀況分析
我校為高等職業院校,學生基礎較差,但求知欲、動手能力強。因而利用傳統的教學模式只會讓學生更加厭惡學習。那么怎樣才能使學生真正的喜歡數控編程,并產生很大的興趣,愿意學、主動學并學的會、學的好呢?這就與教師的教學模式、教學方法有很大的關系了。
2.2 備教材,備學生,改變傳統教學模式
為提高學生動手能力及綜合素質,我們學校規定實踐課時要大于或等于理論課時。能在試驗室、實訓車間上的不在教室上。對于《數控編程與加工》這門課,我采用的教學方法為:案例教學法、啟發式教學、項目教學法。通過生產實例→創設問題情境→提出問題→探究驗證→歸納總結→實踐應用等環節,遵循理論→實踐→再實踐→形成應用能力的教學方法。這樣就把抽象的事物通過直觀的圖形,動畫,實際操作表現出來,變難為易,讓學生更容易理解,提高學習興趣和教學效率。
教師在傳授知識的同時,更主要的是要教會學生學習方法。我認為,在教學中要盡量避免單純地、直露地向學生灌輸某種學習方法,而是要有機滲透與教學過程中。所以,我通常采用:提取舊知→積極思維→構建新知→鞏固深化的學法。讓學生在分析、比較、思考、討論、釋疑中達到“問題由學生提出,過程讓學生參與,疑難由學生解決的目的”,把學習的過程、學習的時間和學習的權利還給學生,讓學生在學習中學會學習,善于學習。
2.3 科學應用仿真軟件,上好每一節課
以講解G02,G03圓弧插補為例來進行闡述。在講課前我首先播放各種造型的手柄讓同學們欣賞,從而激發他們的求知欲。然后讓他們進行輪廓分析從而導出本次課題:圓弧輪廓的加工。接下來給出本次課要完成加工的零件圖(有必做和選作兩個),學生以小組方式討論并制定加工計劃。我對學生不能理解的及提出的問題進行講解,并利用仿真軟件演示走刀軌跡(特別是在講解后面的循環指令時走刀路線不容易講解,用仿真演示后就會一目了然)。接下來讓學生自己編程并加工,我進行巡視,對出現的問題及時糾正并給出合理評價。最后讓學生交流感受進行總結。
由此可看出應用仿真軟件具有以下優點:(1)講后即進行練習,加深學生對理論知識的理解和應用。(2)學生可根據自己的程度選擇適合自己的零件親自動手加工,從而增強了學習數控的信心和熱情。(3)對編程程序自己在仿真軟件上檢測,減輕老師批改作業的負擔。(4)在加工中可能出現撞壞工件、刀具等現象,不會帶來經濟損失。(5)學生因操作失誤也不會造成人身危害。
3 做好仿真操作與實際操作在教學中的銜接
利用仿真軟件教學具有很多優點,但教師一定要做好仿真操作與實際操作在教學中的銜接。(1)當打開電氣柜電源并按下k1按鈕后,不能回參考點并一直報警時,可能是電氣維修試驗臺上有的控制開關沒打開。(2)平時在仿真上加工零件時,機床行程范圍較大,而學校的教學機床行程范圍較小。因此在編程時X與Z方向的退刀量不能和在仿真上一樣大,否則在運行程序時就報警。(在仿真上能加工出的零件不一定就能在實際的機床上加工出來,要略作修改。)(3)選程序時,有些同學會這樣操作:按區域轉換,按程序,把光標移到要加工的程序上,按打開,然后自動加工。結果不是你要選擇的程序,還是上個零件加工的程序。原因:在仿真中加工零件時按上述步驟可以加工,(有些同學不養成好習慣圖方便,一直這樣操作,實際操作時出問題了。)但在實際操作時必須先把光標移到要加工的程序上,按選擇,再按打開才能運行當前選擇的程序。(4)在實際操作中一旦報警,有些同學就不知道怎么辦了。因為在仿真中只要給你提醒,你按提醒做就行了,報警一般不用。但實際中你要先診斷看是哪的錯,再復位并進行調整后才能正常運行。(5)對刀時打不開對刀界面,并提醒你存取不允許,這時你要按診斷,再輸入口令即可對刀。這在仿真中是不會出現的。
在此我只列出了以上五條來說明仿真與實際操作在教學中的銜接。數控加工仿真軟件只是數控教學的輔助工具。教師應十分重視它在教學中的應用方法,擺正它在教學中的位置。既不能完全依賴數控加工仿真軟件放棄教師在教學中的引導作用,也不能忽視實際加工在教學中的重要作用。因此教師應該科學地、合理地發揮數控加工仿真軟件在教學中的作用,做好與實際操作在教學中的銜接。
摘要：數控加工仿真軟件的出現為高校教學做出了巨大貢獻。它不僅大大減少了學校在數控機床設備上的資金投入,而且也大大減少工件材料、機床的消耗和安全事故的發生。同時教師也實現了教學模式的多樣化,提高了學生的學習興趣和上課的效率。但在教學過程中不應完全依賴仿真軟件,教師應做好仿真操作與實際操作的銜接,才能使學生體會到真正的數控加工。
關鍵詞：數控加工仿真,多樣化,依賴,銜接
參考文獻
[1] 宇航數控仿真系統說明書.
數控加工仿真系統范文第3篇
那么現在中職學校數控開展的現狀如何呢?大多都面臨以下三個主要問題。一是生源問題:現在的中職學校已經是零門檻, 學生基本上也是零基礎, 大部分學生對學習并不感興趣, 并對所學的專業有盲目性。入學報名時只知報熱門專業, 并不知所學專業的實際內容, 也不知道以后將學習什么。二是數控實訓設備:現在各校的數控設備都處于短缺狀態, 這樣就造成學生實訓時間很少。學生整個在校時間平均下來只有幾周實訓, 就是在這幾周時間里還是好幾個學生共用一臺設備。三是在教學方面:一般學校的做法都是先上數控編程, 然后再進行實訓。這樣體現講授編程課時就是在黑板上加工零件, 加工過程和程序執行不易觀察, 造成所講授的內容抽象難以理解。結果老師在拼命地想講明白, 學生們也拼命想聽明白, 但最后總聽得云里霧里, 到實際操作時卻又不知從何下手, 還得實訓教師從頭再來, 無形中又減少了學生的實訓時間。造成編程課堂枯燥難以理解, 學生學習相當吃力。
基于這樣的情況, 大多數學校都引進了數控仿真軟件來輔助教學。數控仿真軟件具備對數控機床操作全過程和加工運行全環境仿真的功能。能夠完成整個加工操作過程的教學, 使原來需要在數控設備上才能完成的大部分教學功能可以在這個虛擬制造環境中實現。特別是把數控編程教學和仿真軟件結合起來, 既解決了理論課的枯燥難學問題, 同時也解決了因實訓設備少所帶來的問題。并且通過實踐發現也取得了很好的效果。使得編程課堂的教學變得更加生動、更加具體, 教學效果明顯得到提高。同時也提高了教師教學的積極性和學生學習的主動性。
如何把仿真軟件和數控編程課教學有機的結合在一起, 我校也經過多方面的嘗試。起初的做法是一分為二, 效果不是很理想。后來經過一段時間的教學嘗試, 發現把仿真軟件融入到數控編程理論課堂中, 效果很好。學生不僅很輕松的就掌握了編程知識, 并且對以后的數控實訓也有很好的促進作用。
要在教學中做到二者有機的融合, 一定要做好下面的工作。
1 深入分析教材, 教學內容模塊化, 實現項目式教學
把課堂上的理論知識點分解為一個個的教學模塊, 實現項目式教學。在教學中以培養學生能力為目標, 以項目為載體, 以動手操作為具體行動, 構建一個具有鮮明特色的項目式課程體系。按照學生應知應會, 循序漸進的方式, 把課程理論知識點吸入到一個個課題圖形中, 這樣學生學起來目的性、爭對性就比較強了, 學生的學習興趣也就比較大了。為了更好的提高學生的學習效果, 讓所有的學生都能夠吃的飽和能吃飽, 每次課堂所使用的項目必須備有兩套。其一為基礎項目, 此針對全班所有的同學。這一項目為是教學重點, 務必使所有學生都能掌握, 也必須要掌握。其二為提高項目, 主要針對的是學有余力的同學, 通過這一課題的學習能對本次課的學習有個更高層次的提高。
每次課都通過這兩個項目的教學, 所有學生都得到了不同層次的練習。并且通過這種訓練后, 學生對程序的編寫檢查和機床的操作每次都能得到提高, 對后面的數控實訓和以后的企業工作都是一個很好的促進。
2 改變課堂教學模式, 實行講練結合方式
利用仿真軟件來輔助教學, 一定要改變常規的教學方式。最好的做法就是把課堂搬到機房里, 利用機房里的投影和計算機來進行教學。以教師講解為輔, 以學生練習為主, 體現以學生為中心。同時為了使機房里的教學能起到更好的教學效果, 可以嘗試采用分組教學。其一可以利用每組的組長充當老師的幫手, 輔助完成機房課堂的教學管理。其二可以根據好差生搭配的原則, 以好帶差, 做到共同學習, 共同進步。
具體的教學過程可以按以下環節安排。
(1) 教師先利用投影把這堂課的主要內容進行集中講解, 同時輔以例題。講解結束后向學生下達任務書, 上面包括此次項目的訓練課題和評價標準。
(2) 學生根據教師事先分好的小組進行分組練習, 遇到問題先相互之間討論, 如果實在解決不了再求助教師。操作完成以后對照評價標準進行自評。此時學有余力的學生可以操作提高項目。
(3) 由教師牽頭組織, 小組之間進行互評。在評價的過程中對學生錯誤的地方進行講解和點評。
(4) 師生共同對本次訓練的內容進行總結, 并布置下次課的學習內容。
3 構件科學評價體系, 做好課堂總結
為了圓滿的完成每次課的教學任務, 做好下面兩點也是必不可少的。
其一, 為了能夠更好的去提高學生學習的積極性和主動性, 一定要做好學生小組間的自評和互評工作。通過組內自評學生可以看到自身對本次知識點的掌握程度, 通過小組間的互評可以看到別人的長處和不足, 對自身又是一個鼓勵和提高。對小組間的自評和互評工作, 教師要全程引導和參與。既要評價操作結果, 又要評價操作過程, 對仿真操作中學生的積極參與表現出來的良好品質要給予鼓勵和嘉獎。
其二, 數控加工仿真軟件只是對加工過程的模擬, 并非真實的加工過程。它無法替代學生在實際訓練時的操作, 尤其對切削用量、刀具選擇、零件裝夾等關鍵因素的考慮。而這樣的仿真程序一旦用于實際操作, 就很容易出現打刀、撞車的情況或影響零件的加工質量。對此, 教師應引起足夠重視, 并在每次項目操作完成后加以強調, 以便學生在以后的實訓時能正確的操作。同時要強調好的仿真操作完成并不代表以后機床就能很好的操作, 它只是一個實訓的基礎, 一定要讓學生保持一個謙虛謹慎的心態。
總之, 把數控仿真軟件用于數控編程課堂教學之中, 有利于改進數控教學方法, 提高數控教學水平。加強學生學習的積極性和主動性, 對學生的學習效果起到事半功倍的效果。
摘要：隨著各個中職學校數控專業的高速發展, 為了緩解數控設備少、數控教學枯燥的問題, 很多學校引入了數控仿真軟件來輔助教學。特別是在數控編程課堂教學中的應用。二者之間的有機結合使用, 使得編程課堂的教學變得更加生動、更加具體, 教學效果明顯得到提高。極大的提高了學生學習的積極主動性和學習效果。
關鍵詞：仿真軟件,數控編程,課堂,運用
參考文獻
[1] 朱明松, 王翔.數控車 (銑) 床編程與操作項目教程[M].
數控加工仿真系統范文第4篇
【摘要】 頻譜資源緊缺已成為限制無線通信技術發展的瓶頸，軌道角動量作為一種新型復用維度，由于其能夠實現在同一頻率同時傳輸多路信號，可以有效的提高系統的容量。本文通過對軌道角動量通信系統的誤碼率進行分析，并在此基礎上引入信道編譯碼，建立了基于軌道角動量的通信系統編譯碼模型。實驗結果表明，高斯噪聲環境下，不同調制方式下軌道角動量通信系統誤碼率與標準通信信道結果相近，相比較2FSK、2PSK而言， 軌道角動量通信系統中QAM調制具有更穩定、更優秀的性能。同時，模型中信道編譯碼的引入為今后軌道角動量通信系統在提高通信系統容量、解決系統模式串擾等方面建立了研究基礎。
【關鍵詞】 軌道角動量 RS碼 模式串擾 模型 誤碼率
隨著通信技術的不斷發展與更新，頻譜資源需求也隨之上升，如何能夠更有效的利用頻譜資源已經成為了人們研究的熱點。軌道角動量作（orbital angular momentum ，OAM）為一種與相位、幅度、極化完全不同的新型維度被引入到無線通信中。關于OAM的編碼[1]問題，主要有兩個方向，一種是對OAM本身進行編碼，將不同的模態對應成不同的碼字進行傳輸；另外一種就是將OAM渦旋波作為載體進行信息傳輸。理論上OAM渦旋波在同一頻率的各模態之間是正交的，互不干擾。但是，實際無線通信系統信號在傳輸過程中，由于渦旋電磁波產生方法存在的一些缺陷，會引起信號的失真、模式串擾等問題[2]，信道編譯碼技術此時就顯得尤為重要。里所（Reed-Solomon，RS）碼其糾錯能力強、構造方便算法相對簡單等優點，逐步成為一種最有效、應用最廣泛的信道編碼。
本文提出一種基于RS碼的多模態OAM通信系統信道編譯碼的實現方法。首先通過對OAM通信系統的研究，建立相應的模型。然后在此模型中引入RS編譯碼模塊來實現多模態OAM通信系統信道編譯碼，為解決OAM各個模態串擾、信號失真等建立研究基礎。
一、軌道角動量的信道編譯碼原理
在這一部分，我們提出如何通過在軌道角動量通信系統引入信道編譯碼來解決系統出現信號的失真、模式串擾等問題。
其中E，B分別為電場強度和磁感應強度， ε0為真空中的介電常數，r為場點的矢徑。
SAM只有水平極化、垂直極化和圓極化三種狀態，而OAM在理論上是具有無限多個狀態的，而這無限多個狀態又是相互正交的。
對具有OAM的通信系統進行信道編譯碼，實現多路信息的同頻傳輸，有利于提高系統性能。圖1為OAM通信系統編譯碼框圖，通過在多模態OAM通信系統引入傳統的RS碼，將RS碼與OAM很好的結合在一起，能夠有效的降低系統誤碼率。
RS碼的譯碼是從計算接收碼字的伴隨式入手。首先通過接收多項式r（x）求得N-K個伴隨式。然后通過求解錯誤位置多項式來求解錯誤位置，根據錯誤位置找出錯誤值，得到實際錯誤符號個數，確定錯誤多項式。最后，將錯誤多項式與接收多項式對應位置相加，完成糾錯。
二、通信系統建立
由于渦旋電磁波受相位影響較大，所以假設本文的OAM通信系統的發送端與接收端是視線傳播。
本文所討論的OAM通信系統是采用均勻圓形陣列天線（uniform circular arrays，UCA）產生攜帶OAM的電磁波?；赨CA的OAM通信系統模型如圖2所示。OAM通信系統在發送端和接收端分別采用陣列天線，在發送端，可以通過改變陣元間饋電相位的關系來獲得不同模態的OAM波。規則排列的圓形陣列多天線系統，利用電磁波的干涉和疊加原理，控制各個陣元之間饋電的相位差，獲得渦旋電磁波的不同模態值。在接收端，系統通過UCA接收渦旋信號，實現渦旋信號的解調后，信息得以恢復。
系統中數字調制與解調主要采用三種方式： FSK，PSK， QAM。仿真系統的構建主要在于兩個部分，發送端的螺旋調制器和接收端的螺旋解調器[6]。系統中采用緩存器對數據進行緩存，以此得到一個完整周期的數據。發送端螺旋調制器的功能就是將要傳輸的信號進行復制和移動相位l？？ false，相當于將一列串聯信號轉換成并聯信號進行發送。其中，φ表示相移的大小。各個相移信號對應一個天線，各個天線的信號相同且獨立。要產生l個模態值，需要2l+1個天線。接收端螺旋解調器就是螺旋調制器的反向處理過程。螺旋解調器的作用就是將接收到的渦旋電磁波信號進行相移，使他們具有相同的相位并且疊加，如同并聯信號到串聯信號的轉換。
三、實驗結果
本文對所建立的OAM通信系統進行研究，分別對不同調制方式下未引入信道編譯碼的OAM通信系統與引入信道編譯碼的OAM通信系統進行了仿真分析。
3.1 不同調制方式下OAM通信系統的誤碼率
2FSK調制方式下基帶系統的誤碼率曲線與理論的非相干檢測誤碼率曲線相近。本文分別取本征值為l=2、l=3、l=4，對系統進行了誤碼率曲線的繪制，結果如圖3（a）所示。2PSK調制方式下系統的誤碼率曲線如圖3（b）所示，與2PSK調制下的誤碼率理論值相比較，當具有高的信噪比的時候OAM通信系統誤碼率更高，主要是因為OAM通信系統是通過相移操作來達到我們要的效果，所以對相移比較敏感。相比較2FSK、2PSK，無線通信中QAM調制具有更穩定、更優秀的性能。QAM調制比2PSK的具有更高的比特率，比2FSK有更低的錯誤概率。當QAM調制方式引入到OAM通信系統中，系統的誤碼率也比傳統的QAM調制的誤碼率理論值更低，如圖3（c）所示。仿真中所采用的QAM星座映射方式是最簡單的星座映射方式環狀8-QAM。
3.2 基于RS碼信道編譯碼的實現
為了解決因電磁渦旋波產生方法存在的一些缺陷，如渦旋電磁波在發送接收時天線不能對準、信道失真等情況引起的模式串擾等問題，需要在系統中加入信道編譯碼。
本文采用了多進制編碼RS（7，3）碼，調制方法采用8-QAM調制，以此來分析基于RS碼的OAM通信系統的信道編譯碼實現。仿真結果如圖4所示：
圖4中QAM調制方式下，OAM通信系統的性能比理論上的QAM調制下更好。為獲得同一誤碼率，OAM通信系統需要更低的信噪比。同時，在同一信噪比的條件下，OAM通信系統比傳統的通信系統具有更低的誤碼率。
五、結束語
在本文中，我們研究了將OAM作為無線通信中一種調制方式應用RS編譯碼的一種通信系統。采用門特卡羅仿真來驗證OAM應用在無線通信中的可行性，通過分析可以看出實現多路信息在同一頻率的傳輸，可以提高頻譜利用率，最終解決頻譜資源有限的問題。所以，基于OAM系統的無線通信系統在下一代無線通信技術中具有很大的應用價值。我們可以采用多種方式來解決OAM在無線通信中的模式串擾問題 ，如：均衡技術、OAM時分編碼、自適應調制和信道編碼等。本文通過在OAM通信系統引入RS碼，為今后研究OAM通信系統信道編譯碼提供了研究基礎。RS碼是一種特殊的多進制碼，它可以解決生成多項式糾錯能力的關系問題。并且由于RS碼具有糾正多個錯誤的能力、編碼效率高等特點，很適合用作OAM通信系統信道編譯碼的前期研究，并且可以為后期對OAM通信系統信道編譯碼的研究建立一定的研究基礎。
參 考 文 獻
[1] Allen B， Tennant A， Bai Q， et al. Wireless data encoding and decoding using OAM modes. Electronics Letters， 2014， 50（3）： 232-233
[2] Ren Y， Zhang Y， Yue Y， et al. Efficient crosstalk mitigation of OAM based 400-Gbit/s QPSK data transmission in 1.1-km vortex fiber by using soft-decision LDPC codes： CLEO： Science and Innovations ， 2013 .America， 2013： CM2G. 5.
[3] Nevels.R， Kish.L. Twisted waves： concept and limitations[J].Antennas and Propagation Society International Symposium（APSURSI） on IEEE ， 2013，978（1）：1460-1461.
[4] Gaffoglio R， Cagliero A， De Vita A， et al. OAM multiple transmission using uniform circular arrays： numerical modelling and experimental verification with two digital television signals. arXiv preprintar Xiv：1511.02341，2015.
[5] 白婷婷. 高速通信系統中RS編解碼的應用. 電子測試，2015，23（02）：57-59.
[6] Gaffoglio R， Cagliero A， De Vita A， et al. OAM multiple transmission using uniform circular arrays： numerical modelling and experimental verification with two digital television signals. arXiv preprintar Xiv：1511.02341，2015
數控加工仿真系統范文第5篇
摘要：為了提高“通信電子線路”課程實踐教學的教學質量，對該課程實踐教學進行了研究和改革,在原來實驗教學的基礎上，增加虛擬實驗項目的開發，用SystemView軟件搭建仿真系統，通過對相關參數的設置,分析了系統的波形和頻譜，達到良好的實驗效果，加深了學生對課程的理解，培養了學生的創新精神。
關鍵詞：通信電子線路；實踐教學；虛擬實驗
Research of Systemview Used in Simulation of Communication Electronic Circuit Course
MAO Hong-yan
(Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 110136, China)
Key words: communication electronic circuits; system view; simulation
通信電子線路是通信工程、電子信息工程等相關專業的一門重要的專業基礎課，它以“信號與系統”、“電路分析’，、“低頻電子線路”等課程為基礎，研究的主要內容是:高頻小信號放大器、功率放大器、振蕩器、調制與解調器與混頻器、反饋控制電路等的工作原理與分析方法。通過學習通信設備中常用電路的原理、組成、性能分析和設計方法，獲得通信電子線路的基本理論、基本方法和基本技能，具有通信電路系統的分析和設計能力。
以前的通信電子線路的教學方式,主要采用理論教學+驗證實驗的方式。理論教學完成在課堂上,對各單元電路的電路構成和原理、元件參數計算和設計等方面進行講解。在驗證實驗中,學生通過各種高頻通信實驗箱,按照實驗指導書進行連接,之后通過示波器、毫伏表等設備,觀測輸出信號,得出實驗結果。在實驗中,學生的主要工作就是將輸入信號接入電路中,得出測量結果，而對電子線路的相關問題分析不深入。
我們對“通信電子線路”課程的實踐教學進行改革，在演示性和驗證性實驗基礎上，增加了虛擬實驗項目的開發,將動態仿真軟件應用于通信電子線路的實驗教學中,從而為學生提供通信系統開發、設計、調試的平臺，幫助學生更好地理解和掌握通信電子線路原理。
1System View軟件介紹
Systemview是美國ELANIX公司推出的軟件，它為用戶提供了一個完整的動態系統設計、仿真和分析的可視化軟件環境，利用此軟件可以構造出各種復雜的模擬、數字、數?；旌舷到y，可用于各種線性或非線性系統的設計和仿真。SystemView屬于一個系統級工具平臺，可進行包括數字信號處理（DSP）系統、模擬與數字通信系統、信號處理系統和控制系統的仿真與分析，軟件配置了大量圖符塊庫，用戶很容易構造出所需的各種仿真系統，并可以分析時域波形圖、眼圖、功率譜、星座圖和各類曲線。[4]
SystemView的庫資源十分豐富，包含若干圖標的基本庫（MainLibrary）及專業庫（OptonalLibrary），基本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數運算器等；專業庫有通信、邏輯、數字信號處理、射頻/模擬等；它們特別適合于通信系統的設計、仿真和方案論證；并可進行各種系統時域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路（混合器、放大器、RLC電路、運放電路等）進行理論分析和失真分析[4]。
在系統設計和仿真分析方面，SystemView還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查、分析系統波形。在窗口內，可以通過鼠標方便的控制內部數據的圖形放大、縮小、滾動等。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的“接收計算器”，可完成對仿真運行結果的各種運算、譜分析、濾波。
2SystemView在《通信電子線路》中的應用
通信電子線路課程中，有一些通信和電子線路的原理不好理解，應用仿真軟件做通信系統的仿真，幫助學生更好地理解和掌握通信電子線路原理。在虛擬實驗項目的開發中，通過計算機仿真軟件對所學內容進行模擬實驗，我們在教學中使用的是SystemView。在通信電子線路課程中，像幅度調制、解調一章內容，可對各種調制、解調用SystemView建立系統分析。其它內容如：頻率調制、解調、反饋控制電路、鎖相環路、超外差式收音機系統等等都可用SystemView建立仿真系統來進行分析。
在仿真過程中,主要完成元器件和儀器的選擇,設置相關的參數,并按照系統構成進行線路的連接,實現系統特性的仿真。通過此仿真軟件,能非常方便地將系統原理圖設計、仿真、運行等過程融為一體,組成計算機實驗平臺。SystemView具體的仿真步驟如下：建立通信系統的數學模型;從各種功能庫中選取或拖動圖符,構建通信系統;設置系統的定時參數;據系統性能指標,對各模塊參數設置并調整參數；行仿真系統，過分析窗口、波形、頻譜來觀察分析結果[5]。
3SystemView的應用實例
為了更好地說明問題，下面以通信電子線路課程中幅度調制、解調來進行仿真和分析，幅度調制、解調是通信電子線路課程的重要內容。
3.1 AM系統調制及包絡解調仿真
在SYSTEMVIEW中，按照AM系統調制及包絡解調流程圖放置各個元器件，，設定其相應參數并連線，建立仿真系統如圖1所示：設置載波的振幅為1V，頻率為10HZ，調制信號振幅為1V，頻率為100HZ，直流分量的設置：雙擊Source，選擇Noise按鈕，在出現的元件列表中選擇PN Seq，設置幅度為0.5V，理想低通濾波器最低截止頻率設定為100HZ，
圖1 AM系統調制包絡解調流程圖
點擊“運行”圖標后運行系統，運行無誤后，點擊查看波形圖標查看各部分的時域波形。各部分輸出時域波形分別如圖2所示：
圖2 AM系統各部分波形圖
由圖2可以看出，在波形上，已調信號的幅值隨基帶信號變化而呈正比地變化；用相干解調法解調出來的信號（c圖）與基帶信號（a圖）基本一致，實現了無失真傳輸。
3.2 DSB系統調制及相干解調仿真及結果
在SYSTEMVIEW中，按照DSB系統調制及解調流程圖放置各個元器件，設定其相應參數并連線，完整的系統圖如圖3所示：
圖3 DSB系統調制相干解調流程圖
點擊“運行”圖標后運行系統，運行無誤后，點擊查看波形圖標查看各部分的時域波形。頻域波形各部分輸出波形時域分別如圖4所示：
圖4 DSB系統調制、解調各部分時域波形圖
由圖4可以看出，在波形上，已調信號的包絡不再與原基帶信號的變化規律一致，不能用包絡檢波來恢復，用相干解調法來解調，解調出的信號與基帶信號基本一致，只是在時域上有一定的延時，但也實現了無失真傳輸。
4結論
通過以上分析可見，工程技術人員利用SystemView進行通信仿真很方便，只需要考慮系統的設計要求指標，不必花太多時間去編程來建立仿真模型。在設計過程中，能快捷地實現各種通信系統的仿真實驗，根據各模塊的對話窗口來設置合理參數,并對系統進行調試、通過分析窗口來觀測相應的波形，從而驗證系統的正確性。仿真實驗比用硬件實驗節省經費、易改變實驗參數，在教學中采用仿真實驗，可發揮學生想象力來設計實驗，通過實驗結果分析，改進實驗，從而培養學生的創新精神。
參考文獻：
[1]朱穎莉.高頻電子線路實驗教學改革的探索[J].高校實驗室工作研究,2008(12).
[2]廖惜春.基于工程應用的“高頻電子線路”課程教學研究[J].電氣電子教學學報,2007,4(5):12-14.
[3]毛紅艷,蘇葦,王蓉.基于MATLAB計算機仿真在通信教學中的應用[J].沈陽工程學院學報,2007(3).
[4]孫屹.SystemView通信仿真開發手冊[M].北京:國防工業出版社,2004.
[5] SystemView使用手冊[M].美國:Elanix公司,1998.
數控加工仿真系統范文第6篇
1 新的教學理念和教學手段
采用通過實踐以學習的教學理念, 激發學生探索創造的積極性, 真正提高學生的動手能力和綜合能力。從學生角度, 通信系統仿真課程不再是單純的概念和思想的傳授, 而是自己主動性地介入到通信系統仿真的理解當中;從教師角度, 通信系統仿真課程不再是經典的教學結論, 而是不斷探索并與學生同成長的過程;從教學手段上來說, 改變傳統教學方法, 形成以項目來驅動, 以案例為導向的教學方法。同時, 針對不同專業方向, 不同接受能力的同學, 因材施教, 采用不同級別的案例教學。
2 構建體系化的通信系統仿真課程系列
通信系統仿真課程涵蓋的知識面很寬, 涉及的課程較多, 學院以通信系統仿真課程為基礎的課程體系, 起到“承前啟后”的作用, 即除了本學科體系外, 也包括相關的課程體系, 如《EDA及VHDL語言》《DSP》《ADS》《射頻仿真設計軟件—以Agilent EEsof EDA為例》《Matlab語言/Simulink圖形化仿真》《System View》《通信網絡仿真》等課程體系, 這些課程體系將加速通信系統從概念、仿真到實現的優化設計過程。通過課程體系的研究及梳理, 如果這些課程得到系統開展, 將可以極大的提升學生學習的科學性、系統性以及實用性。同時, 各相關課程也通過通信系統仿真課程實現了理論與實踐的結合。
3 創新的實驗手段
原來教學活動中主要采用Math Works公司開發的Matlab語言作為仿真工具[2], 但其存在著可讀性、可重用性和可擴展性差, 人機界面不友好, 維護困難等缺點, 即便通信工程師在Simulink仿真環境下搭建仿真模塊實現通信系統的分析和仿真, 也多數是針對具體問題搭建若干具體的仿真模塊。學生使用這一仿真平臺時, 編寫通信仿真程序時必須考慮代碼方面的問題, 再加上如果對專業課程理解不深刻, 就會感覺吃力。從而影響到對專業課程的學習興趣以及對內容的理解, 因此, 為提高課程設計的教學效果, 將Systemview[3]等軟件引入到通信系統仿真課程設計中, 有效的解決以上問題。
4 教學方式和內容改革
通信系統仿真研究生課程是通信學院2000年開設, 初期課程過多、偏重于理論的教學, 并且仿真實驗內容大部分為驗證實驗, 學生創新的環節很少, 而且由于條件限制, 都要求學生在堂下自己進行。將課程理論與實踐完美, 需要從教學方式和內容上有所改進。2010年根據研究生創新教育的培養模式轉變改為結合理論和實驗, 以實驗為主的研究生專業課程, 將通信系統仿真課程從理論課教學改為實驗室課程。
通信系統仿真課程教學分為三個階段, 即:理論教學+典型仿真實踐+案例設計, 其中, 理論環節是基礎, 典型仿真實踐是過渡, 案例設計達到目標。理論教學階段, 通過講解通信系統仿真理論使學生掌握通信系統仿真的知識體系架構、各個關鍵子系統及大系統的建模與仿真的基本原理和設計方法;典型仿真實驗階段, 學生可以通過完成軟件包提供的實驗加深對典型通信系統仿真的了解, 提高動手能力和學習初步的開發技能和技巧;案例仿真設計階段為提高階段, 由學生自主設計實驗案例, 組成包括仿真預處理、仿真引擎、仿真后處理等模塊的較完整仿真案例, 然后在大的通信系統仿真試驗中使用自己的模塊完成不同研究方向的開放性課題的實際功能驗證, 提高學生的創新能力。
在實驗內容的篩選上, 將典型通信系統與當前復雜的通信新技術融合起來, 實現實驗內容傳統性和時效性的緊密結合?；就ㄐ爬碚摲抡骖}目主要包含各種調制與解調方法、信道編碼、PCM編碼與傳輸等內容。教師給出課題要完成的各項指標, 要求學生自行設計、實施、調試及仿真時序波形, 分析、總結課題中的問題, 既體現了設計的靈活性, 也給學生留下了創新機會, 使學生初步掌握現代數字通信系統的基礎理論以及仿真方法。典型通信系統綜合性實驗綜合了各通信模塊單元的實驗內容, 將模擬信號數字化、編碼解碼、時分復用、各種調制解調 (如QPSK, QAM) 、濾波等多個環節結合在一起, 培養學生綜合運用所學知識的能力。融合了通信系統原理、數字通信原理、信號與系統、數字信號處理等課程, 在復雜性實驗環節中, 我們結合目前現代通信理論和新技術, 圍繞數字視頻廣播DVB、基于無線局域網技術的OFDM、藍牙等技術展開研究和實驗, 學生自由選取實驗內容, 通過查閱文獻設計通信系統, 計算實驗參數, 最終完成總體設計。使得學生在已有知識的基礎上, 擴展知識結構、跟蹤科技前沿, 充分了解和掌握現代通信技術。在新技術實驗環節方面, 圍繞寬帶CDMA/MIMO-OFDM通信的上行鏈路、下行鏈路以及各種信道特性進行仿真。深刻理解3G/B3G技術內涵, 把握通信新技術的發展方向。經過兩年的建設, 通信系統仿真課程設計建立了如圖1所示:通信基本理論實驗→典型通信系統設計→復雜通信系統設計→新技術應用→創新實踐等多層次實踐體系。體現了基本途徑與綜合途徑相結合, 課內與課外相結合, 知識學習與經驗積累相結合的立體化體系特點。
5 結束語
針對研究生創新型通信系統仿真課程教學的特點, 制定合理的教學內容, 采用科學的教學方法, 提供先進的教學條件, 在培養創新型研究生上進行了有益的探索, 從而最終取得良好的教學效果。所培養研究生先后在挑戰杯賽中獲得全國二等獎、研究生電子設計競賽中獲得西南賽區二等獎等。
摘要：對本?！巴ㄐ畔到y仿真”課程進行創新性改革。采用新的教學理念和教學手段, 構建體系化的通信系統課程系列, 形成了多層次實驗內容和仿真實驗手段。通過理論教學階段、典型通信系統模塊及仿真階段、案例仿真設計階段三個階段的銜接, 培養學生創新性開發設計的意識和能力。實踐表明, 教學改革取得了顯著的效果。
關鍵詞：通信系統仿真,創新性改革,仿真實驗
參考文獻
[1] 張素香, 李保罡, 王雅寧.基于創新型人才培養的通信系統仿真課程教學研究[J].中國現代教育裝備, 2011 (17) .
[2] 邵玉斌.Matlab/Simulink通信系統建模與仿真實例分析[M].清華大學出版社, 2008.