adams建模與仿真教程

第一篇：adams建模與仿真教程

adams運動仿真教學

起重機的建模和仿真，如下圖所示。

1)啟動ADAMS 1. 運行ADAMS，選擇create a new model; 2. modal name 中命名為lift_mecha; 3. 確認gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS;ok 4. 選擇setting——working grid，在打開的參數設置中，設置size在X和Y方向均為20 m，spacing在X和Y方向均為1m;ok 5. 通過縮放按鈕2)建模

1. 查看左下角的坐標系為XY平面

2. 選擇setting——icons下的new size圖標單位為1 3. 在工具圖標中，選擇實體建模按鈕中的box按鈕4. 設置實體參3.53.數;

，使窗口顯示所有柵格，單擊F4打開坐標窗口。 On ground Length :12 Height:4 Depth:8 5. 鼠標點擊屏幕上中心坐標處，建立基座部分 6. 繼續boxNew part Length :3 Height:3 Depth: 3.5 設置完畢，在基座右上角建立座架Mount部件 建立Mount座架部件，設置參數：

7. 左鍵點擊立體視角按鈕架到基座中間部位：

，查看模型，座架Mount不在基座中間，調整座

①右鍵選擇主工具箱中的position按鈕圖標

中的move按鈕

②在打開的參數設置對話框中選擇Vector，Distance項中輸入3m，實現Mount移至基座中間位置

③設置完畢，選擇座架實體，移動方向箭頭按Z軸方向，Distance項中輸入2.25m，完成座架的移動

右鍵選擇座架，在快捷菜單中選擇rename，命名為Mount 8. 選擇setting—working grid 打開柵格設置對話框，在set location中，選擇pick 選擇Mount.cm座架質心，并選擇X軸和Y軸方向，選擇完畢，柵格位于座架中心

選擇主工具箱中的視角按鈕

，觀察視圖 將spacing—working grid ，設置spacing中X和Y均為0.5 10. 選擇圓柱實體繪圖按鈕New part Length:10m Radius:1m 選擇座架的中心點，點擊左側確定軸肩方向，建立軸肩，單擊三維視圖按鈕，觀察視圖

，設置參數：

11. 繼續圓柱工具① 設置參數： New part Length: 13m Radius: 0.5m ② 選擇Mount.cm作為創建點，方向同軸肩，建立懸臂

，繪制懸臂

③ 右鍵選擇新建的懸臂，在快捷菜單中選擇part_4——Rename，命名為boom ④選擇懸臂，移動方向沿X軸負向，實現懸臂的向左移動：

1)右鍵選擇工具箱中的position按鈕中的move按鈕

2)在打開的參數對話框中，選擇vector，distance中輸入2m，點擊懸臂，實現移動

⑤ 右鍵點擊實體建模按鈕設置圓角半徑為1.5m ⑥ 左鍵選擇座架上側的兩條邊，點擊右鍵，完成倒角

，在彈出的下一級菜單中選擇導圓角工具

，

12. 選擇box按鈕圖標① 設置參數： New part Length : 4.5 Height: 3.0 Depth: 4.0 ② 選擇懸臂左側中心點，命名為bucket，建立鏟斗

，創建鏟斗

③ 右鍵選擇position按鈕下一級按鈕move按鈕

④ 在打開的參數對話框中，選擇vector，distance中輸入2.25m，選擇鏟斗，移動方向沿全部坐標系X軸負方向，實現鏟斗的橫向移動

⑤ 在主工具箱中，選擇三維視圖按鈕，察看鏟斗

⑥ 繼續選擇move按鈕，設置參數中選擇vector，distance中輸入2.0m，選擇鏟斗，移動方向沿全部坐標系 Z軸負方向，實現鏟斗的縱向移動

⑦ 移動完畢，選擇主工具箱中的渲染按鈕render，察看三維實體效果，再次選擇render按鈕，實體圖則以線框顯示

⑧ 右鍵點擊實體建模按鈕，再彈出的下一級按鈕中選擇倒角工具的參數設置對話框中，設置倒角Width為1.5m， ⑨ 選擇鏟斗下側的兩條邊，完畢單擊右鍵，完成倒角

⑩ 右鍵選擇實體建模工具按鈕，再下一級按鈕中選擇Hollow按鈕的參數設置對話框中設置參數Thickness為0.25m 選擇鏟斗為挖空對象，鏟斗上平面為工作平面，完畢點擊右鍵挖空鏟斗

，在打開，在打開

3)添加約束

根據圖示關系，添加鏈接 ① 在主工具箱中，選擇轉動副bod——1 loc和pick feature

，下方的參數設置對話框中，設置參數2 ② 選擇基座和座架，然后選擇座架中心Mount.cm，旋轉軸沿y軸正向，建立座架與基座的轉動副

③ 繼續用轉動副按鈕，建立軸肩與座架間的轉動副，設置參數為2 bod——1 loc和Normal to grid，選擇軸肩和座架，再選擇座架中心點，建立轉動副 ④ 繼續用轉動副按鈕，建立鏟斗與懸臂間的轉動副，設置參數為2 bod——1 loc和Normal to grid，選擇鏟斗與懸臂，再選擇鏟斗下側中心點，建立轉動副 ⑤ 選擇主工具箱中的平動副

，設置參數2 bod——1 loc和pick feature，選擇懸臂與軸肩，再選擇懸臂中心標記點，移動方向沿X軸正方向，建立懸臂和軸肩間的平動副

⑥ 右鍵點擊窗口右下角的Information 信息按鈕，選擇約束按鈕，觀察是否按要求施加約束，關閉信息窗口 ⑦ 檢查完畢，選擇仿真按鈕運動 4)添加運動

① 選擇主工具箱中的旋轉運動按鈕

，右鍵點擊座架中心標記點，在彈出的

，對系統進行仿真，觀察系統在重力作用下的選擇窗口中，選擇JOINT_mount_ground,給座駕與基座的轉動副添加轉動運動 ② 選擇俯視圖按鈕，觀察旋轉運動副的箭頭圖標

③ 右鍵點擊該運動，在彈出的快捷菜單中選擇motion_mount_ground——modify在修改對話框中，修改function項為360d*time ④ 重復上述動作，在軸肩和座架之間建立旋轉運動Motion_shoulder_ground, ⑤ 右鍵點擊該運動，在彈出的快捷菜單中選擇motion_shoulder_ground——modify在修改對話框中，修改function項為-STEP(time,0,0,0.10,30d) ⑥ 重復上述動作，在鏟斗和懸臂之間建立旋轉運動Motion_bucket_boom ⑦ 設置運動函數為45d*(1-cos(360d*time))

⑧ 右鍵點擊主工具箱中旋轉運動按鈕，選擇下一級平行運動按鈕，點擊懸臂中心平動副，在懸臂和座架間建立平行運動

⑨ 設置平行運動函數為STEP(time，0.8，0，1，5)

⑩ 選擇主工具箱中的仿真按鈕，設置仿真參數END Time：1;Steps：100，進行仿真

5)測量和后處理

① 鼠標右鍵點擊鏟斗，打開右鍵快捷鍵，選擇測量measure ② 系統打開參數設置對話框，將Characteristic設置為CM Point，Component 設置為Y,測量Y向位移。

③ 點擊Apply，出現空白的測量窗口 ④ 點擊總工具箱中測量長度按鈕

，測量懸臂左端點與軸肩右端點間的距離

保存文件qizhongji在E：jiben0520053377目錄中，推出系統。

其它CAD圖與ADAMS軟件的接口

1)在solid-edge、solid-working、p-re、UG等三維造型軟件中，繪制三維圖形，下圖所示為裝載機的工作裝置CAD三維圖;

裝載機工作裝置中包含許多零部件，為簡化仿真模型，可以在建立三維圖形時，將鏈接螺栓等非傳動件忽略，將其質量添加到相連的傳動件上即可，切記：在CAD軟件裝配圖繪制完三維圖后，將文件保存為.igs為后綴的格式退出。 2)將三維CAD圖形文件調入ADAMS軟件

打開ADAMS軟件，進入ADAMS界面，進行以下操作：

① 在File菜單，選擇Import命令，顯示文件輸入對話框。

② 在File Type欄，選擇輸入的CAD文件格式，后綴為.igs格式，顯示輸入的CAD文件對話框，如上圖所示。

③ 在File To Read右邊的空框內輸入文件名，方法為：鼠標放在空框內，點擊右鍵，選擇browse，打開文件瀏覽對話框，找到已保存的后綴為.igs的文件，雙擊即可。

④ 在Part Name 欄，輸入ADAMS數據庫名。

⑤ 選擇OK按鈕，即可將CAD文件調入ADAMS軟件中。

1)點擊放大縮小圖標示調入的圖形;

2)修改個零部件的物理特性：視圖在由CAD軟件調入ADAMS軟件后，其各部件的物理特性丟失，只保留了幾何特性，所以，為進行系統仿真，需要對每一個零部件添加材料特性，方法如下：

① 將鼠標放在要修改的零部件上，點擊右鍵，依次選擇：浮動菜單的第一項part—modify，打開修改對話框;

，將鼠標放在繪圖視窗內，按下左鍵，移動鼠標，顯

② 在category欄選擇mass properties;在define mass by欄選擇geometry and material type;在material type 欄，輸入零件的材料

③ 點擊修改對話框下角的show calculated inertia，計算零件的質量和轉動慣量等參數;

④ Ok退出，即完成零件的物性修改，其它零件類推。

3)根據前面仿真分析方法對導入后的裝載機工作裝置進行仿真分析。 4)測量輸出起升油缸的作用力，保存文件，退出系統。

第二篇：物流建模與仿真

一、 請簡述對建模與仿真的認知(300字)

通過這學期對物流建模與仿真的學習，讓我認識到了物流系統建模與仿真對現實當中物流的重要性。物流系統建模與仿真是現代物流中的助力，能很大程度的減少物流當中的成本和可能出現的問題。

隨著現代物流理論和實踐迅速的發展，所提出的研究問題日益復雜，非確定因素、模糊因素眾多，因果關系復雜，單獨應用數學方法就難以進行描述或很難求解且有時無法求解，使得我們的研究需要采用計算機仿真的方法來輔助解決。而物流系統建模與仿真也是在與時俱進，當下的物流系統建模與仿真則是盡可能的確定現實中對其相關的因素利用仿真軟件模擬和計算物流活動。以達到減少在物流活動中不必要的損失和時間。

例如：生產物流系統、倉庫物流、車間物流、供應鏈物流、物流中心業務流程、港口集裝箱堆場場橋作業調度、汽車滾裝碼頭物流等物流系統的建模與仿真。這其中能節省大量的時間或者成本。所以，物流系統建模與仿真是現代物流運營和進一步發展的必不可少的一項至關重要的技術。

二、 這門課學到了哪些知識與技能(200字)

經過一學期的學習和對這門課的深入了解，讓我對這門課獲益良多。不僅學到了豐富的理論知識，還有大量的電腦實踐經驗。例如:銀行排隊系統模型—通過不斷的添加和設置變量讓整個系統更加完善和貼近現實。還有物流配送作業系統---通過兩個物流中心對周邊物流點的進行運送作業，利用物流系統仿真軟件anyloca將物流點、配送中心、GIS 地圖、配送人員、配送車輛等變量一一建立起來，得到的就是兩個物流中心對周邊物流點進行作業的動態圖，通過加速時間再進行數據分析就可以得到相關數據，然后可以通過數據的反饋進行修改的到一個合理物流配送方案，以達到節省時間和成本的目的。還有用于數據分析、矩陣運算等相關計算的matlab軟件。這是一款功能強大的軟件，matlab可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。

三、 所學到的知識和技能可以應用到哪些方面，請選一項進行詳細說明(500字)

通過學習物流系統建模與仿真和matlab軟件可以應用到很多領域。比如物流系統建模與仿真可以應用到生產物流系統、倉庫物流、車間物流、供應鏈物流、物流中心業務流程、港口集裝箱堆場場橋作業調度、汽車滾裝碼頭物流等物流系統的建模與仿真。這其中能節省大量的時間或者成本。Matlab可以數值分析、數值和符號計算、工程與科學繪圖、控制系統的設計與仿真、數字圖像處理技術、數字信號處理技術、通訊系統設計與仿真、財務與金融工程、管理與調度優化計算等。

例如：生產物流系統的重構--- 在實際生產過程中，產品生產的90%的時間都用于儲存、裝卸、搬運等流轉過程中。這些物流活動嚴重牽制了整個生產過程。因此，生產物流系統的重構是企業生產系統重構的關鍵。而要實現生產物流的重構，主要是尋找物流資源進行科學控制和調度的方法。對物流的控制問題，常見的數學方法有兩種：一時數學規劃，但對于物流系統這樣龐大、復雜且隨機性強的系統建立一個完備的數學模型幾乎是不可能的;另一種是把工作的流動認為是無計劃的其決策則完全根據系統單循環idea狀態并利用啟發式調度規則來確定，但缺乏理論基礎。我們可以考慮將物流控制系統獨立起來并將計劃調度作用于控制系統，即在計劃調度層就保證其最終解的理論性，并利用仿真的手段來驗證調度方案。在這一思想的指導下，有關學者提出了一種基于時間的任務隊列方法而建立的面向可重構生產物流系統仿真平臺，在物流資源重構和電鍍策略的基礎上分析各種物流方案的性能，為生產物流重構提出了有效的解決途徑。

第三篇：物流三維建模與仿真

學 生 實 踐 報 告

課程名稱：物流三維建模與仿真

學生學號：

所屬院部：

(文科類)

專業班級：

學生姓名：

商學院 指導教師：

20 ——20 學年 第 學期

金陵科技學院教務處制 實踐報告書寫要求

實踐報告原則上要求學生手寫，要求書寫工整。若因課程特點需打印的，要遵照以下字體、字號、間距等的具體要求。紙張一律采用A4的紙張。

實踐報告書寫說明

實踐報告中一至四項內容為必填項，包括實踐目的和要求;實踐環境與條件;實踐內容;實踐報告。各院部可根據學科特點和實踐具體要求增加項目。

填寫注意事項

(1)細致觀察，及時、準確、如實記錄。 (2)準確說明，層次清晰。

(3)盡量采用專用術語來說明事物。

(4)外文、符號、公式要準確，應使用統一規定的名詞和符號。 (5)應獨立完成實踐報告的書寫，嚴禁抄襲、復印，一經發現，以零分論處。

實踐報告批改說明

實踐報告的批改要及時、認真、仔細，一律用紅色筆批改。實踐報告的批改成績采用百分制，具體評分標準由各院部自行制定。

實踐報告裝訂要求

實踐報告批改完畢后，任課老師將每門課程的每個實踐項目的實踐報告以自然班為單位、按學號升序排列，裝訂成冊，并附上一份該門課程的實踐大綱。

實踐項目名稱： 物流三維建模與仿真的基礎操作實踐學時： 8 同組學生姓名： 實踐地點： 實踐日期： 實踐成績： 批改教師： 批改時間：

指導教師評閱：

一、實踐目的和要求

本課程實踐教學的總體目標是在掌握物流系統建模理論知識的基礎上，通過物流實驗室的taraVRbuilder軟件，熟練掌握物流三維建模及仿真過程，并能設計物流系統，為從事相關工作打下堅實的實踐基礎。

上述總體目標主要由多個具體的階段性目標組成,遵循由淺入深、循序漸進的教學思路，有計劃按步驟地加以落實。“物流三維建模與仿真的基礎操作”的實踐目的和要求是：

1、熟悉TaraVRbuilder三維建模及仿真軟件的操作界面、工具欄和操作風格，掌握利用計算機進行物流系統建模及仿真的方法和程序，并領會三維仿真的原理和意義;

2、掌握建立物流入庫和出庫流程及相關設備設施的一般方法和過程，并學會利用計算機軟件進行仿真，同時了解物流倉儲作業的基本要求和相關物流設備的基本作用;

二、實踐環境與條件

1、滿足學生人數和硬件配置要求的計算機實驗室;

2、物流三維建模與仿真軟件一套(網絡教學版);

3、內部局域網。

三、實踐內容

實驗1：TaraVRbuilder三維建模及仿真軟件的基礎認知和操作;

實驗2：建立一個貨物入庫模型并進行仿真。 基本要求如下：

(1)入庫模型的主體為一座倉庫，該倉庫配置1個入口和2個出口，其它細節自由定義;

(2)入庫模型中，設定有兩種貨物(原料A和原料B)同時需要入庫。兩種原料都由貨運卡車運輸到貨。原料A必須用叉車才能完成裝卸，原料B則可以由人工完成裝卸，原料A要求通過傳送帶運送直接存入1號原料存儲區(自動立體高架貨倉)，原料B可以通過傳送帶運送直接存入1號原料存儲區(自動立體高架貨倉)，也可以直接存入2號原料存儲區(滑移式貨架);

(3)按照上述要求完成建模和仿真操作，然后對模型進行適當的美化，如增添支撐、地面、墻體、門窗、走道和樓梯等細節，提高仿真的真實感和實際效果;

(4)模型在仿真過程中能夠順利運作，不出現堵塞、溢出等錯誤; (5)不違反物流設施設備的基本操作規程。

實驗3：建立一個貨物出庫模型并進行仿真。 基本要求如下：

(1)在實踐內容2所建立的入庫模型基礎上繼續完成建模和仿真; (2)設定原料A和原料B分別經過一道工序(由一個機器人完成)的生產加工，最終組合成為成品C(每個C由1個A和2個B組成)。生產出來的成品C放置到托盤上再存放到成品貨架(托盤貨架)區，最后由成品貨架區出庫裝車，其它細節自由定義; (3)按照上述要求完成建模和仿真操作，然后對模型進行適當的美化，如增添支撐、地面、墻體、門窗、走道和樓梯等細節，提高仿真的真實感和實際效果;

(4)模型在仿真過程中能夠順利運作，不出現堵塞、溢出等錯誤; (5)不違反物流設施設備的基本操作規程。

四、實踐報告(附件)

實驗1：TaraVRbuilder三維建模及仿真軟件的基礎認知和操作; TaraVRbuilder是一款運用虛擬現實技術進行三維建模和模擬基于時間的傳輸、物流和倉儲技術的軟件工具。作為一款“數字化工廠”的軟件，它的特色在于用戶可以在不具備特別的編程和三維設計技能的情況下，通過使用可自定義參數的豐富的三維動畫模庫，簡便快捷地創造虛擬的三維動畫場景。這套軟件用于對工廠機組裝置的分析和可視管理。它的應用領域包括銷售支持、計劃、工程規劃以及檔案整理等。

TaraVRbuilder可以通過標準數據庫中的模塊來配置所需要的設備。除了可以構建生產流水線和自動傳輸技術的廠房和建筑之外，還可以呈現許多外部設備，例如機床、運輸車、工人等，并可以使用不同的貨物及通過設備中的不同途徑來模擬物料流。因此，TaraVRbuilder是第一款可以簡便快捷地在三維場景中配置物流設施、設備和部件動畫到中等復雜程度的標準軟件。

TaraVRbuilder軟件的主要操作界面包括： 1. 程序欄、菜單欄和工具欄; 2. 狀態串;

3. 3D窗口和2D總覽; 4. 項目樹;

5. 輸入區域和連接點。

TaraVRbuilder軟件的主要操作功能包括： 1. 連接點的選擇操作和狀態識別; 2. 創建、打開和保存項目; 3. 導入和導出項目; 4. 常規、默認設計、連接點、支撐裝置、速度、商標、測量、設備列表、物件號、當前對象、背景、坐標系統、陰影、保存等的設定。

實驗2：建立一個貨物入庫模型并進行仿真。 一.卸貨

1.在適當位置插入兩輛“負載貨車”(記為貨車1和貨車2); 2.在“負載貨車”內部適當位置分別插入1個自內向外的“多堆積”，并定義“分配源”：原料A(酒箱(空))和原料B(瓶)，分別對應貨車1和2;

3.在貨車1的“多堆積”后插入“叉式裝卸車”，并設置路線至傳送帶1; 4.在貨車2的“多堆積”后插入裝卸“工人”，并接至傳送帶2; 5.在“叉車”路線末端插入“前部卸載區域”并插入“多堆積”(即傳送帶1);

6.在“工人”另一個連接點處插入“多堆積”(即傳送帶2); 二.輸送

7.將傳送帶1設置至合適長度后插入“轉車”;

8.在“轉車”的連接點2處插入“多堆積”(傳送帶3)至2號原料存儲區(“滑移式貨架”);

9.在“轉車”的連接點3處插入“多堆積”(傳動帶4)至1號原料存儲區(“自動立體高架貨倉”)并設置轉車分貨比例; 10.在傳送帶2 后插入“多堆積”并連接至傳送帶4; 三.入架

11.在傳送帶3后插入“卸載站”和“機器人”，并將“機器人”接至“滑移式貨架”(至此完成原料A卸貨入庫);

12.在傳送帶4后插入“高架貨倉類型3”(至此完成原料A和B卸貨入庫)。

實驗3：建立一個貨物出庫模型并進行仿真。 一.出架 1.在“高架貨倉類型3”后增加一連接點并在兩個連接點后分別插入多堆積(傳送帶

5、6);

2.設置“高架貨倉類型3”出貨動畫及比例，使傳送帶5輸送原料B(瓶)，傳送帶6輸送原料A(酒箱(空)); 二.加工

3.在傳送帶6后插入“裝載站”和“機器人”，并使“機器人”另一連接點接至傳送帶5，同時設置裝載站動畫，使得進入1個原料A(酒箱(空))和2個原料B(瓶)，生成1個成品C(酒箱(滿)); 4.在“裝載站”的后插入“多堆積”(傳送帶7);

5.在傳送帶7后插入“工作站3”并設置動畫，使得進入1個成品C(酒箱(滿))，生成1個“托盤800×600負載”(實現將成品C放置到托盤上);

6.在“工作站3”后插入“叉式裝卸車”并設置路線至成品貨架區; 三.入架

7.在“叉車”路線末端插入“前部卸載區域”并插入“多堆積”; 8.在上述“多堆積”后插入“托盤貨架(即成品貨架，至此完成成品C的加工及入庫); 四.裝載

9.在“托盤貨架”內部適當位置插入1個自內向外的“多堆積”，并定義“分配源”為“托盤800×600負載”，同時延遲出貨時間;

10.在上述“多堆積”后插入“叉式裝卸車”，并設置路線至“負載貨車”(記為貨車3);

11.在“叉車”路線末端插入“前部卸載區域”并插入“多堆積”; 12.插入“負載貨車”(即貨車3)使得上述“多堆積”在車內適當位置(至此完成成品C由成品貨架區的出庫裝車)。 實踐項目名稱： 小型物流系統的設計和評價 實踐學時： 12 同組學生姓名： 實踐地點： 實踐日期： 實踐成績： 批改教師： 批改時間：

指導教師評閱：

一、實踐目的和要求

本課程實踐教學的總體目標是在掌握物流系統建模理論知識的基礎上，通過物流實驗室的taraVRbuilder軟件，熟練掌握物流三維建模及仿真過程，并能設計物流系統，為從事相關工作打下堅實的實踐基礎。

上述總體目標主要由多個具體的階段性目標組成,遵循由淺入深、循序漸進的教學思路，有計劃按步驟地加以落實。“小型物流系統的設計和評價”的實踐目的和要求是：

1、掌握物流作業分析的方法和程序，并學習利用仿真軟件對物流作業進行定量分析，從而得出基本評價結果;

2、培養獨立思考和設計一個小型物流系統的能力，能夠根據物流管理要求選擇相應的物流作業模式和物流作業設備，并綜合分析從而構建一個符合要求的物流系統。

二、實踐環境與條件

1、滿足學生人數和硬件配置要求的計算機實驗室;

2、物流三維建模與仿真軟件一套(網絡教學版);

3、內部局域網。

三、實踐內容

實驗4：物流系統設計和評價仿真 基本設定如下：

(1)在實驗2和實驗3所建立的出入庫模型基礎上繼續完成物流系統設計和評價仿真，對物流系統進行管理優化;

(2)假設原料A和原料B的到貨量之比為3:2，原料A每次卸貨的分批數量為1，而原料B每次卸貨的分批數量為2。原料A和原料B經過加工生產出單件成品C所需的時間為10分鐘;

(3)1號原料存儲區的存儲位置數量共200個，這其中原料A的原始庫存為5個，原料B的原始庫存為10個。2號原料存儲區的存儲位置數量共100個，這其中，原料B的原始庫存為30個;

(4)各種物流設備設施的運轉速度為默認狀態，并且不考慮運輸貨車的裝載能力限制。

(5)模型在仿真過程中能夠順利運作，不出現堵塞、溢出等錯誤; (6)不違反物流設施設備的基本操作規程。

在上述條件下，仿真該物流系統中生產200個成品C的全過程，并盡可能縮短整個作業流程所需的時間和成本。

四、實踐報告(附件)

第四篇：單輪ABS建模與仿真

一、理論分析與數學建模

汽車在制動過程中，當制動器制動力大于輪胎-道路附著力時，車輪就會抱死滑移。只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供較大的附著力時，汽車才能獲得較好的制動效果。

在汽車制動時，除車輪旋轉平面的縱向附著力外，還有垂直于車輪旋轉平面的側向附著力。在汽車制動過程中，縱向附著力決定汽車的縱向運動，影響汽車的制動距離;側向附著力決定汽車的側向運動，影響汽車的方向穩定性和轉向操縱能力。

當汽車勻速行駛時，實際車速V (即車輪中心的縱向速度)與車輪速度?v (即車輪滾動的圓周速度)相等，車輪在路面上的運動為純滾動運動。然而，在汽車實際運行過程中，當駕駛員踩下制動踏板后，在制動器摩擦力矩的作用下，車輪的角速度減小，實際車速與車輪速度之間就會產生一個速度差，輪胎與地面之間就會產生相對滑移。輪胎滑移的程度用滑移率slip來表示。車輪滑移率是指實際車速?v與車輪速度?w之差同實際車速?v的比值，公式如下。

slip?1??w ?v

當?v=?w時，滑移率slip=0，車輪自由滾動;

當?w=0時，滑移率slip=1，車輪完全抱死滑移;

當?v>?w時，滑移率0

試驗證明，在地面附著條件差(例如在冰雪路面上制動)的情況下，由于道路附著力很小，使可以得到的最大地面制動力減小。因此，在制動踏板力(或制動分泵壓力)很小時，地面制動力就會達到最大附著力，車輪就會抱死滑移。在制動過程中，車輪抱死滑移的根本原因是制動器制動力大于輪胎-道路附著力。

滑移率大于理想滑移率后的區域稱為非穩定制動區域或非穩定區，如圖所示。

橫向附著系數是研究汽車行駛穩定性的重要指標之一。橫向附著系數越大，汽車制動時的方向穩定性和保持轉向控制的能力越強。

當滑移率為零時，橫向附著系數最大;隨著滑移率的增加，橫向附著系數逐漸減小。當車輪抱死時，橫向附著系數接近于零，汽車將失去方向穩定性和轉向控制能力，其危害極大。

綜上所述，為了獲得最佳制動性能，應將滑移率控制在10%到30%范圍內。 因此，通過采用ABS，使汽車在制動過程中自動調節車輪的制動力，防止車輪抱死滑移，從而縮短制動距離，提高方向穩定性，增強轉向控制能力，減少交通事故的發生。

在車輛制動前，汽車本身具有一個初始車速，車輪即以初始角速度旋轉。在此處進行運算和建模時用到的車速是以角速度的形式存在的。因此，滑移率的計算公式如下式。

?v?Vv(無滑移時，車速等于輪速) Rr

slip?1??w ?v

?v——汽車角速度(車速除以車輪半徑)

Vv——汽車線速度

Rr——車輪半徑

?w——車輪角速度

在此，將理想的滑移率設置為0.2，這就意味著此時的輪速，是相同車速下未制動時輪速的0.8倍。在這種情況下，可以最大程度上地獲得地面提供的摩擦力，以使輪胎附著于路面上，并將制動距離盡可能地縮短。

根據ABS系統的結構，以及單論模型的受力分析，我們可以得到下式。

Id?w?FfRr?T? dt

I——車輪轉動慣量

d?w——車輪角加速度 dt

Ff——摩擦力

Rr——車輪半徑

T?——制動力矩

二、Simulink建模

根據上述分析，在Matlab/Simulink中利用不同模塊，分別建立各部分的計算公式的模型。

輪胎與路面間的摩擦系數mu是關于滑移率slip的經驗曲線，即mu-slip曲線。建模時，可通過Simulink中的查表模塊進行建立。在模型中，將摩擦系數mu乘以單輪承載的車重W，以得到作用在輪胎切向上的摩擦力Ff。再將摩擦力Ff除以整車質量，就得到了汽車的減速度，再進行積分運算就可以得到車速。

在此模型中，采用了理想防抱死控制器，基于實際滑移率與目標滑移率的差值進行 “bang-bang”控制(在子模塊中)。我們設置在目標滑移率時查表可得到mu的峰值，利用此值以減少制動距離。但在實際車輛中，滑移率不能直接被測量，所以這種控制算法不具備實用性，僅僅在此模擬實際情況以簡化仿真。

子模塊通過車輪實際滑移率、目標滑移率和輪胎轉矩，此子模塊最后計算出車輪角速度。

為控制制動壓力的變化率，模塊中獎實際滑移率與目標滑移率的差值信號輸入到“bang-bang”控制器(結果為+1或-1，這是根據偏差值計算得到的)。這個開關變化率經過一階延遲系統。這個延遲是由制動液壓管路造成的。再經積分得到實際制動壓力。最后再乘以關于制動活塞面積和半徑的系數Kf，可以得到輸出作用在車輪上的制動力矩信號。

由前面得到的驅動車輛的摩擦力矩減去制動力矩，得到作用在車輪上的凈力矩。再將其除以車輪的轉動慣量I，就得到了車輪的角加速度。再經積分，便可獲得輪速。為保證輪速和車速實際有效，在模型中使用有限積分器進行運算。

三、運行結果

運行建立好的ABS模型，仿真得到以下圖形。

第一幅圖顯示了車輪角速度和相應的汽車角速度。輪速始終保持在車速一下，并沒有抱死，最終在15秒之內車速下降為0。

第二幅圖顯示了汽車的滑移率在制動時迅速由0上升至0.2附近，并在其周圍振蕩。最終可以將汽車滑移率保持在0.2附近，以實現與路面間最大程度地附著，避免抱死，直至車速為0。

四、結論

此次通過Simulink建模仿真了ABS控制系統控制下的制動系統的工作情況，建模仿真結果符合要求。但此模型中的控制算法是理想化的，實際中可以采用其

他的控制算法來仿真系統的響應。

第五篇：制造系統建模與仿真學習心得

一、制造系統建模與仿真的含義

1．制造系統

制造系統是制造過程及其所涉及的硬件、軟件和人員所組成的一個將制造資源轉變為產品或半成品的輸入／輸出系統，它涉及產品生命周期(包括市場分析、產品設計、工藝規劃、加工過程、裝配、運輸、產品銷售、售后服務及回收處理等)的全過程或部分環節。其中，硬件包括廠房、生產設備、工具、刀具、計算機及網絡等；軟件包括制造理論、制造技術(制造工藝和制造方法等)、管理方法、制造信息及其有關的軟件系統等；制造資源包括狹義制造資源和廣義制造資源；狹義制造資源主要指物能資源，包括原材料、坯件、半成品、能源等；廣義制造資源還包括硬件、軟件、人員等。隨著科技的進步，制造系統的發展也經歷了傳統手工生產、機械化、自動化孤島、集成制造、并行工程和敏捷制造等幾個階段。

2．模型與仿真

模型是對真實對象和真實關系中那些有用的和讓人感興趣的特性的抽象，是對系統某些本質方面的描述。它以各種可用的形式描述被研究系統的信息。系統模型并不是對真實系統的完全復現，而是對系統的抽象，而仿真是通過對模型的實驗以達到研究系統的目的，當制造系統尚未建立或者研究時間長成本高以及從安全性考慮我們有必要對制造系統預先進行建模并仿真以確定系統的最佳結構和配置方案、防止較大的經濟損失、確定合理高效的作業計劃，從而提高經濟效益。

制造系統建模與仿真技術是以相似原理、模型理論、系統技術、信息技術以及建模與仿真應用領域的有關專業技術為基礎，以計算機系統、與應用相關的物理效應設備及仿真器為工具，利用模型參與已有或設想的制造系統進行研究、分析、設計、加工生產、試驗、運行、評估、維護、和報廢(全生命周期)活動的一門多學科的綜合性技術。

二、 系統建模與仿真的發展及類型

1． 系統建模與仿真的發展大致經歷了這么幾個階段：1600—1940年左右，這一時期的建模仿真主要是在物理科學基礎上的建模；20世紀40年代，由于電子計算機的出現，建模仿真技術開始飛速發展；20世紀50年代中期，建模仿真開始應用與航空領域；20世紀60年代，這一階段主要是工業控制過程中的仿真；20世紀70年代，開始出現了包括經濟、社會和環境因素的大系統仿真。到70年代中期，出現了系統與仿真的結合，如用于隨機網絡建模的SLAM仿真系統。在這一時期，系統仿真開始與更高級的決策結合，出現了決策支持系統DSS；20世紀80年代中期，出現了如美國Pritsker公司TESS建模仿真系統的集成化建模與仿真環境；20世紀90年代開始，建模仿真開始朝著可視化建模仿真、虛擬現實仿真和分布式交互仿真的方向發展。

2． 系統建模與仿真的類型：

根據模型的種類分為：

a. 物理仿真：按照真實系統的物理性質構造系統的物理模型，并在物理模型上進行實驗的過程稱為物理仿真。（靜態、動態，如房屋建筑模型，輸送系統模型） b. 數學仿真：對實際系統進行抽象，并將其特性用數學關系加以描述而得到系統的數學模型，對數學模型進行實驗的過程稱為數學模型。理論上講，數學仿真可以全面解決實際問題，但實際上數學模型的描述很難實現。

c. 半物理仿真：將數學模型與物理模型甚至實物聯合起來進行實驗。（簡單部分建數學模型，復雜部分建物理模型）

根據系統模型的特性分類：

a. 連續系統：指系統狀態隨時間連續變化的系統。例：電路系統、機械動力系統、生態系統、物理和工程領域的場問題。這類問題一般可以用微分方程來進行描述。

b. 離散系統：指系統狀態在某些隨機時間點上發生離散變化的系統。如理發館（顧客、理發師）系統的內部狀態變化是隨機的，因此很難用函數形式來描述系統內部狀態的變化，更關心系統內部狀態變化的統計規律。制造和物流領域的大多數系統屬于離散事件系統。

三、 制造系統建模與仿真的建立方法

1． 基于框圖的系統邏輯建模

這種方法具有結構簡單，可視性強的特點框圖基本構成主要有：框架（表示生產活動的區域，如生產系統的生產單元、儲存倉庫、辦公室區域）、連線、菱形框（表示生產運作的判斷控制，如質量檢驗、設備檢查、作業控制等），對于龐大、結構復雜的系統這種方法會暴露出能力有限的缺點。

2． 基于petri網技術的系統仿真建模方法

Petri網理論是一種基于系統運行邏輯的仿真建模方法。最先用于控制技術，對控制的邏輯進行建模，現在逐步為生產系統的仿真建模所運用。Petri網的基本構成主要是：庫所（相當于生產系統中的倉庫或在制品緩沖區）、變遷（相當于生產系統中的生產加工）、流關系（相當于生產系統中的生產計劃或調度指令）。它的優點是對系統進行邏輯上的理論分析，通過狀態變量來表述系統的變化，因此可以對系統可達的狀態、發生的沖突、并發等現象進行理論上的分析。但也存在系統建模較復雜，仿真運算較復雜等問題。

3． 基于多色集合的系統仿真建模方法

俄羅斯的V.V.Pavlov教授1988年提出了多色圖的概念，1995年提出了多色集合的概念，2002年提出了多色集合的體系結構。以巴甫洛夫教授為代表的使用多色集合的表示性質的統一標準數學模型來進行系統的仿真，這些性質不取決于仿真對象的內容。仿真系統更加具有柔性，并且很方便用于編程。由于存在形式相同的數學模型，該方向在問題的形式化研究方面前進了一步，具有明顯的優勢，這是該方法的一個優點，也是它在理論上的一個貢獻?，F在該方向已成為了俄羅斯該領域研究的主流方向。多色集合理論是一種新的信息處理數學工具。目前歐美國家的學者對這一理論了解較少。對國內來說，多色集合理論既是一新的，又是非常有發展前途的信息處理數學工具。由于誕生時間不長，進一步研究和應用的空間很大。

4． 基于flexsim的系統建模仿真

Flexsim是一款實時三維仿真軟件，它是一款完全面向對象的仿真軟件。運用Flexsim系統仿真軟件，可以在計算機內建立研究對象的系統三維模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計和改造方案。目前，Flexsim軟件已經在制造及物流領域里成功地進行了多種系統的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉庫出入庫的仿真、產品倉庫分揀仿真、生產物流系統仿真、集裝箱碼頭仿真和機場物流仿真等。

四、 制造系統建模與仿真的意義

當今的制造系統是集現代機械制造、計算機科學和管理工程于一體的綜合應用，由于它技術復雜、投資巨大，采用建造實體系統進行研究顯然是不合理的。所以在制造系統的設計階段，通過仿真可以選擇系統的最佳結構和配置方案，以保證系統既能完成預定的設計要求又能獲得很好的經濟性、柔性和可靠性，又能有效防止較大的經濟損失；在制造過程階段，通過仿真可以預測系統在不同調度下的性能，以確定合理的、高效的作業計劃，找出系統的“瓶頸”環節，從而能充分發揮制造系統的生產能力，提高經濟效益。

在仿真中，建模是關鍵。模型是進行仿真的基礎，仿真主要是對模型在計算機上進行試驗?；谶@種原因，我們在分析產品制造中所涉及的模型，以模型分類為基礎描述仿真的內容。就產品制造中所涉及的模型大致可分為三類：產品模型、制造系統模型和開發(包括設計、制造和測試)過程模型。它們之間的關系是：產品模型是所有活動的目的和中心，制造系統模型則是產品開發受到的各種約束，開發模型是產品開發的使能器，也是對產品開發活動進行管理和控制的基礎。當今，產品模型已從二維工程圖到三維實體幾何造型。針對三維產品集成定義模型，人們可以對產品進行物理性能、可制造性、可裝配性等方面的仿真。通過引入并行工程，使得產品自設計開始就涉及到產品的概念設計到消亡整個產品生命周期里的所有因素，包括質量、成本、作業調度和用戶需求。開發過程的仿真已從起初的加工對象在加工過程的仿真轉移到對整個制造過程的建模和仿真，仿真內容包括控制策略、庫存水平、負載能力等。隨著并行工程的應用，使得人們將注意力從單純的制造過程轉移到設計過程方面來，更加注重設計過程和制造過程的一體化。

通過系統的建模與仿真，實現信息共享，借助于現代計算機網絡技術和CAD、CAM、STEP、MRPII等計算機輔助設計、制造及管理軟件系統，可高效率地在一個制造企業的設計、工藝、供銷和管理部門之間，在各車間以及各生產設備之間，在集團內的各企業之間乃至企業與用戶之間充分地、及時地溝通各類信息，并在此基礎上保證企業系統內各環節、各部門的高度協調，以確保企業實現最優整體效益。