基于Factory IO与S7-PLCSIM Advanced的液位PID控制工业仿真系统设计

基于当前工业技术发展趋势,文中利用Factory IO作为PLC交互式教学软件,自由搭建仿真环境,进行液位PID控制工业系统仿真,与S7-PLCSIM Advanced软件配合使用,使得液位PID控制工业仿真近乎完美地还原了真实控制环境,这种更具趣味性的仿真调试可以有效激发学生学习兴趣,提高实训教学的效率,具有良好的教学效果和推广价值。

超级计算技术赋能工业仿真软件创新发展

工业仿真软件是对工业产品进行计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件。随着工业仿真软件功能和性能的不断提升,仿真模型的复杂度与计算精度不断增大,其模拟仿真过程需要基于强大算力加速建模分析过程,超级计算赋能工业仿真效果显著。本文分析总结了超级计算技术与工业仿真软件融合发展的优势,以及目前在应用方面存在的问题,并对如何更好发挥超算价值,助力工业仿真软件创新发展提出相关建议。

三维实时云建模与渲染在工业仿真中的应用

在云建模方面,提出一种基于物理仿真和艺术可控性相结合的方法,利用Navier-Stokes流体动力学公式描述单一云朵的聚散和运动,通过盒子的堆积来描述云朵的初始轮廓,最终在盒子内部按流体动力学规律填充粒子生成三维云模型.为了满足实时性要求,在可编程图形芯片上求解Navier-Stokes等式,以便利用图形芯片的并行处理能力加快求解速度.在云的实时渲染方面,基于太阳光照方向和天气状况提出了一种简单的光照模型,大幅度地提高了云的渲染速度.此外,还提出一种改进的环状Impostor技术来提高大范围云层的渲染速度,并通过Shader编程的方法解决了应用Impostor技术到Alpha融合场景中所出现的问题.基于所描述的理论模型,利用三维图形API开发了一套三维云仿真系统,并广泛应用于各种工业仿真和科技娱乐展示项目中,取得了较好的效果.利用该方法生成的云模型具有真实感强、渲染速度快等特点.

工业仿真设计促进制造业升级的作用机制研究

以数字化仿真技术为核心的工业仿真设计是先进制造业发展中极具潜力的设计研发模式。分析了工业仿真设计对制造业升级的影响,提出了工业仿真设计有利于提升制造业的原创设计能力和集成创新能力,并系统分析了基于仿真驱动的研发设计新模式。结合华为公司案例分析了工业仿真设计对企业产品研发流程再造的影响机制。

工业仿真模拟教学的实践性探索

概述了工业仿真技术,结合常熟理工学院化学与材料工程学院进行的工业仿真模拟教学实践,探索了仿真教学的实施、管理方式,同时对仿真模拟教学的效果进行了评价,并对教学中存在的不足提出了下一步的整改措施。经过教学实践发现,学生在仿真教学加现场参观的教学模式中动手能力和综合运用知识的能力得到很大提高,为今后踏上工作岗位打下了坚实的基础,而仿真教学也势必会成为现代教学不可缺少的手段。

工业仿真技术在自动化控制专业教学中的应用

本文根据自动化控制专业的教学现状,讨论了工业仿真技术软件在自动化控制专业教学中的应用.

工业仿真系统动态导入OBJ模型的研究与实现

针对以往系统用户无法导入自定义模型进行新的工业生产线制作、拓展度不高等问题,提出新的方式对OBJ格式模型进行文件数据解析及模型的三维拓扑分析,并最终基于Unity3D内核设计出一款基于网格编程的模型拓扑结构设计类库,实现软件的自定义动态导入及渲染。经过多次实验与测试,基于网格编程工作流的动态模型导入方式边面完整,无出现丢失情况,整体渲染效果与市面上的三维建模软件渲染效果一致。通过实验与研究可发现,该流程很好地解决了工业仿真系统无法构建自定义模型库、拓展度不高等问题,实现了虚拟仿真系统的多平台、多格式的模型导入。

Virtools虚拟现实技术在工业仿真中的应用

通过数个Virtools典型应用实例,感受Imagine(构想)、Share(分享)、Experience(体验)这一3D for All的概念,重点介绍了虚拟现实技术在工业仿真领域的应用研究,最后给出了这一设想的设计流程。

CINEMA 4D在工业仿真动画中的应用

工业仿真动画是以三维动画的形式将产品设计者的意图表达出来,具有展现产品功能突出产品特点的作用。CINEMA4D是德国Maxon公司研发的3D绘图动画软件,可用于三维动画的制作和渲染。通过运用软件的快速渲染引擎Advance Render和节点的积木XPresso表达式,解决了传统三维仿真动画中关键帧设置繁琐及3D渲染效率低的问题,并且介绍了一种制作工业仿真动画的方式。

工业仿真赋能平台探索

为进一步提升企业业务能力,采用基于数据中台、算法中台和业务中台的系统架构,从思维模式、企业实践和数字驱动维度对工业仿真领域进行场景化重构。该方法回归业务本质,简捷高效,依托平台赋能进行业务推广,激发企业价值创造,破解人才瓶颈,有效降低数字化转型成本及运营风险等多重问题,打造工业仿真全场景数字化战斗力。

基于工业仿真学习场的化工安全学习项目开发

半实物仿真教学工厂能够为化工类专业职业教育人才培养营造工业仿真学习场。对此,笔者所在院校基于学习场进行学习环境创设,通过以岗位能力培养为中心线,贯穿式融入化工安全元素开发系列学习项目,实现了资源课程化、化工安全职业素养培养系统化。

电工装备低频电磁仿真中若干关键问题研究现状及趋势

低频电磁场仿真是电气装备智能化的基础核心技术。该文基于计算电磁学自20世纪60年代以来的发展历程,讨论了低频电磁场仿真中若干关键问题的发展现状,展望了当前数值仿真领域的发展趋势。首先,介绍了低频电磁场计算基本方程及数值离散方法;其次,对低频电磁场计算中材料建模的均一化、各向异性、磁滞模型等方面开展了分析和探讨;随后,针对空间多尺度、趋肤效应、开放边界以及变形与运动对低频电磁场仿真中网格和离散格式的特殊性进行了阐释,分析了当前电磁-力-热多物理耦合中的关键问题,介绍了数字孪生模型构建中基于物理模型和数据驱动的建模方法及近期工作;最后,对数值仿真在优化设计、人工智能、新一代仿真软件等方面的发展趋势进行了分析和展望。当前,多尺度多物理耦合建模仿真方法仍是电磁场计算领域的研究重点。传统数值仿真与新兴计算技术、人工智能的结合愈加紧密。智能制造和数字孪生等前沿需求下,电磁场计算面临高效迭代仿真和实时仿真的挑战,由物理模型和数据共同驱动的替代建模是解决这两方面挑战的重要手段。工业CAE仿真软件架构正在发生着深刻变革,迫切需要我国自主CAE仿真软件核心技术及应用生态的提升。

基于Roboguide的工业机器人工作站设计与仿真

结合新工科建设和仿真分析课程教学需求,根据不同应用场景对工业机器人多功能的需求,针对其轨迹规划和生产协调难的问题,设计了能在一个工作平台上完成搬运、码垛、轨迹规划、装配、快换工具等功能的工业机器人工作站。利用Roboguide软件构建多功能机器人工作站,采用五次多项式进行轨迹规划,对工作站进行仿真分析,对不合理之处进行优化。仿真结果表明,工作站布局与功能模块设计的合理性,能提高工业机器人的使用效率。工作站虚拟设计与实验仿真激发学生学以致用的兴趣,弥补理论学习与工程实践的认知差距,增强学生对所学知识的理解、掌握和综合运用能力。

基于OBE理念的工科专业课程思政建设研究——以工业机器人仿真和离线编程技术课程为例

基于OBE理念,以工业机器人仿真和离线编程技术课程为例,在课程思政建设中,强化教师对课程思政育人的认同感,建设新工科教师队伍,同时,充分挖掘工科专业课程中的思政元素,建立课程思政资源库,并且依托多样化的教学方法,加强工科专业课程与思政内容的结合,实现育人目标。

换热器精确数学控制的工业应用仿真

本文对不同的工业热交换设备常见的扰动情况进行了精确数学控制实验仿真,研究不同换热应用场合下的扰动特点及其仿真实现,并重点分析了不同扰动形式下精确数学控制所达到的控制效果。仿真实验结果表明:精确数学控制方法对工业中相应的热交换器扰动形式能达到极高的控制质量,基本上可以消除过渡过程,这为该方法的工程应用奠定了基础。

基于内模控制的工业控制系统仿真器鲁棒PID控制器设计

内模控制是一种基于被控对象数学模型的新型控制器设计方法,所设计的控制器具有鲁棒性强、参数整定方便等优点,已经在一些工业场合中得到了应用。为了提高学生对于内模控制方法的理解水平,该文首先简要介绍了内模控制的基本原理和内模PID控制器设计方法,介绍了工业系统仿真器实验平台的构成,并推导了其数学模型的表达式,然后利用内模控制原理为其设计了鲁棒PID控制器,通过仿真软件进行了实验验证,结果证明了内模控制方法的有效性。

“天河一号”工业设计仿真云平台中间件研究

在"天河一号"超级计算机上搭建了工业设计仿真云平台,研发了该平台的核心部件——工业设计仿真云平台中间件,该中间件软件集成了多款大型CAE软件、SLURM作业调度软件、License管理软件、计算资源管理功能软件。提出了工业设计仿真云平台的总体架构,以及工业设计仿真云平台中间件的设计思想、体系架构,解决了作业状态转换、作业提交等关键技术问题。使用工业设计仿真云平台对火星着陆气囊的碰撞分析进行了仿真实验,结果表明利用工业设计仿真云平台中间件软件可以简便地使用"天河一号"超级计算机的计算资源。

基于LMI的工业控制仿真器的H∞鲁棒PID控制器设计

推导了工业控制仿真器的数学模型,将工业控制仿真器配置为一个二阶的刚体对象。使用极点区域配置和H∞性能指标,并且利用线性矩阵不等式这一强大的数学工具,为其设计了鲁棒PID控制器,进行了仿真验证,得到的仿真结果表明了所设计控制器的有效性。

工业控制系统安全仿真关键技术研究综述

应对日益严峻的工业互联网安全问题,仿真技术成为网络攻防演练、安全事件追溯分析以及预研技术验证的重要支撑技术。在归纳三类典型的工业控制系统安全仿真平台研究的基础上,着重介绍工控靶场和工控蜜网的关键技术。综述了工控网络和工控组件虚拟化技术,以流量模拟和行为模拟主导的工控靶场构建技术,多个蜜罐互联下的工控蜜网的诱捕技术,以及数据采集和评估技术。最后,阐述工业控制系统安全仿真领域面临的挑战及未来发展趋势。

工业仿真软件技术与产业发展趋势分析

通过对工业仿真软件的技术发展趋势、产业格局、市场现状等要素进行分析,对比总结我国工业仿真软件在发展中面临的重点问题,并从政策机制、技术产品和产业升级等方面提出针对性建议。