真实模型Matlab仿真的过程控制系统实验研究

Matlab/Simulink仿真与大型过程控制实验装置实验相结合,采用Matlab/Simulink仿真技术,并以实测得到的实验对象模型为仿真原型,按照控制系统的实际情况构建Simulink仿真模型进行Matlab仿真,用仿真得到的控制参数指导实验装置实验中的参数选取,提出了Matlab仿真与实物实验相结合的过程控制实验模式,探索解决仿真与控制相脱离的问题,提高实验效率与效果.以液位串级控制系统为例,说明实验的过程与方法,着重阐述了被控对象模型的测定方法,以及基于实际控制系统的Simulink仿真模型的构建及动态仿真,并对仿真与实物实验进行了分析对比.

基于真实解剖模型的肺肿瘤微波消融研究

目的:基于真实解剖模型研究肺肿瘤的微波消融(microwave ablation,MWA)结果,以更有效地规划微波天线的穿刺方向,实现个性化术前仿真。方法:首先,基于真实患者的肺部CT数据构建由肺组织、肿瘤和血管系统等组成的个性化MWA仿真模型。其次,通过对电磁场和生物传热场2个物理场进行耦合求解来仿真MWA效果,得到消融热凝固区的大小和肺组织的温度分布。最后,从电导率和血液灌注2个维度定量评估血管网络对消融结果的影响,并分析大血管与天线处于不同距离(大血管与天线尖端相距5和10 mm)和穿刺方向下(大血管相对于天线尖端平行和相交)的消融结果。结果:血管网络的存在使热凝固区体积减小0.5%~3.7%,且血液灌注使得消融温度大幅下降、热凝固区体积大幅减小。随着大血管与天线之间的距离增加,大血管所带来的降温效果逐渐减小。在相同的治疗参数下,大血管与天线处于平行方向形成的热凝固区明显大于相交方向形成的热凝固区。结论:基于真实CT数据的个性化MWA仿真分析可获得更接近实际情况的温度分布和损伤估算,从而为MWA精准治疗肺肿瘤以及协助医生确定微波天线的穿刺方向提供重要的参考和指导。

太空电站充电时基于真实手臂模型的SAR分析

空间太阳能电站所提供的将是高功率的电磁能量,在执行无线供电的过程中,将会在被供电设备上再次激励起不同频率的电磁波,对人体健康产生一定的威胁。对于低频的电磁波可以将人体整体等效为一个简易模型,分析电磁波对人体健康的影响。但是,当频率逐渐升高,其波长将和人体的局部组织尺寸可比拟,此时必须采用真实的人体模型才能更精确地分析电磁波对人体的影响。为此,文章研究5.8GHz频率下,基于真实手臂模型的比吸收率。利用平面波照射真实手臂模型,分析手臂表面以及透射到各个关键局部区域体积内的SAR值,可为高频率情况下电磁波对人体健康的影响提供一定的参考。

基于混凝土真实三维模型的氯离子传输细观数值模拟

基于混凝土剖面序列图像重建真实三维模型的方法,将MIMICS、SOLIDWORK和COMSOL结合使用,研究混凝土细观结构对氯离子扩散影响。结果表明:模拟值与试验值能够相吻合,验证了真实三维模型的有效性;骨料的长径比越大,骨料的曲折效应越明显,对氯离子渗透的影响越显著;骨料的分布位置对氯离子扩散几乎没有影响;骨料越粗糙,对氯离子的阻滞效应越明显。界面过渡区(interfacial transition zone, ITZ)厚度、扩散系数越大,对氯离子扩散影响越大。将真实三维模型与随机骨料模型模拟结果对比发现:随机骨料模型模拟数值总是小于真实三维模型数值。

基于生成性学习理论的幼儿保育沉浸式虚拟仿真实训设计研究

利用虚拟现实技术进行幼儿保育典型工作环节的虚拟实训,是一项在学前教育教学领域利用虚拟现实技术的模拟性和沉浸性来开展幼儿园生活保育实训的新型实践模式,使学习者能在虚拟的幼儿园环境中,以虚拟实训的方式完成幼儿保育工作的实操实训,目前鲜有相关研究。根据生成性学习理论、沉浸理论,构建基于VR环境的沉浸式虚拟仿真实训生成性学习模型,有利于沉浸式虚拟现实仿真实训在学前教育领域的推广。

基于真实气体模型的SF_6断路器中冷态气流场特性的仿真分析

准确地计算灭弧室内气流场特性对于SF6断路器优化设计有重要意义。基于真实气体模型(user-defined real gas model,UDRGM),运用线性插值与UDRGM相结合的方法来导入SF6的气体属性,并与流场控制方程组联合求解,研究了SF6断路器简化灭弧室冷态气流场的特性规律。通过分析监测点处的物理量发现,触头分开过程中,灭弧室内整体压力差不断增加,气体密度分布主要取决于气压的变化;在喷口区域,气压最大值出现在动触头端部中心位置,各监测点处的气压与马赫数受触头位置的影响较大,当触头运动到监测点时,马赫数与气压会发生跃变,而喷口内部两触头间的气压变化梯度却很小。结果表明,基于UDRGM建立的SF6断路器冷态气流场分析新方法可有效地提高计算精度,也为热态气流场的研究提供了基础。

融合真实感模型的沉浸可视化

科学计算可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径,但数据量的增加远远超过人们理解数据的能力。科学家观察数据和操纵数据都利用简化的环境和模型,大大约束了对产品和物理现象的观察。该文提出了一种结合虚拟现实技术、科学计算可视化和几何建模技术的创新可视化方法。将科学计算数据和真实感模型有机结合起来,利用虚拟现实技术,提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的沉浸可视化环境。论文给出了系统详细构架,建立虚拟场景树以及构造可视化结果融入场景的流程,研究沉浸可视化的使能技术。最后在Powerwall系统上实现了系统原型,并应用在工程实践中。

基于真实乳腺模型的感应式磁声成像正问题

感应式磁声成像(MAT-MI)是一种融合电阻抗成像和超声成像的多物理场成像技术。生物体结构复杂,对生物体MAT-MI研究具有重要意义和临床应用价值。正问题计算是MAT-MI的前提和基础,以MAT-MI建模与正问题求解为研究对象,分析了MAT-MI中磁声耦合问题的原理,构建了真实乳腺模型;利用广义有限元法求解了电磁场和声场正问题,获取了声源、声压分布,并对计算结果进行了误差分析。结果表明:真实模型与理想同心球模型相比,涡流密度和声源的分布、声压均发生了较大变化,在临床应用的图像重建中应予以足够重视。该计算方法可适用于真实模型MAT-MI正问题的求解,计算精度较高。

扩展真实结构模型模拟植被冠层半球图像

半球成像技术是植被冠层结构非接触测量方法中的重要手段之一,但是在提取针叶林等复杂植被结构参数方面精度较低。目前,利用多波段计算和多相机比对来提高精度成为研究热点。由于仪器和环境条件限制,地面试验较为困难,因此开展半球图像模拟试验非常必要。目前的模拟研究仅集中在可见光波段,且多考虑单次散射,因而不适应多波段的模拟需求。基于球形投影和画家算法,对计算机真实结构模型RGM进行了扩展,充分考虑多次散射,实现了可见光、近红外和热红外多波段植被半球图像的快速模拟。模拟实例显示,扩展模型能有效而逼真地模拟不同类型冠层下方的不同波段的半球图像,并在可见光波段模拟出较好的太阳和天空效果。该扩展模型将为植被冠层结构测量和遥感反演研究提供有利支撑。

各向异性真实头模型下深部脑刺激电场分布

通过植入神经刺激系统进行深部脑刺激是治疗运动紊乱性疾病的有效手段,如帕金森疾病。本文采用各向异性四层真实头模型,包括:头皮、颅骨、脑脊液和大脑,应用有限元法对脑深部电刺激产生的电场分布进行了计算分析,并与各向同性头模型的结果进行了对比研究,分析了脑深部电刺激电场分布的影响因素。

真实感三维模型的纹理融合

提出一种消除物体表面纹理接缝,重建高精度真实感三维模型的纹理融合方法.首先将不同视场的深度图像匹配到同一坐标系下,经过深度图像融合获得物体完整的几何模型;然后确定深度图像和纹理图像的映射关系,并定义复合权重进行纹理融合来获取整个纹理映射图,并进行模型的纹理映射.该方法可消除物体表面重叠区域由于光照变化、几何模型的非完全漫反射以及拍摄视场的改变等外界因素引起的色彩差异,重构真实感三维模型;且对物体的几何形状、拍摄视场没有限制,能够自由拍摄,并实现高精度三维纹理模型.实验结果表明,文中方法是有效和鲁棒的.

真实砂岩微观模型在鄂尔多斯盆地泾川地区长8砂岩微观非均质性研究中的应用

砂岩储层的微观非均质性特征是储层地质学研究的重要内容之一。通过真实砂岩微观模型实验,客观并且真实的分析了鄂尔多斯盆地泾川地区长8砂岩的微观非均质性特征,发现该区长8储层为致密型砂岩,真实砂岩微观模型实验直观地显示出长8砂岩具有很强的微观非均质性,砂岩的成岩作用和孔隙结构是影响本区长8砂岩微观非均质性的主要原因。在低渗透砂岩中,溶蚀作用引起砂岩产生强烈的非均质性,而这些砂岩则形成长8砂岩的高渗带。

用准真实沙堆模型的自组织临界特性研究流域水华暴发行为

在引入多象限、优先级和表观摩擦系数等概念的基础上,重构了更具物理意义和更能反映自组织临界性的棱锥形准真实沙堆模型．通过大量仿真计算,研究了颗粒投放区域相对大小对沙堆自组织临界特性的影响规律,并借助内能、结构熵和自由能的概念,对沙堆系统进行了热力学分析．数值计算显示,沙堆模型的自组织临界特性与富营养污染流域暴发水华时的某些复杂非线性关系(例如藻类数量与pH值的关系,水库输出的氮磷物质的量之比与光合固碳消耗营养盐的速率系数的关系)和热力学规律(流域系统熵的变化)具有一致性．结果表明:沙堆模型的自组织临界性与实际流域中水华暴发现象之间存在很强的关联,因而自组织临界性理论有可能为研究水华暴发提供一种新方法．

真实心脏模型上兴奋时序图仿真数据的可视化

L FX虚拟心脏模型采用具有真实几何形状的三维心脏、躯体模型进行仿真研究 ,但在仿真输出结果上基本上以二维的形式给出。针对这一问题 ,提出了一种体元映射算法 ,将 L FX虚拟心脏模型的关键仿真数据之一兴奋时序图 (EIM)从真实几何形状的心脏模型映射到真实人体心脏模型 ,并在 4 DView三维医学图像实时可视化平台上对映射前后的 EIM仿真数据进行了三维可视化 ,从而将 L FX虚拟心脏模型的 EIM仿真数据的输出从二维拓展到了四维、从真实几何形状的心脏模型拓展到了真实人体的心脏模型。映射前后 EIM仿真数据的可视化结果表明 L FX虚拟心脏模型具有了更为直观有效的仿真特性 。

真实体表模型上BSPM仿真数据的可视化

虚拟心脏模型LFX采用具有真实几何形状的三维心脏、躯体模型进行仿真研究,但仿真输出结果基本上以二维的形式给出.针对这一问题,提出了一种顶点投影映射算法,将LFX虚拟心脏模型的关键仿真数据之一的体表电位(BSPM)从真实几何形状的躯干模型映射到真实人体体表模型,并在4DView三维医学图像实时可视化平台系统上对映射前后的BSPM仿真数据进行了三维可视化,从而将LFX虚拟心脏模型的BSPM仿真数据的输出从二维拓展到了三维、从真实几何形状的体表模型拓展到了真实体表模型.映射前后BSPM仿真数据的可视化结果表明,LFX虚拟心脏模型具有更为直观有效的仿真特性.

储层特征与真实砂岩微观模型实验研究——以鄂尔多斯盆地华池地区长3储层为例

目的探讨鄂尔多斯盆地华池地区长3储层特征。方法利用真实砂岩微观模型实验对储层进行研究。结果鄂尔多斯盆地华池地区长3储层为致密型砂岩,真实砂岩微观模型实验直观地显示出鄂尔多斯盆地华池地区长3储层具有很强的微观非均质性。结论砂岩的成岩作用和孔隙结构是影响鄂尔多斯盆地华池地区长3储层微观非均质性的主要原因。在低渗透砂岩中,溶蚀作用引起砂岩产生强烈的非均质性,而这些砂岩则形成长3储层的高渗带。

经颅磁刺激中大鼠真实头模型感应电场分布的研究

经颅磁刺激是一种利用时变磁场产生的感应电流刺激大脑的技术,现在已经广泛地应用于精神疾病的治疗及脑功能的研究。本文建立了经颅磁刺激中大鼠真实头模型,并利用有限元方法计算了模型中感应电场的空间分布情况。该模型可用于动物实验方案的设计和实验结果的解释。

基于真实接头车身概念模型的结构优化

在汽车概念设计阶段,调用车身关键截面特性数据库和车身真实接头数据库,根据车身总布置尺寸建立了由真实接头并辅以梁单元和大尺寸壳单元组成的车身概念模型——真实接头的车身概念模型(简称ZJ)。将ZJ中关键截面等效厚度和真实接头中的加强板厚度作为变量,通过灵敏度分析找出了对接头强度和车身扭转刚度影响最大的变量作为设计变量。利用拉丁方试验设计方法对ZJ进行样本数据设计,然后采用响应面方法构建了其扭转刚度和强度近似模型。应用连续二次规划优化方法对概念模型进行寻优,在满足车身扭转刚度和车身强度的前提下,减轻了车身的质量。

基于MRI数据的真实头有限元模型构造方法

构造人体头部的有限元模型是开展基于有限元素法研究脑电现象的先决条件。利用图像分割和网格剖分技术提出了一种完全基于原始MRI数据的真实头有限元模型构造方法。通过该方法构造了一个包含5种组织的真实头有限元模型,将该模型应用到基于有限元素法的脑电计算中,结果显示利用该方法构造出的模型真实可信。