网络规划仿真（精选十篇）
网络规划仿真 篇1
国内有关智能建筑的研究,已处于明显上升的阶段:近年来,国内诸多学者对智能建筑的系统集成、综合布线、楼宇自动化、电气施工、质量监控、节能等方面进行了研究,各种先进的理念、技术、产品引入到智能建筑中,物联网、云计算、Wi-Fi等开始在智能建筑的应用中得到越来越多的关注。
但智能建筑中各种先进技术的实施,也引发了一些问题。例如在引入智能建筑工程项目的同时轻视了工程调研与需求分析;很多中小城市建筑智能化工程目标定位盲目与北京、上海等直辖市或省会城市看齐,导致人力、物力、财力的浪费;建筑智能化工程的系统规划没有做好,应对工程实施的技术路线、系统设计思想、系统结构、系统设置内容、使用功能要求、设备配置标准、项目投资分配、系统运行环境、与相关专业的接口等各个方面提出相应的要求和设置原则。因此,南京邮电大学黄筱淑教授指出,国内建筑智能化系统的建设、使用、管理三者分离,存在着“重建轻管”、“重硬轻软”的建设管理现象,后期管理投入不够,管理应用水平低下,致使许多智能建筑系统不能充分发挥作用甚至不能使用,这些问题制约了建筑智能化的健康发展。
本文通过分析智能建筑中无线局域网部署遇到的问题,来强调弱电中无线网络规划对楼宇中各种智能应用的重要性。
2 无线技术的演进
众所周知,WLAN作为现今最流行的无线接入技术,几乎得到了所有智能终端的支持。经过发展,WLAN的带宽也从几十兆演进到现在的数百兆,并正在向千兆无线继续演进。如图1所示。
3 无线网络的规划设计
在有线时代,为每个有接入需求的办公位都布放网线即可。而到了无线接入时代,这样做就行不通了:在楼宇或园区内的多个无线智能终端会共享接入同一个无线接入点AP,一般情况下,AP承载的用户数量和数据流量会远大于一根普通网线;同时,由于BYOD的兴起,各种无线终端在楼宇中的位置都不是固定的,因此数据流量的模型也发生了改变。如何设计无线网络的部署方式、如何有效管理智能楼宇中的各种设备状态、如何监控无线和有线网络中的流量分布并实时做出针对性的调整,这些问题都随着WLAN技术在智能楼宇中的大规模应用而逐步激化。
对于我们常见的密集办公场所,当需要部署WLAN网络,满足用户无线上网需求、保障用户无线体验的同时还要解决上述困扰时,无线网络规划设计的重要性就凸显出来了。
显然,手工规划的设计方式无法保证建筑物内的无线信号覆盖质量,会存在信号覆盖盲区和无线干扰等问题,同时,无线用户接入的带宽是否满足要求也无法求证。手工方式既无科学依据,也无法为客户体验提供有效保障,给后期设备扩容和网络维护带来了巨大隐患。
为了解决上述问题,如今,已经有厂商通过无线数字仿真系统为楼宇或园区的WLAN部署做规划。无线仿真规划图如图2所示。
这些公司在数十年的无线领域实际项目操作中积累了丰富的经验,收集形成了WLAN规划模型库。通过调用模型库中的数据快速实施AP仿真布放。仿真参数涉及了材质衰减(水泥墙/玻璃墙等)、覆盖区域(重点、普通、AP安装区域)、信号传播(开放、半开放等)、频谱干扰(同频、邻频)等,可以对智能楼宇或园区环境进行高契合度的数字仿真还原。无线仿真规划的优势在于可以精确计算并在规划图上标识出每个AP的部署位置与信号覆盖范围,而且这种仿真规划的效率也非常高,平均每30分钟可以完成一个新楼层的规划。经测算,通过仿真规划图指导工程施工,后期建网周期可以缩短30%,网络运维问题减少20%。大量的实践证明,无线仿真规划工具的使用为智能楼宇和智慧园区的网络建设提供了科学性和便利性。
很多智能建筑领域的专家也指出:智能建筑中的网络运维,不仅仅指硬件设备的管理,更深一层的需求在于对业务的控制和调度,通过灵活的策略下发使软件业务与硬件网络精密契合。然而,既要熟悉楼宇中网络硬件的运行状态,也要精通业务调度的流程,而且大型智慧园区中的网络设备往往是由多家厂商提供的,这就对运维人员的能力提出了很高的要求。其实,已经有厂商注意到这一点,其整合了有线设备、无线设备、终端用户及智能策略管理并提供了统一的运维平台,如图3所示。
4 结论
随着智能楼宇和智慧园区的建设与发展,无线应用会越来越多地出现在人们的生活与工作中。而为了让智能建筑中的无线网络更好地为用户服务,网络仿真规划与设计将会发挥更大的作用。
参考文献
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网络规划仿真 篇2
一种多无人机协同侦察航路规划算法仿真
无人机协同侦察航路规划的算法复杂,数据量大,不易收敛.针对这些特点,采用了基于分散规划、集中调整思想的层次分解策略来确定参考航路.首先改进了粒子群优化算法,并运用该算法确定无人机的协同任务初始航路;然后给出了一种新的.航路光顺优化指标,对初始航路平滑修正.仿真实验结果表明,该方法能够解决无人机的协同侦察航路规划问题,是一种效率较高的规划算法.
作 者：杨遵 雷虎民 YANG Zun LEI Hu-min 作者单位：空军工程大学导弹学院,陕西三原,713800刊 名：系统仿真学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION年，卷(期)：19(2)分类号：V279 TP391.9关键词：无人机 侦察 航路规划 粒子群优化算法 层次分解 序列二次规划
网络规划仿真 篇3
传统网络设计和规划方法主要是靠经验，对复杂的大型网络，有很多地方由于无法预知而抓不住设计要点。单纯的依靠经验进行网络的规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发，已经不能适应网络的发展，因而急需一种科学的手段来反映和预测网络的性能，OPNET仿真软件则可以说解决这方面的技术难题。
传统平面设计网络仿真分析
用传统的平面法设计的计算机网络，具有设计简单、易扩展等优点。但是，随着网络规模的扩大，其缺点也越来越明显。例如，中心节点负担过重，使得网络可扩展性降低；容易出现广播风暴，使得网络性能急剧降低，增大网络时延。这里可以用平面法设计网络，然后再用OPNET分析网络性能。
用OPNET仿真收集到的网络延时曲线图(如图1)可以清楚地显示出，当网络的用户数量增长为原来的1.5倍时，网络时延明显增加。因而也说明，该网络的可扩展性不好。
自顶向下法设计的网络的仿真分析
对于相对复杂的网络环境，我们可以使用自顶向下法的三层建模机制，来设计一个层次化的网络，可以借助核心层路由器、分布层路由器，外加交换机，共同构成网络的分布层。而由接入层交换机和网络客户端构成网络的接入层。然后再用OPNET分析该网络的性能。
网络对比仿真分析
我们更可以用OPNE7来分析各种网络在网络性能上的差异。
1可扩展性
将设计好的网络模型命名为场景1，然后将网络的客户端数目扩大到原来的1.5倍，并将其命名为场景2，运行仿真后，就可以得到网络延时曲线。
其中，层次化的网络延时曲线，在网络用户数量增长为原来的1.5倍后，网络时延并没有明显的增加，显示了良好的可扩展性。
2网络时延
同样，可以再用OPNET分析对网络延时进行比较。如图2所示，对比用平面结构法设计的网络延时曲线(蓝色)，和用自顶向下法设计的网络延时曲线(红色)。采用层次化的设计方法后，使得网络各层的功能更加明确，减少了广播流量的产生，大大降低了网络的时延。
OPNET网络仿真技术在网络规划设计方面的应用在我国刚刚起步。即使是在国外，也还只是处于初级阶段。这里通过与传统方法的比较，可以更快捷地对SMB网络设计进行规划和模拟测试，大幅降低网络设计难度和初期成本，值得大家参考。
AMD“上海”双路服务器主板KFsN5-D
近日，AMD正式发布了代号为“上海”的全新四核处理器，作为AMD全球战略合作伙伴，华硕电脑也在第一时间做出响应，推出了基于该处理器的服务器主板——华硕KFSN5-D。
该主板采用通过ROHS认证的环保材料，采用性能强大的nVODOA nForoe Professional3600芯片组，支持AMD最新发布的新一代四核心。OPteron服务器处理器2300系列，拥有最高2.7GHz HT总线频率。
欧特克力推绿色建筑理念
日前，欧特克公司(Autodesk，Inc.)公布“绿色指数”和“绿色建筑意识”调查报告结果，并强调继续与建筑行业共同担负责任，不断推动公众对建筑“绿色”意识的提高，积极倡导建筑行业绿色环保的理念。
“绿色指数”调查显示：美国建筑师和开发商采用了更多的可持续设计，与去年相比，要求绿色建筑的开发商数量翻了一番，此外，建筑师对于改进建筑设计以减少建筑对气候影响更有信心。但同期“绿色建筑意识”调查显示公众普遍低估建筑对环境的影响，并误认为绿色建筑设计将使建筑总造价大幅度攀升。
康明斯网站转型
6R机器人轨迹规划及仿真 篇4
关键词：机器人,轨迹规划,仿真
1 6R机器人轨迹规划概述
轨迹规划, 是指根据作业任务要求 (作业规划) , 关于末端执行器在工作流程中位姿变化的路径、取向以及它们的变化速度和加速度的人为设定。它是运动学反解 (位姿反解, 速度、加速度反解) 的实际应用。
6R机器人的主要特点是模仿人类腰部到手臂的基本结构, 因此关节型机器人的本体结构通常包括机座 (底部和腰部的固定支撑) 结构及腰部关节转动装置、大臂 (大臂支撑架) 结构及大臂关节转动装置、小臂 (小臂支撑) 及小臂关节转动装置、手腕 (手腕支撑架) 结构及手腕关节转动装置和末端执行器 (手爪部分) 。
轨迹规划涉及到下列三个问题[1]:
首先, 要对机器人的任务进行描述, 并对操作臂的运动路径和轨迹进行描述。轨迹规划器用来简化编程手续, 只要求用户输入有关路径和轨迹的若干约束和简单描述。而复杂的细节问题则由计算机系统 (轨迹规划器) 来解决。
其次, 根据所确定的轨迹参数, 在计算机内部描述要求的轨迹。这主要是选择习惯规定以及合理的软件数据结构问题。
最后, 对内部描述的轨迹进行实际计算, 即根据位置、速度和加速度生成轨迹。计算实时进行的, 每一轨迹点的计算时间要与轨迹更新速率合拍, 在典型的机器人系统中, 这一速率在20~200Hz之间。
操作臂的轨迹规划大致可分为两种:在笛卡尔空间规划方法和关节空间规划方法。在笛卡尔空间轨迹规划系统中, 作业是用操作臂末端抓手位姿的笛卡尔坐标结点序列规定的, 这种轨迹规划的优点是概念直观、易于理解, 但是涉及到大量的笛卡尔空间和关节空间的转换, 计算量大, 而且所用的传感器不能直接测出操作臂在笛卡尔坐标系中的参数, 因此很难用于实时控制。在关节空间中进行轨迹规划, 需要给定机器人在起始点、终止点手臂的形位, 对关节进行插值, 得到关节轨迹。
2 笛卡尔空间规划方法
建立杆件的D-H坐标系, 就可以确定联系i坐标系和i-1坐标系的齐次变换矩阵。根据齐次坐标变换理论, 可知工具坐标系T是由从基坐标系T0到各个杆件坐标系之间的变换得到的, 即:
这就是机器人正向运动方程, 下面就用D-H方法求解运动学正解。根据齐次变换原理和位姿理论, 绕轴转角的坐标变换矩阵, 得到第一个关节的位置矩阵如下:
由此方法, 依次可以求出T 21, T 32, T 43, T 54, T 65。将以上连杆的齐次变换矩阵相乘就得到操作臂变换矩阵。
上式中ci, si分别表示示osθi, sinθi。
当将各关节角的初始位置, 即θ1=90°, θ2=-90°, θ3=0°, θ4=0°, θ5=0°, θ6=0°的值代入上述表达式中, 可得:nx=0, ny=0, nz=1, ox=l, oy=0, oz=0, ax=0, ay=1, az=0, px=0, py=a1+d4pz=a2+a3与以基位姿为参照手部位姿的矩阵T 60相同。即运动方程确实是正确的。
3 关节空间规划方法
关节空间中进行轨迹规划, 不需要考虑直角坐标空间中两个路径之间的轨迹形状, 仅以关节角度的函数来描述机器人的轨迹, 计算简单;而且由于关节空间与直角坐标空间并不是连续的对应关系, 关节空间内不会发生机构的奇异现象, 从而避免了在直角坐标空间规划时所出现的关节速度失控问题。
假设机器人的初始位姿是已经知道的, 通过求解反运动学可以求得机器人期望的手部位姿对应的形位角。若考虑其中某一关节的运动开始时刻ti的角度为θi, 希望该关节在tf运动到新的角度θf。轨迹规划的一种方法是使用多项式函数以使得初始和末端的边界条件与已知条件相匹配, 这些已经条件为θi和θf及运动开始和结束时的速度, 这些速度通常为0或其他已经值。这四个已知条件可以用来求解下列3个多项式方程中的4个未知量:
这里初始和末端条件是:
对式 (4) 求一阶导数得到:
将初始和末端条件代入式 (4) 和式 (6) 得到:
通过联立求解这4个方程, 得到方程中的4个未知的数值, 便可算出任意时刻的关节位置, 控制器则据此驱动关节所需的位置。尽管每一个关节是用同样步骤分别进行轨迹规划, 但是所有关节从始至终都是同步驱动。如果机器人初始和末端的速率不为零, 则同样可以通过给定数据得到未知的数值。
4 6R机器人轨迹仿真
在Pro/E软件环境下, 建立机器人模型, 进行运动仿真以观察其运动情况, 如图1和图2所示。
从机器人模型的运动仿真过程看, 没有出现运动干涉, 说明各部件的造型和装配是正确的, 另外各关节角在运动中转动都很正常, 使机器人手部的运动轨迹可以触及到其运动空间的任意点, 说明各关节角运动函数正确。
在MATLAB软件环境下, 分析关节5的运动规律, 其余关节的运动规律类似, 得到如图3, 图4和图5。
可知随着运动的进行, 各运动关节的角速度时间曲线、角加速度时间曲线都变化连续缓和。关节5角速度曲线为余弦曲线, 关节5角加速度曲线为正弦曲线, 说明机器人角加速度连续没有出现突变, 无任何冲击。说明机器人在进行加工作业时, 机器人各关节、各活动部件运行平稳。
参考文献
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网络性能测试仿真方法研究 篇5
摘要：网络测试有利于提高网络的运行效率和安全性，要对网络性能进行定量的研究，必须指定适当的性能标准。信息流平台要描述这样的应用系统，就必须能够确切、完整地描述它的网络环境和网络信息流，信息流生成工具能够自动生成应用系统的网络信息流，并使信息流在网络上流动起来。
关键词：网络测试；信息流；仿真软件平台
1引言
网络测试是进行网络管理的有效辅助手段，有利于提高网络的运行效率和安全性。网络测试与网络协议的分层有关，网络协议的分层监护了网络协议内部与外部的关系，也为网络测试提供了方便。
TCP/IP模型不包括其基础的硬件，分为4层：链路接口层、网络层、传输层和应用层，而应用层传递的数据依赖于应用层对网络的使用方式。应用层测试分为功能测试和性能测试，本文重点就是应用层的性能测试方法研究。
2通信网络性能分析
要对网络性能进行定量的研究，必须指定适当的性能标准。对于管理者和用户来说，评价信息网络性能好坏的技术指标包括网络吞吐量、信道容量、链路利用率、节点利用率、系统的平均响应时间、包延迟时间、丢包率和可靠性等。对于特定的网络来说，各项性能指标都折衷的方案并不一定能为用户提供最好的服务。因此在网络性能研究中，是否选取了合理的性能指标参数，是评价与实际相符的一个关键因素。本文模拟的网络信息流是基于系统的应用层。
3设计概述
3．1设计理论
网络系统的计算机仿真是利用计算机对所研究的系统结构、系统功能和系统行为进行动态模仿，即通过计算机程序的运行来模拟网络的动态工作过程。在与真实系统相同或相似的物理设备上，模拟与真实系统相同的网络信息流，并使信息流在网络上流动，再配合专用的设备，监控和测试网络的性能以达到评估网络设计的目的。这样简化的应用系统完全可以体现真实应用系统的网络特性，它是由一个与真实系统相同的网络结构和简化了的信息流组成的应用系统。信息流平台要描述这样的应用系统，就必须能够确切、完整地描述它的网络环境和网络信息流，做到这一点的前提是：找出网络构成和网络信息流的特征要素，把他们抽象化、规范化，最终设计相应的数据结构保存。仿真运行时，读取这些数据，做运行参数的设置，即可以使信息流在网络上流动起来。这就是信息流模型的概念。使用“通用软件生成法”进行信息流仿真，就必须具有一个科学的信息流模型。
3．2网络信息流仿真软件生成工具
信息流生成工具是一个基于以太网的专门用于应用系统网络级信息流的仿真软件平台，配合半物理环境使用的工具。能够自动生成应用系统的网络信息流，并使信息流在网络上流动起来，具有专用的测试接口和强大的数据分析系统，能够监视网络传输技术，并能进行各种有效的分析，给出量化的结果，如图1所示。无论应用系统有几个节点都运行本程序，由本程序读取数据库中用户设计的参数，生成本节点特有的信息流，完成仿真目的。
数据存储服务器：保存模型数据和仿真结果数据；设计模拟数据，将其存放入数据存储服务器中。
Linux用户仿真终端：模拟Linux类型操作系统的用户节点的网络信息流；与数据服务器建立接口，在用户终端有效读取数据库内容，从数据库中读入所有与本节点有关的报文，加以分析，做相应的初始化设定，完成本节点信息流的网上流动。
监测系统：监测网络信息流，形成统计数据。
3．3测试系统实现技术
测试系统采用Client/Server结构。网络通讯的发起方为Client，接受方为Server。接受方在测试系统启动后常驻内存，监视网上变化，一旦发现有报文到达，即进行处理，需要时返回结果。发起方在需要通信时向网络中的指定端口发送报文并接收处理结果。
该工具对系统中各方位的软件运行情况及网络状态、网络流量、网络延迟情况进行测试，并完成局域网报文的发送与接收的监测和模拟。其具体功能有：
报文监测：监测网络中传递的应用层报文，显示检测结果。
统计：统计计算在指定时间内的网络流量、网络吞吐量和网络利用率。
报文接收：接收网络上发送的报文，进行一定的数据分析，存盘处理。
网络延迟测试：向指定地址发送测试报文，并接收应答，计算其时间并显示。
4结束语
信息流生成工具完成后，将形成一个独立平台，能够支持具有各种真实应用背景的网络系统、综合电子信息系统和其他使用网络的应用系统进行网络仿真，并在该平台上测试得出网络传输的定量数据。
AUV巡航路径规划建模及仿真研究 篇6
自主水下航行器AUV是一种智能化、自主航行、可根据任务使命要求进行模块组合、实现多功能集成的水下无人航行器[1]，其在执行海洋环境探测、水下观测、水文测量、海底地形绘图等水下任务方面发挥着巨大的作用。随着海洋利用区域的扩大和远航程AUV的出现，AUV在一次航行过程中需要侦察的巡航点数量大幅增加，同时巡航点分布的地理区域也更加广泛。因此，在AUV巡航路径规划过程中，迅速有效地对众多目标巡航点的侦察顺序进行科学规划显得尤为重要，这就要求AUV在巡航过程中不但要遍历所有巡航点，而且航行的代价总和要求最小。
AUV巡航路径规划属于NP难题。目前解决该类问题的主要方法有经典算法和智能优化算法。经典算法通过动态规划求解问题的精确解[2]，但时间复杂度与空间复杂度较高，对系统资源的消耗较大，可行性较差;智能优化方法虽然能有效解决这一问题，但存在收敛速度慢，易于陷入局部最优以及计算时间过长等缺陷，如蚁群算法[3,4]ACA(Ant Colony Algorithm)等。本文针对AUV路径规划问题，采用混合自适应蚁群算法HAACA(Hybrid Adaptive Ant Colony Algorithm)，建立了AUV路径规划模型，求解了31个巡航点的路径规划问题。该算法有效克服了蚁群算法的缺陷，且得到了理想的结果。
1 蚁群优化算法
1.1 蚁群算法基本原理
蚁群算法是一种智能优化算法，仿生学家研究发现，蚂蚁个体之间通过一种称之为信息素的物质进行信息传递，蚂蚁能够感知这种物质，并借以指导自己的前进方向。因此，当大量蚂蚁集体行动时，走过某一路径的蚂蚁越多，则后来者选择该路径的概率就越大，最终蚁群能够找到从食物源到蚁巢之间的最短路径。
图1形象说明了蚁群寻找最优路径的过程。30只蚂蚁从A点出发，要到达F点，有两条路径可走，ABCEF和ABDEF，其中BCE长度为1,BDE长度为2。T=0时刻，蚂蚁在节点B随机选择路线，因为BCE较BDE短，经BCE的蚂蚁会越来越多，在BCE上留下的信息素浓度逐渐增大;T=1时刻，更多的蚂蚁会选择较短的路径，BCE边上的信息素会更多，从而吸引更多的蚂蚁选择此路径，最终所有蚂蚁都选择ABCEF。
1.2 混合自适应蚁群算法
为最大程度地降低传统蚁群算法的缺陷和不足，提高蚁群算法的全局搜索能力，加快搜索速度，对传统蚁群算法进行改进，采用混合自适应蚁群算法。
1)当下一只蚂蚁找到实现路径以后，比较之前所存储的每条路径，在出现路径交叉时，采用如下方法进行处理，此方法借鉴了遗传算法的交叉算子的设计。
例如，路径l1={1,3,4,5,9,10}和l2={2,3,6,8,9,7}，其中的数字代表各个节点。两条路径经过相同的节点3和9，对两条路径中相同节点之间的数字序列进行交换，得到新的路径:l'1={1,3,6,8,9,10}，l'2={2,3,4,5,9,7};计算交叉后的长度L'1、L'2并与交叉前路径长度L1、L2比较，若L'1≤min(L1,L2)或L'2≤min(L1,L2)，则对路径l'1或者l'2按式(1)更新相应路径上各条边的信息素，取代l1或者l2，否则不进行更新[5]。
2)当问题规模较大时，如果信息素挥发系数ρ过大，会影响到全局搜索能力，过小则会降低收敛速度，因此提出信息素挥发系数ρ自适应改变。ρ的初始值ρ(t0)=1，当算法求得的最优值在N次循环内没有明显改进时，ρ做如下改变:
式(2)中，ρmin表示信息素挥发系数的最小值，本文中，取ρmin=0.01。
混合自适应蚁群算法的具体流程如下:
(1)输入巡航点坐标;
(2)设置相关参数α，β，m,n，ρmin等，并进行初始化;
(3)对每只蚂蚁按转移概率移至下一顶点，完成一次循环;
(4)计算各蚂蚁搜索过的路径长度，按混合方法记录并保存当前最好解;
(5)依照式(2)更新ρ，及Δτkij和τij(t);
(6)返回第(3)步，进行下一次循环，直至达到最大循环次数;
(7)输出最优解，循环结束。
2 路径规划建模
AUV巡航路径规划是一个动态、多目标、多约束的非线性规划问题，数学模型可表示为:
式(3)中，f(x,y,n)表示AUV巡航的总代价;x表示AUV巡航所需要的能源;y表示AUV巡航所花费的时间;n表示巡航点的数量;当AUV巡航速度一定时，x和y可用巡航路径长度代替。
假设用m表示每次出动AUV的数量，用dij表示巡航点i和巡航点j之间的距离，τij(t)表示t时刻在边e(i,j)上的信息量。则AUV-k(表示第k个AUV,k=1,2，…，m)在t时刻由巡航点i转移到j的概率Pkij可表示为:
式(4)中:allowedk表示AUV-k下一步允许选择的巡航点;α表示信息启发式因子，代表路径选择时信息素的作用程度;β表示期望式启发因子，代表能见度的相对重要性;ηij表示边e(i,j)的能见度，一般取ηij=1/dij。
经过n个时刻，AUV-k完成一次循环，各路径上的信息量根据下式做调整:
式(6)中:Δτkij表示AUV-k在本次循环中留在边e(i,j)上的信息量;Δτkij表示本次循环中边e(i,j)上的信息量增量。
3 仿真实验分析
根据AUV巡航路径规划模型，采用混合自适应蚁群算法，对具有31个巡航点的AUV路径规划问题进行仿真试验分析，并针对算法中参数的取值进行分析。
3.1 算法参数分析
在其他参数不变的情况下，对某一参数进行单参数分析，可以对比该参数在取不同值时对算法性能的影响程度，以及可以采取的改进措施。依据这些改进措施，在最优路径的求解中，对各个参数取最优值进行分析求解，得到最优路径。
如表1所示，列出了m、α、β分别取不同值时的仿真结果。
分析表1可以得到，实际应用的最佳参数配置为:m=31、α=1、β=5。当各自取值分别偏离最佳值时，蚁群搜索效率出现明显下降，如计算时间过长，陷入局部最优，剧烈震荡等，同时也不能得到系统最优路径。
3.2 最优路径分析
基于对算法参数的相关分析与结果对比，当算法相关参数取最优值时的仿真结果:即在蚁群找寻最优路径过程中，具体相关参数设置为:m=31、α=1、β=5，并将其他相关算法与本文算法进行了比较，得到结果如表2所示。
蚁群算法属于局部规划方法，因此本文选取了几种典型局部路径规划算法参与实验对比。实验结果表明，由于传统蚁群算法无法根据路径情况自适应改变信息素挥发系数，其最优解收敛次数仅仅有65次，平均迭代步数需要120步;而RRT算法[6]由于在相同任务重复中会产生较多不同的路径结果，对于最优解的收敛次数也大大降低，只有40次，从而导致整个最优路径搜寻的效率降低;遗传算法[7,8]在求解此类问题时，首先随机生成一组初始种群，依据给出的体现个体优劣的适配值函数评价个体的适配值，建立适应度函数，依据适应度的大小，可以得到每个个体的路径长度。遗传算法的主要表现就是其全局搜索能力，但却不能有效利用系统的反馈信息，导致冗余迭代，因此收敛速度慢，运算量较大。本文提出的改进蚁群算法不仅实现了信息素挥发系数自适应改变，且对蚁群搜索的路径进行了混合对比，实现了对最优路径的搜索，其搜索全局最优解的能力得到了明显提高，最优解收敛次数达到120次，平均迭代步数只有80步左右。
最后给出本文算法仿真实验得到的具有31个巡航点的AUV最佳巡航路径如图2和图3所示。
4 结语
本文提出了一种用于AUV巡航路径规划问题求解的混合自适应蚁群算法，采用路径混合和信息素挥发系数等措施改进传统蚁群算法的寻优能力。建立了AUV巡航路径规划数学模型，给出了混合自适应蚁群算法求解该问题的详细步骤，对具有31个巡航点的AUV路径规划问题进行了仿真试验，得到了最优路径，并详细分析了算法参数对寻优能力的影响。本文的研究为AUV路径规划问题提供了有效的新方法。
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电力系统规划仿真平台设计与实现 篇7
合理、准确的电力系统规划及其经济合理性不仅关系到电力工业本身能源利用和投资使用的经济和社会效益,同时也将对国民经济其他行业的发展产生巨大影响,其重要性不可低估[1]。
电力系统规划任务涵盖电力负荷预测、电源规划、电网规划,其中电力负荷预测是后两者的基础。电源规划决定着电力系统电源布局,对系统今后运行的经济性、可靠性、网络结构、电能电量及其将来的发展产生直接影响。电网规划是根据电力系统的负荷预测及电源规划对输电系统的主网架作发展规划,基本要求是确保供电所要求的输送容量、电压质量和供电可靠性等。电源规划和电网规划是电力系统规划的2个主要研究方向,往往只有在全盘考虑电源和电网的条件下,才能找到最合理的供电方案[2,3]。
电力系统规划的目的是力求在规划末期使电网达到一个较理想的结构,确定一个较理想的电网结构是涉及多方面因素的复杂问题,人工进行规划方案系统分析费时费力,且繁琐、枯燥、非标准化、易出错,因此开发智能高效的图形化分析软件平台将会在很大程度上提高电力规划的科学性、可靠性和效率[4]。
1 电力系统规划仿真平台建设需求分析
多年来,中国电力科学研究院在仿真平台建设方面拥有雄厚的技术积累,先后设计开发了PSASP图模一体化平台、电力系统沙盘推演仿真平台、电网运行方式协同计算平台等[5,6,7],凭借统一的数据管理、高效的仿真计算、灵活的图形处理、友好的用户界面等特点,为我国现代电网建设及科学研究提供了极大帮助。随着网络技术、数据库技术、可视化技术、面向对象编程技术等ICT技术的进步及其在仿真平台开发方面的应用,进一步推动了电网数字仿真技术在电力领域的更广泛应用。
电力系统规划课题非常庞杂,研究范围广,涵盖了源—网—荷的规划及协调统一。各课题研究方法众多,包括负荷预测方法、电源规划方法、电网规划方法、不确定性电网规划方法和电力系统规划的可靠性、经济性、安全性评价方法等。在实际研究中,各研究课题耦合度较低,一般均为某课题基于某种或某几种方法进行独立研究。
本研究考虑建立电力系统规划仿真平台,为电力系统规划领域的课题研究提供全面的平台支撑,因此对平台建设提出了多方面的要求。
1.1 松耦合架构
建立统一的电力系统规划平台,并将各研究课题作为子模块向平台集成,平台为各模块提供数据,通过平台接口完成模块功能调用,最终将计算结果返回平台进行结果展示。各子模块可以独立完成上述闭环,模块间无深度交叉,而且考虑到在研究阶段有利于各模块的分散开发,因此采用解耦化架构设计,有利于多个开发人员和单位独立完成模块,提升协同工作效率。
1.2 高效的数据管理系统
平台功能模块繁多,数据流复杂,需建立统一、高效的数据管理系统,能够快速生成电网计算数据,动态构建电网拓扑结构;能定制化电网数据的导入和导出格式、基础数据库、规划数据库、典型参数库和厂站模板库、计算结果展现等;平台基础电网数据应继承现有PSASP或PSD-BPA基础数据,能快速构建现有网架和参数库;平台能依据仿真节点数量,动态扩展后台并行计算及分布式计算能力。
1.3 先进的图形系统
电力系统规划平台对图形方面的要求首先是电网地理接线图和电网信息的展现,其次是厂站单线图及元件信息的展示。平台图形系统应能支持电网全部元件及参数以图形化的方式创建、编辑、维护,并可支持触摸屏操作、多级缩放和分层显示。图形系统可以显示和动态更新标签信息和规划方案对应的网架信息。
1.4 开放的接口
随着电网的发展,电力系统规划新课题、新方法不断涌现,因此平台必须易于扩展,保持接口开放,方便后续研究成果扩展到平台。同时,平台应能与常用电力系统分析工具进行资源共享,如PSASP、PSD-BPA等,充分利用现有成果。
电力系统规划仿真平台是为电网公司规划部门、电力设计院、高等院校等机构设计,为其制定、研究、分析电力系统规划方案等工作提供所需的数据和技术支持的软件平台,应用前景广阔。
2 平台功能设计
在深入了解电力系统规划理论和技术,同时充分考虑仿真平台建设需求的基础上,对平台进行功能设计,包括系统整体结构、数据管理、图形系统、接口系统四大模块。
2.1 系统整体结构
平台的核心功能包括统一的数据管理、统一的电网图形展示,同时平台应能方便地完成应用模块的集成和管理,需提供统一的接口。数据管理功能包含对基础数据、规划数据、公用参数、典型参数、模板、规划方案等的管理;图形展示功能包括基于地理接线图的规划网架及电网信息展示和基于单线图的厂站及元件信息展示;平台接口包括基础功能接口、通用功能接口和专用功能接口。系统整体结构如图1所示。
2.2 数据管理功能设计
数据管理功能分为基础数据管理和应用数据管理。基础数据管理功能负责收集、管理和校核规划、现状和历史的电网设备模型参数、文档资料等,应用数据管理功能负责运行方式数据和电网规划数据管理(见图2)。数据的导入和导出接口是数据管理系统的基础,可以完成对PSASP 5.1标准格式数据和PSD-BPA工程数据的转换和共享,快速建立电网数据。规划数据支持从本地文本文件或本地数据库导入。变动不大的数据如公用参数、典型参数可以预先导入本地数据库并通过平台进行管理。数据管理系统可以方便地生成规划曲线数据和报表,方便结果校核。
2.3 图形系统设计
图形系统包括平台通用图形系统、电网图形系统、电网基本元件库等(见图3)。平台通用图形系统负责完成平台功能的调用,实现平台内部及平台与外部的事件响应;电网图形系统主要基于电力系统地理接线图和电力系统单线图,可以实现电网网架的分级查看和电网信息展示,以及实现厂站结构编辑和查看;电网基本元件库可用于规划电网设计,允许用户以图形化的方式快速搭建规划电网。平台采用先进的电网可视化技术,支持各种图形特效定制,使用灵活方便,易于扩展。
2.4 接口系统设计
平台基础功能接口主要完成电网基础数据及规划数据管理,通过数据导入接口,可快速建立现有网架和参数库。平台数据可以保存到实时库文件,平台图形可以保存为SVG文件,便于规划阶段性工作的记录。平台通用功能接口负责完成电力系统仿真通用功能接入,如潮流计算、短路电流计算、稳定分析计算等,通用功能的接入可用于对规划方案作深入分析及校核。平台专用功能通过插件接入,在插件中完成模块接入,这种接入方式功能稳定,升级维护方便,集成方法简单易操作,是本平台的一大特色。接口系统如图4所示。
3 基于平台+插件的松耦合架构设计
考虑电力系统规划平台松散耦合的结构,平台采用平台+插件的设计架构将使系统开发和集成变得快速、高效[8]。平台实现了核心功能和插件管理,功能模块实现为插件,通过统一接口完成与插件的交互。
3.1 架构原理
平台+插件软件设计架构是将开发任务一分为二,一部分为平台核心功能,另一部分为模块化功能,可实现为插件(见图5)。在开发阶段将需求分为若干功能模块,各模块间遵循同样的接口标准,这样在不同单位分散开发之后,进行系统集成时只需将模块进行组装,而不是对源代码进行合并。当需要新的功能时只需按接口标准继续开发即可,之后按同样的方式组装即可使用[9]。
插件式开发的优点在于可保证系统本身变动最小的情况下使系统功能得到扩展和加强,当插件开发接口发布后,任何公司或个人想对主程序进行扩展时都可以依据接口标准开发自己的插件,灵活高效,插件可以“热插拔”,即在系统运行时动态加载/移除/更新插件,是真正意义上的“即插即用”。
3.2 插件实现步骤
1)依据平台提供的接口开发插件;
2)系统启动时,平台插件管理功能按约定到指定目录下寻找插件文件,获取插件版本和配置信息;
3)如果插件文件返回的版本或配置信息有误,则视插件不合法,被过滤掉;
4)经验证合法的插件将被加载,在平台界面上动态生成调用接口,如菜单、工具栏或对话框等形式;另外,平台也可以预先定义好插件功能调用接口,插件加载成功后接口才生效;
5)用户根据业务需求触发平台插件接口,插件管理功能重新定位插件并加载,指定配置文件对插件初始化;
6)生成插件对象后即可通过平台界面调用其具体功能;
7)如果想更改插件功能,替换旧的插件文件并重复步骤2~6[10]。
3.3 插件式开发的优势
插件实现形式基于动态链接库(Dynamic Link Library,DLL),动态链接库采用二进制编码方式,可避免人为修改文件造成破坏,同时能对核心代码进行隐藏,有利于保护知识产权。根据整个软件业务的不同需求,可以对多个插件进行并行开发,能极大提高开发效率和产品质量。另外,基于插件开发时,不需要每次重新编译全部程序,可节省开发人员时间。插件式开发升级维护方便,只需要文件替换即可完成。随着业务需求的增多,实现的功能模块也将不断增加,插件库将得以扩充和丰富,有利于技术成果积累[11]。
4 电力系统规划仿真平台实现
综合考虑电力系统规划仿真平台业务需求和松散耦合的设计架构,开发了可用于电力系统规划仿真的软件平台系统。平台实现了数据、图形、应用三大功能的协调统一,前两者属于平台内核功能,在平台开发前期基本均已实现;后者属于平台专用功能,需开发后期以模块的形式向平台集成,因模块较多,开发人员分散,系统集成是平台实现的重点任务。
4.1 平台核心功能
4.1.1 数据管理
平台数据管理功能实现了电网数据交互,支持PSASP7.1、PSD-BPA、PSASP5.1标准格式数据的导入导出;支持电网运行方式数据的导入和导出;支持规划数据导入。为方便数据管理,平台开发了数据编辑器,可对电网数据、方式数据、规划电源数据、规划电网数据、曲线数据、公用参数库、典型参数库进行编辑。同时,平台在数据准备阶段按约定格式为各模块生成计算数据,各模块接入平台时可直接到指定目录下读取,模块计算结果文件按约定生成到指定目录下,方便平台统一管理和提取信息进行结果展示。
4.1.2 图形系统
为提升图形系统的用户友好性,平台建立了常用模板库,其中厂站模板包括电厂和变电站模板,线路模板包括交流线和直流线模板(见图6),并根据厂家数据整理实现了系统元件典型参数库,包括交流线、发电机、变压器、直流线、负荷模型等。用户可以基于上述数据以图形化的方式快速构建电网数据,包括地理图绘制、规划电网设计等。
平台实现了基于SVG的电网背景图,将地图、地名、绘制的图形显示在不同图层,保证了不同电压等级下电网图形的分级显示,同时保证了地名在背景图系统缩放时清晰可见,另外所绘制的图形元件能与地图同步缩放、分级显示,保证了系统的友好性和逼真性。
地理图绘制功能支持绘制厂站、线路及拐点、注释标签,绘制厂站时系统会根据厂站位置自动计算经纬度坐标并记录,下次进入系统时默认显示上次保存的地理图位置信息。
规划电网设计时可新建厂站、线路,也可对现有网架进行设计,包括删除厂站、删除线路、线路投退、发电机调节、负荷调节、箭头显示状态切换、设置潮流断面等,均以图形化的方式在平台图形系统上实现。
4.2 专用功能集成
平台以插件的形式集成各专用模块,以下将详细阐述插件式系统集成方法。
4.2.1 插件接口定义
平台插件基于Qt插件机制实现,导出插件标准接口代码如下:
在上述代码段中,APPlan Model Factory Interface类是对Qt基类QFactory Interface的扩展,并定义为插件接口基类。之后按照Qt实现插件的方式定义插件接口类APPlan Model Plugin,接口类继承了基类的2个纯虚函数keys和create,在接口文件中不定义任何实现,具体的实现全部交给派生类去完成,上述代码保证了所开发的插件合法,且能被Qt插件加载机制识别。
4.2.2 插件实现
基于平台提供的标准插件接口,编写插件类时需要继承接口并实现接口中定义的2个虚函数。其中,函数keys中返回模块名称列表,函数create中根据调用时传入的key值初始化名称为key的接入模块。可以将所有接入模块均在一个插件中接入,也可以分散在多个插件中接入,区别是如果分散实现在多个插件中,接入时需要重复实现继承自平台接口的插件类。
keys函数实现代码如下:
create函数实现代码如下:
其中APPlan Model Name1、APPlan Model Name2分别是模块具体功能实现类,包括模块参数设置、模块执行计算、模块结果报表等,并通过配置文件Model Name1.ini、Model Name2.ini对其进行初始化。
4.2.3 模块功能配置
根据模块功能需求设计模块功能类,由于各模块功能虽不统一但有较大相似性,因此设计其基类APPlan Model如下:
模块实现时通过构造函数传入配置文件进行初始化,在配置文件中定义了模块全部功能的exe ID,平台通过预先定义的模块接口传入对应功能的exe ID与配置文件进行匹配,当匹配正确时执行exec函数完成指定功能调用。配置文件设计如下:
上述文件方括号中即为exe ID,配置文件中定义了模块参数设置、查看报表、执行计算3个功能,对应的exe ID分别为paraexe、reportexe、modelexe。配置文件中type表示功能模块执行类型,值为inner时为执行当前功能块,值为bat时为批处理,如modelexe功能块会依次执行modelexe_1、modelexe_2。在配置文件中还可以定义其他执行方式,限于篇幅限制,此处不做赘述。
4.2.4 插件加载
插件开发完成后,生成dll文件至指定目录,程序运行时通过Qt内部机制完成插件加载。在本文集成方法中,使用Qfactory Loader加载插件,操作如下。
1)初始化插件,伪代码如下:
上述宏声明依据平台插件接口中的声明,加载目录下的合法插件,并返回版本和配置信息。
2)返回模块列表。插件加载成功后,即可通过loader对象获取插件中包含的模块列表,伪代码如下:
3)模块创建,获取插件接入的模块名称列表后,对模块名进行遍历并依次创建模块,如果创建成功则系统增加模块成功。创建模块伪代码如下:
4.2.5 模块升级维护
当模块需要升级维护时,只要保证接口和声明不变的情况下修改插件实现,修改完毕后重新生成插件并替换目录下的旧插件即可,升级维护简单方便。
5 电力系统规划仿真平台应用
5.1 间歇式电源并网分析与规划辅助决策软件
基于上述平台框架开发的间歇式电源并网分析及规划辅助决策分析软件是由中国电力科学研究院牵头研制的一套针对间歇式电源随机全过程波动进行分析和规划的应用软件系统。从规划分析的角度解决了大规模开发风能、太阳能等可再生能源的随机性、间歇性特点对电网安全稳定产生的影响,大幅提高了电网对清洁能源的接纳能力[12]。间歇式电源并网分析及规划辅助决策分析软件如图7所示。
该系统基于基础平台,以插件的方式集成间歇式电源并网分析及规划辅助决策,专用功能模块如图8所示。
图8中箭头方向表示数据流方向,前续模块依次为后续模块提供支撑。具有全过程分析、风险评估、协调规划等功能的间歇式电源并网分析及规划辅助决策平台,已在西北电网公司开展工程验证与示范应用。
5.2 考虑不确定因素的电网规划研究
基于上述平台框架开发的考虑不确定性因素的电网规划软件系统是为电网公司规划部门、电力设计院、高等院校等机构设计的,为其制定、研究、分析电力系统规划方案等工作提供所需的数据和技术支持的软件系统。该系统界面友好、结构合理、模型全面、处理灵活,针对电力系统规划部门工作特点为电网规划分析提供智能化的高效图形化分析平台[13],考虑不确定性因素的电网规划软件系统如图9所示。
该系统基于基础平台,以插件的方式集成了考虑不确定性因素的电网规划专用功能模块,各模块间的耦合关系如图10所示。
该系统以西北电网甘肃/青海地区“十三五”规划电网数据进行模型验证,能为解决考虑不确定性因素的电网规划难问题提供决策支持,并为电网规划人员提供了有效的研究手段和工具。
6 结语
网络规划仿真 篇8
1 新校园规划分析
南京工程学院新校区经过十年的建设、目前已基本完成主体建设,如图1示。新校区采用组团式与网络式相间、并与中国的“院落”文化有机结合的布局思路。
整个布局以公共教学楼团组为地理与规划中心,在其西侧是校图书馆、档案馆,而东侧是艺术与设计楼、文理楼,三个组团构成了“院落”式教学核心内圈。在这个核心区域的东北角是拟建的体育馆;西北角外围辅以公共基础实验与训练中心;西南角则是经管楼、信息楼;这三个组团构成了第二层核心外圈。两层核心圈的布置既有利于公共性强的设施的有效使用,也体现了大学崇尚人文的精神。在两层核心圈的东侧是东区荟园,北侧是北区萃园;东区、北区是学子们住宿、饮食、娱乐的场所,这种布局便于学生在生活区与各教学组团间的流动,也有利于学子们与市区外界的互动。校园西侧是工程实践中心,各工程类学科的办公、实验与科研均在此处,这既便于各学科之间的交流沟通,又与校外社区接壤、体现科技为社会服务的宗旨。由天印湖、菁园和鹭岛(鹭鸟自然保护区)所构成的生态区从南部引领着整个校园;连同核心区的学海湾、及众多的绿化休闲廊道,将学校打造成了一个绿色化、生态化的良好休闲空间。由闻知路、天印大道为主干的、类似于蛛网的绿化通道将各建筑组团网状相连。同时,各建筑组团本身多依中国 “院落”建筑样式而建,而且不仅核心地带、乃至整个校园的布置均依国人面水而居的风俗;整个校园处处体现了中国“院落”式建筑文化。
这样一个良好的校园设施布局为学校的日常运营提供了一个好的平台;然而,某些时段在某些地段却出现了人流车流不畅的现象,因此,有必须探讨其原因、并提出可解决问题的措施。鉴于设施规划分析和改善研究的复杂性,依据工业工程思想、基于计算机技术的建模与仿真提供了一个有效的解决工具[4][5]。
2 仿真数据分析与仿真模型构建
2.1 数据收集分析
对于建模与仿真,最基本的一项工作就是仿真数据的收集。考虑到每天上课时候都是人员流动的高峰期,此时校园总体规划构思与布局的好坏就能直接体现出来,本文即依据校园内人员流动状况来对校园设施作规划分析[6]。
2.1.1 流程定义
根据观察,人员流动的高峰期是在每天早晨学生去上课的时候,即早上六点到八点之间;考虑到路线循环时人员流动情况会更复杂、以及出宿舍与入宿舍是互对称的行为,故所选择的代表性仿真路线为:学生公寓→食堂→教学楼。
由布局图图1,可进一步得到仿真流程图,如图2。其中,考虑经管楼和信息楼间隔的距离较小(与东区北区到它们的距离相比),在不影响仿真结果的情况下两楼合并为信息楼。
2.1.2 数据整理
南京工程学院现有两万多名学生,想对每一个学生都进行精确分析比较困难,本文即以班级为单位进行数据收集。依据学校招生安排及已有的统计数据,可设定一个班级有40人,其中男生35人,女生5人。
宿舍群人员流动物流量统计分析。经查看各宿舍楼居住班级及性别,可知北区宿舍群主要居住的是大一到大四的学校二本女生和机械工程学院、电力工程学院、自动化学院、经济管理学院等单位的男生;东区宿舍群主要是三本学院的女生和计算机工程学院、车辆工程系、建筑工程学院、设计学院等单位的男生。
教学楼人员流动物流量统计分析。对于教学楼、工程中心的人员流动情况,依据学校总课表,统计一个星期内每一栋教学楼的上课班级总数,得出每一栋教学楼的人员流动物流量。如,一个星期内材料工程学院在公共教学团组中的南馆上课班级数统计数据如表1所示:
各路线上人员流动物流量统计。将各班级上课地点与宿舍地点相对应,统计出学生上课所经路线的人员流动物流量。如星期五上午,北区宿舍到公共教学楼的男生人数为224*35=7840、女生人数为156*5=780;北区宿舍到设计楼的男生人数为35*35=1225、女生人数为35*5=175。
经对比统计数据,星期二上午时人员流动物流量最大;北区计有17460名学生上课、东区计有9340名学生上课。但有的班级是上一二节课、或者三四节课,有的班级则有四节课;根据课表可知、早上六点到八点间上课的人流物流量占总物流量的比重约为五分之三(0.6)。本文即以星期二早上六点到八点间人员流动情况为分析依据。
2.2 仿真思路分析
鉴于学生在六点到八点时间段内每个时刻出来的人数不同、且因上课地点不同导致行走的路线也不同,即造成了各线路上的人员流动不平衡的现象。
根据所收集的数据,将东区宿舍和北区宿舍出来的人流分别分配到各自应该走的道路上,通过仿真来了解每一条线路上的人员流动情况和该条线路的堵塞情况等,并以此来评估校园设施布局的合理性、探讨改善的可能性。
2.3 模型布局构建
在仿真软件Flexsim中,用发生器虚拟东区北区两个宿舍群,用临时实体代表人员;用处理器表示教学楼等教育设施;用输送带替代学校的道路、来连接各校园设施的代表实体;并在各个输送带前添加一个队列、以缓存临时实体和观察输送带阻塞情况[7]。
借助校园规划图,先将南京工程学院的图片加载在模型中,依据各校园设施的实际分布位置,将它们分别用仿真软件中对应的实体进行替换、并利用触发器固定位置;同时,传输带长度与方向符合学校道路规划情况;实体连接与临时实体流动方向符合所定义的仿真流程方向;在完成仿真模型布局构建后将图片从模型中撤出,如图3示。
2.4 仿真模型参数设置
要使仿真结果能真实地体现实际情况,必须根据实际调查数据来设置仿真模型各种参数。首先,因学生在六点到八点间出宿舍的频率不同,模型中两发生器产生临时实体的平均时间间隔就不同。将10个学生设为一个单元,以北区为例,人员流动物流量为17460*0.6/10=1048个单元,Source1临时实体(一个临时实体对应一个人流单元)出发的总时长为120*60=7200秒,故出发平均间隔时间为7200/1048=7秒;东区Source2临时实体出发平均间隔时间为7200/(9340*0.6/10)=13秒。
其次,根据实际情况调查、并考虑人行走的平均速度及人群拥挤情况,可将传送带实际速度设为0.6m/s;再根据模型布局与实际布局的比例(1:60),可将各传送带速度“Speed”项值改为0.01 m/s;北区到各教学楼因存在一个大广场、及多条通道,可将此处传送带“Speed”项值设为0.02 m/s。
第三,依据人员流动数据,将Source1、Source2的临时实体沿传送带分配到各仿真实体处,分配比例见图2中各仿真路线上标注的第一个参数。
其它参数的设置不再赘言。
3 仿真结果与对策分析
3.1 仿真结果分析
编译、并运行仿真模型,将仿真结果生成标准报告,如表2示。
从表2中可以得出:
①整个模型只在Conveyor10处发生轻微堵塞(它的blocked值为0.501,其它均为0),主要原因是Conveyor10为东区到设计楼和公共教学楼的公共支线;整个仿真结果与实际情况相符。
②队列Queue1、Queue3、Queue6、Queue7、Queue8、Queue9、Queue11、Queue14的流动实体平均值(stats_contentavg)均为0,表明这些队列后面的输送带都没有发生堵塞情况,即北区到各教学楼的路线(Conveyor1)、北区到工程中心的路线(Conveyor3)、东区到信息楼和工程中心的公共支线(Queue11)及两个分支路线(Conveyor12、Conveyor13)、北区分别到设计楼和文理楼的两个分支路线(Conveyor6、Conveyor7)、东区到公共教学楼的分支路线(Conveyor8)、东区到文理楼的分枝路线(Conveyor9)、以及东区到各教学楼的路线(Conveyor14)均没有堵塞现象。
③队列Queue4、Queue5的流动实体平均值(stats_contentavg)均为较小值,表明这些队列后面的输送带运行略为不畅,即北区到信息楼的路线(Conveyor4)、北区到公共教学楼的分枝路线(Conveyor5)和到设计楼、文理楼的支线(Conveyor2)存在轻微拥挤现象。
④各路线的人员流动情况也可由对应传送带的空闲时间长短来分析。当传送带空闲时间短时,对应路线的人员流动摩肩接踵,如北区到各教学楼的路线(Conveyor1)、东区到各教学楼的路线(Conveyor14)及到设计楼和公共教学楼的支线(Conveyor10);反之,有些路线人员流动比较稀疏,如东区分别到信息楼和工程中心的两个分支路线(Conveyor12、Conveyor13)、北区到设计楼的分支路线(Conveyor7);这说明人员流动分布不均。可以看到,拥挤的路线一般是总线或支线、而稀疏的路线则主要是末梢路线。
3.2 改善对策分析一(硬件对策)
①针对北区到教学区的路线拥挤,可将北区到教学区的入口台阶拓宽,或将西侧斜坡改为通行路线、而不是用围线拦阻。
②针对北区到设计楼、文理楼的支线拥挤,因闻知路在此处由中间绿化带将道路分为不相通的南北两部分,可在去设计楼、文理楼的分叉处开辟联通南北的通道(而不是任学生在绿化带上横行)、使整个闻知路均能发挥通行作用。
③针对北区到信息偻的路线拥挤,因也可从基础实验楼西侧行走,故无需考虑。
④针对东区到教学楼的路线拥挤,可采取某种措施,如抬高路线、使其与东区大学生活动中心及苏果超市的门前广场齐平,借用门前广场、扩宽通行路线。
3.3 改善对策分析二(软件对策)
3.3.1 地点调整法
基于就近原则,根据各院系学生的培养方案,借助后勤管理系统、将学生宿舍安排在距上课地点近的宿舍楼;利用课程排程系统、将课程安排在与学生宿舍较近的教室;如东区宿舍群可主要安排建筑工程学院、艺术设计学院、人文与社会学院等单位的学生居住。
为此,可设有12班级调整住宿、并由在工程中心上课调至在文理楼和设计楼上课;从而,人员流动分配比例发生变化,见图2中各仿真路线上标注的第二个参数。在仿真模型中修改参数、并实施仿真;结果显示,参数调整前后的流通时间总计由2769827秒降为2683657秒,即学生上课行程时间减少了3.1%,校园路线的人员流动总物流量得以减少。
3.3.2 时间调整法
基于分散思路,改变同时上课、同时下课的习惯做法;利用课程排程系统、将课程分为二个及以上的上课批次,每批次开始时间略有间隔[4]。
由于分批次上课,故学生上课出行时间变长,仿真模型中临时实体出发平均间隔时间也变长。通过在仿真模型中改变参数设置,即可证明单位时间内人员流动的物流量变小、各通行路线上人员流动将变稀疏。
4 结束语
校园设施规划涉及校园功能结构、校园布局、交通联系以及校内互动等多个方面,必须借助新的手段来完成与不断改善动态的校园设施规划。本文依据工业工程中有关设施规划设计的相关理论,利用计算机仿真方法,针对南京工程学院新校区设施规划方案与目前设施运营的实际情况,构建设施规划仿真模型;基于人流的物流量,通过数据收集与整理,实现对新校区整体规划的仿真。通过对仿真数据报告的详细分析,验证了新校区设施规划的合理性;指出了目前存在的若干问题。针对各问题、从硬件方面一一提出了可行的改善对策;同时,也从软件方面提出了地点调整法和时间调整法两个改善对策、并进行了仿真验证,可有效减少学生上课行走总时间、避免路线上人员拥挤现象。
参考文献
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网络规划仿真 篇9
仿壁虎机器人是一种有着强大空间运动能力的机电产品,在各个领域中得到了广泛的应用[1]。步态是研究爬行机器人的一个重要参数,国内外很多学者都对此做了重点研究:其中,文献[2,3]研制的仿壁虎机器人基于不同的方法进行了运动学分析,规划了机器人行走时的三角步态和对角步态。文献[4]在机器人直线位移步态之外还规划了一种原地转弯步态。这些已有的步态规划可以实现一个壁面内的运动,但还不具备不同表面之间的过渡能力,这就限制了仿壁虎机器人的空间运动能力。
对此,很多学者开展了地壁过渡步态规划的研究:郑浩峻等[5]针对步行机的一般结构,提出了一种在任意夹角相交面上的运动规划。文献[6,7]提出了一种侧向横爬的地壁过渡方法,虽然减少了自由度数,但对机器人结构有更高要求。曹飞祥等[8]提出了增加了一个腰部自由度的过渡步态,但腿部只有两个自由度,一定程度上限制了机器人运动能力。孟偲等[9]设计了一种爬壁机器人并规划了过渡步态,但过于复杂,对控制提出了很高的要求。王洪光等[10,11]设计了一种双足爬壁机器人,并进行了壁面凹过渡的步态规划。
本研究将根据所设计的仿壁虎机器人的结构特点,利用逆运动学分析的方法规划一种对称式地壁过渡步态,并通过Matlab编程得到一种给定参数下的步态规划结果,并在Inventor中进行仿真。
1 仿壁虎机器人结构设计
所研究的仿壁虎机器人三维结构如图1所示。
机器人为四足对称式的,其中每条腿有3个主动自由度,分别由抬腿关节舵机、大腿关节舵机、小腿关节舵机控制。脚掌处有一个被动自由度,可以相对小腿轴线旋转。机器人与地面间采用真空吸附。在机器人中部有一个腰部关节舵机,控制前后半身体之间的夹角。
2 运动分析
以机体纵向截面是否垂直于壁面,本研究将步行机的过渡运动分为直爬和斜爬两种方式,本研究的步态规划为直爬方式,且由于机器人结构的对称性,其步态的设计也关于纵向截面对称。
2.1 位姿的表示
假设现有坐标系{1}、{2},且{1}为基准坐标系,则{2}的姿态可以用一个3×3的矩阵R表示。R=[n o a],其中:n,o,a—{2}的X、Y、Z轴在{1}下同方向的单位矢量,且构成右手矢量积,n=o×a。{2}的位置可以用从{1}原点指向{2}原点的矢量p来表示,p=[pnpypz]T,则{2}相对{1}的位姿为:
2.2 仿壁虎机器人腿部机构的正运动学分析
本研究取机器人右半边进行分析,利用Denavit和Hartenberg提出的D-H方法建立的坐标系[12]如图2所示。
θ—腰关节转角;α—抬腿关节转角;β—大腿关节转角;γ—小腿关节转角;τ—脚掌相对小腿转动角度
图2中,以右前腿为例,其中{0}固定于后半机身,{1}固定于抬腿舵机,{2}固定于大腿舵机,{3}固定于小腿舵机,{4}、{5}固定于小腿,{T}固定于脚掌。以如图所示位置为初始位置。D-H参数如表1所示。
L1,L2,L3,L4,L5,L6—两两坐标系原点之间的距离
其结构参数如表2所示。
图2中,设α'、β'、γ'、τ'为右后腿相应关节转角参数{T'}固连于右后脚掌,由前述可知,θ为前半机身相对于后半机身的逆时针转角,现设θ'为后半机身相对于前半机身的顺时针转角,易知任意时刻θ与θ'大小相等,方向相反,可进行对称研究。由于几何条件的限制,可得转角范围:-π/2<β,β'<π,-3π/2<γ,γ'<π/2。
为逆运动学分析的方便,所需研究的位姿有4个,定义如下:
(1)当{0}固定于后半机身时:
{T}位姿:
{T'}位姿:
(2)当{0}固定于前半机身时:
{T}位姿:
{T'}位姿:
故有:
据表1由D-H方法通过矩阵计算,可得:
对0TT2,由结构的对称性可得:
其中:θ=θ',α=α',β=β',γ=γ',τ=τ'。
当θ=0时,即相当于{0}固连于前半机身,故:
对T0T1,由结构的对称性可得:
3 仿壁虎机器人地壁过渡的步态规划及逆运动学分析
步态规划的实质即为给定规划动作并由机器人末端位姿变化通过逆运动学分析得到各关节转角随时间的变化的过程。为方便起见,定义机器人末端不受约束的状态为摆动相,受到约束的状态为支撑相。本研究将机器人的地壁过渡分为3个阶段:初始状态、动作组一、动作组二。地壁过渡状态图如图3所示。
3.1 初始状态(t=0,{0}固定于后半机身)
在此时,机器人机身纵向平面X0O0Y0垂直于墙面,Y0O0Z0平面平行于地面,四脚掌均贴于地面且处于支撑相,即将开始进行地壁过渡。为尽量减少机身在下一阶段的运动行程,{0}与墙壁间距离应尽可能近。如图3中的①所示。
3.2 动作组一(t∈(0,T1],{0}固定于后半机身)
动作组一包含的动作有:前半机身绕腰关节逆时针旋转,前腿向前伸展为下一抬升动作做准备,后腿驱动机身垂直于墙面运动,过程中恒保持Y0O0Z0平面平行于地面。运动的结果为前脚掌贴于墙面,后脚掌贴于地面,如图3中的②所示。故在该阶段,前腿处于摆动相,后腿处于支撑相。
对前腿各关节转角α(t)、β(t)、γ(t),以及腰关节转角θ(t),因为处于摆动相,为开环控制,研究者只需得到α(0)、β(0)、γ(0)、θ(0)以及α(T1)、β(T1)、γ(T1)、θ(T1),然后插值即可。
由于初始状态脚掌贴于地面,故:
由此可得:
出于干涉问题的考虑,结合图3,给定限制条件:py1(0)+L2>0,pz1(0)-L1>0,且
由式(5)解得:
其中:
由几何关系可得:
由于T1时脚掌贴于墙面,故:
由此可得:
考虑到下一阶段抬升的需要,结合图3,给定限制条件:
由式(5)可得:
其中:
由几何关系可知:
通过插值可得任意时刻t∈(0,T1]的α(t)、β(t)、γ(t)、θ(t),出于速度连续性的考虑,本研究采用余弦插值的方法,使得开始和终了的角速度都为0,又为了避免与墙壁的干涉问题,对θ(t)取该阶段前半段进行插值,故:
对后腿各关节转角α'(t)、β'(t)、γ'(t),因为处于支撑相,为闭环控制,需由{T'}相对机身{0}位姿变化得任意时刻α'(t)、β'(t)、γ'(t)的函数。
由于后脚掌在该阶段始终贴于地面,故恒有:
由此可得:
由于{T'}相对{0}平移,故R'1为常量,由式(8)、式(9)可得:
故得到β'(t)、γ'(t)之后,τ'(t)自然得以确定,这也说明脚关节为随动自由度。
给定运动函数p'y1(t)、p'z1(t),有:
为保证行程要求,避免干涉,且使得运动更为协调,给定限制条件:
对p'y1(T1),其大小由初始状态时{0}原点距墙壁的距离l和p'(y1)决定,满足:
由式(5)得:
有以下3种情况:
(1)p'y1(t)-L2<0:
此时有:
其中:
(2)p'y1(t)-L2=0:
由β'(t)的连续性,此时有:
此时有:
另外,由余弦定理可得:
3.3 动作组二(t∈(T1,T2),{0}固定于前半机身)
动作组二包含的动作有:前腿驱动机身沿墙面向上运动,过程中恒保持Y0O0Z0平面平行于墙面,后半机身绕腰关节逆时针旋转,前后腿向前伸展以防与地面干涉。运动的结果为前后脚掌均贴于墙面,如图2中③所示。故在该阶段,前腿处于支撑相,后腿处于摆动相。
对前腿各关节转角α(t)、β(t)、γ(t),因为处于支撑相,为闭环控制,需由{T}相对机身{0}位姿变化得任意时刻α(t)、β(t)、γ(t)的函数。
由于前脚掌在此阶段始终贴于墙面,故恒有:
由此可得:
给定运动函数py2(t)、pz2(t):
其中:
为避免干涉,给定限制条件:
由式(5)可得:
其中:
由几何关系可得:
对后腿各关节转角α'(t)、β'(t)、γ'(t),以及腰关节转角θ'(t),因为处于摆动相,为开环控制,只需得到α'(T1)、β'(T1)、γ'(T1)、θ'(T1)以及α'(T2)、β'(T2)、γ'(T2)、θ'(T2),然后插值即可。
α'(T1)、β'(T1)、γ'(T1)前已求得,又有:
由于T2时脚掌贴于墙面,故:
由此可得:
为避免运动干涉,给定限制条件:
由式(5)可得:
其中:
由几何关系可知:
插值可得任意时刻t∈(T1,T2]的α'(t)、β'(t)、γ'(t)、θ'(t),出于速度连续性的考虑,采用余弦插值的方法,使得开始和终了的角速度都为0,又为了避免与墙壁的干涉问题,对θ'(t)取该阶段后半段进行插值,故:
4 Matlab程序的开发与曲线绘制
由逆运动学分析可以知道,步态规划所需给定量共有12个,分别为:T1、T2、py1(0)、pz1(0)、px1(T1)、pz1(T1)、p'y1(0)、p'z1(0)、p'y1(T1)、py2(T2)、p'y2(T2)、p'z2(T2),已经求得各关节转角的函数,角速度的函数可通过求导得到。给定12个变量的值,使满足式(11,18,31,44,52)的限定条件,通过调用程序,即可得到任意时刻各关节转角、角速度的值以及变化曲线,步态规划也因此完成。设t=0时,{0}距离墙壁l=100 mm。现给定T1=2.5 s、T2=5 s、py1(0)=-15 mm、pz1(0)=100 mm、px1(T1)=190 mm、pz1(T1)=70 mm、p'y1(0)=60 mm、p'z1(0)=100 mm、p'y1(T1)=134.8 mm、py2(T2)=-100 mm、p'y2(T2)=17 mm、p'z2(T2)=70 mm,得到各关节角度、角速度曲线,如图(4~6)所示。
5 Inventor环境中的仿真与验证
5.1 仿真模型的建立与参数设置
在Inventor环境中,本研究对仿壁虎机器人的地壁过渡步态进行了仿真,仿真利用Inventor内置的仿真模块,利用建立好的三维模型进行,其仿真模型结构参量如表2可知。设置总时间为5 s,动作组2完成时间为2.5 s,另外10个给定量经整理如表3所示。
5.2 仿真实验与结果分析
依据上述的规划,对构件进行相应的约束与驱动,仿真动画如图7所示。
通过动画仿真得到各帧数据,可验证图4、图5、图6中结果的正确性,由实验结果可知,在此地壁过渡步态规划方法中,所有抬腿关节不起作用,始终处于原始位置。腰关节角度(单位:°)变化区间为[0,90]。前腿大腿关节角度变化区间为[-45.17,60.88],前腿小腿关节角度变化区间为[-164.9,50.16];后腿大腿关节角度变化区间为[-8.39,84.54],后腿小腿关节角度变化区间为[-202.3,-177.4],均符合转角范围:-π/2<β,β'<π,-3π/2<γ,γ'<π/2。
故无干涉情况出现。腰关节最大角速度ωmax=113.1(°/s),前腿大腿关节ωmax=56.61(°/s),前腿小腿关节ωmax=76.1(°/s),后腿大腿关节ωmax=58.39(°/s),后腿小腿关节ωmax=24.93(°/s),均在舵机最大转速之内,且由结果可知速度连续,符合舵机的控制,由此验证了机器人结构的合理性和规划步态的可行性。
6 结束语
(1)每条腿有3个自由度,外加腰部有1个自由度的仿壁虎机器人具有良好的适应性和空间行走能力。
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网络规划仿真 篇10
关键词：Labview虚拟仿真；利萨如图形；web
中图分类号：G724文献标识码：A
一、引言
继续教育是提高劳动者素质、推进我国科技进步和国民经济高速发展的重要手段，是构建大众化、社会化终身教育体系的重要组成部分。随着网络的快速发展，教学领域越来越多地运用信息技术作为教学的辅助手段，通过网络学习接受继续教育的人数逐年增加，网络已经成为当代继续教育的必要手段之一，本文就如何设计网络虚拟仿真实验开展继续教育进行有益的探讨。
物理实验需要有相应的配套设备及其实验环境，但是在实际实验过程中有些实验设备比较复杂并且价格特别昂贵，这在很多地方限制了实验的进行。同时又由于在现实的实验中、往往同时存在着许多与定律无关的因素。对于这些无关因素，有时只能尽量减小它们对结果的影响，而不能彻底消除，因而对实验结果产生一定的影响。另外，由于高校招生规模的扩大，学生人数的增加与实验场地和仪器设备套数的局限形成了日益鲜明的矛盾，对于毕业后的学生或者社会人员进行继续教育难以提供条件和机会，解决这些矛盾成为当前实验教学改革刻不容缓的任务。随着计算机技术的突飞猛进，使得现代计算机具备了强大的多媒体和数据处理能力。用计算机软件来虚拟和仿真现实事物已经成为可能，并越来越广泛地应用到各个领域。利用计算机软件技术发展的成就，以软件仿真的形式设计制作各类物理实验课件，把部分知识性、理解性和验证性的实验教学内容在计算机上并且通过远程网络完成，不仅可以缓解实验场地、仪器设备紧张的矛盾，大大减轻传统实验教学的负担。而且软件的制作、维护和更新要比硬件设备容易得多，成本也低得多。所以，虚拟仪器技术应用于实验科研和远程继续教育，将给传统的实验教学注人新的活力。
网络的发展，拓展了虚拟仪器测试系统的应用范围，使之能通过网络实现远程测控的功能，构成网络虚拟仪器系统。它可以使信息采集、传输和处理一体化，使许多昂贵的测试设备得以共享。可对某些危险的、环境恶劣的不适合人员现场操作的测试作远程监控，将现场数据放在服务器中供用户使用。网络虚拟实验室是一个无墙的中心，通过计算机网络系统，研究人员或学生将不受时空的限制，随时随地与同行协作，共享仪器设备，共享数据和计算资源，学员可以得到教师的远程指导以及与同行相互研讨。
二、网络虚拟实验室种类
从众多的网络虚拟实验室来看，按其实现的功能可以把它们分成以下两类：纯软件仿真形式的网络虚拟实验室和直接操作远程实验室实验的网络虚拟实验室。
(一)纯软件仿真形式的网络虚拟实验室
这类实验室主要特点是不涉及具体的实验仪器硬件设备，只是利用软件来模拟演示实验。它是对实际物理设备及实验过程的仿真，可以通过网络来访问，其所有的内容都集中在服务器上，便于集中管理。
模拟仿真实验，主要完成验证型、原理演示型实验。设计虚拟仪器的过程与主要工作内容就是编制应用软件的过程。设计虚拟仪器必须有合适的软件工具，综合各种开发工具的特点，我们选择Lab－view作为开发平台。并且使用LabVIEW自带的网页发布功能，直接在Web服务器端生成嵌入实验平台的www网页，用户只需使用网页浏览器即可通过Internet访问网络虚拟实验室，进行虚拟仿真实验。
(二)直接操作远程实验的网络虚拟实验室
这类实验室与前面一种最主要的区别在于控制对象是真实的实验设备。服务器端接受客户端的实验请求和实验参数，使用实验参数配置与之连接的实验仪器硬件设备，由实验仪器硬件设备进行实验，并将实验结果返回。客户端可以一边调整参数，一边观看实验的真实运行过程。这种实验室利用了有限的实验资源，而且收到了较好的效果，是目前网络虚拟实验室研究发展的一个重要方向。
根据应用情况与实际的条件选择基于计算机的虚拟仪器的仪器模块(VXI,总线、PCI总线、总线、GPIB仪器)，包括传感器、信号调理电路、数据采集、信号源等模块。硬件确定以后，主要确定软件功能模块，哪些仪器功能由软件实现，将软件功能划分为相对独立的模块，然后选择图形化的Lab-view软件平台编写相应的仪器前而板及程序框图。采用Labyiew编写虚拟仪器软件简化了程序设计，提高了效率。利用Labview和NI的数据采集卡可以实现了诸如数据采集、虚拟示波器、虚拟信号发生器、虚拟频谱分析仪等多种仪器功能。
从以上分析可见，远程操作实验的虚拟实验室具有许多优越性，但需要较多的投资，开发周期较长。而纯软件的虚拟实验室投资较少，实验可以任意扩充，形式可以丰富多彩，而且易于开发，具有很高的实用价值。
三、系统设计技术实现
(一)开发工具
在设计仿真实验时，首先要选择一个适宜的软件开发工具。目前广泛采用的虚拟仪器开发软件有LabVIEW和LabWindowsPCVI。这里采用Lab-VIEW，LabView是美国国家仪器公司推出的虚拟仪器软件平台，它是一种图形化的编程软件，即源程序是框图式的，没有严格的语法规则，易学易用，实验教学人员只需稍加学习就可以基本掌握，在测试、虚拟仪器领域已获得广泛应用。
LabView编程有两个界面，一个叫作前面板，对应仪器的操作面板，各种开关、旋钮、指示灯、显示屏、色彩、装饰条等均可直接用鼠标在前面板上拖动布置。布置好的前面板就是程序运行的界面，因此，可以容易地设计出美观的模拟真实仪器的界面。另一个编程界面叫后面板，后面板从形式上看是一些图标、连接线、运算符等。前面板上除装饰性的图和文字以外，各种开关、指示、显示屏等都对应后面板上一个图标，这些图标在后面板上通过连接线、运算符等连接起来，构成一定的关系。编程过程不再是代码组合，而成为图标的连接与组合。
LabView提供了丰富的软件资源供用户使用，除了前面板上的输入、输出控件以外，还有波形产生、波形分析、滤波器、控制、设计、仿真等大量算法可直接调用。此外，LabView还提供了C，MatLab，ActiveX，DLL等程序接口，大大提高了编程效率。
LabVIEW通过内建功能强大的TCP/IP及UDP协议技术、DataSocket技术、VI Server和web服务器技术，较好地实现了虚拟仪器的网络化
扩展。Web服务器是虚拟仪器由LAN向WAN扩展的，实现其网络化扩展极具价值的一环。使用Lab-VIEW的Web服务器，可以方便简单地实现在Web上发布LabVIEW程序；同时，网络上的计算机无需安装LabVIEw，就可以查看以HTML文件发布的Web网页，甚至通过网页控制程序的运行。使虚拟仪器Web化得以实现，借此建立起强大的网络化功能。
我们以LabVIEW内置的网页发布功能为基础，通过HTML设计网页，并使用Microsoft IIS5.0发布功能，直接在服务器端生成嵌入实验平台的www网页，用户只需使用网页浏览器进入相关站点，即可通过Intemet进行虚拟仿真实验。
(二)软件设计
利萨如图形演示仪是我们基于Labview平台制作的一个仿真程序，其前面板如图1所示。利萨如图形是由两个相互垂直的简谐振动在一定条件下合成的图形。在通常的演示实验中，一般采用信号发生器提供信号。我们在软件设计中，采用两个信号
发生模块代替真正的信号发生器产生信号，分别作为x轴和y轴输入信号，然后通过一显示模块把合成的波形显示出来。该虚拟演示仪器可以同时显示两信号源分别产生的波形和两波形合成的利萨如图形。在仪器的前面板上我们可以任意设置信号的频率、初位相、振幅。利用此虚拟仪器还可以演示多种波形的合成：正弦波、余弦波、方形波、锯齿波和三角波以及它们之间的相互垂直合成，可以实现用真实的仪器实现的各种演示。而且可以验证利萨如图形的各种特点，使实验变的简单易行。
(三)网络发布与访问
使用LabVIE w的web服务器在web上发布LabVIEW程序，可以使本地或远程计算机浏览或者控制Server端中的Remote Panels。
在LabVIEW6.1中设定并使用Remote Panels需要两个步骤：
(1)在LabVIEW Web Server端的计算机上开启LabVIEW Web Server服务。
(2)在Client端计算机上连接并运行Remote Panels。
在web上发布LabVIEw程序有多种方式，但是使用每种方式之前都必须首先在发布程序的机器上打开Web服务器，而且有必要了解一些有关Web服务器的设置，这些设置可以通过Tools－>Options…菜单项，打开选项对话框后进行。
在Web上发布HTML(Hypertext Markup Language，超文本链接标示语言)文件的方法是首先生成一个HTML文件，文件中包括程序前面板和文本说明，这个文件保存以后，在发布程序的机器上运行Web服务器，网络上的任何计算机不管是否安装了LabVIEW，只要按规定的格式在Web浏览器中输入URL，就可以查看保存的Web页。一个程序发布多个不同的网页，各个机器可以分别浏览。
在发布程序的机器上运行Web Server以后，就可以在Client端访问Web Server上的Remote Pan－els程序了。根据client端安装的软件的不同，有不同的访问方式。
1、在Web上浏览程序前面板
这是在web上浏览程序的最简单的方式。适宜Clmnt端只有浏览器的情况。
在发布程序的机器上运行web服务器以后，网络上的任何计算机不管是否安装了LabVIEW，只要按规定的格式在Web浏览器中输入URL，就可以查看Web服务器所在计算机内存中程序的前面板。
2、在Web上浏览HTML文件
在Client端只有浏览器的情况下，如果在WebServer中生成了HTML文件并运行Web服务器，只要按规定的格式在在Client端web浏览器中输入URL，就可以查看保存在Web服务器中的Web页。如果发布网页的程序在计算机内存中，则Web页中包括程序的前面板图像；否则将只有文本内容。
3、通过网页浏览器在网页中操作R,emote Panels
通过在Client端计算机上安装免费的Lab-VIEW6，1 Run-Time Engine或LabVIEW5，1来实现对Remote Panels的控制操作。LabVIEW6，1的Remote Panels不仅可以观看，而且可以在Lab-VIEW的环境中或浏览器上加以控制，这个功能强大的工具让许多开发人员可以轻松地创建远程应用程序。
四、结束语
传统的继续教育形式诸如函授教学、课堂面授、广播电视教学等在现实的实验教学过程中受到时间、空间、仪器等条件的限制，难以达到理想的教学效果。所以在现代信息社会中，利用网络和虚拟仪器技术开发远程仿真实验成为改革继续教育方式的必然要求。这种教学方式实现了跨地域、跨时间的测量，实现了实验的高度自动化、智能化，缩短了研究时间。它不仅可以给学员带来一种如临现场的亲身感受，加强学员的感性认识，提高了学习兴趣和学习效果。同时，利用网上虚拟仿真实验开展继续教育，既可以节约购买实验仪器的成本，又不受学习时间地点的制约。因此在网络普及的现代信息社会，利用网上虚拟仿真实验开展继续教育是一个不错的选择。