交通仿真实验报告

交通仿真实验报告（精选12篇）

1.交通仿真实验报告 篇一

物理仿真实验报告

良导体热导率的动态法测量

日期

年 月 日

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实验简介：

在测量热导率的实验中，最普遍采用的方法是稳态法，即在保持被测样品各点温度不随时间变化的情况下测量热流，然后求出热导率，这种方法实验条件要求严格不易测准．而动态法就将难于测准的热学量的测量转变为容易测准的长度测量，从而显著降低测量误差．

实验原理：

实验采用热波法测量铜、铝等良导体的热导率。简化问题，令热量沿一维传播，周边隔热,如图1所示。根据热传导定律，单位时间内流过某垂直于传播方向上面积A的热量，即热流为为截面积，文中TxptkATx(1)，其中K为待测材料的热导率，A是温度对坐标x的梯度,负号表示热量流动方向与温度变化

qtqtTx22方向相反．dt时间内通过面积A流入的热量dq=[()x()xdx]dtkAdxdt

若没有其他热量来源或损耗，据能量守恒定律，dt时间内流入面积A的热量等于温度升高需要的热量。dq=(cAdxTt)dt,其中C，ρ分别为材料的比热容与密度。所以任一时刻棒元热TtkTx22平衡方程为Cdxdx(2)由此可得热流方程

Tt=D

Tx22(3)其中D=

kC称为热扩散系数．式（3）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即T=T0Tmsint(4)其中Tm是热端最高温度，为热端温度变化的角频率。另一端用冷水冷却，保持恒定低温，则式（3）的解也就是棒中各点的温度为2DT=T0xTmexsin(t2Dx)(5), 其中T0是直流成分，是线性成分的斜率，从式（5）中可以看出：

1)热端(x=0)处温度按简谐方式变化时，这种变化将以衰减波的形式在棒内向冷端传播，称为热波．

2)热波波速：V=2D(6)3)热波波长：22D(7)因此在热端温度变化的角频率已知的情况下，只要测出波速或波长就可以计算出 D．然后再由D=2kC2计算出材料的热导率K．本实验采用.式（6）可得V22kC则k=VC4fVC4T(8)其中，f、T分别为热端温度按简谐变化的频率和周期．实现上述测量的关键是：1)热量在样品中一维传播．2)热端温度按简谐变化．

实验仪器：实验仪器结构框图见图2(a)，该仪器包括样品单元，控制单元和记录单元三大部分．实际仪器由两种工作方式：手动和程控．他们都含样品单元和控制单元，不同的只是记录单元．前者用高精度x-y记录仪，后者用微机实现对整个系统的控制、数据的采集、记录和绘图，仪器主机由用绝热材料紧裹侧表面的园棒状样品（实验取铜和铝两种样品）、热电偶列阵（传感器）、实现边界条件的脉动热源及冷却装置组成。

实验操作：

1． 打开水源，从出水口观察流量，要求水流稳定。2． 打开电源开关，主机进入工作状态。3． “程控”工作方式。

实验数据：

铜样品：铜的比热C：385

K 密度：8.92×103 Kg/m3

铝样品：铝的比热C：906J/KgK 密度:2.702×103Kg/m3

思考题：

1．如果想知道某一时刻t时材料棒上的热波，即T~t曲线，将如何做？请画出大概形状。答：观察测量状态显示中的运行时间，到待测时间，恩下操作栏中的暂停键即可得到某时刻材料棒上的热波。

2．为什么较后面测量点的T~t曲线振幅越来越小？

答：高次谐波随距离快速衰减，所以较后面测量点的的T~t曲线振幅越来越小。

2.交通仿真实验报告 篇二

随着计算机和自动化技术的飞速发展，融合了计算机技术和控制理论的计算机控制技术被广泛应用在各种工业生产过程、交通信息等诸多领域，在国内很多电子信息工程专业的教学培养计划中都增设了《计算机控制技术》作为主要专业课程，以培养和提高学生行业应用能力。

交通行业院校的电子信息工程专业主要培养具备交通信息领域电子技术和信息系统的基础知识，能从事各类交通信息领域电子设备和信息系统的研究、设计、制造、应用和开发的应用性技术人才。结合交通类电子信息工程专业的特点，开展《计算机控制技术》课程实验教学方法的研究、探索和实践，对于提高本行业学生的实践能力是十分必要的。

二、课程特点

《计算机控制技术》课程针对不同被控对象和系统性能指标要求，学习数字控制器设计等重要应用性技术，实现对生产现场的计算机检测和控制过程。从教学目的、教学内容和教学手段而言，该门课程具有如下几个典型特点： (1) 概念抽象，理论性强：计算机控制技术的发展日新月异，教学内容涉及诸如采样、数字控制器设计等各种概念，若仅仅只从课堂上理论学习，容易形成名词堆砌，教学流于空泛。 (2) 多学科交叉，系统性强：课程覆盖信号处理、硬件等多个学科领域，在构成一个完整计算机控制系统时又互有交叉，对理论性知识的全面性和系统性要求较高。 (3) 实验学时少，动手能力差：该门课程涵盖内容较多，实验学时不可避免地受到压缩，原有实验课程也大都以演示性为主，综合性和设计性实验所占比例很小，对于提高学生的实践动手能力所起的作用有限。

三、实验教学方法探讨和实践

针对计算机控制技术课程的上述特点，从培养和提高计算机控制系统设计和开发能力出发，对该课程实验教学环节进行了必要的理论探讨和教学实践。

1. 实验教学原则修订。

实验教学环节作为教学重要组成部分，力图通过一系列硬件和软件实验，使学生加深对课堂教学内容的理解和掌握，在实践中需要对实验教学原则和内容进行了调整。 (1) 是考虑到交通信息类电子信息工程专业学生的特点，在模电、数电、接口技术等前导课程中，已接触和积累了较多硬件知识，实验教学应侧重于交通信息领域的数字PID控制算法、最少拍控制算法等控制技术、软件实现方面。 (2) 是对于诸如采样过程、Z变换、控制系统指标等基础理论重复性环节，在实验环节中应该突出重点强调如何从交通信息领域内计算机控制技术角度上进行分析和理解，如对A/D环节讲授中，重点在于分析交通信息领域的计算机控制系统A/D器件、数学仿真模型等方面。 (3) 是要强调实验的应用过程性调试特点，控制学科的绝大多数理论知识背景都涉及较多的数学概念、理论和公式推导，如差分方程模型，稳定性判据等，对于交通信息类电子信息工程专业而言，实验教学环节应弱化数学公式推导过程，强调控制技术的应用过程性调试特点。

2. 实验教学应用性层次设置。

在计算机控制技术实验室，共配备了30套江苏启东计算机厂的DVCC-ZK2实验箱，辅以其他交通实验装置，在16个学时的实验内容安排上，把实验体系分为三个层次：验证性实验，综合性实验、设计性实验，减少验证性实验，增设了综合性实验和设计性实验，实验安排项目如表1所示。

实验内容安排突出了综合性和设计性实验，验证性实验、综合性实验、设计性实验的比例为2:1:1。如电动小车调速控制综合性实验，通过对电动小车计算机控制系统的电动机速度控制、方向控制等综合性实验过程，可进一步实践测试交通工具的控制技术；交通控制系统建模和仿真设计性实验则针对一个磁悬浮系统，学生可通过数学建模、控制器设置等完成计算机控制系统的设计过程，很好地学习和体会一个计算机控制系统的设计全过程。

3. 控制技术仿真方法。

对于某个控制系统或算法而言，不同控制参数对于计算机控制系统作用是不一样的，手工绘制控制曲线，时间长而且不准确。随着各类仿真软件发展，带控制工具箱的Matlab仿真软件，可方便地完成复杂数学计算及图形绘制。

如在分析电动小车调速控制中的数字PID的控制作用时，对于典型PI控制系统结构，具体参数为：

进入MATLAB界面后，在命令窗口中键入“Simulink”，回车后打开名为SimulinkLibrary Browser模块库浏览器，选择各环节模型，建立该控制系统的Simulink仿真模型如图1所示：

在分析控制算法表达式中比例系数KP、积分系数Ki各自不同作用时，借助于matlab软件仿真技术，可非常方便地做动态演示。当比例参数为Kp=1，积分参数Ki分别为0.05、0.15和0.35时，利用所建立的Simulink仿真模型，在计算机上得到的控制系统输出仿真曲线如图2所示。

结合该仿真图形，可将讲解重点放在Ki参数变化、输出曲线差异和控制系统性能优劣上，将抽象的数字作用转化为实在的可视图像，可极大地加深学生对Ki参数等教学内容的理解，同时掌握利用计算机进行控制系统设计分析的方法。

4. 教学效果分析。

学生的实验学习效果采用实验报告分析、现场实验测试等多种形式结合的考核方式，通过对电子信息工程专业2009和2010年《计算机控制技术》课程实验考查结果分析，两年内各分数段的比例统计见图3。

两年内共有2个年级共计152人参加考试，实验报告成绩所占比例为40%，现场测试实验成绩占50%，平时考勤占10%，实验及格人数122人，及格率为80.26%，实验成绩趋近于“中间高，两侧低，左右对称”为特点的正态分布，达到了预期的实验教学效果。

四、结束语

在《计算机控制技术》实验教学培养体系建设中，充分考虑了交通类和课程特点，开展了实验教学环节的内容与方法的研究，注重先进教学方法的合理运用，有效提高了学生的理论分析和动手实践能力，达到了实验教学培养目标要求。

参考文献

[1]周欣欣, 宋人杰, 牛斗.《计算机控制技术》课程教学改革初探[J].东北电力大学学报, 2008, 28 (3) :29-31.

[2]姜学军.计算机控制技术[M].北京:清华大学出版社, 2005:112-145.

[3]罗胜, 薛光明.周宏明.建设开放的《计算机控制技术》实践教学体系[J].现代教育技术, 2008, 18 (7) :113-115.

[4]鞠阳.计算机控制技术课程教学方法改革探索[J].南京工程学院学报 (社会科学版) , 2007, 7 (1) :45-47.

[5]唐红雨.Matlab/Simulink在“计算机控制技术”课程教学中的应用[J].镇江高专学报, 2007, 20 (2) :104-107.

3.交通仿真实验报告 篇三

摘要：“一带一路”、中国高铁“走出去”等国家发展战略的实施，成渝西昆钻石经济圈、成渝经济区等区域发展战略的提出，以及智能型综合交通系统的构建要求交通运输专业人才具有较强的工程实践和科研创新能力。西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学平台建设以创新性工程应用与研究型交通运输专业人才培养为根本，立足科研成果转化、自主研发和产学研合作，整合优质虚拟实验教学资源，而优质实验教学资源的高度共享不仅能实现先进的实验教学理念、创新的实验教学方法、丰硕的实验教学改革成果等教学科研成果快速传播，而且为推动各区域各层次综合交通系统的建设奠定了良好的基础

中图分类号：F127； F512.3

文献标志码：A文章编号：1009-4474（2015）03-0021-06

发展紧密联系的地缘关系和加速经济发展的国际、国内需求，极大地推动着国际、区际和区内各层次综合交通系统的建设，这给交通运输专业的人才培养工作提出了新的和更高的要求。因此，应在深刻理解经济社会与交通运输行业发展新形势所提出的人才需求的基础上，充分利用先进的工程教育信息化技术，持续强化工程人才培养的实践动手能力和科研创新能力。而西南交通大学交通运输专业通过优势资源整合、工程应用与开发能力贯通培养为特色的交通运输虚拟仿真实验平台建设，为探索新形势下交通运输专业人才的培养奠定了良好的基础。

一、经济社会发展新形势对交通运输专业人才培养的需求

从经济社会发展的要求看，在国际层面，“一带一路”国家战略已获得了国际社会的广泛认可和积极参与，交通基础设施作为优先开展建设的领域，急需规划、设计、建设、管理和经营领域的大批高质量专业人才的支撑。以“中国创造”和高速铁路“走出去”为代表的高新技术在世界范围的快速推广，也要求交通运输专业人才具有较高的综合素质、扎实宽广的专业基础和较强的实践和创新能力。在区际层面，成渝西昆钻石经济圈的构建，既是对国家宏观规划的承接，也是西部各区域融合发展而形成新增长极的需要，这对西部交通基础设施的建设和运营管理必将产生巨大的推动作用，相应对人才培养的数量和质量也提出了具体要求。在区域层面，四川省建设综合交通枢纽的战略举措已取得了重大成果，成渝经济区和川南城市群的建设，提出了新一轮通道能力提升和路网结构优化的要求，对适应区域综合交通系统建设的交通运输专业人才的职业素养和专业能力也提出了较高要求。

从信息化技术在交通运输领域应用的要求看，智能型综合交通系统是完善交通基础设施、消除多方式壁垒、加强运输行业产业各环节协调配合的主要手段和发展趋势。智能型综合交通系统的构建涉及众多行业领域，由社会广泛参与，存在复杂的协调关系，需综合多学科领域的成果，由先进的交通信息系统、交通管理系统、公共交通系统、运行控制系统、运输组织系统、费用核算系统和紧急救援系统等组成。借助先进的信息技术和控制技术，以信息采集为基础，以智能控制为核心，以信息服务为导向构建智能型综合交通系统，正使得原有交通运输行业的技术装备和运营模式等发生较大的变化，因而更加强调交通运输专业人才对于现代高新技术的把握能力、系统集成能力、信息处理能力和综合管理能力。

从信息化技术在教育领域应用的要求看，云计算、移动学习、3D打印、虚拟现实以及远程实验等新技术快速发展，平板电脑、智能手机、可穿戴设备等新媒介运用普遍，学习分析、游戏和游戏化、开放教育资源等新概念的不断涌现，对传统的实验教学理念、模式、资源和手段提出了挑战。大规模开放网络课程（MOOC）的兴起，提倡将物理环境、数字化环境和虚拟世界有机结合，建立虚实结合、相互补充的虚拟仿真实验教学资源和环境，以实现信息技术与教育教学的深度融合。可以看出，基于信息技术和互联网络的全新教学方式、学习技术和自主学习环境的不断完善，有力地促进了交通运输领域实验教学的深刻变革，虚拟仿真实验教学综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等技术，构建逼真高效的实验操作环境，使得信息技术与交通运输领域实验教学的资源融合和平台建设成为可能。

二、交通运输虚拟仿真实验平台建设目标与思路

1.建设目标

以创新性工程应用与研究型交通运输专业人才培养为根本，立足科研成果转化、自主研发和产学研合作，整合优质虚拟实验教学资源，打造高水平实验教学和管理队伍，探索虚拟仿真实验教学保障机制和教学效果考核、评价、反馈机制，建成“大交通”特色鲜明、轨道交通优势突出、国内一流的交通运输虚拟仿真实验教学中心，实现优质实验教学资源的高度共享，为新形势下交通运输人才培养质量的持续提升提供坚实保障。

2.建设思路

首先，充分发挥全国排名第一的学科和国家重点专业、国家特色专业优势，以培养学生工程实践和创新能力为出发点，坚持“虚实结合、能实不虚、互为补充”的原则，按照“集人才培养、科学研究、学科建设、社会化服务等功能于一体，突出轨道交通优势，涵盖多种运输方式”的建设理念，建成高水平虚拟仿真实验教学中心。

其次，根据交通运输生产过程及作业环节的不同特征、实验要求和实验效果，明确网络虚拟仿真和虚实结合仿真的实验教学资源分类，建立科研成果向实验教学资源转化的激励机制，根据交通运输科学技术发展最新成果，不断优化、升级、扩充仿真实验教学资源。

再次，解析“跨时空、多环节、不可逆、高风险、大信息量”的交通运输生产过程及作业环节并进行原理抽象，应用现代信息技术，立足自主研发，构建高度仿真轨道交通、道路交通、交通运输安全、物流等系统作业组织与管理环节的实验教学平台。

最后，运用分布式资源存贮技术、应用虚拟化技术、流媒体处理技术、数据库技术等现代网络通信和共享技术，搭建具有扩展性、兼容性、前瞻性的虚拟仿真实验教学高效管理和共享平台。

三、交通运输虚拟仿真实验教学资源建设模式

交通运输系统是由固定设备子系统、移动设备子系统和运输组织与管理子系统构成的复杂大系统，具有生产过程连续性、作业环节跨时空、超区域等特点。运输组织与管理子系统正是通过对固定设备和移动设备子系统的合理运用与控制以及对生产作业环节的合理组织与优化实现交通运输系统的协调运转。随着现代网络信息与通信技术在交通运输行业的广泛应用，交通运输设备已经实现了虚拟仿真和远程控制，如铁路区间信号控制、车站接发列车进路排列与控制等；交通运输生产过程的组织优化也在生产计划的计算机编制及调整基础上，实现了人工辅助智能决策，如车站作业计划编制系统、车站调度指挥辅助决策系统、计算机编制列车运行图系统、列车调度集中系统等得到广泛应用。

而交通运输专业人才培养的能力标准要求学生掌握运输设备及其操作的基本原理与方法，掌握运输生产组织的基本技能并具备对系统管理与控制进行优化调整的综合能力。这就要求在交通运输实验手段方法及实验项目设置上，既要提供实体仿真或虚拟仿真运输设备及其控制原理的模型或计算机仿真系统、可重复操作且不受时空限制的生产作业环节虚拟仿真系统，又要求搭建高度仿真的多岗位、多工种、多环节生产现场实际的实验环境，提高对学生系统优化控制与调整的综合能力训练的效果。因此，依据交通运输系统结构特征、交通运输生产过程及作业环节特点、人才培养能力标准要求和实验效果需要，需确立网络虚拟仿真和虚实结合仿真的实验教学资源分类建设模式。

通过两类模式的实验教学资源建设，学生既能够利用虚拟仿真实验教学平台在网络虚拟仿真的实验环境中自由选择搭建实验项目，进行远程虚拟实验，也可以在虚实结合仿真的实验环境中进行综合技能和创新能力培养。

四、交通运输虚拟仿真实验教学资源整合

顺应新形势下交通运输专业人才培养在经济发展和信息化应用方面的要求，以“夯实基础、培养能力、突出创新、张扬个性、以学生工程实践能力和创新能力提高为核心”的实验教学理念为指导，根据交通运输专业人才实践与创新能力贯通式递进培养的要求，立足自主研发与科研成果转化，运用现代信息技术建设网络虚拟仿真和虚实结合仿真两类高水平实验教学资源。通过整合各类优势资源，形成“4+1+1”模块化优质实验教学资源群（见图1），实现对交通运输、交通工程、安全工程、物流工程、物流管理5个交通运输专业人才培养核心专业课程的全面覆盖，同时不断优化、升级、扩充虚拟仿真实验项目，丰富实验教学内容，实现学生综合设计、工程实践和创新能力的提升。

从图1可以看出，交通运输虚拟仿真实验教学平台具有扩展性、兼容性和前瞻性，表现出“大交通”的鲜明特色和轨道交通领域的突出优势，能够实现交通运输优质实验教学资源的高度共享。在资源整合过程中，针对运输生产系统的复杂性，运输作业过程多环节、跨区域、不可逆、涉及高危特殊环境等特点，通过解析实体模型、原理抽象、仿真建模，应用现代信息技术，建设了大型复杂远程控制实验系统、高水平软件系统、模拟仿真高危高成本实验系统、实体及实体模型实验系统等34个仿真实验教学系统。

其中，大型复杂远程控制实验系统包括分散自律调度集中仿真实验系统、高速铁路综合调度指挥仿真实验系统、编组站作业仿真实验系统、城市轨道交通调度指挥仿真实验系统、物流中心运作仿真实验系统等12个系统。其中，在“高速铁路调度指挥体系理论关键技术”科研成果转化基础上，由中心与广铁集团联合研发建成高速铁路综合调度指挥仿真实验系统（如图2所示），通过获取实际线路不同运行时间、不同线路区间的数据信息，仿真实现列车调度、计划管理、车站作业等岗位的运输生产过程，实现了高速铁路调度指挥多岗位、多工种、跨区域的协同作业的专业技能和团队合作能力的综合训练。

高水平软件系统包括计算机编制列车运行图实验系统（如图3所示）、交叉口仿真与虚拟设计实验系统、城市道路规划设计仿真实验系统、物流核心流程仿真实验系统、重大危险源区域定量风险评价系统等13个系统。其中，通过自主规划设计、软件引入及企业合作开发共建等方式建设的物流核心流程仿真实验系统，根据不同行业物流企业的情景数据，完成订单、采购、仓储、运输配送和报关等五项业务的不同组合实验，能有效地培养学生业务流程建模分析的能力、信息系统设计与开发的能力、多行业不同岗位物流主要业务管理能力。

模拟仿真高危高成本实验系统包括交通事故

再现仿真系统、交通行为安全仿真实验系统、高速铁路驾驶行为仿真系统等5个系统，可模拟高危和不可重复的真实环境。其中，自主开发建设的交通行为安全仿真实验系统采用运动模拟和视景仿真系统营造不同道路条件和不同气候条件下虚拟驾驶环境，采集驾驶员脑电波数据、眼球位置与运动、瞳孔大小数据、多道生理信号数据，分析驾驶员在不同环境下的驾驶行为特征，并评价道路设计安全性。

实体及实体模型实验系统包括交通运输基础设备系统、货物装载加固仿真实验系统、危险货物性质分析实验系统等4个系统。其中，危险货物性质分析实验系统利用实体分析设备可进行包括货物的爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性等九类危险货物的性质鉴定与分类鉴别。

上述系统包括16个网络虚拟仿真资源和18个虚实结合仿真资源。在涉及高危或极端的环境，不可及或不可逆的操作，高成本、大型综合训练等情况时，提供了可靠、安全的实验项目，丰富了实验教学内容，学生既能够利用虚拟仿真实验教学平台在网络虚拟仿真的实验环境中自由选择搭建实验项目，进行远程虚拟实验，也可以在虚实结合仿真的实验环境中培养综合技能和创新能力。

五、交通运输虚拟仿真实验教学平台构建

依托覆盖全校的稳定、高效、安全的校园网络环境，采用分布式资源存贮技术、应用虚拟化技术、流媒体处理技术、数据库技术等现代网络通信和共享技术，搭建“三系统、四功能、五层次”的具有开放性、互动性、前瞻性的虚拟仿真实验教学平台：三系统即信息化硬件支持系统、实验教学资源整合共享系统及远程虚拟仿真实验教学系统，四功能即公共信息管理功能、实验系统整合配置功能、实验教学资源管理共享功能及远程虚拟仿真实验功能，五层次即用户群层、网络层、管理共享层、资源群层和实验项目层。

虚拟仿真实验教学平台通过应用“软件即服务（SAAS）”、“平台即服务（PAAS）”、Cluster集群等信息技术，将仿真实验教学中心各实验教学资源整合、虚拟化并共享，实现了对虚拟仿真实验教学资源进行智能化、自动化及远程虚拟仿真实验教学的管理，将“有限的物理实验教学空间”拓展成为“无限的虚拟实验教学空间”，创新了虚实结合的实验教学模式，实现了多地、多校、多专业的实验教学资源整合和共享，形成了虚实结合、师生互动、自主学习的实验教学环境，增强了学生的实验兴趣，促进了学生工程实践与创新能力提升，人才培养效果显著。

六、交通运输虚拟仿真实验平台教学效果

交通运输虚拟仿真实验教学平台实现了优质实验教学资源网络共享，面向国内同类高校学生和交通运输与物流行业在职人员开放，满足了校内外多学科的虚拟仿真实验教学需求，能够全面提升交通运输与物流专业人才培养质量和行业在职人员业务水平。

1.教学资源网络虚拟共享效果突出

以分散自律调度集中实验系统、物流核心流程模拟实验系统等为代表的高水平仿真教学资源已面向校内其他专业等开放了多个实验项目。学生可以通过校园局域网访问中心虚拟仿真实验平台，进行自主实验，学生的工程实践能力和科研素质得到了显著提升。

通过整合校内土木工程学院的虚拟环境选线设计实验系统、电气工程学院的列车运行与牵引传动综合仿真平台等虚拟仿真实验教学资源，实现了校内实验教学资源高度共享。

面向中国铁路总公司高速铁路综合调度指挥技术人员培训，开放了高速铁路运营调度仿真与应急演练虚拟仿真实验系统。学员可远程登录中心虚拟仿真实验平台，进行高速铁路行车调度指挥、高速铁路接发列车、高速铁路列车调度应急演练等远程控制实训。

2.示范引领作用突出，推广应用成效显著

采取“网络虚拟仿真和虚实结合仿真”两种实验教学方式相结合，可以在时间、空间、过程、项目上全面向学生开放。学生能够充分自主的学习和掌握实验教学内容，受益学生包括全校交通运输类和电气工程、土木工程、车辆工程以及电子商务等23个专业的学生。

采用自主研发的软、硬件设备，援助西藏大学建成交通运输实验平台（综合调度指挥和机车驾驶模拟平台）和智能交通实验平台（交通仿真、交通管理与控制、交通环境等）。北京交通大学、同济大学、中南大学、东南大学、长安大学、大连交通大学、重庆交通大学、兰州交通大学、西华大学等全国20多所高校来我校交流学习交通运输虚拟仿真实验教学资源建设经验，部分高水平的实验系统在相关院校中得到了较好的推广和应用。

“计算机编制列车运行图系统”作为中国铁路总公司专用编图系统在全国所有铁路局得到推广应用，“大型客运站调度仿真实验系统”在成都、哈尔滨等大型客运站得到了推广应用，实验教学资源行业推广和应用成效显著。

3.社会化服务效果显著

近三年来，交通运输虚拟仿真实验平台为高速铁路调度指挥与运营管理、城市交通管理、交通安全、物流管理等培训高级管理人员和专门技术人才超过6000人次，已成为我国交通运输和物流领域特别是高速铁路运营管理人才培养的重要基地。该平台承担了中国铁路总公司高速客运专线综合调度指挥技术人员培训、中国铁路总公司所有路局运输处长、总调度长、调度中心主任等组成的运输安全高级干部培训；承担了成都铁路局CRH动车组客运培训班、成都铁路局职教干部高速铁路知识培训班、广铁集团青年科技拔尖人才培训班、广铁集团客运专线技术培训班、哈尔滨铁路局车务系统全部技术人员的培训、成都铁路局和昆明铁路局危险货物运输技术培训、四川省城市交通管理实用人才培训、贵州省城市交通管理实用人才培训等，社会化服务效果广受好评。

七、结论与展望

顺应新形势下交通运输专业人才培养对于工程实践和科研创新能力的要求，特别是针对交通运输领域大量需要高成本、高消耗的大型或综合性实验手段的教学活动情况，虚拟仿真实验教学具有明显的优势，是高等教育信息化建设的重要内容，体现出信息技术与交通运输专业教育教学融合发展，以及与交通运输学科专业深度融合带来的实验教学改革与创新。西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学平台建设的全面展开，必将推动信息技术、教育教学与产业发展的互相促进，也将强化实验教学平台的示范和引领作用，能够将先进的实验教学理念、创新的实验教学方法、丰硕的实验教学改革成果、优质的实验教学资源广为辐射，为推动各区域各层次综合交通系统的建设奠定良好的基础。参考文献：〔1〕

王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议〔J〕.实验室研究与探索，2013，32（12）：5-8.

4.Saber仿真实验报告 篇四

（1）完成电阻电感负载下单相桥式整流电路的设计，其中电源电压是频率为50Hz、幅值为310V、初相角为0的正弦周期电压源，负载电阻为2Ω，负载电感为6.5mH。模拟触发角为00、300、600时的工作过程，并分析整流的特点和工作过程。

（2）将负载电感修改为20mH后模拟触发角为00、300、600的工作过程，并分析负载电感对单相桥式整流电路特性的影响。分析负载电感对输出直流电压的影响，并提出消除这种影响的方法。

（3）将电源电压的phase属性值修改为10后模拟触发角为300的情况，这时应该修改元件的那些属性值才能够得到正确的结果。你是怎样判断得到结果的正确性。（4）在负载中增加一100V的直流反电动势负载(电感保持为6.5mH)，分析负载电流的特性。00作触发角为0，30时的仿真分析。

实验一

1.第（1）问的仿真与分析

单相桥式整流电路仿真电路见下图1，其中电源电压是频率为50Hz、幅值为310V、初相角为0的正弦周期电压源，负载电阻为2Ω，负载电感为6.5mH。Clock1与clock2的延时角始终相差半个周期，即10m秒。

图 1单相桥式整流电路

触发角为0度时的仿真波形如下图2。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。

图 2 触发角a=0度的波形

分析：

（1）触发角为0度时，整流相当于对电压波的值取绝对值，即效果单相桥式二极管整流效果一致，如图中的Vout。晶闸管承受反向电压，即输入电压的负半轴，如图中第三行的波形。负载电流为非理想的正弦波，其相角滞后于电压相角，这正是由于负载为感性负载所致。Clock1与clock2正好相差10m秒。

（2）四个晶闸管每次有两个开通，有两个关闭，同一半桥的晶闸管的开关状态是互补的，对角的两个晶闸管同时导通同时关闭。

触发角为30度时的仿真波形如下图3。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。

图 3 触发角为30度的波形

分析：

（1）触发角为30度时，整流整流出的波形有变化，并且有小于0的电压出现，如图中的Vout。

（2）晶闸管承受反向电压，仍为输入电压波形，如图中第三行的波形，在导通时的电压为0。

（3）负载电流为非理想的正弦波，其相角滞后于电压相角，但电流时钟大于0，并且连续，这正是由于负载为感性负载所致。

（4）出现输出电压为负值的原因是电感负载续流的作用，此时导通的晶闸管仍承受正向电压的作用，流过正向电流。从上图的输出电压Vout和晶闸管VT1的正向压降可以

分析：

（1）电感的值增大到20mH时，可以看出输出的电压波形Vout比在电感为6.5mH时直流成分更好了，纹波减小了很多。

（2）电压波形和晶闸管承受反向电压基本无变化。

触发角为30度时的仿真波形如下图6。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。

图 6电感改为20mH，触发角为30度的波形

分析：

（1）电感电感的值增大到20mH时，可以看出输出的电压波形Vout比在电感为6.5mH时直流成分更好了，纹波减小了很多。

（2）输出负载电流滞后与电压的角度更大了，其他波形并无变化。

触发角为60度时的仿真波形如下图7。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。

图 7电感改为20mH，触发角为60度的波形

分析：

（1）电感的值增大到20mH时，可以看出输出的电压波形Vout比在电感为6.5mH时直流成分更好了，纹波减小了很多。

（2）输出电压比较正常，输出负载电流为连续的，这正是由于负载电感增大的作用。

图 9电压源初相10度，触发角为30度时局部放大的波形

可以看出在20m处，输入正弦电压没有与0轴相交，即确实是移相了，另外也可以从时钟信号clock1和clock2看出。

此外，我们可以把此结果与前面的30度触发角的情况做对比，即图8与图3做对比，可以看出。所以仿真结果是正确的。

4.第（3）问直流100V反电动势负载后的情况

在电路原理图负载中串联一个100V反电动势，直流电压源，电阻为2欧，电感为6.5mH。

触发角为0度时的仿真波形如下图10。从上到下的波形分别为控制信号、输入单相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。

图 10 触发角为0度，接反电动势负载时的波形

触发角为30度时的波形

作业2任务：

（1）完成三相半波共阴极整流电路的设计，输入电压源为的幅值为310V，频率为50Hz，负载为阻感负载，电感值为50mH，电阻值为10Ω。

（2）仿真分析触发角为300、600时电路的特性和工作过程。

（3）将负载电感的值修改为5mH和1H，对触发角为600的工作过程作仿真分析，并分析负载电感对电路特性的影响。

实验二

1.第（1）问电路设计即仿真

电压源为的幅值为310V，频率为50Hz.负载为阻感负载，电感值为50mH，电阻值为10Ω，三相电压的相位差为120度，利用Saber模版对clock的触发角进行调节。电路图如下图

图 13 三相半波共阴极整流电路

2.第（2）问电路特性即工作过程

触发角为0度时的仿真波形如下图14。从上到下的波形分别为控制信号、输入三相电压、晶闸管VT1正向压降、输出电压波形、输出电流波形，这5种信息。

图 14 触发角为0度时的波形

承受的正向电压为0的线段。

图 17 三个晶闸管的导通顺序的波形反应

晶闸管承受的反向电压分析：

以晶闸管VT1为例，见下图18，此图为触发角为30度时的晶闸管两端的电压。

图 18 晶闸管VT1两端承受的电压波形

在VT1导通时近似承受0压降，在120度导通后，突然会有一个反向电压施加在VT1上，这个电压是由于VT2的导通使VT1关断，承受反向电压（v-u）。此电压作用120度后，由于VT3的导通，使VT2关断，此时VT1承受的反向电压为（w-u），以导致在图中有电压突变的过程。

3.第（3）问修改负载电感后的影响

5mH的工作，见下图19。

作业3任务要求：

（1）完成三相桥式半控整流电路的设计，负载为阻感负载，电阻为10Ω，电感为6.5mH，输入电源电压为310V，频率50Hz，选择Y型连接，中性点接地。

（2）分析触发角为300、600时三相桥式半控整流电路的工作过程，如果增加续流支路，再次分析触发角为300、600时三相半控整流电路的工作过程。三相半控桥式电路的直流侧增加一个320V直流电源。这时电路能否工作在逆变模式，如能，请作出相应的仿真波形，并说明电路工作在逆变状态；如不能，请说明原因。

（3）将三相半控电路改为全控桥式电路，交流侧的输入电源不变，直流侧的电阻、电感和电源保持不变。这个电路是否能够工作在逆变状态，如能，请作出相应的仿真波形，并说明电路确实工作在逆变状态；如不能，请说明原因，并进行相应的修改后再完成逆变电路的仿真。

实验三

1.第（1）问的电路设计和仿真

三相半控桥式电路，阻感负载，电阻为10Ω，电感为6.5mH，输入电源电压为310V。

图 21 三相桥式半控整流电路

2.三相半控桥式整流电路分析

触发角为30度时，仿真的波形。从上至下分别为控制信号，三相电压，输出电压，输出电流。

图 24 触发角为30度的导通过程

触发角为60度的导通过程分析

如下图25，从上到下分别为控制信号，晶闸管VT1两端的压降，输出p端对地的电压波形，三相电压，输出n端对地的电压波形，二极管D4两端的电压降。

图 25触发角为30度的导通过程

分析：

（1）三相半控桥式整流电路的工作，可以等效于一个三相半波全控电路和一个不可控三相半波整流电路。

（2）从图24，25可以看出，n端对地的电压始终为三相电压的下包络线，即始终工作在自然换相点。而p端对地的电压是随着触发角的改变而改变。（3）30度触发角工作时，输出的电流纹波较小，而60度触发角时的纹波较大。

图 28触发角为60度，有续流二极管的波形图

触发角为90度

触发角为90度时，仿真的波形见下图29.从上至下分别为控制信号，三相电压，输出电压，输出电流。

图 29触发角为90度，有续流二极管的波形图

分析：

（1）从以上图27——图29的仿真结果可以发现，在出发小于等于60度时，其工作状态和输出波形与没有续流二极管的情况完全相同。

（2）在触发角大于60度后，例如图29的触发角为90度，就可以看到输出电压有一段恒为零，这就是续流二极管起到了作用。

（3）有了续流二极管后，输出电压不会有负值了，只可能大于或等于零，在续流二极管起作用的过程中，整流电路两端电压为零。

逆变模式的分析：

三相桥式半控整流电路不能工作在逆变状态。因为属于半控，若能逆变直流侧电压为负，这将会使有桥臂处于直通状态。这是违背了逆变的条件的，能实现

图 32 有源逆变状态触发角a=120度的波形

触发角为150度的波形，见下图33.从上至下分别为三相电压，输出电压，输出电流波形。

图 33有源逆变状态触发角a=150度的波形

触发角为90度时的波形，见下图34.从上至下分别为三相电压，输出电压，输出电流波形。

图 36 将电感值增大到1H时，150度触发角所输出的波形

将电感的值增大后，可以看到完好的逆变电压波形，进一步说明电路确实工作在逆变状态。这也说明了，逆变的性能与负载的电感息息相关，较大的电感会减小电压的脉动，使输出电压波形与交流测匹配。但是，电感太大，会使电路的动态特性变慢，从图36，35，34中可以对比得出。

图 38 逆变器的六路时钟信号

从6路控制信号可以看出，驱动电压为20V，每个桥臂上的IGBT的导通角为180度，同一半桥上下两个臂交替导电，三个半桥的的角度依次相差120度。这样在任何一瞬间，将有三个IGBT同时导通。可能是上面的两个和下面的一个，也可能是上面的一个和下面的两个。

输出A,B,C三相相电压波形，如下图39.图 39 三相相电压波形

A相的电压电流以及直流母线上的电流波形，见下图40.1

60Hz输出波形的仿真结果,见下图42。

图 42 输出60Hz的仿真波形

可从上图明显看出输出电压和电流波形的频率有变化，频率变为60Hz。

3.第（3）问的仿真与分析

能，通过改变开关的占空比，即改变wd的值，就可以改变逆变器的输出电压波形。

5.HFSS天线仿真实验报告 篇五

半波偶极子天线设计

通信0905 杨巨 U200913892

2012-3-7

半波偶极子天线设计

半波偶极子天线仿真实验报告

一、实验目的

1、学会简单搭建天线仿真环境的方法，主要是熟悉HFSS软件的使用方法

2、了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法

3、通过天线的仿真，了解天线的主要性能参数，如驻波比特性、smith圆图特性、方向图特性等

4、通过对半波偶极子天线的仿真，学会对其他类型天线仿真的方法

二、实验仪器

1、装有windows系统的PC一台

2、HFSS13.0软件

3、截图软件

三、实验原理

1、首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。

2、对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。

3、在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。取图1的坐标，并忽略振子损耗，则其电流分布可以表示为：

式中，Im为天线上波腹点的电流；k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心店对称；超过半波长就会出现反相电流。

4、在分析计算对称振子的辐射场时，可以把对称振子看成是由无数个电流I(z)、长度为dz的电流元件串联而成。利用线性媒介中电磁场的叠加原理，对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。

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半波偶极子天线设计

电流元I(z)dz所产生的辐射场为

图2 对称振子辐射场的计算

如图2 所示，电流元I(z)所产生的辐射场为

其中

5、方向函数

四、实验步骤

1、设计变量

设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化

2、创建偶极子天线模型，即圆柱形的天线模型。

其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。

3、设置端口激励

半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面。

4、设置辐射边界条件

要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。这里创建一个沿Z轴放置的圆柱模型，材质为空气。把圆柱体的表面设置为辐射边界条件。

5、外加激励求解设置

分析的半波偶极子天线的中心频率在3G Hz，同时添加2.5 G Hz ~3.5 G Hz频段内的扫频设置，扫频类型为快速扫频。

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半波偶极子天线设计

6、设计检查和运行仿真计算

7、HFSS天线问题的数据后处理

具体在实验结果中阐释。

五、实验结果

1、回波损耗S11 回波损耗回波损耗是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射，是天线设计需要关注的参数之一。

图中所示是在2.5 G Hz ~3.5 G Hz频段内的回波损耗，设计的偶极子天线中心频率约为3 G Hz，S11<-10dBd的相对带宽BW=（3.25-2.775）/3*100%=15.83%

2、电压驻波比

驻波比,一般指的就是电压驻波比,是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。

由图可以看到在3G赫兹附近时，电压驻波比等于1，说明此处接近行波，传输特性比较理想。

3、smith圆图

史密斯圆图是一种计算阻抗、反射系数等参量的简便图解方法。采用双线性变换，将z复平面上。实部 r=常数和虚部 x＝常数两族正交直线变化为正交圆并与：反射系数

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半波偶极子天线设计

|G|=常数和虚部x＝常数套印而成。

从smith圆图可以看到，在中心频率3G赫兹时的归一化阻抗约为1，说明端口的阻抗特性匹配良好。

4、输入阻抗

传输线、电子电路等的输入端口所呈现的阻抗。实质上是个等效阻抗。只有确定了输入阻抗，才能进行阻抗匹配。

图中所示的输入阻抗分别为实部和虚部，在中心频率3G赫兹时，输入阻抗比较的理想，容易实现匹配。

5、方向图

方向图是方向性函数的图形表示，他可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。辐射特性有辐射强度、场强、相位和极化。通常讨论在远场半径为常数的大球面上，天线辐射（或接收）的功率或者场强随位置方向坐标的变化规律，并分别称为功率方向图和场方向图。天线方向图是在远场区确定的，所以又叫远场方向图。电场方向图：

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半波偶极子天线设计

由图可以看到，电场方向以Z轴为对称轴，在XOY平面上电场最强，且沿四周均匀辐射。但沿着Z轴方向电场强度很弱。

磁场方向图：

磁场方向图在XOY平面上接近一个圆，虽然看上去有些误差。说明磁场在XOY平面上辐射较为均匀。

三维增益方向图：

这张图可以很具体的看出半波偶极子天线沿着Z轴对称辐射的情况。

6、其他参数

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半波偶极子天线设计

利用HFSS软件仿真还可以得到天线在该辐射表面上得最大辐射强度、方向性系数、最大强度及其所在方向等参数。

看着这一张密密麻麻的图表，很多参数还不是很明白，还需研究。

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半波偶极子天线设计

六、实验分析

设计一个天线，无论是作为发射天线还是接收天线，我们都很关心其方向参数、输入阻抗参数、增益参数、频带宽度等参数。这里也主要就上诉几个参数来讨论半波偶极子天线的优缺点。

1、半波偶极子天线在轴向无辐射

2、半波偶极子天线的辐射与其电长度密切相关。当电长度小于0.5时，波瓣宽度最窄，在垂直与轴向的平面内辐射最强，随着电长度的增加，开始出现副瓣，主瓣宽度变宽，最大辐射方向发生偏移。

3、半波偶极子天线的输入阻抗受频率影响很剧烈，说明宽频带时其较难实现负载匹配，所以相对应的频带宽度也较窄。

4、在谐振频率附近时，我们从图中可以看到，天线的输入阻抗接近传输线的特性阻抗，实现匹配较易，而且在中心频率附近，电波的传输特性也最好，从而可以实现较大效率的功率传输。

5、通过对实验得到结果的分析，不难发现，半波偶极子天线的诸多特性与电长度关系很大，所以可以通过调整天线的电长度来实现不同功能和要求的半波偶极子天线应用。

6、最后还要补充一点：半波偶极子的输入阻抗还与天线的粗细有关。

七、实验总结

通过本次HFSS天线仿真实验，使我更加真实、贴切的了解天线的原理和用途。生活中我们可以见到各种奇形怪状的天线，却不知其意义何在。在这次实验过程中，我不停的操作、翻阅资料、上网查阅文献，对天线仿真设计的各个环节有了一个较为清楚的认识，对天线的各种参数也有了具体的理解，这些东西对以后的相关学习和研究打下了基础。

另外，这次实验中我感觉较难的部分在与如何通过确定一种具体天线的参量模型来模拟设计天线模型，来仿真验证天线特性。

6.仿真金融实验室申请报告（模版） 篇六

仿真教学实训基地的申请报告

我院金融学本科专业设立于2005年4月，同年9月开始招生，旨在培养应用性、复合型人才。这一培养目标在申报专业的过程中得到了学校、省教育厅及教育部各位专家评委的认可。为了实现该人才培养目标，使学生能够提高自身的实际应用能力和分析解决问题的能力，提升学生的就业竞争力，拟设立“金融公司业务仿真教学实训基地”，实现情境式教学。同时，我们还考虑到，新专业的评估也迫在眉睫，其中实验教学条件也是必不可少的一个评估项目。

我院近两年曾到天津商学院、辽宁对外经贸职业技术学院等相关高校实地考察金融实验室，也多次电话咨询广东金融学院、渤海大学等院校，了解其实验室基本运行情况和实际教学效果，进行性价比比较。这些院校金融实验室通过仿真情境式教学收到了良好的教学效果，学生的应用能力大大提高，提高了学生毕业后的岗位适应性。通过这些考察和咨询，我们充分意识到设立金融公司业务仿真教学实训基地的必要性和紧迫性。

一、金融公司业务仿真教学实训基地主要功能

通过设立该实训基地，能够为学生营造完全仿真的金融公司业务运营环境，提高学生的实际分析能力和应用能力，为金融学专业学生将来走向社会提供一个理论联系实际的校内实习环境。

1．商业银行各项综合业务，如结算业务、对私业务、贷款业务、代理业务等；

2．证券发行与上市、证券交易、证券投资分析；

3．外汇交易业务；

4．保险业务；

5．公司金融综合业务。

二、金融公司业务仿真教学实训基地所需条件

1．所需场所面积：200—300平方米。包括5个具体业务区域。

2．所需设施

（1）硬件设施：卫星接收系统一套，教师专用计算机2台，投影仪1台，幕布1架，大屏幕显示器1台，学生使用计算机、桌椅等60套。

（2）软件设施：

商业银行综合业务软件（已有）；国际结算模拟软件（已有）；信贷及风险管理系统；个人理财规划系统；股票、期货、外汇模拟交易系统；财经资讯系统；公司金融综合业务管理系统。

3．所需人员：1名专职实验室管理人员，2-4名专业实训指导教师，1-2名兼职实训指导教师。

4．所需经费：130万元

（1）硬件设施：约50万元；

（2）软件设施：约60万元；

（3）场所装修：约10万元；

（4）其他：10万元。

以上内容是我们对设立金融公司业务仿真教学实训基地所做的基本论证。请学校考虑我院教学的实际需要，帮助解决我们教学之急需，解决我们实验室教学软件的空白问题，将有利于我院更好地实行专业人才培养目标。

经济学院

7.西安交通大学光学扳手实验报告 篇七

班级：物联网 81

姓名：李威江 学号：2184411027 一．实验现象 ：调节好实验装置后，实验现象如下：

图一为 CCD1 的图像，图二为 CCD2的图像，图三为 CCD3 的图像，图四到图八为 CCD4 在不同参数下的图像，在 CCD4 中可以观察到微粒的运动。

图（一）：

图（二）：

图（三）：

图（四）：

图（五）：

图（六）：

图（七）：

图（八）：

实验感悟：通过近一个小时的实验，我认识了激光模式有拉盖尔高斯模式，厄米高斯模式并且对于汇聚光场与微观粒子的力学相互作用有了初步的了解。掌握了柱状透镜激光模式变换，能利用柱状透镜观察 LG 模式与 HG 模式直接的转换。利用圆偏振光捕获单轴晶体（双轴晶体）微观粒子，在实验中观察到了微观粒子的自转行为，最后利用空间光调制器产生涡旋光场，并捕获微观粒子，观察微观粒子沿着涡旋光场进行公转的行为。

8.交通仿真实验报告 篇八

实验时间 5.31 姓名

学号

实验内容概述 主要对第五章所学的循环了分支结构进行了实践。

第一题循环结构比大小，把最大值的最大值的相对位置存储在数组之后的两位 第二题循环结构找两数组之间的相同数字 第三题分支结构对数组里出现的元素进行计数 实验步骤

一（1）对数据求源码（负数取反后加一）（2）取每个数的绝对值（3）从前向后两两比较，如果当前数字比 max 的记录值大，那么更新当前数字的 max，并存储当前位置 pos 二（1）根据数组 a 的长度设置外循环次数（2）根据数组 b 的长度设置外循环次数（3）外循环遍历 a 的每一个元素，将 a 中每一个元素与 b 中元素比较，如果相同，则终止当前内循环，将该值存储在 c 数组中 三（1）定义一个分支结构，先判断当前值，如果相等，则跳转至对应子程序：使存储该数字出现次数的位置上加一（2）程序运行结束时，在 dos 窗口输出每个元素出现的次数，实验中遇到的问题及其解决方法 1、mov 指令用错 当时报错后，查找了 mov 指令的课本内容，想起来存储单元之间不能直接赋值，已解决 2、逻辑正确，数据错误 当时确认逻辑无误之后，我的内心非常纠结，甚至出现了想要重装软件的想法，后来利用 u 和 t 指令，一步步找错，发现是比例因子出现错误，将 inc cx改为 add cx，2 后解决 实验结果

结果均正确

2020

年月

日

9.交通仿真实验报告 篇九

城市轨道交通控制综合培训与仿真支撑平台设计构想

对城市轨道交通控制系统培训和测试的`公共平台设计方案进行探讨.给出方案的设计构想.建设一个既具有城市轨道交通控制专业人员培训功能又同时具备系统或产品开发仿真支撑平台功能的综合平台是完全可能的,该平台建成后将兼具功能性和经济性的双重优势.

作 者：马强 Ma Qiang 作者单位：西安铁路职业技术学院,陕西,西安,710014刊 名：石家庄铁路职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY年，卷(期)：20098(2)分类号：U213.2关键词：培训平台 仿真支撑平台 系统测试 产品研发

10.微波天线仿真设计实验 篇十

目前，在许多应用场合（如移动通信手机中）都需要体积小、重量轻的小型接收天线。微带贴片天线代表一系列的小型天线，以其剖面低、重量轻的优点而成为人们的首选。通过采用简单明了的传输线模型，建立微带线嵌入馈电贴片天线的精确模型并对之进行分析已成为可能。另外，通过应用曲线拟合公式，也可以确定50Ohm输入阻抗所需的精确嵌入长度。馈电机制在微带贴片天线设计中扮演了重要角色。微带天线可以由同轴探针或嵌入的微带线来馈电，同轴探针馈电在有源天线应用中具有优势，而微带线馈电则是适合于开发高增益微带阵列天线。

在一个薄的介质基板上，一面覆上金属薄层作为接地板，另一面采用刻蚀地方法做出各种形状的贴片，利用微带或者同轴对贴片进行馈电，这就是最基本的微带贴片天线。它在导体贴片和接地板之间激励起电磁场，并通过贴片与接地板的缝隙向外辐射。

天线分析的基础问题是求解天线周围空间建立的电磁场，进而得出方向图增益和输入阻抗等特性指标。如下图1，图2所示。

图1 矩形微带天线开路段电场结构

图2 场分布侧面图 天线基础

天线的性能直接影响着整个无线通信的性能，一般来说，表征天线性能的主要参数有方向特性、增益、输入阻抗、驻波比、极化特性等。

2.1 天线的极化方式

所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。根据极化方向可分为垂直极化波和水平极化波。

(1)水平极化波：当电场强度方向平行于地面形成的波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减。

(2)垂直极化波：当电场强度方向垂直于地面形成的波。垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。

2.2 天线的增益

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。

一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。

2.3 天线的阻抗

天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。

天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗。

驻波比：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。

回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越大表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。0表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信系统中，一般要求回波损耗大于14dB。

2.4 天线的波瓣宽度

波瓣宽度是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽度（天线的辐射图是度量天线各个方向收发信号能力的一个指标，通常以图形方式表示为功率强度与夹角的关系）。

(1)垂直波瓣宽度：一般与该天线所对应方向上的覆盖半径有关。因此，一定范围内通过对天线垂直度（俯仰角）的调节，可以达到改善小区覆盖质 量的目的。

(2)水平波瓣宽度：水平平面的半功率角（H－Plane Half Power beamwidth）45°,60°,90°等)定义了天线水平平面的波束宽度。角度越大,在扇区交界处的覆盖越好，但当提高天线倾角时，也越容易发生波束畸变,形成越区覆盖。角度越小，在扇区交界处覆盖越差。

3矩形贴片的设计

矩形贴片是微带贴片天线最基本的模型，本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个矩形贴片，其工作频率在2.45GHz，并分析其远区场辐射特性以及S曲线，3.1 设计目的

(1)学习设计微带天线的设计方法；

(2)掌握矩形贴片的设计方法及其远区辐射场的特性以及S曲线；(3)掌握HFSS10仿真软件的使用。

3.2 矩形微带贴片天线的辐射原理

如图3所示，用传输线模分析法介绍它的辐射原理。

设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。现将辐射元、介质基 片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。在最

简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向（L≈λ/2)有变化。

在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。

图3 矩形贴片天线示意图

3.3 矩形贴片天线的仿真设计

1．建立新的工程 2．设置求解类型 3.设置模型单位

4．创建微带天线模型

(1)创建地板GroundPlane。尺寸为90mm*90mm，并设置理想金属边界。

(2)建立介质基片。尺寸为45mm*45mm*5mm。将材料设置为Rogers R04003。(3)建立贴片Patch。尺寸为：32mm*32mm，并设置理想金属边界。

(4)创建切角。首先在坐标原点处创建三角形，然后将其移动到方形贴片的顶点处。输入点的坐标：X：0，Y：0，Z：5；X：5，Y：0，Z：5； X：0，Y：5，Z：5；X：0，Y：0，Z：5。通过旋转180度创建另一个切角。(5)用Patch将切角减去。(6)创建探针Pin。圆柱中心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0；输入圆柱半径：dX：0, dY：0.5，dZ：0；输入圆柱的高度： dX：0，dY：0，dZ：5。材料设置为pec。

(7)创建端口面Port。圆心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0，半径为：dX：0，dY：1.5，dZ：0。

(8)用GroundPlane 将Port减去。

5.创建辐射边界

创建Air，尺寸为：160mm*160mm*70mm。辐射边界命名为Rad1。

6．设置端口激励

端口命名为p1。在Modes 标签中的Integration line zhong点击None，选择New Line，在坐标栏中输入：X：0，Y：9.5，Z：0；dX：0，dY：-1，dZ：0，按回车键，点击Next按钮直至结束。

7．求解设置

为该问题设置求解频率及扫频范围

(1)设置求解频率。设置窗口：Solution Frequency ：2.45GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。

(2)设置扫频。扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start :2.0GHz；Stop：3.0GHz；Count：400；将Save Field复选框选中。8.设置无限大球面

在菜单栏中点击HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。在Infinite Sphere标签中做以下设置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：Start：0 deg，Stop：360 deg，Step：10 deg。

9.确认设计 10.保存并求解工程 11 后处理操作

(1)S参数（反射系数）。

绘制该问题的反射系数曲线，该问题为单端口问题，因此反射系数是s11。点击菜单栏HFSS>Result>Create Report。选择：Report Type：Modal S Parameters ；Display Type：Rectangle。Trace窗口：Solution：Setup1:Sweep1； Domain：Sweep 点击Y标签，选择：Category：S parameter；Quantity：S（p1，p1）；Function：dB，然后点击Add Trace按钮。点击Done按钮完成 操作，绘制出反射系数曲线。

(2)2D辐射远场方向图。

在菜单栏点击HFSS>Result >Create Report。选择：Report Type：Far Fields；Display Type：Radiation Pattern。Trace 窗口：Solution：Setup1：LastAdptive；Geometry：ff_2d。在Sweep标签中，在Name这一列中点击第一个变量Phi，在下拉菜单中选择The。点击Mag标签，选择：Category ：Gain；Quantity：GainTotal；Function：dB,点击Add Trace按钮。最后点击Done，绘制出方向图。结果分析

4.1 对探针位置的探讨

地板长、宽、高分别为： dX：90，dY：90，dZ：0。

介质基片长、宽、高：dX：45，dY：45，dZ：5；材料为Rogers R04003。贴片Patch长、宽、高： dX：32，dY：32，dZ：0。

4.1.1探针在Y轴

探针中心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0；半径：dX：0, dY：0.5，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料设置为pec。模型如图4所示：

图4 矩形贴片天线3D模型(探针在Y轴)

(1)反射系数曲线

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制反射系数曲线，如图5所示。

图5 反射系数图（Y轴）

(2)2D辐射远场方向图

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制2D辐射远场方向图，如图6所示。

图6 2D辐射远场方向图（Y轴）分析： 当探针在Y轴上时，回波损耗在13.8dB左右，工作频带在2.35GHz-2.47 GHz。

由远场方向图可看出，有一个小的背瓣。频点在2.42 GHz左右，不在2.45 GHz，因此需要进行优化。

4.1.2 探针位置在X轴上

探针中心点的坐标：X：8，Y：0，Z：0；半径：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料设置为pec。模型如图7所示：

图7 矩形贴片天线3D模型(探针在X轴)

(1)反射系数曲线

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制反射系数曲线，如图8所示。

图8 反射系数图（X轴）

(2)2D辐射远场方向图

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制2D辐射远场方向图，如图9所示。

图9 2D辐射远场方向图（X轴）

分析：当探针在X轴上时，回波损耗也在13.8dB左右，工作频带在2.37GHz-2.48 GHz。

由远场方向图可看出，有一个小的背瓣。频点在2.43 GHz左右，不在2.45 GHz.说明此位置仍不是最佳位置。

4.1.3 探针在对角线位置上 探针中心点的坐标：X：-4.2，Y：4.2，Z：0；半径：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料设置为pec。模型如图10所示：

图10 矩形贴片天线3D模型(探针在对角线轴)(1)反射系数曲线

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制反射系数曲线，如图11所示。

图11 反射系数图（对角线）

(2)2D辐射远场方向图

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制2D辐射远场方向图，如图12所示。

图12 2D辐射远场方向图（对角线上）

分析：当探针在对角线上时，回波损耗为-29dB，频点恰好在2.45GHz，工作频带在2.43GHz-2.47GHz工作特性很好，可知工作频带很窄。由远场图可知，此位置仍有一个小的背瓣。

因此，探针在这个工作特性很好，但工作带宽有点窄。探针中心点的坐标：X：8，Y：8，Z：0；半径：dX：0.5, dY：0，dZ：0； 高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料设置为pec。模型如图13所示：

图13 矩形贴片天线3D模型(探针在对角线轴)

(1)反射系数曲线

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制反射系数曲线，如图14所示。

图14 反射系数图（对角线）

(2)2D辐射远场方向图

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制2D辐射远场方向图，如图15所示。

图15 2D辐射远场方向图（对角线上）

分析： 当将探针设置在此位置时，回波损耗在-14.3dB左右，频带宽度在2.40 GHz-2.49GHz,频点正好在2.45GHz。

由远场方向图可知，在此位置有一个小的背瓣。

探针在这个位置工作特性很好，工作频带也较宽。此外还可知在对角线上越靠近中心，天线性能越好。

4.2 改变贴片尺寸

地板长、宽、高分别为： dX：90，dY：90，dZ：0。

介质基片长、宽、高：dX：45，dY：45，dZ：5；材料为Rogers R04003。贴片Patch长、宽、高： dX：31.7，dY：31.7，dZ：0。

探针中心点的坐标：X：8，Y：0，Z：0；半径：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料设置为pec。模型如图16所示。

图16 矩形贴片天线3D模型(贴片尺寸改变)(1)反射系数曲线

仍在上述所设求解频率和扫频的条件下，绘制反射系数曲线，如图17所示。

图17 反射系数曲线（贴片尺寸改变）

(2)2D辐射远场方向图

在如上所述的求解频率和扫频的条件下，绘制2D辐射远场方向图，如图18所示。

图18 2D辐射远场方向图（贴片尺寸改变）

分析： 当其他条件不变，改变贴片尺寸（由32mm*32mm改为31.7mm*31.7mm）时，回波损耗在-12.5dB左右，频带宽度在2.39 GHz-2.50GHz,频点正好在2.45GHz。

由远场方向图可知，在此位置仍有一个小的背瓣。探针在这个位置（X轴）工作特性不错，工作频带也较宽。

4.3 改变探针半径

在4.2的基础上，将探针半径改为0.4mm，其他条件不变，则所形成的反射系数图和2D辐射远场方向图如图19，图20所示。

图 19 反射系数图曲线（探针半径0.4mm）

图20 2D辐射远场方向图(探针半径0.4mm)分析：① 在上一步的基础上，改变探针半径（由0.5mm改为0.4mm）时，回波损耗在-14.1dB左右，频带宽度在2.40 GHz-2.52GHz,频点正好在2.46GHz。

② 由远场方向图可知，在此位置仍有一个小的背瓣。

③ 此时，探针不在工作频点，可知探针半径太小，但由上研究可知，半 径在稍微改大一点应该可以使探针工作在2.45 GHz（这个问题由于时间问题没研究）。

总结：

① 当频率低于工作频点时，优化天线的措施有：改变探针位置、探针半径、贴片尺寸等，均可以使其工作在频点（如2.45GHz）。

② 对于矩形贴片可知：当探针在坐标轴上时，天线性能不是很理想；当在对角线上时，天线的性能较理想，工作频带较在坐标轴的位置要窄，而且探针在对角线上靠近中心的位置上，天线的性能更好。

③ 当改变探针半径时，半径减小，工作频率变大。通过调整可以使贴片工作在频点。设计体会

微波课设在短短的几天时间里完成了。首先非常感谢老师以及各位学长的帮助和指导。

由于老师已经在指导书上列出了很详细的操作步骤，设计思路都体现在里面，因此这次课设上手还是很快的。这使我们能够很快的把握住设计思路，进一步学会如何利用HFSS10这款软件设计微带天，并通过所形成的远区辐射场图和S曲线分析矩形微带天线的特性。学习将基础的理论知识应用到微带天线的实际设计中。做完之后再回头想一下，按照公式计算出来的矩形天线的参数运用到实际时，并不能使天线达到理想的辐射状态。这可能是由于一些共识的近似表示以及实际天线所处环境等因素造成。由此可知，在具体设计微带天线时要根据实际的情况对天线进行优化处理，使其达到理想辐射特点。当然在做实验时并不是特别顺利，所幸的是，在老师和几位学长的帮助指导下解决了，并从中学到很多东西。

此外，在这次课设中同学间的配合也是相当重要的。每个学生对老师课堂所讲的内容的接收程度不同。只有同学间的相互配合，提出问题，然后讨论最后解决，才能使课设结果达到更好的效果。参考文献

11.实验四 虚拟邮局仿真与分析 篇十一

这是一个邮局内部信件处理系统的模拟。模拟邮局在处理各方送来的信件时内部的处理流程，由于邮局处理信件必须先将信件过滤分类，但是现实中邮件种类繁多，因此本模型仅将邮件分成国内信件与国外信件。信件到达后，依其类型给予2种不同类型(用不同颜色区分)，经由传送带到达处理器处理，此步骤主要是把信件按照其不同的类型分开来，再分别送到不同的货架上等待邮车运送出去。在此仅考虑内部分类处理部分，故外送部分在这个模型中不做讨论。

1.2系统数据

产品到达：随机产生两种类型的产品，分布呈正态分布，平均每15秒到达一个产品，标准差为2秒。

产品加工：平均加工时间1秒，分布呈正态分布，标准差为0.5秒 产品运送：使用两辆叉车，装载和卸载时间均为3秒 建立Flexsim模型 第1步：调整传送带的布局

将两条传送带各增加弯曲的一小段，并调整布局。

第2步：连接端口

第3步：给发生器指定临时实体的到达速率和到达种类

产品到达：随机产生两种类型的产品，分布呈正态分布，平均每15秒到达一个产品，标准差为2秒。

2种不同类型(用不同颜色区分)。

第4步：设置处理器处理时间及输出

产品加工：平均加工时间1秒，分布呈正态分布，标准差为0.5秒 输出：类型号为1的送第1个端口，类型号为2的送第2个端口

第5步：加入两台叉车将临时实体分别从暂存器送到货架。

注意两个步骤。

第6步：两辆叉车，装载和卸载时间均为3秒 3 模型运行 4 模型分析

12.交通仿真实验报告 篇十二

班级：

机电-156

姓名：

李学东

验

报

告

单管共射放大电路

实验目的

（1）掌握单管放大电路的静态工作点和电压放大倍数的测量方法。

（2）了解电路中元件的参数改变对静态工作点及电压放大倍数的影响。

（3）掌握放大电路的输入和输出电阻的测量方法。

实验电路及仪器设备

（1）实验电路——共射极放大电路如下图 所示。

图（1）电路图

图（2）电路图

（2）实验仪器设备

① 示波器

② 低频模拟电路实验箱 ③ 低频信号发生器

④ 数字式万用表 实验内容及步骤

（1）连接共射极放大电路。

（2）测量静态工作点。

① 仔细检查已连接好的电路,确

认无误后接通直流电源。

② 调节RP1使RP1＋RB11＝30k

③ 测量各静态电压值，并将结果记录。

(3)测量电压放大倍数

① 将低频信号发生器和万用表接入放大器的输入端Ui，放大电路输出端接入 示波器，信号发生器和示波器接入直流电源，调整信号发生器的频率为1KHZ，输入信号峰－峰值为20mv左右的正弦波，从示波器上观察放大电路的输出电压UO的波形，测出UO的值，求出放大电路电压放大倍数AU

② 保持输入信号大小不变，改变RL，观察负载电阻的改变对电压放大倍数的

影响，并将测量结果记录。

（4）观察工作点变化对输出波形的影响

① 实验电路为共射极放大电路

② 调整信号发生器的输出电压幅值（增大放大器的输入信号Ui），观察放大

电路的输出信号的波形，使放大电路处于最大不失真状态时（同时调节

RP1与输入信号使输出信号达到最大又不失真），记录此时的RP1＋RB11值，测量此时的静态工作点，保持输入信号不变。改变RP1使RP1＋RB11分别为25KΩ和100KΩ，将所测量的结果记入表3中。（测量静态工作点时需撤去输入信号）

设计总结与体会

1、设计的过程中用理论去推算，但与实际还是有一定的误差，但不影响实验结论。

2、设计过程中会发现，一但 发生变化那么放大倍数将会改变。

3、设计过程中会发现，整个过程中静态工作点没有发生改变，三极管工作在线性区；当一但三极管没有共工作在线性区或者说三极管的静态工作点发生了改变，整个设计将要失败，所以在设计的过程中必须保持静态工作点不变使三极管工作在线性区。

4、为了使设计的放大电路不受温度的影响，即为了稳定静态工作点。设计中加了，这样使得设计更加完美。