中心在检测与控制技术方面所开展的仿真项目如下表所示：

典型实验项目一：基于MATLAB/Simulink建模的仿真系统

实验说明：MATLAB是主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。MATLAB和SIMULINK集成在一起，用户可以对自己的模型进行仿真、分析和修改。

实验功能：信号处理、机械工程控制系统分析涉及到系统的数学建模、时域和频域响应分析、以及系统结构参数优化。本实验项目主要教授学生利用Matlab语言和Simulink仿真程序包来建立系统数学模型、响应分析、误差求解和系统结构参数调整，使学生掌握基本的自动控制系统设计和分析。首先通过Matlab编程语言和仿真程序包实现简单系统的数学建模，通过系统模型的时域和频域响应分析系统的稳定性、快速性、准确性；其次通过改变仿真系统的结构和参数，分析系统特性，了解各种系统的响应输出特性和系统参数优化方法。

机电一体化系统建模是进行机电一体化系统分析与设计的基础，通过对系统的简化分析建立描述系统的数学模型，进而研究系统的稳态特性和动态特性，为机电一体化系统的物理实现和后续的系统调试工作提供数据支持，而仿真研究是进行系统分析和设计的有利方法。本实验可以掌握机电一体化系统数学建模的基本方法以及对机电一体化系统进行数学仿真的基本方法和步骤。

实验效果：通过信号处理、控制系统仿真实验使学生掌握Matlab简单编程能力和Simulink系统仿真模块的应用，简单系统响应特性分析，了解系统中各结构参数变化对系统响应的影响关系，使学生掌握独立完成简单系统的建模、分析和设计能力，学会在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统建立数学模型并进行仿真分析的方法。

                 二阶系统响应特性分析            系统响应伯德图分析

带延迟的一阶系统PID校正控制框图

                      PID调节器对干扰信号抑制效果

基于MATLAB/Simulink建模的仿真系统的实验项目和资源特点如下：

典型实验项目二：PLC和机器人等模拟仿真实验系统

实验说明：中心现有PLC仿真教学系统，其将PLC控制与组态软件相结合，组态软件接受PLC控制信号，并依照程序算法直观显示PLC控制结果，以仿真代替实物。 

实验功能：了解PLC软硬件结构及系统组成，掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法及上位计算机与PLC通信参数的设置，认知西门子S7-200系列PLC的硬件结构，详细记录其各硬件部件的结构及作用；掌握循环指令的使用及编程,掌握工业机器人控制系统的接线、调试、操作

实验效果：针对目前现状，引入机器人离线仿真技术及相关软件，机器人虚拟仿真实验，在电脑上就可以实现多种功能。辅助机器人方案设计,机器人离线编程软件可以导入3D模型，例如可以使用SolidWorks、UG、Pro-E、Catia等多种3D设计软件绘制的图形，作为移动轴、零件或部件,预测生产节拍，评估生产效率。该系统很好支持了学生工业自动化和各类创新课题。

PLC和机器人等模拟仿真实验系统的实验项目和资源特点如下：

典型实验项目三：电弧熔钎焊电弧和熔池的数值模拟

实验说明：电弧熔钎焊是实现异种金属连接的一种有效的连接方法。与传统焊接方法相比，电弧熔钎焊综合了钎焊和熔化焊的特点，具有焊接过程简单、不受工件尺寸规格的限制、焊接过程的热输入具有可控性等优点。　

软件和部分成品展示界面：

实验功能：通过ANSYS中的Fluent软件，学生自主选择模型库，搭建电弧和熔池的模型。在焊接电弧下部出现一个低温区，同时在低温区出现一个顺时针的环流和负压区，此时阳极表面电流密度分布为对称型双峰分布。根据焊接电弧的数值模拟结果，我们通过MATLAB拟合出焊接熔池的热输入，将拟合出的热输入以热对流边界条件的形式，采用Fluent熔化/凝固模型，对外加纵向磁场作用下焊接熔池进行数值模拟。

实验效果：通过该系统，学生可以在Fluent软件中建立了焊接电弧和熔池的数值模型。将麦克斯韦电磁方程组和外加纵向磁场产生的洛伦兹力分别以UDS和源项的形式添加到Fluent求解方程中，建立了求解焊接电弧温度场，流场，电流场的磁流体动力学方程组。在外加磁场的作用下,焊接熔池的最高温度降低,但是熔池宽度变宽, 焊接熔池的温度梯度减小，焊接熔池温度变得更加平均，熔池的流动速度增加到0.51m/s，既增强了熔池冲刷作用，这些变化对提高焊接质量是非常有益的。

典型实验项目四：搅拌摩擦焊搅拌头磨损的数值模拟

实验说明：搅拌头使用寿命是衡量搅拌头质量的一个重要方面，也是判定搅拌头设计是否合理的一个主要技术指标。搅拌头失效是指搅拌头在长期工作状况下，由于塑性变形、磨损或者疲劳断裂的发生，从而引起搅拌头无法正常工作的现象。在传统搅拌摩擦焊接中，搅拌头的工作环境严酷，搅拌头的成本很高，搅拌头制备材料成本高昂、焊接工艺条件苛刻、搅拌头使用寿命较短，长期制约了搅拌摩擦焊接技术的发展及应用。影响搅拌摩擦焊接生产成本的重要方面是搅拌头的使用寿命，也是限制其广泛应用的一个重要方面。在搅拌摩擦焊接生产过程中，搅拌头工具的费用约占生产成本的60%，因此，提高搅拌头使用寿命，减小生产过程中摩擦磨损，对降低生产成本，推广搅拌摩擦焊接技术应用范围具有现实的研究意义和实用价值。

软件和部分成品展示界面：

实验功能：通过DEFORM软件，学生自主选择模型库，建立搅拌头模型和搅拌摩擦焊装置。本项目研究中心针对焊接过程中搅拌头摩擦磨损规律及使用寿命进行展开，从搅拌摩擦焊接工艺设计出发，应用数值模拟技术，计算机辅助设计手段，研究了载流对搅拌摩擦加工过程中搅拌头磨损及使用寿命的影响。在搅拌摩擦焊接成形这一过程中，由于搅拌头高速旋转，形成工件材料的高流动应力，导致与工件产生大量摩擦磨损，使搅拌头的使用寿命大大降低，进而影响了焊接生产成本。

实验效果：通过该系统，学生可以在DEFORM软件中建立搅拌头模型和搅拌摩擦焊装置的数值模型，熟练的运用DEFORM有限元软件。通过实验结果发现：影响搅拌工具磨损的因素有很多，主要体现在焊接材料、搅拌工具的材料和热处理、搅拌工具的制造质量、搅拌工具表面强化、搅拌工具的几何特征、焊接工艺参数、焊接设备等因素。具有锥形螺纹搅拌针的搅拌工具磨损量最小，磨损最小的搅拌工具为同心圆内凹轴肩同心环锥形搅拌针，与磨损量最大的内凹三斜槽三斜面圆锥螺纹搅拌工具相比，其磨损减小量最大可达83.4%。磨损量最大的搅拌工具为三斜槽内凹轴肩三斜面锥形螺纹搅拌针。

典型实验项目五： 中央空调虚拟仿真实验教学系统

实验内容：随着计算机应用技术和自控技术的发展及各学科相互融合，现代制冷空调工程中已不可避免地要吸收和应用自动控制方面的先进技术，从而使制冷空调技术发展到一个新高度，使设备和系统的性能和技术含量大为提高。单片机和PLC技术的广泛应用，以及组态技术、群控技术、模糊控制、变频控制、计算机优化等控制手段使节能性不断提高，能耗不断下降。系统具有运行状态监视、人工运行指令输入、故障设置等虚拟和仿真功能。适合能源与动力工程专业。

软件操作常用界面如下：

实验功能:通过系统监控电脑实时显示整个工作流程，设备动作、水流，气流动画显示，配合弹出式信息提示，直观再现各个设备的工作原理及整个系统的工作流量和工作原理。将系统中的变频器、水泵、给回水温度传感器组成一套PID调作的系统。通过系统配备的PLC编程软件、上位机组态软件，学生能进行可编程控制器的编程、调试和应用；通过系统中的变频器、水泵、给回水温度传感器组成的PID调作的系统，进行中央空调水泵变频与节能技术实验。

模拟各种故障状态，包括高压过高高压保护、压缩机不工作、空气风机不工作、水塔风机不工作、模拟锅炉不工作等。

实验效果：通过自动接线调试，自动、手动操作，通过监控界面采用多种显示模式，如流程自动控制模式、手动控制模式、考试模式，学生能快速掌握控制流程和控制原理。学生通过计算机控制中央空调系统的启停，监控整个空调系统的运行数据及整个系统的运行情况，软硬件结合教学，能进一步的提高学生的综合素质及学习能力。通过虚拟提供超过18个故障触发点，学生能了解故障现象和排除故障，用于训练学生解决实际问题的能力。

中央空调虚拟仿真实验教学系统的实验项目和资源特点如下：