導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：仿真　計(jì)算機(jī)仿真　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

一、引言

仿真是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿，人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到所需的信息，然后幫助人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中某一層次的問(wèn)題做出決策。計(jì)算機(jī)仿真就是建立系統(tǒng)模型的仿真模型進(jìn)而在電子計(jì)算機(jī)上對(duì)該仿真模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的研究過(guò)程。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)即以計(jì)算機(jī)仿真為手段，通過(guò)仿真模型模擬實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)來(lái)認(rèn)識(shí)其規(guī)律的一種研究方法，也稱計(jì)算機(jī)仿真方法。在科技飛速發(fā)展的今天，它已經(jīng)成為控制系統(tǒng)分析、研究、設(shè)計(jì)不可缺少的重要工具。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1.模型參數(shù)可根據(jù)要求任意調(diào)整、修改和補(bǔ)充。人們可以得到各種可能的仿真效果，為進(jìn)一步完善研究方案提供了可能。與傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)相比，具有運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。

2.系統(tǒng)模型求解快速。運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)得出仿真運(yùn)算的結(jié)果，為生產(chǎn)實(shí)踐提供最及時(shí)的指導(dǎo)。

3.仿真運(yùn)算結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。在機(jī)器沒(méi)有故障的前提下，只要系統(tǒng)模型、仿真模型、仿真程序科學(xué)合理，那么計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果是準(zhǔn)確無(wú)誤的。

4.實(shí)物、實(shí)時(shí)仿真直觀、逼真。這一特點(diǎn)使它在一些復(fù)雜工程系統(tǒng)中例如核電、航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的仿真技術(shù)是一個(gè)迭代過(guò)程，即針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)某一層次的特性（過(guò)程），抽象出一個(gè)模型，然后假設(shè)態(tài)勢(shì)（輸入），進(jìn)行試驗(yàn)，由試驗(yàn)者判讀輸出結(jié)果和驗(yàn)證模型，根據(jù)判斷的情況反復(fù)修改模型和有關(guān)的參數(shù)，不僅效率低，也存在環(huán)境、安全等因素的限制，所以很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)者滿意的仿真效果。而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在試驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)尤其是復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具。

三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密不可分的。20世紀(jì)50年代的計(jì)算機(jī)仿真大部分是以電子模擬計(jì)算機(jī)為主機(jī)實(shí)現(xiàn)的，在部分特殊應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)也有以液壓機(jī)、氣壓機(jī)或阻抗網(wǎng)絡(luò)作為主要模擬設(shè)備的。由于電子模擬計(jì)算機(jī)的精度較差等缺點(diǎn)，從70年代初開(kāi)始，數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)仿真得到發(fā)展。從70年代末起，以數(shù)字機(jī)為主機(jī)的各種各樣的專用和通用計(jì)算機(jī)仿真得到了普及和推廣。轉(zhuǎn)貼于 由于高性能工作站、巨型機(jī)、小巨機(jī)、軟件技術(shù)和人工智能技術(shù)取得了引人矚目的進(jìn)展，在80年代人們對(duì)智能化的計(jì)算機(jī)仿真寄予了希望，也在綜合集成數(shù)字仿真和模擬仿真優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了在更高層次上的數(shù)字模擬混合仿真技術(shù)，在一些特定的仿真領(lǐng)域內(nèi)，這種智能計(jì)算機(jī)仿真和高層次的數(shù)字模擬計(jì)算機(jī)仿真都取得了令人鼓舞的結(jié)果。80年代初推出了一些仿真機(jī)，SYSTEM10和SYSTEM100就是這類仿真技術(shù)的代表。90年代又開(kāi)始了交互式仿真和虛擬仿真的研究并取得了一定的成績(jī)。特別是近20年來(lái)，隨著系統(tǒng)工程與科學(xué)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也得到了蓬勃發(fā)展，已經(jīng)從傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域擴(kuò)展到非工程領(lǐng)域，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、教育培訓(xùn)系統(tǒng)等得到了廣泛應(yīng)用。

四、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的展望

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也在不斷地發(fā)展。未來(lái)的發(fā)展主要有兩個(gè)方向：

1.仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

眾所周知，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制出來(lái)的仿真系統(tǒng)有很多，它們不能互相兼容，可移植性差，實(shí)現(xiàn)共享困難，與開(kāi)發(fā)的高成本、低效率、長(zhǎng)時(shí)間不成正比，更不能充分加以利用。要想解決這些問(wèn)題，首先要解決的是采用兼容性好的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)仿真系統(tǒng)，其次是采用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)的共享。尤其是后者，在將來(lái)的仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中具有重要的意義。實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社會(huì)資源的浪費(fèi)，而且可以通過(guò)適當(dāng)?shù)氖召M(fèi)來(lái)彌補(bǔ)開(kāi)發(fā)成本的不足。

2.仿真技術(shù)的虛擬制造

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)大方向是在虛擬制造技術(shù)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)是20世紀(jì)90年展起來(lái)的一種先進(jìn)的制造技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品出廠以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制。這使得制造技術(shù)不再主要依靠經(jīng)驗(yàn)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)制造的全方位預(yù)測(cè)，為機(jī)械制造領(lǐng)域開(kāi)辟了一個(gè)廣闊的新天地。

參考文獻(xiàn)

[1] 王中鮮 MATLAB建模與仿真應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2010。

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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；仿真；技術(shù)；環(huán)境；執(zhí)法

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 18-0000-01

Computer Simulation Technology Application in Environmental Law Enforcement

Zhou Jing

(Changzhou Environmental Monitoring Unit,Changzhou 213022,China)

Abstract:This paper studies the computer simulation technology in environmental law enforcement applications,analysis of the advantages of computer simulation technology and the specific implementation,and enforcement of environmental chemical companies as an example,chemical companies environmental systems Fencheng water,air and solid Waste three parts,to establish a chemical environment,the system dynamics simulation model,has some practical significance.

Keywords:Computer;Simulation;Technology;Environment;Law enforcement

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)施過(guò)程

（一）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以十分迅速的對(duì)多種方案進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠在很短的時(shí)間之內(nèi)對(duì)多種方案進(jìn)行仿真模擬；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的成本比較低，它和真實(shí)的原型試驗(yàn)的不同之處是，它是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不會(huì)破壞原型，需要的只是軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用費(fèi)用，而且，只要軟件投入到使用中，它就能夠進(jìn)行多個(gè)方案的計(jì)算，并且具有極高的重復(fù)使用率，總體成本比較低；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的可靠性高；計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)用性強(qiáng)，它可以在多個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用，只要是能夠用數(shù)學(xué)進(jìn)行描述的模型，幾乎都是能夠用計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)系統(tǒng)的行為進(jìn)行模擬，并且還能夠?qū)ξ磥?lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)等等。

（二）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)施過(guò)程。首先就是模型的建立，按照研究對(duì)象以及研究目的的不同，在進(jìn)行仿真之前，首先就是要按照實(shí)際的問(wèn)題來(lái)抽象出一個(gè)確定的系統(tǒng)，并給出系統(tǒng)的邊界條件以及約束條件，接著利用數(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及其他學(xué)科的相關(guān)的只是來(lái)把這一系統(tǒng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行描述，這也就是我們所說(shuō)的數(shù)學(xué)建模，按照研究目的的不同，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型也不同，具體可以劃分成為靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型、離散事件動(dòng)態(tài)模型以及混合時(shí)間動(dòng)態(tài)模型等等。其次就是要進(jìn)行模型的輸入，也就是要結(jié)合軟件的不同特點(diǎn)來(lái)對(duì)前一步中所建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式輸入成計(jì)算機(jī)所能夠處理的形式，也就是仿真模型，這一模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵之所在。接著是模型的仿真計(jì)算，把前一步所得到的仿真模型載入到計(jì)算機(jī)中的計(jì)算模塊中，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)進(jìn)行仿真的計(jì)算，這也就是我們所說(shuō)的“模型仿真計(jì)算”。

二、化工企業(yè)環(huán)境系統(tǒng)的仿真模型

仿真模型的建立

對(duì)于化工企業(yè)來(lái)講，資源對(duì)系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在固體廢棄物污染、水污染以及大氣污染這三方面對(duì)環(huán)境的影響，所以，環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是把資源作為核心，并且是由污水處理系統(tǒng)、大氣污染的處理系統(tǒng)以及固體廢棄物污染處理系統(tǒng)構(gòu)成的，具體情況如下：

（一）污水處理系統(tǒng)。以蘇南某個(gè)縣區(qū)的化工工業(yè)園區(qū)的化工企業(yè)所排放的廢水為例，廢水中的污染物主要就是五日生化需氧量、化學(xué)耗氧量、氨氮含量、懸浮固體物質(zhì)以及石油類等等，另外還有一些少量的鐵離子、硫離子以及氯離子等等污染物，經(jīng)檢測(cè)，只有化學(xué)需氧量是超標(biāo)的，所以污水處理系統(tǒng)把化學(xué)耗氧量存量作為狀態(tài)變量，把化學(xué)耗氧量產(chǎn)生量、化學(xué)耗氧量的減少量以及化學(xué)耗氧量的自然降解量來(lái)作為速率變量，并同時(shí)用多個(gè)輔助變量來(lái)和其他的子系統(tǒng)相互連接。這樣，就能夠把這一模塊的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行確定。并可以得出以下的方程：

水污染化學(xué)耗氧量存量（CSWR）CSWR.K=CSWR.J+DT×（CCSL.JK-CJSL.JK）

化學(xué)耗氧量產(chǎn)生量（CCSL）CCSL.JK=CCSL.JK+CSHWSL.JK

生產(chǎn)廢水化學(xué)耗氧量產(chǎn)生量（CSCFSL）CSCFSL.JK=SCFSPFL.JK×pndz.k

生產(chǎn)廢水排放量（SCFSPFL）SCFSPFL.JK=GYZCZZ.JK SCFSPFLgfwypfl.k

生活污水化學(xué)耗氧量產(chǎn)生量（CSHWSL）CSHWSL.JK=SHWSCSL.JK×Indz.k

生活污水產(chǎn)生量（SHWSCSL）SHWSCSL.JK=P.K×rjwscsl.k

化學(xué)耗氧量減少量（CJSL）CJSL.JK=CZRXJL.JK+CXJL.JK

化學(xué)耗氧量自然消解量（CZRXJL）CZRXJL.JK=CSWR.K×czrxjxs.k

化學(xué)耗氧量自然消減量（CXJL）CXJL.JK=WSCFSL.JK×（fsnd.k-dbnd.K）

污水廠進(jìn)廢水量（WSCFSL）WSCFSL.JK=IF THEN ELSE（FSZL.K×fscll.k>=WSCCLL.K，F(xiàn)SZL.Kfscll.k）

廢水總量（FSZL）FSZL.K=SCFSPFL.JK+SHWSCSL.JK

污水廠污水處理能力（WSCCLL）WSCCLL.K=WSCLTZ.K×wywscll.k

污水處理投資（WSCLTZ）WSCLTZ.JK=HBZTZ.K×wstzl.k

區(qū)域地表水化學(xué)耗氧量濃度（CDBSND）CDBSND.K=bjnd.K+CSWR.K÷njjll.K

水質(zhì)相對(duì)污染度（SZXDWRD）SZXDWRD.K=CDBSND.K÷bjnd.K

（二）大氣污染處理系統(tǒng)。對(duì)于化工工業(yè)區(qū)化工企業(yè)排放的大氣污染來(lái)講，主要污染物有二氧化硫、二氧化氮、總懸浮顆粒物等等。現(xiàn)在把二氧化硫存量作為狀態(tài)變量、把二氧化硫產(chǎn)生量和消減量作為速率變量，同時(shí)把多個(gè)輔助變量和其他子系統(tǒng)相互連接。這樣，就能夠把這一模塊的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行確定，就可以列出相應(yīng)的方程，其方法和上述方法相同。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，環(huán)境執(zhí)法工程的計(jì)算機(jī)仿真是一項(xiàng)比較系統(tǒng)且較為復(fù)雜的工程，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠?yàn)榄h(huán)境執(zhí)法人員搭建出一個(gè)真實(shí)且能夠自然交互的管理平臺(tái)，從而為環(huán)境執(zhí)法人員工作的有效開(kāi)展提供有力的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫玉峰.礦區(qū)環(huán)境系統(tǒng)力學(xué)仿真模型的建立[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,2

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關(guān)鍵詞： 職業(yè)教育 計(jì)算機(jī)仿真 應(yīng)用

傳統(tǒng)的職業(yè)教育教學(xué)，大都采用課堂講授然后在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)的方法。盡管現(xiàn)在我國(guó)已進(jìn)行了大刀闊斧的職業(yè)教育改革工作，盡量實(shí)行或者實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)，即邊理論學(xué)習(xí)邊實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)。但由于這樣那樣的原因，要使這二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)非常困難，當(dāng)然勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)理論和實(shí)際脫節(jié)的問(wèn)題。尤其對(duì)于那些資金不足地實(shí)驗(yàn)條件有限的學(xué)校，特別是一些中等職業(yè)學(xué)校和技校，相當(dāng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)只能在黑板上或書(shū)本上進(jìn)行，缺少教學(xué)應(yīng)有的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中完全受到教師和教材的束縛，缺少創(chuàng)新和學(xué)以致用的能力，直接影響教學(xué)的效果。

為了改變這種狀況，人們一直在追尋應(yīng)用仿真技術(shù)盡量避免和減少理、實(shí)脫節(jié)的問(wèn)題。早些時(shí)候的仿真通常都是物理仿真，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的仿真技術(shù)已分為了兩大類：物理仿真和計(jì)算機(jī)仿真。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、易懂，但模型受限，易損壞難以重復(fù)使用。而計(jì)算機(jī)仿真則是將研究對(duì)象進(jìn)行描述，建立虛擬模型，在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行中即可實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)是：不怕破壞，易修復(fù)修改，可以反復(fù)使用。實(shí)踐證明，職業(yè)學(xué)校的一些常設(shè)專業(yè)，比如電工、電子、機(jī)械、數(shù)控、模具、汽車、服裝、化工等均可引入仿真教學(xué)，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)即可應(yīng)用于理論教學(xué)，也適用于實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。最大的好處是能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗，在一定程度上可緩解教育資金的不足，節(jié)約大量的教育經(jīng)費(fèi)。

計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)與物理仿真教學(xué)和真實(shí)的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。

一、直觀、形象

仿真教學(xué)能夠提供一個(gè)近乎實(shí)際的平臺(tái)環(huán)境，一些高校、科研單位研制的三維仿真軟件，能夠模擬和實(shí)際完全吻合的虛擬情景。例如，利用仿真軟件我們可以模擬一個(gè)個(gè)電子單元電路、直至一個(gè)完整的電路。而且能夠清楚地顯現(xiàn)這個(gè)電路工作時(shí)的各種電學(xué)狀態(tài)，甚至教師在授課時(shí)無(wú)法展示的波形圖。并能保存仿真中的各種技術(shù)數(shù)據(jù)，為電路的測(cè)量、記錄提供了非常方便有效、快捷的理論數(shù)據(jù)。另外仿真還能提供電路中各種元器件的模型參數(shù)，既能滿足同學(xué)們的感官要求，又能滿足在教學(xué)中的實(shí)際效果。在數(shù)控加工教學(xué)中，通過(guò)軟件，同學(xué)們可從任意的角度去觀察數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程，加工的毛坯變?yōu)槌善返倪^(guò)程歷歷在目。再如化學(xué)仿真，仿真過(guò)程能夠?qū)ξ镔|(zhì)化學(xué)變化前后的形態(tài)、顏色、溫度等都可模擬得非常逼真。

二、節(jié)約、安全

應(yīng)用仿真教學(xué)，無(wú)論是在理論課堂還是實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，我們不必要準(zhǔn)備大量的物質(zhì)材料，不必具備很大的空間場(chǎng)所，僅此便可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。例如，電氣課程，我們可以節(jié)約大量的模擬板、面包板及各種電器、電子元器件。數(shù)控加工可以不必設(shè)置場(chǎng)地、機(jī)床、可不必投放加工材料，化學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)需真材實(shí)料、無(wú)需瓶瓶罐罐，等等。由于這些教學(xué)情況均是在虛擬狀態(tài)下進(jìn)行的，因此對(duì)于電氣、電子電路的數(shù)據(jù)測(cè)量，我們可以借助于虛擬的儀器、儀表進(jìn)行操作。在安裝、調(diào)試、測(cè)量電路過(guò)程中，由于人與設(shè)備、電路非實(shí)際接觸，從而可以避免學(xué)生觸電。即便電路出現(xiàn)短路、漏電等故障，也不會(huì)毀壞設(shè)備與器件，安全系數(shù)大大提高。再說(shuō)數(shù)控加工，機(jī)床和加工工件、材料、刀具在數(shù)控加工的過(guò)程中，投資是巨大的，一臺(tái)機(jī)床動(dòng)輒幾十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)。虛擬毛坯代替實(shí)際材料，虛擬冷卻液替代實(shí)際冷卻液，極大地降低實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)消耗。且刀具不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)給量過(guò)大而損壞。在化學(xué)仿真中，酸、堿、鹽都是虛擬物品，沒(méi)有消耗更沒(méi)有污染。

三、高效、全面

仿真教學(xué)可縮短實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)材料、儀器儀表、工卡量具的準(zhǔn)備過(guò)程學(xué)習(xí)或?qū)嵙?xí)完畢后，也節(jié)省了回收時(shí)間。在仿真教學(xué)過(guò)程中，教師、學(xué)生可以輕松對(duì)實(shí)行過(guò)程初始化，對(duì)未能完成的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)進(jìn)行狀態(tài)的存貯，對(duì)在實(shí)驗(yàn)、加工、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及時(shí)地修正，對(duì)已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)進(jìn)行調(diào)入回顧，極大地提高了實(shí)驗(yàn)實(shí)行的效率。

仿真教學(xué)軟件可充分考慮實(shí)際環(huán)境中的各種因素，避免由于特定條件而導(dǎo)致的操作結(jié)果的單一取向。如電氣仿真，可對(duì)失壓、欠壓、過(guò)壓、過(guò)載、短路、斷路、漏電、電路調(diào)節(jié)等諸多因素進(jìn)行全面的仿真，可人為模擬各種狀態(tài)下的故意破壞而不損壞設(shè)備、電路。總之，仿真教學(xué)幾乎可以構(gòu)建我們所要的一切。

綜上所述，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，尤其是在職業(yè)教育教學(xué)中能夠起到前所未有作用與功效，既能節(jié)約大量教育資金，能夠收到在傳統(tǒng)課堂上達(dá)不到的教學(xué)效果，特別是由于它的安全性、無(wú)破壞性，可以反復(fù)修改或格式化，從而會(huì)激發(fā)同學(xué)們更高的學(xué)習(xí)、探索、創(chuàng)新的意識(shí)，會(huì)使得課堂氣氛更加活躍，互動(dòng)性更強(qiáng)，真正使同學(xué)們由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)而變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從而將我國(guó)的職業(yè)教育提升到一個(gè)嶄新的階段。

參考資料：

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【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)；仿真方法；汽車工程

汽車指的是以汽油等燃料或者太陽(yáng)能燈新型能源作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的運(yùn)輸工具，汽車在1885年由本茨所發(fā)明。汽車由原先簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，原有的汽車結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，但是隨著科技的進(jìn)步、物質(zhì)水平的提高，人們對(duì)于汽車的要求越來(lái)越高。現(xiàn)今的汽車包含有上萬(wàn)個(gè)零部件，并且適應(yīng)能力極強(qiáng)。為了確保汽車的行使安全在汽車的研發(fā)過(guò)程中就使用到了較多的計(jì)算機(jī)仿真方法來(lái)模擬實(shí)際情況，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真方法的應(yīng)用，汽車的安全性以及穩(wěn)定性得到了較大的保障。利用計(jì)算機(jī)仿真方法可以修改汽車設(shè)計(jì)的參數(shù)，并利用模擬技術(shù)來(lái)確定參數(shù)是否合理，如果參數(shù)不合理那么就可以利用計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)重新設(shè)定參數(shù)直至符合安全要求。計(jì)算機(jī)仿真方法在一些豪華汽車或超級(jí)跑車的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中運(yùn)用的更多，因?yàn)檫@些汽車的設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)格。

一、基于數(shù)值模擬方法的仿真分析

數(shù)值模擬方法有較多的種類，其中包括有限元方法、統(tǒng)計(jì)能量分析方法、計(jì)算流體力學(xué)方法以及多體動(dòng)力學(xué)分析方法，這些計(jì)算機(jī)仿真方法對(duì)于汽車工程有著較大的作用。

1、在汽車結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用 在汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度大小、運(yùn)動(dòng)性能、耐久性等，為了使得汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更加合理就需要利用有限元方法以及計(jì)算流體力學(xué)等計(jì)算機(jī)仿真方法，利用這些仿真方法來(lái)設(shè)計(jì)汽車的結(jié)構(gòu)，可以使得汽車的結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化[1]。利用數(shù)值模擬方法可以使得汽車各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，并使得汽車的承載能力得到加強(qiáng)，通過(guò)這些優(yōu)化必然會(huì)使得汽車的使用年限延長(zhǎng)。另外通過(guò)數(shù)值模擬方法使得汽車的噪聲降低、汽車自重減輕，這就可以使得汽車的動(dòng)力效果更強(qiáng)，降低了汽車油耗，提高了汽車的經(jīng)濟(jì)性能。

2、汽車被動(dòng)安全方面的應(yīng)用 汽車被動(dòng)安全指的是汽車在不可避免發(fā)生交通事故之后對(duì)于車內(nèi)人員的保護(hù)作用，或者在發(fā)生車禍之后降低車內(nèi)人員所受的損失[2]。為了提高汽車被動(dòng)安全性能就需要進(jìn)行大量的碰撞試驗(yàn)，但是利用實(shí)車進(jìn)行試驗(yàn)的話會(huì)使得研究成本增大，那么就可以利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法，即在不利用實(shí)車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下來(lái)進(jìn)行汽車被動(dòng)安全實(shí)驗(yàn)，這樣就可以顯著的節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，當(dāng)模擬實(shí)驗(yàn)做到一定程度之后就可以利用實(shí)車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用實(shí)際情況來(lái)檢驗(yàn)汽車被動(dòng)安全性能，由此可見(jiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法對(duì)于汽車設(shè)計(jì)有非常重要的作用。

二、基于MATLAB/Simulink的仿真技術(shù)

MATLAB/Simulink仿真技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用主要是預(yù)測(cè)汽車的性能、能量消耗以及車輛零部件的效率，這對(duì)于汽車工程有著非常重要的作用。該仿真技術(shù)可以完整的模擬汽車運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)以及邏輯結(jié)構(gòu)，這對(duì)于車輛控制器的開(kāi)發(fā)與測(cè)試有著較大的作用。利用該仿真技術(shù)還可以根據(jù)實(shí)際情況搭建，便于調(diào)整，使得仿真結(jié)果輸出結(jié)構(gòu)更加直觀[3]。仿真過(guò)程中信息的流動(dòng)分為前向仿真和后向仿真兩類，前向仿真的數(shù)據(jù)流方向與實(shí)際系統(tǒng)的能量流動(dòng)方向相同，即以駕駛員的需求目標(biāo)作為仿真的起點(diǎn)，這樣便可以真實(shí)的反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。后向仿真循環(huán)的數(shù)據(jù)流方向與實(shí)際系統(tǒng)的能量流動(dòng)方向相反，能夠反映系統(tǒng)的靜態(tài)特性，后向仿真循環(huán)常用于設(shè)計(jì)階段的能量控制策略。

三、硬件在環(huán)仿真分析

硬件在環(huán)仿真最初是應(yīng)用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試上，即用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述一部分的仿真系統(tǒng)，然后利用虛擬運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行逼真的模擬，其最大的特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性。硬件在環(huán)仿真分析可以充分的發(fā)揮物理仿真以及數(shù)學(xué)仿真的優(yōu)點(diǎn)，避免了物理仿真與數(shù)學(xué)仿真的缺點(diǎn)，而且硬件在環(huán)仿真分析能夠在沒(méi)有車的情況下對(duì)于整車或者車部件進(jìn)行仿真，這樣就可以對(duì)各個(gè)部件的組合進(jìn)行較好的評(píng)價(jià)，使得汽車的結(jié)構(gòu)更加合理[4]。硬件在環(huán)仿真分析不僅能夠縮短汽車的開(kāi)發(fā)周期，而且在車輛測(cè)試過(guò)程中可以不必使用實(shí)際的硬件，有效的降低了車輛的研發(fā)成本以及維護(hù)資金。雖然硬件在環(huán)仿真分析能夠?qū)?shí)際情況進(jìn)行逼真的模擬，但是并不會(huì)產(chǎn)生真實(shí)的危險(xiǎn)。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新型的使用技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)作為基礎(chǔ)，并在特定的環(huán)境下進(jìn)行的虛擬實(shí)驗(yàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓人在虛擬的環(huán)境中感受到現(xiàn)實(shí)。現(xiàn)今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在很多行業(yè)中都有較多的運(yùn)用，包括軍事、游戲等，當(dāng)然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也運(yùn)用到了汽車工程中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將汽車數(shù)字化，然后配合一定的環(huán)境，駕駛員進(jìn)行仿真駕駛，駕駛員進(jìn)行仿真駕駛的過(guò)程中就可以感覺(jué)到汽車的震動(dòng)、噪音，這樣駕駛員就可以對(duì)于汽車的性能做出一個(gè)直觀的評(píng)價(jià)，而且不需要利用實(shí)車進(jìn)行測(cè)試，這樣不僅減少了研發(fā)資金而且降低了汽車研發(fā)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用使得汽車的開(kāi)發(fā)速度顯著加快，而且汽車的舒適性也得到了較大的提高。

五、高層體系結(jié)構(gòu)技術(shù)

高層體系結(jié)構(gòu)技術(shù)是美國(guó)在1995年所研發(fā)出的技術(shù)，高層體系結(jié)構(gòu)技術(shù)能夠?qū)?yīng)用層與環(huán)境分離，并最大限度的利用新技術(shù)來(lái)進(jìn)行服務(wù)功能，這種系統(tǒng)有非常強(qiáng)大的適應(yīng)能力。無(wú)人駕駛飛機(jī)就是利用高層體系結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的嗎，如果將高層體系結(jié)構(gòu)技術(shù)與交通工程仿真技術(shù)結(jié)合起來(lái)的話便可以達(dá)到更好的效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的計(jì)算機(jī)技術(shù)將運(yùn)用到汽車工程之中，并以此來(lái)達(dá)到人們對(duì)于汽車的各種要求，使得汽車行業(yè)得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳勇，羅大國(guó)，付軍.基于CAE仿真的量產(chǎn)雙離合器自動(dòng)變速器開(kāi)發(fā)實(shí)踐[J].汽車工程，2013年

篇5

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；仿真技術(shù)；實(shí)驗(yàn)整合

中圖分類號(hào)：G641.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2011)31-0000-00

Improving Experimental Teaching in the Electronic Information Profession by Simulation

WANG Yan, WU Bo, WANG Fang

(College of Physical and Information Engineering, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China)

Abstract: The paper proposed a reform combined with the actual conditions and the experimental teaching problems. Adopting simulation in the experimental system can avoid the space and time constraints, enhance the initiative of students and improve the quality of experiment teaching.

Key words: experimental teaching reform; simulation technology; experiment integration.

實(shí)驗(yàn)是電子信息類專業(yè)學(xué)生課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)理論教學(xué)的補(bǔ)充和深化，其開(kāi)設(shè)方式關(guān)系到學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用，直接影響著學(xué)生的操作技能、主觀能動(dòng)性和實(shí)際動(dòng)手能力的提高，也決定著理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平。因此，在教學(xué)過(guò)程中一定要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)這個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用實(shí)驗(yàn)資源來(lái)培養(yǎng)和提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠更加快速地適應(yīng)于將來(lái)的工作。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，最大限度地利用學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，對(duì)提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)具有重要的意義。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式和問(wèn)題

在我國(guó)高校工科教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件普遍不足，或者是硬件實(shí)驗(yàn)條件的發(fā)展跟不上技術(shù)的要求，同時(shí)各高校大幅度擴(kuò)大招生，實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件更顯不足。加大對(duì)實(shí)踐教學(xué)條件的投入，加強(qiáng)培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)科技人才，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和條件的改革與建設(shè)，在當(dāng)前來(lái)說(shuō)具有特殊重要性[1]。我國(guó)教育主管部門也在積極得進(jìn)行著推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的改革與建設(shè)。例如：在全國(guó)高校本科教學(xué)水平評(píng)估中，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基地和建設(shè)經(jīng)費(fèi)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革就是一項(xiàng)重要的指標(biāo)內(nèi)容。越來(lái)越多的高校開(kāi)始響應(yīng)教育部的號(hào)召，實(shí)行了“雙基”實(shí)驗(yàn)室，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建設(shè)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。

目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)有：

1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我唬?/p>

2）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)分量大，與設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)之間的比例失調(diào)；

3）先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的引入還不夠；等。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革勢(shì)在必行

隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，在教學(xué)中也越來(lái)越多地借助計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)方法，同樣，在實(shí)驗(yàn)中借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有很大優(yōu)點(diǎn)：減少實(shí)驗(yàn)中所需的耗材、降低對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的破壞性、完成更復(fù)雜更高難度的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、更加全面地分析實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及結(jié)果的性能指標(biāo)等，具有高效、快速、直觀、完整的優(yōu)勢(shì)。開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)作為一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的基礎(chǔ)上采用計(jì)算機(jī)新型軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，大大提高了學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力。因此，在當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仿真實(shí)驗(yàn)的引入勢(shì)在必行。

對(duì)當(dāng)今高校來(lái)說(shuō)，學(xué)生人數(shù)不斷增加，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和資金滿足不了大學(xué)中學(xué)生的試驗(yàn)要求，為了不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，又進(jìn)一步解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備少、不好維護(hù)、建設(shè)費(fèi)用高等問(wèn)題。將仿真技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，學(xué)生一方面可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，又可以直觀地驗(yàn)證仿真過(guò)程和結(jié)果，不受實(shí)驗(yàn)室條件和空間的限制，可將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶入到課余生活中來(lái)進(jìn)行，大大提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作興趣。利用仿真實(shí)驗(yàn)由于方法的靈活性可以充分發(fā)揮學(xué)生的想像力和創(chuàng)造力，比起傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更利于培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，且有利于降低實(shí)驗(yàn)成本，能夠使得實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展進(jìn)入一個(gè)良性循環(huán)中。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案

3.1 實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，一方面，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，另一方面，老師可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，采集學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更好地跟蹤和指導(dǎo)學(xué)生，先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)手段有助于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高教師的教學(xué)水平。而計(jì)算機(jī)的引入可把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、理論教學(xué)、教師指導(dǎo)和學(xué)生的思考、操作有機(jī)地融合為一體，克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中受到課堂、課時(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等的限制，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步靈活化，在時(shí)間和空間上得到延伸，也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。

在實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，可以使得學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)為學(xué)生提供了更加開(kāi)放靈活的實(shí)驗(yàn)條件。對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教材來(lái)說(shuō)，采用仿真技術(shù)把將虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)有機(jī)地整合起來(lái)，充實(shí)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性和趣味性，有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐和探索創(chuàng)新能力[2]。目前，越來(lái)越多的高校重新對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行了規(guī)劃，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)新的發(fā)展方向。在高校實(shí)驗(yàn)室中引入計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的軟件技術(shù)不僅可改善實(shí)驗(yàn)條件、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還可大大提高實(shí)驗(yàn)效率，降低實(shí)驗(yàn)成本，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研提供良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3]。

以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們引入proteus仿真軟件，用它來(lái)模擬單片機(jī)硬件系統(tǒng)。由于軟件的靈活性，可以克服實(shí)驗(yàn)箱硬件電路固定、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難于改動(dòng)等局限。整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都是基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的，除了計(jì)算機(jī)外不再需要任何硬件即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一應(yīng)用表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛(ài)好上，比如目前的電子設(shè)計(jì)大賽，挑戰(zhàn)杯等，學(xué)生完全可以利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行仿真，先用計(jì)算機(jī)仿真出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在?jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬調(diào)試，最后用硬件實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可充分發(fā)揮自己的才能，通過(guò)大量仿真對(duì)比，達(dá)到設(shè)計(jì)目的，學(xué)生也可以大膽地反復(fù)調(diào)試，避免了損壞器件。在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用proteus開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，在使用proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。

另外，開(kāi)展仿真教學(xué)對(duì)于我國(guó)的遠(yuǎn)程教學(xué)也是一種很好的嘗試，有著重要的意義。

3.2 重新安排各類性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，適量增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)中最基本的，可以使學(xué)生鞏固理論知識(shí)，它的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基本操作、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算技能，驗(yàn)證和加深對(duì)課本知識(shí)的掌握和理解。綜合性實(shí)驗(yàn)則要求學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能，能夠運(yùn)用某一課程或多門課程的綜合知識(shí)，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實(shí)驗(yàn)。目前工科高校中越來(lái)越多地提出課程設(shè)計(jì)也是為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)綜合知識(shí)的運(yùn)用。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也必不可少。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗由顚W(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，由學(xué)生自己負(fù)責(zé)計(jì)劃和執(zhí)行，充分提高了學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力[3]，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的完成可以充分借助于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)完成。

驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和方法，同時(shí)又促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，打破了原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬于理論教學(xué)的模式，建立與理論教學(xué)并行的，既相對(duì)獨(dú)立、又相互聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在某些應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例至少要達(dá)到60%以上，同時(shí)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)最好要跟得上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。一方面保證基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，另一方面，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性和代表性。那么，工科院校中一方面加大實(shí)驗(yàn)器材的投入，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，開(kāi)設(shè)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生的積極性，使學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展；另一方面，要充分利用現(xiàn)有的條件，引進(jìn)先進(jìn)的仿真技術(shù)，使得實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)一步升華，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力。

3.3 硬件軟件都要抓，都要硬

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)雖然可以準(zhǔn)確地反映整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程， 是一種新型的應(yīng)用技術(shù)，十分有效，但是仿真技術(shù)不是萬(wàn)能的，它畢竟不是真正的實(shí)驗(yàn)，在許多場(chǎng)合仿真只能起輔助作用。也就是說(shuō)不能用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)全部代替硬件電路實(shí)驗(yàn)，而是將仿真試驗(yàn)和傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合，根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)的情況靈活運(yùn)用，虛擬實(shí)驗(yàn)不是萬(wàn)能的，如果所有的實(shí)驗(yàn)都用虛擬實(shí)驗(yàn)替代的話，學(xué)生在虛擬環(huán)境中實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生或多或少的不踏實(shí)的虛擬感，實(shí)踐能力也不可能得到真正的提高。

3.4 加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)課教師的培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)交流更多地了解新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的同時(shí)，必然對(duì)教師提出更高的要求：一是教師也應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，來(lái)提高自己的業(yè)務(wù)能力和綜合素質(zhì)，另外，不斷更新專業(yè)知識(shí)的結(jié)構(gòu)，了解前沿技術(shù)的發(fā)展也是必需的；二是高校中要大力創(chuàng)造條件促進(jìn)教師經(jīng)常參加基礎(chǔ)理論知識(shí)的培訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)的培訓(xùn)以及學(xué)術(shù)研討會(huì)，從而擴(kuò)大視野，更新教學(xué)觀念，及時(shí)了解嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)態(tài)，促進(jìn)電子類實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展；三是要大力組織專業(yè)教師去積極申報(bào)相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科研項(xiàng)目，提倡以科研資金來(lái)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，用科研成果去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)可以提高教師的科研能力，在科研中更好地去鍛煉自己，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。

4 結(jié)論

隨著社會(huì)對(duì)人才要求的提高，大力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革迫在眉睫，而大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革又直接影響到學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須能夠跟得上時(shí)代的腳步，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加快學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力，同時(shí)學(xué)習(xí)了先進(jìn)的新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁美榮,柴少明.基于虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)整合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2007,7(17):99-102.

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篇6

【關(guān)鍵詞】物流系統(tǒng)仿真；Flexsim軟件

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流業(yè)迅速地成長(zhǎng)，全國(guó)各地的物流工程建設(shè)也在逐步展開(kāi)，但在項(xiàng)目的投資建設(shè)中產(chǎn)生了一系列的合理性分析的問(wèn)題，如技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性和管理方法等。如物流配送中心在規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中的選址是否恰當(dāng)，其容量設(shè)計(jì)、裝備配置和場(chǎng)地規(guī)劃是否合理，是否能夠更好簡(jiǎn)化工作，節(jié)約成本和時(shí)間，對(duì)理貨、存儲(chǔ)、分揀等工作區(qū)的劃分是否能夠更加方便各項(xiàng)作業(yè)的進(jìn)展和管理。對(duì)于這些實(shí)際的問(wèn)題，如果只憑經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)來(lái)判斷，難免會(huì)有些方面被疏忽，建成后再進(jìn)行調(diào)整就會(huì)增加建設(shè)的成本，耽誤正常的工作，從而帶來(lái)巨大的損失。

物流仿真技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)學(xué)手段，采用虛擬現(xiàn)實(shí)方法，對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際模仿的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。它需要借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)物流系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)建模與求解算法分析，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到各種動(dòng)態(tài)活動(dòng)及其過(guò)程的瞬間仿效記錄，進(jìn)而研究物流系統(tǒng)的性能和輸出效果。物流仿真技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要實(shí)際設(shè)備的安裝，不需要實(shí)際實(shí)施相應(yīng)的方案，即可驗(yàn)證如下目標(biāo)：①增加新設(shè)備后給企業(yè)帶來(lái)的效應(yīng)；②設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)線的好壞；③比較各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣等等。本文主要研究物流系統(tǒng)仿真技術(shù)的基本理論，并通過(guò)Flexsim仿真軟件進(jìn)行說(shuō)明說(shuō)明。

1.物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)

物流系統(tǒng)仿真的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）物流系統(tǒng)中流的仿真：對(duì)于物流系統(tǒng)中的多種流，如貨流、車流、信息流、資金流等，可以采用動(dòng)態(tài)仿真 描述流的產(chǎn)生、流動(dòng)、消失、積累和轉(zhuǎn)換等。

（2）物流系統(tǒng)中排隊(duì)的仿真：由一個(gè)或多個(gè)服務(wù)臺(tái)和等待服務(wù)的顧客組成的離散系統(tǒng)成為排隊(duì)系統(tǒng)。物流系統(tǒng)是復(fù)雜的離散事件系統(tǒng)，并且各種設(shè)施設(shè)備可以看作是服務(wù)臺(tái)，各種實(shí)體貨物等可以看作是顧客等待接收服務(wù)。

（3）物流系統(tǒng)組織中資源的因素仿真：物流組織是通過(guò)各種人員和設(shè)備參與實(shí)現(xiàn)的，這些都是物流系統(tǒng)中的資源。通過(guò)對(duì)各種資源不同的規(guī)劃，物流服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)作效率也是有差異。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)描述人和設(shè)備的行為過(guò)程，可以得出較優(yōu)的物流體統(tǒng)組織方案。

2.物流系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢(shì)

在構(gòu)建物流系統(tǒng)時(shí)，由于建設(shè)投資巨大，存在一定的投資風(fēng)險(xiǎn)，且建成后發(fā)現(xiàn)了不合理的地方需要改造，成本將會(huì)非常的高。利用仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)各個(gè)模塊的運(yùn)行狀況，并得出適應(yīng)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)計(jì)方案。物流系統(tǒng)仿真技術(shù)的主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）對(duì)于復(fù)雜的物流系統(tǒng)可以采用仿真的方法構(gòu)建模型；（2）對(duì)于新的物流系統(tǒng)，無(wú)需實(shí)際建設(shè)投資，可先利用計(jì)算機(jī)仿真模擬對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行可行性和效率做出正確的評(píng)判，如方案合理再實(shí)施，降低投資風(fēng)險(xiǎn)；（3）可以對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行分析對(duì)比，從中選擇最優(yōu)方案；（4）通過(guò)仿真調(diào)整目標(biāo)函數(shù)和約束條件來(lái)優(yōu)化方案。

3.物流系統(tǒng)仿真的步驟

物流系統(tǒng)仿真的一般步驟：（1）弄清問(wèn)題，掌握實(shí)際情況；（2）收集整理資料；（3）確定各個(gè)因素之間的相互關(guān)系；（4）構(gòu)造仿真模型模型；（5）確定模型參數(shù)；（6）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性；（7）仿真模型的運(yùn)行及結(jié)果分析。

4.Flexsim仿真軟件

4.1 Flexsim仿真軟件介紹

Flexsim是由美國(guó)的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業(yè)化離散事件系統(tǒng)仿真軟件。Flexsim采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并具有三維顯示功能。建?？旖莘奖悖@示能力強(qiáng)大，特別適合于生產(chǎn)制造、配送、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。其主要特點(diǎn)包括：（1）基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模；（2）突出的3D圖形顯示功能；（3）建模和調(diào)試的方便；（4）建模的擴(kuò)展性強(qiáng)；（5）開(kāi)放性好。

4.2 應(yīng)用Flexsim仿真軟件建模仿真方法

（1）設(shè)置模型布局

Flexsim對(duì)象庫(kù)中的對(duì)象基本能夠反映各項(xiàng)實(shí)際設(shè)施。如進(jìn)貨源和出貨源可以分別用發(fā)生器和吸收器來(lái)表示，加工作業(yè)可以用處理器表示，貨架、運(yùn)輸機(jī)、操作員分別有相應(yīng)的實(shí)體表示。并根據(jù)各個(gè)實(shí)體的數(shù)量尺寸，將其調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢?，使其與實(shí)際方案相符。在設(shè)置這些參數(shù)時(shí)，要根據(jù)具體的對(duì)象特征設(shè)置參數(shù)才能正確的模擬顯示。

（2）定義“流”

根據(jù)系統(tǒng)中各對(duì)象之間的邏輯關(guān)系，連接相應(yīng)的端口，構(gòu)建模型的邏輯流程。

實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系可用輸入輸出（A）連接或者中間端點(diǎn)（S）連接。作業(yè)的流程要與實(shí)際作業(yè)時(shí)的流程相符合。

（3）設(shè)施參數(shù)的設(shè)計(jì)

根據(jù)每個(gè)對(duì)象所描述的物流系統(tǒng)的特征，設(shè)定對(duì)象的參數(shù)。Flexsim中常用的一些仿真參數(shù)主要有：

①生成器參數(shù)：可按到達(dá)時(shí)間間隔模式、到達(dá)時(shí)間表模式、到達(dá)序列模式創(chuàng)建臨時(shí)實(shí)體。通過(guò)生成器可以設(shè)置貨物的到達(dá)類型和到達(dá)時(shí)間分布等。

②處理器參數(shù)：處理器參數(shù)一般用到的是處理器容量、處理時(shí)間、預(yù)置時(shí)間、平均故障時(shí)間和平均維修時(shí)間等。

③暫存區(qū)參數(shù)：暫存區(qū)參數(shù)主要有暫存區(qū)容量、暫存區(qū)大小、暫存區(qū)貨物堆放形式等。

④貨架參數(shù)：貨架參數(shù)主要有貨架容量、貨架列數(shù)、層數(shù)、列寬、層高、最小停留時(shí)間和堆存方式等。

⑤運(yùn)輸工具參數(shù)：運(yùn)輸工具包括工人、運(yùn)輸叉車、堆垛機(jī)等，參數(shù)主要有裝載時(shí)間、卸載時(shí)間、運(yùn)行速度、裝載量、加速度以及運(yùn)輸線路設(shè)計(jì)等。

⑥臨時(shí)實(shí)體流參數(shù)：臨時(shí)實(shí)體流參數(shù)決定實(shí)體如何將臨時(shí)實(shí)體送到下游。這些參數(shù)主要有送往端口、是否使用運(yùn)輸工具、是否拉動(dòng)、拉動(dòng)條件、優(yōu)先級(jí)等。

4.3 編譯運(yùn)行與仿真結(jié)果分析

在完成模型的建立后，可以對(duì)仿真模型進(jìn)行編譯運(yùn)行。為了減小誤差，可以通過(guò)反復(fù)多次的運(yùn)行或根據(jù)不同的設(shè)定條件運(yùn)行，得出仿真的結(jié)果。分析實(shí)驗(yàn)中各個(gè)對(duì)象的工作狀況及效率，對(duì)比不同的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出改進(jìn)優(yōu)化措施，并再次進(jìn)行驗(yàn)證。最終得出最優(yōu)的方案。

【參考文獻(xiàn)】

[1]彭?yè)P(yáng)，吳承健.物流系統(tǒng)建模與仿真[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2009.

篇7

關(guān)鍵詞 電子計(jì)算機(jī)；電力拖動(dòng)；虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）09-0132-02

Abstract： The emergence of electronic computer technology and development， is the cross time in the history of science innovation. Along with the development of the computer， that is associated with the electronic computer technology also emerge such as blowout， and the birth of the computer simulation technology is one of many new technology. Apply the simulation technology to the electric drive system of virtual experiment， the abstract theory of intuitive display in order to facilitate understanding. Combined with the virtual experiment also has the advantages of low cost and high efficiency， therefore to pay attention to and the use in the electric drive system.

Key word： electronic computer；electric drive；virtual experiment

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及人們素質(zhì)的普遍提高，社會(huì)對(duì)人們的要求也日益提高。但是由于種種方面的限制，諸如資金的不足，實(shí)踐活動(dòng)的缺乏等種種因素，導(dǎo)致實(shí)際操作能力與創(chuàng)新能力缺乏。而虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的引用能夠大大緩解以上種種因素的限制。具體到電力拖動(dòng)的虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)當(dāng)中，MATLAB等軟件的運(yùn)用，成為了虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新技術(shù)培養(yǎng)的全新方式。

1 虛擬實(shí)驗(yàn)

1.1 概述

虛擬實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)仿真基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能可虛擬仿真實(shí)際的物理系統(tǒng)。眾多計(jì)算機(jī)仿真軟件的不斷被研發(fā)出來(lái)，并應(yīng)用于科研技術(shù)設(shè)計(jì)之中，做出了極為巨大的貢獻(xiàn)。PISPCE和MATLAB是當(dāng)今較為常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)仿真軟件，其中MATLAB是虛擬實(shí)驗(yàn)的主要開(kāi)發(fā)軟件。

1.2 優(yōu)勢(shì)

在如今大多電機(jī)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件下，運(yùn)用直流電機(jī)作為調(diào)速對(duì)象，僅僅只能開(kāi)出直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然擁有眾多優(yōu)勢(shì)，但是劣勢(shì)也顯而易見(jiàn)，諸如體積巨大，維護(hù)繁瑣，故障頻出，購(gòu)置需要大量資金等。同時(shí)在培養(yǎng)方面也具有巨大局限，如容納人數(shù)的數(shù)量方面受到限制，對(duì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和方案制定會(huì)提出很高的要求，容錯(cuò)率很低，難以滿足人才培養(yǎng)的需求。因此，由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的種種不足，襯托出了虛擬實(shí)驗(yàn)多種優(yōu)勢(shì)?；谟?jì)算機(jī)平臺(tái)上的虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)將以上劣勢(shì)化為優(yōu)勢(shì)，對(duì)儀器和設(shè)備幾乎沒(méi)有需求，同時(shí)節(jié)省資金和空間。

2 具體運(yùn)用

通過(guò)在計(jì)算機(jī)外接設(shè)備上的點(diǎn)擊與拖動(dòng)，將虛擬的各種儀器，按實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)與步驟整合成一個(gè)完整實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的過(guò)程，就是虛擬實(shí)驗(yàn)。而實(shí)驗(yàn)條件的變動(dòng)，數(shù)據(jù)的收集匯總，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析歸納三個(gè)方面全部完成，才意味著整個(gè)實(shí)驗(yàn)的達(dá)成。本文以帶有RLC濾波器的交流電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)作為實(shí)例，實(shí)驗(yàn)中包括電機(jī)、電力電子、驅(qū)動(dòng)控制三個(gè)方面，分析虛擬實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)大作用，并與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。

2.1 模型的建立

將電壓源型逆變器、電動(dòng)機(jī)主回路以及RLC濾波器通過(guò)使用MATLAB中PSB庫(kù)中的元件模型完成建立。一般出現(xiàn)超過(guò)功率變換電路的情況，并產(chǎn)生多環(huán)節(jié)控制，多信號(hào)反饋，多非線性環(huán)節(jié)的特征，說(shuō)明控制電路規(guī)模較大，需要大量運(yùn)用集成電路。但是，基于對(duì)電路的控制，其輸入輸出特性是我們研究所要了解的主要目標(biāo)，而其內(nèi)部的電壓與電流則是可有可無(wú)的旁枝末節(jié)，導(dǎo)致無(wú)法使用虛擬實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行電路的控制。所以想要實(shí)現(xiàn)仿真的方式，可以通過(guò)SIMULINK數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行SPWM的調(diào)制電路模型的驅(qū)動(dòng)控制。而右圖即為所示。

2.2 模型參數(shù)的構(gòu)建

通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)元件圖標(biāo)的點(diǎn)擊，在出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框輸入諸如電機(jī)的額定電壓、功率、頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和定轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)等各種必要參數(shù)。通過(guò)濾波效果進(jìn)行濾波器的RLC參數(shù)的設(shè)計(jì)與運(yùn)算。在接收變頻調(diào)速的恒壓頻比所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)之后，通過(guò)SPWM調(diào)制和驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部函數(shù)的計(jì)算，再與設(shè)計(jì)的三角載波進(jìn)行比較。

2.3 設(shè)置仿真模型

設(shè)置仿真參數(shù)是在仿真模型開(kāi)始之前必須完成的步驟。包括對(duì)開(kāi)始與終止的時(shí)間、步長(zhǎng)以及解電路運(yùn)算方式等仿真類型和相對(duì)與絕對(duì)的誤差等方面進(jìn)行設(shè)置。較快模擬速度的得出需要使用如ode23tb、ode15s這樣的剛性系統(tǒng)的參數(shù)運(yùn)算方式。同時(shí)，MATLAB軟件參數(shù)鎖設(shè)定的虛擬時(shí)間與現(xiàn)實(shí)的時(shí)間并不一致，只是一種對(duì)于時(shí)間流逝的表現(xiàn)手段。若是縮小步長(zhǎng)，則會(huì)造成采樣點(diǎn)數(shù)的增加，使得現(xiàn)實(shí)中的執(zhí)行時(shí)間變長(zhǎng)。

2.4 實(shí)驗(yàn)成果觀測(cè)

驗(yàn)證參數(shù)設(shè)計(jì)以及電路結(jié)構(gòu)是否合理，是虛擬實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)。而上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪?jīng)過(guò)觀測(cè)器觀測(cè)電機(jī)速度的變化方式與電壓的波形，并依靠給定頻率的大小，在進(jìn)行理論的分析之后，對(duì)結(jié)果的正確性進(jìn)行判斷。而下面兩圖中的前者是電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化圖，后者則是在固定的載波頻率與固定的調(diào)制頻率之下的逆變器輸出線電壓幅度頻譜。兩張圖示將諧波各次的大小、總諧波的有效值和基波有效值三個(gè)方面十分明了的展示出來(lái)。由于電機(jī)的運(yùn)行效率和機(jī)器壽命受到諧波的影響，因此，為了減少電機(jī)受高次諧波損害，將RLC濾波器安裝于電機(jī)與逆變器的中間成為了有效的解決方法。總諧波畸變率在經(jīng)過(guò)RLC參數(shù)的設(shè)計(jì)與電機(jī)端電壓頻譜的觀測(cè)之后可以保持在10%之下。

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

由上面的實(shí)驗(yàn)可以得知，作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電機(jī)設(shè)備，作為是大功率電力開(kāi)關(guān)的逆變器設(shè)備等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，存在損耗高、構(gòu)建繁瑣、危險(xiǎn)性強(qiáng)、價(jià)格昂貴等種種弊端。因而既可以對(duì)已有系統(tǒng)展開(kāi)研究又能對(duì)處于構(gòu)想中的設(shè)備進(jìn)行探索，虛擬實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)了極為顯著的優(yōu)越性。比如上述實(shí)驗(yàn)中，在模型庫(kù)中雖然并不存在滿足觀測(cè)要求的頻譜分析儀，但是在運(yùn)用MATLAB函數(shù)展開(kāi)構(gòu)建之后，使不可能成為了可能。而虛擬實(shí)驗(yàn)的自定義、自主性強(qiáng)的特點(diǎn)，成為了其另一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)具有良好的通用性、與其他系統(tǒng)開(kāi)展數(shù)據(jù)交換的便利性以及升級(jí)與擴(kuò)展的成長(zhǎng)性，使其在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理方面顯得極為高效迅速。

3 結(jié)束語(yǔ)

虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性，通過(guò)上文的分析與具體的實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的淋漓盡致。但是，十全十美的系統(tǒng)終歸是不存在的，虛擬實(shí)驗(yàn)盡管在各個(gè)方面上都具有顯著的優(yōu)勢(shì)，然而也無(wú)法取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。建立極為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，始終是虛擬實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)中的一個(gè)難關(guān)，各種限制會(huì)使之與實(shí)際情況產(chǎn)生差異，這也是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的必要性體現(xiàn)。因此，只有現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)相互配合，才會(huì)使電力拖動(dòng)等電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)得以真正的進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞:虛擬人 行走模型 運(yùn)動(dòng)控制

中圖分類號(hào):TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(b)-0019-01

虛擬人是人在計(jì)算機(jī)上生成空間中幾何特性與行為特性的逼真表示。在虛擬環(huán)境中,我們利用虛擬人來(lái)模仿真人的各種行為,尤其是人類最普遍的正常行走運(yùn)動(dòng),而且能模擬軍事的運(yùn)用訓(xùn)練和醫(yī)學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)中,還能設(shè)計(jì)產(chǎn)品增加產(chǎn)品的真實(shí)性。

1 虛擬人行走模型

1.1 虛擬人行走模型的建立

虛擬人是由計(jì)算機(jī)合成的真實(shí)的人,人體是個(gè)復(fù)雜的機(jī)構(gòu),如果要建模生成一個(gè)三維立體的人體模型就要對(duì)真人身體的頭、四肢、軀干、皮膚肌肉等部位進(jìn)行嚴(yán)格的分析,還包括人體上百個(gè)關(guān)節(jié)和細(xì)密器官的分析,建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)模型,人體中肢體與肢體之間是相關(guān)聯(lián)系的,可以將人體的關(guān)節(jié)看成幾個(gè)點(diǎn),各個(gè)骨骼之間形成一條一條的鏈條,根據(jù)關(guān)節(jié)之間不同的旋轉(zhuǎn)和身體部位安置的角度讓身體的各個(gè)部分相互融洽連接。

1.2 虛擬人行走過(guò)程

人體行走的過(guò)程看似簡(jiǎn)單但是相對(duì)與虛擬過(guò)程就比較復(fù)雜,人在行走時(shí)每條腿會(huì)經(jīng)歷承受期和擺動(dòng)期,腿的承受期主要分為腳后跟著地到腳尖接觸到地面,行走周期是相對(duì)循環(huán)的,很多步子聚集到一起構(gòu)成人體進(jìn)行路線行走的平移,還要對(duì)支撐腳與地面之間進(jìn)行準(zhǔn)確的碰撞測(cè)試,由于兩條腿的來(lái)回?cái)[動(dòng),以兩步為周期平移一步,以此循環(huán)也就形成了兩條腿的擺動(dòng)過(guò)程,進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)了在水平地面上的連續(xù)行走。

2 虛擬人的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

2.1 運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵幀方法

關(guān)鍵幀技術(shù)來(lái)源與動(dòng)畫(huà)片的制作方法,最初關(guān)鍵幀技術(shù)只是通過(guò)編入幀與幀之間的卡通的形狀,在動(dòng)畫(huà)片中,所有的影像畫(huà)面都通過(guò)設(shè)計(jì)關(guān)鍵幀中位置角度的一些參數(shù)問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì),關(guān)鍵幀技術(shù)根據(jù)人體的運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)狀態(tài)將人體的動(dòng)作分解成一系列的動(dòng)作,每個(gè)動(dòng)作對(duì)應(yīng)相應(yīng)的幀,但是電腦技術(shù)有時(shí)不會(huì)考慮人體的物理等一些特殊特性,所以會(huì)存在不恰當(dāng)?shù)牟迦雽?dǎo)致虛擬人的不合理的動(dòng)作,所以通常采用雙值插入的方法來(lái)有效解決關(guān)鍵幀出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡錯(cuò)誤的現(xiàn)象,通過(guò)設(shè)定動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)速度的插值參數(shù),讓速度來(lái)控制動(dòng)作形成流暢的軌跡。

2.2 運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟,運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)捕捉方法是指通過(guò)記錄三維空間中的人體運(yùn)動(dòng)軌跡,并將運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)合成編輯以此合成虛擬人運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。用于動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)通過(guò)一種光學(xué)設(shè)置將演員的表演姿勢(shì)頭部運(yùn)動(dòng)以及表情投射在計(jì)算機(jī)上,通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)再加入真實(shí)的情感來(lái)完成制作。運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于能有效的捕捉真人的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳輸能將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)從捕捉設(shè)備準(zhǔn)確迅速地傳送到主機(jī)系統(tǒng)再生成很多高難度的動(dòng)作,因而虛擬人的運(yùn)動(dòng)能和真人運(yùn)動(dòng)十分相似,模仿度逼真度超高。但運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)同樣存在設(shè)備昂貴虛擬人本身的條件制約等一些缺陷,動(dòng)力學(xué)控制虛擬人的運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)了人體運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性,但運(yùn)動(dòng)性太強(qiáng)。還可能因?yàn)槿唠s的或者錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)和設(shè)備本身的干擾造成虛擬人身上跟蹤器的移位反而導(dǎo)致畫(huà)面運(yùn)動(dòng)的失真。但是運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)仍然因能自動(dòng)捕捉到人體運(yùn)動(dòng)的各個(gè)細(xì)節(jié)廣泛運(yùn)用在各領(lǐng)域。

2.3 物理的仿真技術(shù)

物理的仿真技術(shù)利用生物學(xué)動(dòng)力學(xué)等物理定律完成運(yùn)動(dòng),從而彌補(bǔ)了關(guān)鍵幀技術(shù)的不足之處,一般有半物理仿真技術(shù)和全物理仿真技術(shù),半物理仿真技術(shù)的逼真度較高,主要重視人機(jī)之間的關(guān)系,全物理仿真采用物理模型的仿真,主要通過(guò)對(duì)實(shí)物的模擬完成仿真。我們通常應(yīng)用人體關(guān)節(jié)的基本動(dòng)力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)分析物理規(guī)律計(jì)算運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,來(lái)完成動(dòng)態(tài)的仿真,使得創(chuàng)作出的虛擬人的運(yùn)動(dòng)更加逼真。物理的仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要是能結(jié)合動(dòng)力學(xué)相關(guān)物理定律實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵幀技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的理想運(yùn)動(dòng)控制。優(yōu)越于其它運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:首先,利用基于物理的仿真技術(shù)可以生成用關(guān)鍵幀技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的完全符合物理特性的理想的運(yùn)動(dòng),人機(jī)之間的更多的交流使得捕捉到的技術(shù)更加精確。

3 虛擬運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步發(fā)展

3.1 虛擬人運(yùn)動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀

近幾年,國(guó)內(nèi)外研究虛擬人運(yùn)動(dòng)控制的團(tuán)體日漸壯大,國(guó)外相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)虛擬人的運(yùn)動(dòng)行走運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)和捕捉進(jìn)行了透徹研究,還有團(tuán)隊(duì)研究虛擬人面部的表情頭發(fā)衣服進(jìn)行了動(dòng)畫(huà)研究,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的仿真。國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)致力研究虛擬人運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制,通過(guò)對(duì)虛擬人身體部位的相關(guān)約束實(shí)現(xiàn)了虛擬人步行跑步等運(yùn)動(dòng)方式的拓展。

3.2 虛擬人的廣泛應(yīng)用

虛擬人廣泛應(yīng)用在國(guó)防航天和醫(yī)學(xué)等人類活動(dòng)領(lǐng)域,應(yīng)用虛擬人可以制作出符合中國(guó)人航天服的數(shù)據(jù),在汽車防撞的實(shí)驗(yàn)中也可以運(yùn)用虛擬人檢測(cè)防撞強(qiáng)度質(zhì)量,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,虛擬人可以有效的幫助醫(yī)生觀察人體組織,提高醫(yī)學(xué)效率。例如美國(guó)公司開(kāi)發(fā)了Jack的虛擬人行走,能實(shí)現(xiàn)人體模型的建立和行走的仿真控制,通過(guò)關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)方法,用戶可以自己實(shí)現(xiàn)虛擬人姿態(tài)的調(diào)節(jié),拓展了虛擬人行走的仿真功能。Jack虛擬人除了能直立行走還能跑跳彎腰低頭行走,還能進(jìn)行攀登跳躍等高難度的動(dòng)作。本文對(duì)目前虛擬人幾何模型建市的幾種常用方法進(jìn)行了闡述,并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析,同時(shí)對(duì)走步、跑步等幾種典型的運(yùn)動(dòng)的控制方法進(jìn)行了概述和對(duì)比研究?？偠灾?隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,虛擬人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)逐漸成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵,已經(jīng)日益廣泛的滲透到人們的日常生活中,因而受到人們的關(guān)注和重視。我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對(duì)虛擬人行走建模進(jìn)行深究,通過(guò)多種技術(shù)的相融合解決運(yùn)動(dòng)控制的各方面問(wèn)題滿足虛擬技術(shù)的需要和快速發(fā)展。

4 我們的工作

通過(guò)對(duì)虛擬人行走建模及運(yùn)動(dòng)控制的研究,我們建立了自主虛擬人智能行為的通用框架,包括兩個(gè)模塊,模塊一主要解決虛擬人骨架建模方法,虛擬人運(yùn)動(dòng)建模方法,骨骼蒙皮方法,模塊二重點(diǎn)解決了虛擬人運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題,包括參數(shù)化關(guān)鍵幀方法,逆向動(dòng)力學(xué)ik求解,基于運(yùn)動(dòng)融合技術(shù)的運(yùn)動(dòng)切換。該框架實(shí)現(xiàn)了一種生成真實(shí)感智能行為反應(yīng)動(dòng)畫(huà)的方法,具有較好的真實(shí)感。在實(shí)時(shí)虛擬環(huán)境中進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明作者提出的通用框架可有效進(jìn)行自主虛擬人建模,為實(shí)時(shí)交互虛擬環(huán)境創(chuàng)建具有高度自主性、環(huán)境感知能力智能行為決策與運(yùn)動(dòng)控制能力的真實(shí)感虛擬人。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】半實(shí)物仿真 飛行控制 實(shí)時(shí)性 MATLAB/simulink

1 引言

仿真技術(shù)綜合了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)中多種現(xiàn)代化專業(yè)手段，在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域起到了極其重要的作用。半實(shí)物仿真技術(shù)是所有仿真技術(shù)中仿真置信度很高的一類，它的應(yīng)用不僅局限于理論研究，更多被工程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)測(cè)試使用，從早期的航空、航天逐步擴(kuò)展到今天的軍事、電子、通信、交通、艦船等多種行業(yè)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展使得半實(shí)物仿真的核心――實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力得到極大提升，從傳統(tǒng)的純數(shù)字仿真逐步向人在環(huán)半實(shí)物仿真領(lǐng)域擴(kuò)展。

傳統(tǒng)物理試驗(yàn)或飛行試驗(yàn)驗(yàn)證直觀、真實(shí)，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且驗(yàn)證不充分，一旦失敗則會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生嚴(yán)重的事故。純數(shù)字仿真簡(jiǎn)單易懂，但難以模擬試驗(yàn)件的復(fù)雜特性，仿真精度不高。半實(shí)物仿真結(jié)合了實(shí)物試驗(yàn)和數(shù)字仿真的優(yōu)點(diǎn)，將系統(tǒng)中的部分實(shí)物引入到計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)中，既可以在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行各種狀態(tài)下的測(cè)試驗(yàn)證，又可以保證試驗(yàn)測(cè)試的可靠性和安全性。國(guó)內(nèi)外的飛機(jī)或飛機(jī)部件的供應(yīng)商在飛機(jī)的研發(fā)測(cè)試中大都應(yīng)用了半實(shí)物仿真技術(shù)。

本文旨在淺述通用的飛行控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)思路，為以后試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文飛行控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)采用一體化設(shè)計(jì)，是基于MATLAB/simulink飛行仿真模型的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的基本架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)可分為5個(gè)子系統(tǒng)：

（1） 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)：為系統(tǒng)的主體部分，完成實(shí)時(shí)仿真和信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，包括仿真主計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）、實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)（下位機(jī)）、信號(hào)轉(zhuǎn)化換算機(jī)、信號(hào)調(diào)理機(jī)箱、接線盒及附件（包括工作臺(tái)、機(jī)柜、電源、電纜等）。主要進(jìn)行飛機(jī)模型實(shí)時(shí)解算，信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換及傳遞。

（2） 綜合控制臺(tái)：由仿真測(cè)試計(jì)算機(jī)和仿真測(cè)試控制軟件組成，完成實(shí)時(shí)仿真過(guò)程中數(shù)據(jù)顯示、曲線繪制和數(shù)據(jù)管理等功能，一般放置在近試驗(yàn)人員的測(cè)控間，方便試驗(yàn)人員實(shí)時(shí)分析及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

（3） 模擬座艙及儀表系統(tǒng)：是仿真中用戶和系統(tǒng)進(jìn)行交互的設(shè)備，使系統(tǒng)支持人在回路的飛行仿真試驗(yàn)，駕駛員可通過(guò)駕駛盤（桿）、腳蹬、油門等對(duì)飛機(jī)進(jìn)行操縱控制，并通過(guò)虛擬儀表顯示，對(duì)飛機(jī)的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

（4） 實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)：為系統(tǒng)的通訊設(shè)備，包括以太網(wǎng)和反射內(nèi)存網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的部分采用以太網(wǎng)傳輸；實(shí)時(shí)性要求較高的部分采用光纖反射內(nèi)存網(wǎng)通訊。

（5） 簡(jiǎn)易視景系統(tǒng)：模擬飛機(jī)座艙外的景象，給座艙內(nèi)的駕駛員以足夠的視場(chǎng)角的景象顯示。簡(jiǎn)易視景系統(tǒng)一般由圖形生成子系統(tǒng)、投影子系統(tǒng)、音響子系統(tǒng)組成，能接收來(lái)自實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)傳遞的飛行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行3D顯示。

2.1 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)為整個(gè)半物理仿真平臺(tái)的主體部分。本系統(tǒng)構(gòu)建引入分布式布局思想，設(shè)計(jì)一對(duì)多的分布式模式。采用RTW-xPC作為實(shí)時(shí)仿真的框架。在半物理仿真系統(tǒng)中，飛機(jī)無(wú)法以物理部件的形式出現(xiàn)，為保證實(shí)時(shí)性飛機(jī)模型需要運(yùn)行在實(shí)時(shí)仿真目標(biāo)機(jī)上。飛控系統(tǒng)中其他部件的實(shí)現(xiàn)方式均有物理和數(shù)字兩種方式。當(dāng)缺少該部件時(shí)可借助實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)保證部件模型仿真的實(shí)時(shí)性，將運(yùn)行該代碼的仿真目標(biāo)計(jì)算機(jī)代替真實(shí)部件在半物理仿真系統(tǒng)中的位置。物理信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換以及物理部件在系統(tǒng)中的接口均通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

飛行仿真模型是實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的核心。在仿真主計(jì)算機(jī)的MATLAB/simulink環(huán)境下完成飛控系統(tǒng)離線和實(shí)時(shí)仿真模型的搭建，并運(yùn)行在實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)內(nèi)。模型所模擬的部件要與真實(shí)物理部件的參數(shù)一致，是對(duì)物理部件的分析、抽象而建立，是真實(shí)系統(tǒng)的近似模型。在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建模型，運(yùn)用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，便于今后對(duì)模型的修改和完善，提高系統(tǒng)的通用性。

2.2 模擬座艙及儀表系統(tǒng)。模擬座艙及儀表系統(tǒng)是半物理仿真平臺(tái)中的人機(jī)交互設(shè)備。模擬座艙采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬生成飛機(jī)在空中的飛行環(huán)境條件，使仿真人員具有身臨其境的“真實(shí)”感覺(jué)。儀表系統(tǒng)從實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)上接收實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)的飛機(jī)位置、姿態(tài)等信息，向駕駛員反饋飛機(jī)的實(shí)時(shí)操縱狀態(tài)和飛機(jī)飛行狀態(tài)，另一方面采樣駕駛盤（桿）、腳蹬、油門的輸出信號(hào)。當(dāng)駕駛員操縱時(shí)，反映設(shè)備狀態(tài)的模擬量輸出就發(fā)生改變，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣濾波處理后，輸出給實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。

虛擬儀表軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要采用GL Studio，它可以創(chuàng)建實(shí)時(shí)的、三維的、照片級(jí)的互動(dòng)圖形界面。GL Studio生成的C++和Open GL源代碼可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以嵌入其他視景軟件中使用，且能夠方便的被其他目標(biāo)優(yōu)化平臺(tái)使用。

2.3 簡(jiǎn)易視景系統(tǒng)。簡(jiǎn)易視景系統(tǒng)一般由視景計(jì)算機(jī)、投影系統(tǒng)、音響系統(tǒng)和視景管理軟件組成。由專門的視景軟件配合硬件在視景柱幕上生成3D景象。音響系統(tǒng)一般包括音響計(jì)算機(jī)、功放等，模擬飛機(jī)飛行中的各種聲音，包括那飛機(jī)起飛著陸及正常飛行的氣流聲、發(fā)動(dòng)機(jī)聲、起落架收放聲等。

3 結(jié)論

本文提供了一種通用且實(shí)時(shí)可靠的飛行控制系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)手段。平臺(tái)采用一體化設(shè)計(jì)原則，可以在線調(diào)參、實(shí)時(shí)查看試驗(yàn)及飛行效果，極大地提高了試驗(yàn)效率。

篇10

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；圖形圖像處理；應(yīng)用

Abstract: The application of computer technology is more and more widely, the whole society into the information age, modern computer technology in the application of image processing on the break mode method of traditional image processing, so that it has good reappearance function, more flexible application, applicable scope is wide. Especially the BIM technology for the application of graphics and image building, is brought about a revolutionary upgrade. At the same time and the virtual simulation technology in the latest architectural aspects of the application, the computer image processing technology is becoming more and more important in building construction.

Key words: computer technology; image processing; application

中國(guó)分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章標(biāo)號(hào)：2095-2104（2012）03-0001-02

隨著社會(huì)現(xiàn)代化的大發(fā)展，在很多的生產(chǎn)施工中，為了保證工作的高效、安全、準(zhǔn)確，都趨向于生產(chǎn)的自動(dòng)化。建筑業(yè)是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的幾大經(jīng)濟(jì)支柱之一，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程建筑業(yè)結(jié)合在一起的趨勢(shì)是有目共睹的。在追求低能耗、低污染、可持續(xù)發(fā)展的大背景下，工程建設(shè)信息化已成為時(shí)展的必然方向[1]。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖形圖像的處理就是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖片進(jìn)行修飾，分割，除噪等一系列的步驟，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形圖像的優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑業(yè)方面的發(fā)展經(jīng)歷了兩次重要的變革。早期出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)輔助CAD技術(shù)使工程建筑業(yè)由傳統(tǒng)的手工畫(huà)圖階段轉(zhuǎn)變?yōu)槎S的計(jì)算機(jī)繪圖階段，給建筑業(yè)帶來(lái)來(lái)了第一次的技術(shù)革命。隨著建筑業(yè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步的結(jié)合應(yīng)用，又出現(xiàn)了專業(yè)應(yīng)用于建筑業(yè)的3DStudio,FormZ,VIZ等技術(shù)。本文從工程建筑方面的角度出發(fā)，探討幾種計(jì)算機(jī)技術(shù)在施工圖象處理的科學(xué)策略和應(yīng)用，比如，虛擬仿真技術(shù)，BIM技術(shù)等。

BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

BIM（建筑信息模型）技術(shù)是在社會(huì)對(duì)工程建筑領(lǐng)域的管理技術(shù)的需求增長(zhǎng)的條件下應(yīng)運(yùn)而生的，是建筑業(yè)圖形圖像處理的。在建筑制造行業(yè)，大概有三分之一的工程是需要再次返工的，這樣就導(dǎo)致超過(guò)半數(shù)的勞動(dòng)力以及資源流失，十分之一的材料損耗。不難察覺(jué)有數(shù)以億萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失，而B(niǎo)IM技術(shù)就是針對(duì)該問(wèn)題的突破性研究。對(duì)建筑業(yè)來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在建筑過(guò)程的應(yīng)用可以設(shè)計(jì)出精確的三維模擬和能耗模型，高效的實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低風(fēng)險(xiǎn)的、低損耗的理念，輕松的完成建筑項(xiàng)目，從而帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。BIM技術(shù)的應(yīng)用是貫穿于建筑的整個(gè)過(guò)程?，F(xiàn)今已有一些成功的應(yīng)用案例，例如美國(guó)webcor公司，舊金山某基督教堂的虛擬施工模型。并且計(jì)算出后期施工的一系列數(shù)據(jù)（如圖二）。只是應(yīng)用簡(jiǎn)單的CAD是無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求的。施工模型圖如圖一所示：

圖一

圖二

在施工階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一、可以創(chuàng)建三維逼真的設(shè)計(jì)方案圖，給人以真實(shí)、直觀的視覺(jué)感受，可以根據(jù)施工順序的選擇，形象的展示各個(gè)環(huán)節(jié)的施工方案，還可以進(jìn)行四維的模擬，對(duì)比選擇不同的施工方案建立好的BIM模型，大大提高了三維渲染精度與效率，最終給客戶更為直觀的圖形圖象展示。比如在地鐵蓋挖逆坐施工中起到了很大的作用。

第二、有效虛擬施工過(guò)程，協(xié)同作用強(qiáng)。三維直觀的可視化功能加上時(shí)間維數(shù)，就可以虛擬施工過(guò)程，將施工計(jì)劃與實(shí)際的工程進(jìn)展做對(duì)比，這樣有效的四維協(xié)同，可以讓工程師對(duì)項(xiàng)目的各個(gè)過(guò)程都了解得很清楚，以便對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行提前的防備，BIM技術(shù)和施工方案、施工模擬有效的結(jié)合可以大大減少人力物力的損耗，減少返工和修整，提高建筑質(zhì)量，節(jié)約資源成本，縮短工程建筑周期。

第三、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，精確計(jì)劃，提高質(zhì)量。BIM技術(shù)最大的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)就是三維立體逼真的可視化，它可以使圖形圖像形象地展示在人們的眼前。利用這個(gè)技術(shù)可以在施工前檢測(cè)在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的碰撞和錯(cuò)誤損失，進(jìn)而進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，盡量減少返工，提高施工的質(zhì)量。

虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬和仿真兩個(gè)方面，虛擬技術(shù)和仿真技術(shù)有效結(jié)合，并成功應(yīng)用于設(shè)計(jì)施工中，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工模式，它具有高度仿真性，無(wú)破壞性，可無(wú)數(shù)次反復(fù)試驗(yàn)，可控性高等優(yōu)點(diǎn)，還具有高效、施工質(zhì)量高、成本低等特點(diǎn)。其本身的軟件平臺(tái)是Revit軟件，是基于上述的BIM信息模型而配套的技術(shù)。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)和水暖加以概念性建模。它是迄今為止最經(jīng)濟(jì)有效的綜合集成方法,是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的戰(zhàn)略技術(shù)。主要的虛擬仿真過(guò)程如圖三所示;

圖三

首先是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)水平建立三維模型，接著就是虛擬施工環(huán)境。某集團(tuán)的新建住宅小區(qū)就是這一技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際案例，其平面是一個(gè)矩形圖，建筑面積為24.3萬(wàn)m2。該建筑的設(shè)計(jì)造型需要使用很多的鋼型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整個(gè)吊裝工程巨大。只有通過(guò)虛擬仿真技術(shù)才能實(shí)際需求，得到一個(gè)可視化的虛擬模型，在施工前有一個(gè)準(zhǔn)確的預(yù)估。建筑施工中圖形圖像的處理就是將設(shè)計(jì)出來(lái)的圖形轉(zhuǎn)化為更為直觀的、形象的三維圖像的過(guò)程，施工過(guò)程就是把圖像轉(zhuǎn)化為建筑實(shí)物的過(guò)程。在傳統(tǒng)的建筑模式中，保證施工質(zhì)量的條件是經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，但這有很大的缺陷，光憑借經(jīng)驗(yàn)往往使得在施工過(guò)程中出現(xiàn)缺乏全面性、客觀性，具有主觀性、盲目性等缺陷，也會(huì)出現(xiàn)很多難以控制的問(wèn)題。虛擬技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用大大彌補(bǔ)了這一不足，虛擬技術(shù)下建立的圖形具有高仿真性，交互性，沉浸性。工程師可以根據(jù)需要進(jìn)行施工虛擬實(shí)驗(yàn)，從而在不斷的實(shí)驗(yàn)中找到最佳的方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖形的最優(yōu)化，達(dá)到節(jié)約資源成本，縮短工程周期，提高質(zhì)量等目的。

利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖形進(jìn)行處理可以極大地提高形成圖片的效率及提高圖片的質(zhì)量，也會(huì)給工作帶來(lái)極大的方便，提高工作效率。圖形的處理技術(shù)包括圖形的屏幕顯示，圖形的字符處理以及成圖。首先是利用CDI和位映像圖來(lái)展現(xiàn)初步的繪圖的效果，然后就是對(duì)圖形的尺寸、特性用參數(shù)表示，所以在圖片上進(jìn)行尺寸的單位的標(biāo)注也是圖片處理的技術(shù)之一。

虛擬仿真技術(shù)為建筑的整個(gè)過(guò)程構(gòu)造了一個(gè)整體、綜合的環(huán)境，虛擬場(chǎng)景中的任何一個(gè)物體，都可以有高度仿真的聲音、動(dòng)作畫(huà)面模擬，使畫(huà)面的真實(shí)感強(qiáng)，它的三維動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用。如圖四就是通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)制作的該小區(qū)的外觀效果圖：

圖四

虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工全程的分析，施工過(guò)程中的細(xì)節(jié)都以高清晰的畫(huà)面的形式展現(xiàn)出來(lái)，人們可以根據(jù)自己的需要在畫(huà)面上做修改，并且這項(xiàng)技術(shù)在預(yù)防施工過(guò)程可能出現(xiàn)的安全隱患具有很好的預(yù)測(cè)性。未來(lái)的圖象處理技術(shù)的發(fā)展，主要是朝著高度清晰、三維成像及多位成像、自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展的，在技術(shù)的研究中，主要是將理論和實(shí)際操作結(jié)合起來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在圖象處理中的應(yīng)用也將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

三、總論

圖象處理技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛普遍，CAD、CAM技術(shù)對(duì)于建筑工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)構(gòu)圖中也有充分應(yīng)用。在建筑施工中對(duì)圖形圖像的處理給我們的社會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益，可以不費(fèi)成本的無(wú)數(shù)次的反復(fù)試驗(yàn)施工過(guò)程，然后對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行細(xì)致的分析，盡量減少各種浪費(fèi)，減少人力資源的耗損。BIM技術(shù)對(duì)圖形圖像的處理實(shí)質(zhì)上也是對(duì)施工過(guò)程的一個(gè)模擬的過(guò)程，在計(jì)算機(jī)上近乎逼真的動(dòng)態(tài)模擬，讓我們?nèi)缟砼R其境，達(dá)到一定實(shí)質(zhì)性的效果。隨著時(shí)代的進(jìn)步，該技術(shù)所提供的數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越詳細(xì)和全面，對(duì)于建筑施工行業(yè)會(huì)帶來(lái)巨大的革命。同時(shí)，5D技術(shù)也會(huì)在計(jì)算機(jī)圖像處理中越來(lái)越多的應(yīng)用。建筑設(shè)計(jì)等等中的問(wèn)題依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展來(lái)帶動(dòng)其變革。綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用有待于進(jìn)一步的推廣和深入的發(fā)展。

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