仿真技術論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇仿真技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

multisim13是一款專用于電子線路仿真的軟件，是計算機上虛擬出的一個電子工作平臺。它擁有豐富的元件庫和儀器庫，采用直觀的圖形界面創建電路，按下仿真按鈕就可仿真電路的運行狀態。軟件中的虛擬儀器控制面板外形、操作方式都與實物相似并可實時顯示測量結果，元件庫中的三維元件和實物相似，讓使用者有身臨其境的真實感受。

（二）multisim13引入教學的必要性

筆者認為，基于動手的學習是幫助學生鞏固理論概念并讓他們為開發未來工業應用或開展先進的科研項目做好準備的最佳方法。任何成功的職業道路或者人生決定往往是受到啟發的，參與和準備就是將這種啟發變成真正可實現的東西。啟發孩子以職業運動員為夢想非常簡單，只要打開電視或去看一場現場的專業體育賽事。這個道理同樣適用于激勵學生成為一個電子工程師。我們對未來科學家和工程師的教育方式往往只局限于與實踐脫節的純理論和公式，即使燃燒最旺盛的火苗也會被這種教育方式所熄滅。而讓學生參與實際的開發，又受到現實條件的限制，multisim13恰恰提供了這樣一個折中的方案：以課堂學習技能為主，一個與工業應用相銜接的平臺為輔，兩者結合可幫助學生為應對未來的重大挑戰做好準備。multisim13是將工業標準的技術集成到一個專門針對教學而設計的平臺中，學生可以結合基于工業技術的教學硬件平臺和教學實驗室虛擬儀器套件來學習基本的工程和系統設計概念。將multisim13引進課堂，可以將抽象的、空洞的理論教學變為動態的、可視的直觀演示，這不但可以有效地增強學生對電路工作狀態的感性認識，提高課堂教學效率，還可以激發學生的學習興趣，克服學生的畏難情緒。學生自己可以在電子平臺上按照自己的想法隨意設計電路，仿真印證自己的設想，培養了學生設計電路的創新意識；在multisim13電子平臺下，可以先觀察實驗現象，然后帶著疑問、好奇探究現象背后的理論與規律。這樣順應認知規律，提高了學生學習興趣和對知識的理解程度。

二、multisim13在教學中應用實例

(一)傳統二極管結構和單向導電性講授過程

利用PPT圖片展示一個二極管結構示意圖，語言表述“將PN結兩端各引出一個電極，并加以封裝就制成了一個二極管”；給出二極管的電路符號。二極管重要特性就是單向導電性，流過電流的方向就是符號箭頭所指的方向，二極管的導通電壓鍺管0.3，硅管0.7V。

（二）采用

multisim13進行課堂教學過程在multisim13元件庫中調出3D虛擬器件，如圖2所示。“將PN結兩端各引出一個電極，并加以封裝就制成了二極管”。對于圖中U4管，灰環的一側是陰極，另外一側是陽極；對于直插的發光二極管U5，長引腳的是正極，短的是陰極；也可以仔細觀察管子內部的電極，較小的是陽極，大的類似于碗狀的是陰極。在軟件電子平臺上調出電阻、二極管、開關和萬用表搭成圖3所示電路。故意將二極管接反向電壓，雙擊兩塊萬用表，彈出圖示右側的顯示表盤，按下仿真按鈕。這時提醒學生注意：電流表示數為0，說明電路沒有通，“為什么”。吸引學生注意力的同時教師將二極管轉向，陽極接電源正極，陰極接電源負極，按仿真按鈕，電流表示數為2.429mA，電壓表示數為581.428mV，說明二極管導通。這時點題：（1）這就是二極管單向導電性：只有陽極接電源正極（高電位）陰極接電源負極（低電位）才能夠導通。（2）導通電壓在0.7V左右。進一步提問，電阻起什么作用？不放電阻可以么？帶著問題修改電路：二極管換成LED發光管，如圖4所示，電阻選擇4.7K，按下仿真按鈕，LED燈根本沒亮！但是電流值為2.139mA，壓降是1.711V；將電阻換成1.0K，再一次仿真燈亮了！電流值為10.209mA、電壓值為1.791V。

（三）兩種教學方法的比較

通過對兩種教學過程的對比發現，通過仿真平臺進行課堂教學，學生可以獲得更多的信息量，比如二極管的實物形態、二極管的導通電壓并不一定是0.7V、發光二極管并不是導通就發光、二極管在電路中必須配合限流電阻來使用等。傳統教學采用語言描述來傳遞知識，優點是講課速度快，但是文字、語言信息很難在學生頭腦中建立明確的形象概念，也缺乏學生的思考和參與。引入multisim13輔助教學，可通過multisim13組建電路進行仿真，讓學生看到生動的現象，將枯燥的語言符號變成了鮮活的現象過程，在這個過程中學生需要觀察、思考，需要參與。在這種以學生為主體、以問題為主線的教學模式下，學生的主動性、學習積極性更高，教學效果自然更好。引入multisim13軟件輔助教學的突出特點是使學生置身于真實的工程環境，能增強學生對電路的感性認識，掌握各種儀器的基本使用和電路參數的測試方法。通過人機對話的方式，能使每個學生動手接觸電路，進行元件接線，參數設定，通過調試和測量，把實驗與理論有機地結合起來，加深對理論的理解，提高學生的工程實踐能力和創新能力。

篇2

（2）實驗內容陳舊，無法趕上移動通信新型器件和裝置的發展，缺乏新的實驗教學手段和方法；設備的更新換代比較慢，實驗的開展受到硬件實驗設備的限制，跟不上技術革新的步伐；

（3）驗證性實驗多，綜合性實驗以及創新性實驗少，在實驗方法上基本是簡單的模仿，學生被動學習，缺少積極的思維和創新，也沒有探索的目標和方向，沒有良好的實驗教學改革措施；

（4）在移動通信原理課程中，關于調制解調等有關內容偏重理論，太過抽象，枯燥乏味。受資金和儀器設備不足等實驗條件的限制以及學時較少的影響，很多移動通信原理實驗（例如正交頻分多路實驗）不能由學生實際動手完成，一些實驗內容僅僅能驗證理論課學習的內容，顯然對學生創新能力的培養是非常不利的。積極探索移動通信原理實驗教學的改革，嘗試開展仿真創新實驗教學，對于學生更好地學習移動通信原理課程，培養創新能力起著重要的作用。

2仿真教學的引入與創新能力的培養

傳統的移動通信原理課程理論教學，大多重在討論某種技術或算法的原理及其理論推導，以方便理解調制解調器原理和無線電波變換過程，從而加深信源編解碼和信道編解碼、無線電波發射與接收等知識的理解。在常規的實驗課上，對移動通信實驗原理的講解也要在黑板上書寫，既不夠形象、直觀，又比較呆板。由于有大量的波形分析內容，教師在黑板上畫圖也是一件比較困難的事情，而且學生不易理解。在傳統的設計性實驗中，學生常因受到固定的實驗設備的束縛而改變實驗設計思路，不可避免地存在錯誤和不足，致使電路調試費時費力，甚至引起元器件和儀器設備損壞，使實驗不能達到預期效果。因此，在移動通信原理實驗教學中引入仿真實驗，是對理論課教學的必要補充。學生可以充分利用仿真實驗軟件在數據采集、儲存、分析、處理、傳輸及控制等方面的強大功能，進行方案的論證、選定和電路的設計，可以方便地改變參數來調整電路，使之更好地接近設計要求，設計出較為理想的電路。學生還可以根據要求輸出電路的測試參量或波形，作為真實電路調試的依據和參考；可利用計算機進行不同的仿真操作，得到與使用實際實驗裝置進行真實實驗相同的結果。另外，一些較為復雜的移動通信創新性實驗和綜合性實驗，無法通過模擬實驗完成實驗課教學，但是通過引入仿真教學，便可以擴大實驗教學的維度、擴大了實驗教學的可操作性。移動通信是通信原理、高頻電路和信號處理的交叉學科，學生只通過理論教學很難理解學科交叉性，對移動通信原理的理解也不夠全面。通過引入仿真教學，既能加強學生對移動通信原理的認識，又能加強學生對實際電路的認識，為后續課程學習打下堅實的基礎。仿真實驗教學的引入，很好地支持了移動通信原理的學習，可以進行新技術的研究，拓展學生的工程意識，提高設計調試電路的靈活性，最大限度地發揮學生的創新思維，開闊學生的視野。

3仿真教學開展實例分析

3．1理論教學與正交調制解調分析

正交調制解調系統的原理是把整個可用信道頻帶B劃分為N個帶寬為f的子信道，把N個串行碼元變換為N個并行的碼元，將高速信號變換為低速的并行子數據流，分別調制這N個子信道載波進行同步傳輸，并在終端分開正交信號。信號的調制和解調實際是采用數字信號處理的方法來實現的。先將信號串并變換成低速支路，各支路的調制可以采用數字調制方式，然后進行快速傅里葉逆變換（IFFT）、快速傅里葉變換（FFT）來實現。

3．2正交頻分電路仿真實驗分析

通常在正交頻分電路分析中，往往會忽略講解和分析子載波調制快速傅里葉變換和反變換等內容。讓學生從理論公式推導中理解OFDM原理，并利用Matlab編程實現不同子載波數的調制信號，可以驗證對子載波數調制狀態的影響，進一步驗證理論公式并加深理解。可以用理論推導和實驗驗證兩種方法來理解調制。通過正交頻分各步驟的波形圖，形象地描繪信號調制解調的過程，逼真地顯現出真實信號傳輸變化的實時動態過程。

（1）確定參數。假設參數為：子載波數為8，FFT長度為8，符號速率、比特率、保護間隔長度為2，信噪比12，插入導頻數。基本的仿真可以不插入導頻，導頻數可以為0。通過運行仿真及修改參數設置，教師可引導學生逐步實驗，觀察分析仿真結果并給出結論。通過示波器模塊可以直觀地觀察到二進制隨機信源。

（2）產生數據。使用隨機數產生器產生二進制數據。可以將原序列化為16進制的碼元圖，通過改變數據率觀察仿真波形。

（3）子載波調制。利用Matlab工具仿真實現BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等4種調制方式。按照星座圖，將每個子信道上的數據映射到星座圖點的復數表示。通過改變支路不同的調制方式，觀察到仿真波形，每次課都會有各式各樣新的實驗波形，可以直觀地觀察到二進制隨機信源，以及將一路高速數據轉換成多路低速數據的波形。

（4）IFFT運算。對上一步得到的同相分量和正交分量進行IFFT運算。為便于理解，可采用仿真軟件直觀地表現子信道上的數據與OFDM符號之間傅里葉逆變換關系。當子信道的脈沖為矩形脈沖時，具有sinc函數形式的頻譜。當改變系統（N）時，OFDM功率譜形狀也隨之改變。

（5）加入保護間隔，加入噪聲。由IFFT運算后的每個符號的同相分量和正交分量分別轉換為串行數據，并將符號尾部G長度的數據加到頭部，構成循環前綴。

（6）并串轉換。將每個符號分布在子信道上的數據還原為一路串行數據。

（7）FFT運算。對每個符號的同相分量和正交分量按照（Ich＋Qch×i）進行FFT運算。由于噪聲和信道的影響，接收端收到的每個子信道上的數據，映射到星座圖不再是嚴格的發送端的星座圖。將得到的星座圖上的點按照最近原則判決為原星座圖上的點，并按映射規則還原為一組數據。利用以上設計的信號，在Matlab中編程實現該信號的調制，畫出調制前后信號的時序圖。此時，學生容易理解此種調制方式為何IFFT被稱調制。在此基礎上，學生通過理論分析以及Matlab實驗畫圖驗證，進一步加深了對正交頻分電路的理解。

篇3

在進行立銑加工時，最基本的任務是切除刀具切削刃包絡面通過部分的被加工材料，使保留下來的部分成為已加工面。完成這類加工所用的軟件應包括如下內容：刀具、刀具夾頭、工件、夾具等的協調，機床主軸的構成及其可工作的范圍，能真實地仿真機床和刀具的動作等。特別是近幾年來，由于五坐標切削加工的不斷增加，在實際加工前應進行NC仿真的重要性日益突出。這類NC仿真軟件中，有不少軟件具有極為優異的性能，如可從金屬切除體積計算出加工效率；根據金屬切除體積來判斷切削加工是否產生過載；如果負荷固定，由于進給速度過高而產生過載，仿真軟件可調整進給速度，防止過載產生，并可縮短切削加工時間等。

切削加工仿真技術的另一發展動向是研究解析切削加工過程中的物理現象，如被加工材料因塑性變形而產生熱量，被切除材料不斷擦過刀具前刀面形成刀屑后被排出，以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并將這一系列切削過程通過計算機模擬出來，目前能達到這種理想目標的產品還為數不多。Thirdwavesystems公司的“advantedge”是采用有限元法對切削加工進行特殊優化解析的軟件產品，與用于構造解析的有限元法程序包比較，其最大優點是用戶界面優良，機械加工的技術人員能方便地進行解析。美國scientificformingtechnologies公司的“deform”是鍛造等塑性變形加工用有限元法解析程序包，最近已被轉用于切削加工。

切削過程是切屑、被加工材料的彈性變形和塑性變形的變形過程，與沖壓、鍛造等塑性變形比較，變形速度（單位時間產生的變形量）非常大，由此產生的塑性變形能量和前刀面上由摩擦產生的能量將引起發熱，從而使溫度大幅度升高，刀尖在連續而狹小的范圍使被加工材料破壞、分離成切屑和已加工面等，這是切削過程的顯著特征。而這些現象彼此間存在復雜的相互影響。

如果用有限元解析方式，需輸入下列內容：被加工材料特性及摩擦狀態等物理特性；切削條件及刀具形狀等邊界條件。通過有限元解析剛性方程，可輸出切削力、剪切角、切削溫度等帶有切屑生成狀態特征的量化參數，在此過程中，無需建立數學模型或提出假設。根據有限元解析的結果，還易于將切屑生成過程、應力、變形等物理量實現可視化。

要獲得高精度解析結果，最為重要的輸入內容是反映被加工材料應力——變形關系的材料特性，而材料特性的獲取是極為費力的工作。今后，隨著計算機功率的增大，這種切削過程的物理仿真技術將會逐漸普及。能否迅速普及的關鍵在于能否及時向用戶提供所需的被加工材料的材料特性。

按需開發切削加工仿真技術軟件

目前，許多科技人員正在進行生產工程中最基礎的切削加工技術的研究，其中多數研究的目的是在弄清楚加工現象的同時，對加工過程進行預測。如果這些研究內容實現了系統的計算機軟件化，就意味著能形成一個切削仿真技術軟件。如東京農工大學機械學院的實驗室就正在進行幾種預測性的有關切削加工仿真技術軟件的研究。工藝流程和實用仿真采用了橫向和縱向相匹配的研究體系，橫向與產品設計到加工工序相對應；在縱向上越往上，實用性越好，往下則不僅是實用性，還包括加工現象的解析和實現可視化。

1．刀具信息數據庫和解析仿真技術并用的切削條件選擇系統

在實際的切削過程中，不應照搬工具廠提供的推薦切削條件，而應根據機床、工具系統、工件裝卡等具體情況，反復進行試切削來修正切削條件。同時還應將過去加工中積累的行之有效的參考數據輸入數據庫，在有效利用這些數據的同時，借助解析方法使切削條件達到最佳化；對于沒有參考數據的新的切削加工，則應開發與此相關的切削條件選擇系統。該系統中把振動、加工精度、刀具升溫、刀具壽命、殘余應力等設定為解析內容，在解析的基礎上，就能選擇出最佳的刀具和調整切削條件。

本系統的數據大致分為三個部分：刀具信息數據、工具系統組成、切削條件。在切削條件中可積累有效的切削加工技術參數。

本文擬用圖例表示平頭立銑刀加工的最佳銑削效率和最佳化側面的形狀誤差。根據數據庫選擇所需刀具和刀夾，預測由立銑刀和刀夾的彎曲度及卡頭和主軸錐度結合部分的旋轉變化所導致的加工誤差。切削力的預測采用刀尖處的切削力乘以比切削抗力的模式。這是一種最簡便的的方法，但卻得到了切削力波形與實測值一致的良好結果。計算出每一瞬間由切削力引起的刀具撓曲量，將其和形成已加工面的切削刃位置的位移相連就能得到已加工面的形狀。與大規模有限元法的計算比較，計算時間是非常少的，輸入刀具信息和切削條件信息，就能容易地仿真加工誤差。

盡管數據庫里已具有確實適應的切削加工條件，人們仍希望進一步減少加工誤差，提高加工效率。實例表明，用這種仿真和實現最佳化方式來修正切削條件是完全可能的。

2．立銑刀加工時的刀具溫度

近年來，高速銑削已很普遍，由經驗得知，它適用于小切深、大進給的銑削條件，而把握最佳條件卻相當困難。銑削加工與車削加工不同，前者屬于斷續切削，在加工過程中，刀具升溫和冷卻高速地反復進行。由于熱傳導給刀具－切屑接觸部分是斷續進行的，必須根據這一特征來解析刀具溫度的變化。熱傳導量對預測精度影響很大，但不需要對切屑生成狀態的變形和熱解析相聯系進行大規模計算，因此可快速獲得解析結果。切削速度、切深、進給的組合將影響最高溫度，當加工效率一定時，提高進給速度，刀具溫度就會降低，溫度降低往往會使進給速度的提高達到極限，而提高進給速度，加工表面就會變得粗糙。因此，如果能很好地平衡粗糙度和溫度的關系，就能夠選擇到兩者相互平衡的切削條件。

3．用有限元法進行切削過程的物理仿真

篇4

二、教學效果和效率

數控程序編寫是數控類課程的主要教學內容之一，如何正確地編寫數控程序也是數控類課程的重要任務。在傳統課堂上，教師主要利用PPT課間插入動畫、圖片、文字等內容進行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發揮多媒體最大的功用。在講解過程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數控代碼控制刀具、機床主軸的運動情況。特別是對于一些比較復雜的循環指令只是通過這樣的講解方式往往很難準確地表達。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動畫軟件制作一些比較詳細的動畫，但是這種動畫往往就是固定設置好的動作，缺乏參數的變化，不能通過修改參數來觀察刀具運動的變化。目前大多數計算機數控仿真數控系統都是模擬實際的數控機床操作，幾乎完全和實際的數控機床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實際的數控程序，再輸入到數控仿真系統中進行驗證，在驗證的過程中，可以隨時改變數控程序中的參數，來講解數控指令中參數控制刀具的運動規律，也可以改變數控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數控編程中的各種程序指令和指令中各個參數的含義。在斯沃數控仿真系統模擬加工零件過程中，在操作界面的左側顯示編寫的數控程序，仿真操作過程中根據刀具的運行軌跡，自動跳轉相應的程序段，幫助學生理解程序中控制對象的運行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運動軌跡，在直觀地展示運動軌跡的同時也可以隨時更改數控程序或程序中的參數來獲取不同的軌跡。

篇5

1.1車工技術實習內容及工藝

車工技術實訓的主要內容包括：認識車床、端面的車削、外圓面的車削、臺階的加工，切槽與切斷加工，螺紋加工，二次裝夾加工，圖1的是實習加工的典型零件，包含各個主要練習內容。該零件的加工工藝主要包括：裝料，車平外端面，試切對刀，車外圓面，粗車大徑，精車大徑，粗車小徑，精車小徑，車倒角，車退刀槽，車外螺紋，卸料，二次裝夾，試切對刀，車外圓面，粗車二階，精車二階，倒角，切斷。

1.2實習教學安排

完整的整個實習周期需要42學時。其中理論教學8學時，由老師利用多媒體教學，讓學生對機床的構造和操作上有了基本的了解，其余時間教師現場示教、學生上機操作。實習安排如下：從大量學生的實際情況來看，多數錯誤發生在上機前期，尤其是由于機床操作不熟練造成的扎刀、撞刀、試切不準等錯誤屢見不鮮，故在正式加工之前，先使用工程塑料毛坯，供學生練習。尼龍棒是最常用的塑性毛坯材料，它具有良好的韌性、耐磨力強、耐油、抗震、拉伸、彎曲強度好，并具有吸水性小、尺寸穩定性好等特點，在加過程廢屑成帶狀，避免了因廢屑飛出的危害，減少了學生因進退刀錯誤，加工切削量過大等造成的事故發生。因為工程塑料彈性系數大，在車削螺紋中讓刀明顯，所以取消螺紋車削的內容，使用工程塑料進行車削的時間約為20學時，剩余12學時實踐時間用于金屬切削及螺紋車削的教學。

2仿真加工訓練的優點

2.1學生操作中的重點和難點

車工技術實訓主要是實踐性訓練，受學校資源限制，在實習過程中不能對學生實現一對一輔導，而學生在獨立操作時，往往容易忘記操作要點，產生誤操作。表2是學生常見的誤操及其后果。從表中可以看出，在車工技術操作中，很多錯誤操作的原因是很簡單的，雖然教師三令五申，但是總是難以避免。學生在實訓中出現的誤操作往往是由于心理原因，而采用工程塑料作為加工工件后，學生的畏難情緒明顯降低，減少恐懼心理增加了學生的自信心去嘗試把工件做出來。即便不小心勿操作了也可避免刀具或機床的損傷，減少人身傷害。所以使用尼龍圓棒進行加工，對降低誤操作的嚴重后果有著重大的意義。

2.2實驗室建設的經濟效益分析

我校在以往的實訓中，平均磨刀間隔時間為25工時，采用塑料工件后，平均磨刀間隔為100工時，刀具的年損耗量有之前的3000元/年降低到1000元/年。以往用金屬材料直接練習加工，對45號鋼材消耗較多，以4.5元/公斤技算，平均每個實訓周期下來消耗的材料約2500元，而采用尼龍塑料作為練習材料，用45號鋼作為成品加工，這樣節省練習的消耗，每個周期大約能節省1000元，大大的節省的實驗耗材的損耗，節約實驗成本。

3仿真加工存在的不足之處

當然，工程塑料作為一種典型的塑性材料，在金工實習中也有一定的不足之處。首先在加工過程中，由于工件材料塑性較大，會產生一系列不良的切削現象，如變形和讓刀現象明顯，導致加工尺寸誤差較大，影響表面粗糙度；加工產生切屑為帶狀切屑，即使在有斷屑槽的情況也不斷屑，常常會纏繞在刀具和工件未加工表面上，需要在加工結束后從工件上取下，影響操作者視線。其次，塑料的熔點較低，在加工過程中不能采用較大的切削參數，有時切削速度較大時，甚至會出現材料熔化的現象，特別是在切斷的工序，由于切削熱難以排出，積聚在已加工表面，斷面呈凸凹不平。另外南方夏季塑料會軟化，工藝系統的動剛度不足，直接表現就是在裝夾中圓跳動很大，而且很難消除。第三點是隱形的影響，工程塑料材質很軟，對加工工藝的要求比較寬泛，可能會養成某些學生的錯誤習慣，如用手指觸摸刀尖或工件表面等；在車削中用手撕扯切屑；單次背吃刀量偏大等等。以上種種弊端，一般可以通過后期的金屬車削教學及操作中得到糾正，對實訓操作影響不大。

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2分析仿真技術的實驗手段和應用實踐

2.1實驗手段

通過仿真技術對即將或者準備進行的實驗的電路進行分析，也就是在這個過程當中需要輸入電路實驗信息，依據先前制定的計劃執行，然后在這個基礎之上進行分析處理，其主要包括很多方面：電路靜態、動態特性以及傳輸特性等諸多部分，也可以依據實際情況進行處理，利用交換操作和合作對話等方式，在整體選擇中選擇最佳工作狀態，最終完成打印和輸出。根據之前制定好的計劃，按照操作步驟進行操作，為實際電路的測量和計算機輸出奠定堅實理論基礎，將兩者進行比較并找出其存在的差異。依據參數對相關設計進行相應的調整，在各方面都完成之后進行仿真設計，這樣能夠確保實驗的順利完成，也能夠確保所獲得的數據具有精確性，并且將所學理論知識更好的運用到實際中，解決更多的問題。

2.2模擬仿真技術的應用實踐

在一些工作環境當中，模擬仿真技術在電子專業中到了的廣泛認可和應用，從某種意義上來說這是對工作方式的創新，而技術人員也更加喜歡這種新型的工作模式，不僅可以提前避免危險和工作當中不正確的操作，能夠將所學知識更好的運用到實際過程中。再加上模擬元器件同設備的相似度比較高，為技術人員進行專業學習提供了方面，且在參與到仿真實驗過程中能夠增強動手能力，自己安插元件，自己設置參數，能夠獨立解決實驗中出現的問題，自己不僅僅在技能方面有了顯著提升，自己對知識的運用能力也得到提高，為其未來更好的適應社會發展需要奠定堅實基礎。

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關鍵詞：項目教學法；計算機仿真；創新；實踐

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0144-02

一、前言

研究生教學有其突出的特點，他們中多數人理論基礎扎實，獲取書本知識能力強。但同時也存在創新意識和創新能力不足、工程應用背景不夠的缺點。本人通過十多年研究生教學的實踐，結合本學院研究生專業方向、課程內容針對性強等特點，對如何在研究生教學改革中突出培養學生的自學能力、創新能力，增強學生的創新意識與工程應用能力等問題進行了一些改革創新。

二、課程定位及課程特點

隨著現代工業的發展，科學研究的深入與計算機軟、硬件的發展，計算機仿真技術已成為分析、綜合各類系統，特別是大系統的一種有效研究方法和有力的研究工具，計算機仿真技術已經廣泛應用在各技術領域、各學科內容和各工程部門。仿真技術已經在國防軍事、國民經濟、社會生活的眾多領域發揮了重要的作用，國內外眾多學者認為，仿真技術“正在成為與理論、實驗并列的第三種認識和改造客觀世界以及科學研究的手段”，因此仿真技術

被認為是“使能”技術。計算機仿真技術是仿真科學與技術涉及到的有關具體仿真技術中最為基礎的部分，具有綜合性、多學科交叉等特點。

為了拓寬機械工程專業基礎，提高培養對象的整體素質，更好地適應社會對機械工程專業人才的需求，高校工科專業的研究生應掌握一定的計算機仿真知識與技能。計算機仿真技術課程是我校機械工程學院面向所有研究生各專業方向的研究生開設的一門專業基礎課程，考慮專業應用需求并結合教學實踐情況，課程目的是通過本課程的學習，要求學生掌握計算機仿真技術方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統或非工程系統提供一種有力的工具，以便能靈活應用所學的計算機仿真技術為本專業工作服務。

一方面，基于仿真技術課程的內容方法較多，實踐性強的特點；另一方面，授課對象專業方向較多、授課學時有限等特點，如何解決在有限的教學課時內講授內容繁多的仿真內容、對計算機仿真技術課程進行教學方法和手段的改革探索和實踐，以達到計算機仿真技術教學目標。

三、教學內容的設置和教學方法的選擇

課程開設初期，由于只是機械電子工程專業方向的同學選修，所以所講內容基本針對該專業方向進行設置。隨著選修人數的不斷增加，以及選修學生所屬專業方向的擴大，專業方向包括：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、機械工程（專業學位）等，基本涵蓋了機械工程學院的所有專業方向。

計算機仿真技術課程涉及多個交叉學科，緊密相關的課程包括數值計算方法、計算機編程、計算機圖形學、高等數學、自動控制原理、現代控制理論、優化設計等課程。如何講出本課程的特點，并充分結合相關課程內容，必須在教學內容的選排上下功夫。

項目教學法是一種以任務驅動、以項目為基本教學單元，將理論教學和實踐教學有機融合在一起，強調綜合能力的培養在研究生教育中的重要性，突出學生在整個教學過程中的主體地位。因此，為了滿足各個專業方向學生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術，為后續的學術論文和碩士學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對教學內容、教學手段和教學考核方法等不斷進行調整和完善。

1.采取項目專題方式進行教學內容的講授，調整授課內容，采用專題教學方法使課程主題內容分明，有利于將仿真方法講深、講透。

2.擴展所授課程內容涵蓋的范圍，包括數值計算、優化設計、圖形可視化、控制系統特性仿真、控制系統設計以及與外部軟件的接口等內容，以滿足各專業方向學生的需求。

3.增加與課程相結合的實驗教學內容。計算機仿真技術本來是實踐性很強的綜合性技術，仿真技術本身是在對控制系統分析的過程中不斷完善和發展起來的。因此并結合各個專業研究生的不同研究方向，靈活設計若干個專題實驗，使學生學以致用，培養學生將該門課程應用于實際工程的能力。

4.采用多個工程應用實例進行教學，從系統應用、數學建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學生從生產實際認知的研究對象，提升到理論高度的學習，應用所學的各科理論知識和技術手段，進行數學建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進行分析，獲得直觀結果，提高學生學習興趣，最終解決實際工程問題，培養學生解決工程實例問題的能力。

5.結合學科前沿，進行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統的模型、仿真算法設計、仿真及結果分析這一流程后，為強化計算機仿真在實際工程的應用概念，在此基礎上，以項目形式，開展課程學科前沿以及⒏妹趴緯逃胂執技術融合等專題討論。

6.增加實驗環節，培養研究生工程實際應用能力。利用各種平臺，擴充計算機仿真技術資料，提供最新的仿真案例，結合教學團隊的科研課題，設計實驗項目，培養研究生工程實際應用能力。

四、項目教學法的教學效果

基于項目教學法計算機仿真技術課程的教學方法改革與實踐，滿足機械工程學院各個專業方向研究生的需求，教學方法和手段的完善，使研究生自主學習能力、創新能力和工程應用能力等得到了進一步的提高。

計算機仿真技術作為工科研究生的必備研究手段和技術，使學生掌握一門工程分析技術，為后續的課題研究、學術論文和學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段。

篇8

1對系統仿真類型進行概述

顧名思義，“仿真”就是對現實世界的物體進行模擬的一種狀態，使其達到逼真的情形。在工程技術領域，經常采用系統仿真技術來研究相關事物，如通過系統模型的相關實驗來研究設計或者存在的某個系統。

2對計算機仿真技術在制造業中的應用以及發展現狀進行概述

由于我國是一個制造業大國，并且制造業在我國的國民經濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業都非常重視我國制造業技術的發展。隨著我國科學技術及制造業的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發展。而系統仿真技術作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業進行研究及實踐，從而產生出一些先進制造技術。對于系統仿真技術而言，如果從本質上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術。它的實現過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現，具體情況如上圖2-1所示。可以很明顯的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發展情況。隨著相關技術的發展，直到上個世紀80年代后期，出現了一體化的仿真環境。隨著我國計算機技術的進一步發展，開始出現了面向對象的并發執行機制，這樣，就非常容易的實現在數據庫管理的基礎之上來對實驗及模型數據、以及實驗仿真的結果等進行統一的管理，與此同時，人工智能等相關的先進技術也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結果進行分析之中。另外，廣義的制造系統的相關仿真器也開始大量出現，在某種程度上面很好的實現了對制造系統進行的非語言建模、以及模型數據驅動等相關的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

3計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業的相關影響

自從上世紀末以來，隨著我國制造業的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統仿真技術不斷向橫向的方向發展，在制造業里面比較典型的就是“虛擬制造技術”的發展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。隨著制造業的發展，仿真技術在我國制造行業里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發是在并行工程的指導下，把大規模的產品數據管理系統以及CAD等產品設計系統等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發環境，這樣就可以在該環境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業產生巨大的經濟效益。隨著計算機技術的高度快速發展，對仿真技術的相關應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發展。由于現代制造企業面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統來講，它所包括的內容有：構造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環境的一種比較先進的仿真技術。如今，在我國制造業中已經產生了虛擬企業或者類似于DIS的虛擬研究開發中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產力方面的促進局共同構建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發中心。由于當今社會是動態快速發展變化的，人們的需求更多轉向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業在短期內存在相關資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯網來臨時連接成一種動態方面的聯盟-也就是所謂的虛擬企業。

4結束語

隨著我國社會的不斷發展，導致計算機仿真技術的發展也日新月異。在制造業中，對于整個產品的生命周期來講，仿真技術都表現出其強大的發展潛力。在當今制造業競爭激烈的社會，計算機仿真技術在制造領域的應用及發展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產、綠色制造等方面不斷發展。

參考文獻

[1]戴金海等.并行工程與仿真技術[J].計算機仿真,2013(23):54-59.

[2]熊光楞.計算機仿真及其在制造業中的應用[J].計算機仿真,2012,2(14):20-27.

篇9

【關鍵詞】計算機仿真技術 信息化 制造業

1 對系統仿真類型進行概述

顧名思義，“仿真”就是對現實世界的物體進行模擬的一種狀態，使其達到逼真的情形。在工程技術領域，經常采用系統仿真技術來研究相關事物，如通過系統模型的相關實驗來研究設計或者存在的某個系統。表1為系統仿真分類表。

2 對計算機仿真技術在制造業中的應用以及發展現狀進行概述

由于我國是一個制造業大國，并且制造業在我國的國民經濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業都非常重視我國制造業技術的發展。隨著我國科學技術及制造業的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發展。而系統仿真技術作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業進行研究及實踐，從而產生出一些先進制造技術。

對于系統仿真技術而言，如果從本質上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術。它的實現過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現，具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發展情況。隨著相關技術的發展，直到上個世紀80年代后期，出現了一體化的仿真環境。隨著我國計算機技術的進一步發展，開始出現了面向對象的并發執行機制，這樣，就非常容易的實現在數據庫管理的基礎之上來對實驗及模型數據、以及實驗仿真的結果等進行統一的管理，與此同時，人工智能等相關的先進技術也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結果進行分析之中。另外，廣義的制造系統的相關仿真器也開始大量出現，在某種程度上面很好的實現了對制造系統進行的非語言建模、以及模型數據驅動等相關的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

3 計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業的相關影響

自從上世紀末以來，隨著我國制造業的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統仿真技術不斷向橫向的方向發展，在制造業里面比較典型的就是“虛擬制造技術”的發展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。

隨著制造業的發展，仿真技術在我國制造行業里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發是在并行工程的指導下，把大規模的產品數據管理系統以及CAD等產品設計系統等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發環境，這樣就可以在該環境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業產生巨大的經濟效益。

隨著計算機技術的高度快速發展，對仿真技術的相關應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發展。由于現代制造企業面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統來講，它所包括的內容有：構造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環境的一種比較先進的仿真技術。

如今，在我國制造業中已經產生了虛擬企業或者類似于DIS的虛擬研究開發中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產力方面的促進局共同構建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發中心。由于當今社會是動態快速發展變化的，人們的需求更多轉向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業在短期內存在相關資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯網來臨時連接成一種動態方面的聯盟-也就是所謂的虛擬企業。

4 結束語

隨著我國社會的不斷發展，導致計算機仿真技術的發展也日新月異。在制造業中，對于整個產品的生命周期來講，仿真技術都表現出其強大的發展潛力。在當今制造業競爭激烈的社會，計算機仿真技術在制造領域的應用及發展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產、綠色制造等方面不斷發展。

參考文獻

[1]戴金海等.并行工程與仿真技術[J].計算機仿真，2013（23）：54-59.

[2]熊光楞.計算機仿真及其在制造業中的應用[J].計算機仿真，2012，2（14）：20-27.

[3]鄭力，盧繼平等.虛擬制造技術[J].計算機輔助設計與制造，2013（09）：62-67.

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    1.引言

    自 20世紀 9O年代以來,以計算機仿真技術 、多媒體技術和虛擬現實技術為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現,并逐步滲透到教學領域。作為一種新型的實驗教學手段,虛擬仿真教學對傳統的教學手段產生了強烈沖擊,并引發了教學領域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學將是今后實驗教學改革的一個重要發展方向。本文結合多年來在航空電子裝備教學中應用虛擬仿真技術的經驗,探索在航空電子裝備教學軟件中應用虛擬仿真技術的方法和心得。

    2.虛擬仿真技術簡介

    虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。

    2.1虛擬現實技術

    虛擬現實技術就是利用三維建模技術,構建一個和現實世界的物體和環境相同或相似的虛擬三維場景,并能響應用戶的輸進,根據用戶的不同動作做出相應的反應。虛擬現實的關鍵技術主要有動態環境建模技術、實時三維圖形 天生技術、立體顯示和傳感器技術等。虛擬現實技術主要側重于對真實物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產品設計和展示、貿易廣告、游戲設計等。

    在航空電子裝備教學中,大量用 到對裝備的外觀 、結構 、組成 、連接 、機安裝位置的展示 ,傳統教學大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新換代,因受經 費、場地及使用壽命等因素的限制 ,傳統教學方法 已遠遠不能滿足要求 ,而采 用虛擬現實技術的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應用。

    目前有大量成熟的軟件平臺可以進行視景仿 真的開發,主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現實數據庫 OPENFLIGHT已經成為 了產業標準 ,在軍事 、航空航天等領域應用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發的技術平臺 ,解決物理模型的創建、場景顯示等新題目。該平臺可以達到照片級 的視景仿真效果 .同時采用嵌進 OPENGL技術來解決物理模型 的交互新題目。

    2.2系統仿真技術

    系統仿真技術是伴隨著計算機技術的發展而逐步形成的一門新興學科 .它通過建立實際系統 的數學模 型 ,利用計算機運算來達到對被仿真系統的分析、探究、設計等目的。系統仿真技術主要側重于對真實系統的內在機理、運動方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統仿真技術最初主要用于航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統試驗難以實現等少數領域,后來逐步發展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要產業部分,并進一步擴大到社會系統、經濟系統、交通運輸系統、生態系統等一些非工程系統領域。 在航空電子裝備教學中,對裝備工作原理的講解既是重點也是難點。傳統教學方法主要通過教員的講述,配合一些靜態的圖形幫助學員理解 .教學效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統仿 真技術應用到航空電子裝備教學中,根據被仿真裝備的工作原理,建立系統的數學模型,并根據裝備的不同工作狀態,對模型進行動態運行.結合虛擬現實技術實現的逼真場景.較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術開發、研制的教學軟件不但可供教員教學使用.也可供學員自學,并達到了較好的教學效果。

    目前,有很多成熟的系統仿真開發平臺軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價格較為昂貴,且大多未提供對外的仿真數據接口.仿真系統應用的靈活性、擴展性和可變性受到很多限制。當然也可自行開發適用 的仿真開發平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用的是自行開發的系統仿真平臺軟件。

    3.虛擬仿真技術在航空電子裝備教學中的應用方法和步驟

    3.1建立仿真模型

    這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結構的三維物理模型 ,也包括揭示其內在工作機理及行為的數 學模 型。對三維物理模型的建立,主要依據裝備本身的物理狀態,其原則就是在盡量減小面數的同時進步逼真度。對系統數學模型的建立,則需要視系統的復雜程度進行取舍和優化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運算量。建立數學模型時 ,還應考慮到系統運行時的參數調整。

    3.2創建仿真裝備的虛擬場景并驅動

    對于虛擬場景的驅動,根據使用方式的不同采用了不同的方式假如進行的僅是裝備外觀、結構的展示,可使用EON進行動作的編輯和驅動;假如需要對裝備進行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅動以實現更復雜的交互操縱。

    3.3系統集成

    系統集成就是將上述做好的模型、場景按照教學軟件所需的形式將其有機的整合在一起,使之成為_個完整的 、規范的教學軟件。系統集成可以使用目前常用的軟件開發平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現實驅動軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發平臺的運行插件,因此,系統集成變得十分方便。編寫程序時,只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。