計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：仿真 機(jī)械 控制

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0104-01

隨著技術(shù)的進(jìn)步，作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造的仿真模擬技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是以多種學(xué)科理論為指導(dǎo)，利用相應(yīng)的軟件為工具，通過虛擬試驗(yàn)的方法來解決問題的技術(shù)。隨著工程機(jī)械產(chǎn)品競爭日益激烈。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開發(fā)成本。在這種需求下，以仿真技術(shù)為代表的技術(shù)成為工程領(lǐng)域一種現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段。運(yùn)用仿真設(shè)計(jì)，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，從實(shí)際對(duì)象的物理模型出發(fā)。設(shè)置不同的激勵(lì)信號(hào)，利用相應(yīng)曲線，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行辨識(shí)?？梢栽诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和評(píng)估產(chǎn)品的性能方面，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能。工程中的技術(shù)問題首先是要仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于需要研究的對(duì)象，計(jì)算機(jī)一般是不能直接認(rèn)知和處理的，這就要求為之建立一個(gè)既能反映所研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)，又易于被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型將研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)抽象出來，計(jì)算機(jī)再來處理這些經(jīng)過抽象的數(shù)學(xué)模型，并通過輸出這些模型的相關(guān)數(shù)據(jù)來展現(xiàn)研究對(duì)象的特質(zhì)，當(dāng)然，這種展現(xiàn)可以是三維立體的。由于三維顯示更加清晰直觀，已為越來越多的研究者所采用。通過對(duì)這些輸出量的分析，就可以更加清楚的認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的核心。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型根據(jù)時(shí)間關(guān)系可劃分為靜態(tài)模型、連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)模型、離散時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和混合時(shí)間動(dòng)態(tài)模型；根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式可劃分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型。通過這個(gè)關(guān)系還可以看出，數(shù)學(xué)建模的精準(zhǔn)程度是決定計(jì)算機(jī)仿真精度的最關(guān)鍵因素。從模型這個(gè)角度出發(fā)，可以將計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)大的步驟：模型的建立、模型的轉(zhuǎn)換和模型的仿真實(shí)驗(yàn)。所謂模型的轉(zhuǎn)換，即是計(jì)算機(jī)語言轉(zhuǎn)換成能夠處理的形式，“仿真模型”是新的系統(tǒng)，利用已有的仿真軟件，如鑄造過程就常用ADSMS軟件來進(jìn)行仿真。將仿真模型載入計(jì)算機(jī)進(jìn)行使用。

2 計(jì)算機(jī)仿真在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用

2.1 仿真技術(shù)

仿真技術(shù)是綜合多學(xué)科的技術(shù)，以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和控制理論為核心，運(yùn)用成熟的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)將部件集成在一起，建立機(jī)械系研究的問題，根據(jù)仿真所要達(dá)到的目的抽象出一個(gè)確定的系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)的邊界條件和約束條件，利用各種相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，把所抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)的表達(dá)式描述出來，描述的內(nèi)容，傳統(tǒng)的仿真就是針對(duì)單個(gè)子系統(tǒng)的仿真，而仿真技術(shù)則是強(qiáng)調(diào)整體的優(yōu)化，它通虛擬環(huán)境的耦合，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，并不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，直到獲得最優(yōu)化的效果，所以子系統(tǒng)之間的協(xié)同求解，應(yīng)該快速地建立控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等虛擬樣機(jī)。的運(yùn)用目前市場上一批成熟的分析軟件有ANSYS、PATRAN等。運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真軟件可采用ADAMS軟件?？刂葡到y(tǒng)仿真軟件可采用MATLAB軟件。通過三維模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中進(jìn)行分析，對(duì)控制方案進(jìn)行仿真。使產(chǎn)品設(shè)計(jì)可擺脫對(duì)物理樣機(jī)的依賴，給企業(yè)帶來高的經(jīng)濟(jì)效益，高效的研發(fā)手段促使產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)降低，提高生產(chǎn)效率，通過虛擬樣機(jī)找到組織生產(chǎn)，使產(chǎn)品制造和市場競爭方面更具靈活性，同時(shí)克服企業(yè)資源的局限性，將具有開發(fā)產(chǎn)品技術(shù)組成一個(gè)臨時(shí)的企業(yè)聯(lián)盟。仿真技術(shù)必將成為工程機(jī)械領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)的主流。

2.2 機(jī)械加工仿真

機(jī)械加工過程，是利用計(jì)算機(jī)仿真，有助于發(fā)現(xiàn)其機(jī)理，為提高機(jī)械性能。在機(jī)械的磨削方面，采用時(shí)間變化的描述磨削過程的各個(gè)數(shù)學(xué)模型，通過優(yōu)化和虛擬磨削創(chuàng)造了必要的前提，在銑削方面，建立多齒端銑切削過程動(dòng)力學(xué)模型，開發(fā)切削振動(dòng)仿真的微機(jī)通用軟件，得出了端銑切削振動(dòng)的原理和條件。電火花加工的工藝仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的優(yōu)化。建立了連續(xù)擠壓的計(jì)算機(jī)仿真模型，通過模擬連續(xù)擠壓全過程的應(yīng)力場、應(yīng)變場和溫度場。

2.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

了解了機(jī)構(gòu)需要設(shè)定的運(yùn)動(dòng)副情況后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。新建一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，創(chuàng)建連桿，根據(jù)各部件相互運(yùn)動(dòng)方式需建立7個(gè)連桿，對(duì)模型的材料特性進(jìn)行加載，定位每個(gè)運(yùn)動(dòng)副的時(shí)間函數(shù)，在一個(gè)周期內(nèi)完成所有的運(yùn)動(dòng)。向機(jī)構(gòu)添加一定的外載荷，使整個(gè)機(jī)構(gòu)工作在真實(shí)的工程狀態(tài)下，機(jī)構(gòu)的兩連桿之間，模擬兩個(gè)零件之間的彈性連接。根據(jù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的形式，取料機(jī)械手采用恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，采用恒轉(zhuǎn)速調(diào)速，要求必須設(shè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間和解算步數(shù)，機(jī)構(gòu)做運(yùn)動(dòng)仿真分析時(shí)，需要詳細(xì)記錄整個(gè)仿真零件的位移距離，適當(dāng)縮短機(jī)械加工產(chǎn)品開發(fā)周期，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能具有積極的作用。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

論文摘 要：實(shí)驗(yàn)室擔(dān)負(fù)著向?qū)W生傳播知識(shí)與技術(shù)、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的能力和創(chuàng)新能力的重要使命。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及教學(xué)改革地不斷深入， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)體系中的地位越來越突出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革已經(jīng)迫在眉睫。本文主要分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式與存在的問題，并提出了提高電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法[1]。

0 引 言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)校教學(xué)活動(dòng)的重要組成，教學(xué)質(zhì)量的好壞是對(duì)學(xué)校人才培養(yǎng)層次與質(zhì)量的直接體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的主要內(nèi)容， 在改善教學(xué)質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)室在傳播知識(shí)的同時(shí)，更重要的作用體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生分析解決問題以及動(dòng)手能力明顯提高。伴隨教學(xué)改革的日益深入， 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革也越來越引起人們的關(guān)注，以往的教師灌輸式的理論教授方式，學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，已無法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。當(dāng)前，社會(huì)需要的是主動(dòng)型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，必須切實(shí)轉(zhuǎn)變以往重理論教學(xué)輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的錯(cuò)誤觀念，重新認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中的地位與作用，根據(jù)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才的要求， 改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，優(yōu)化更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式與存在的問題

國內(nèi)高校工科教育當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著硬件條件不足、硬件實(shí)驗(yàn)條件的發(fā)展與技術(shù)要求不相符[2]，加上近幾年高校擴(kuò)招，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件更是供不應(yīng)求。進(jìn)一步加大對(duì)教學(xué)硬件條件的投入，豐富實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)條件的改革及建設(shè)，在目看來具有特殊的重要性。面對(duì)這種情況，我國的教育主管部門采取了一些推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革及建設(shè)的措施。如：在全國高校本科的教學(xué)水平評(píng)估中，實(shí)驗(yàn)室基地建設(shè)與建設(shè)投資及其實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革被列為一項(xiàng)重要的指標(biāo)。并且，各高校也逐漸開始響應(yīng)教育部的的這一舉動(dòng)，紛紛實(shí)行了“雙基”型實(shí)驗(yàn)室[2]，與此同時(shí)，建設(shè)了“實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。當(dāng)前，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)所占比例較大，與綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)之間的比例失調(diào)；實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絾我弧?shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。

2 提高電子信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法

2.1 實(shí)驗(yàn)中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來進(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)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，教師能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作的全過程進(jìn)行觀察，對(duì)學(xué)生進(jìn)行良好的跟蹤與指導(dǎo)，更好地進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的采集工作，先進(jìn)科學(xué)的教學(xué)理念與教學(xué)手段對(duì)于提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平具有重要作用。引入計(jì)算機(jī)技術(shù)后，理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師教學(xué)指導(dǎo)與學(xué)生操作、思考融合成一個(gè)有機(jī)整體。以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中課堂、課時(shí)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備因素的限制作用得到了解決，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加靈活化，教學(xué)內(nèi)容在時(shí)空上得到進(jìn)一步的延伸，更好地激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的熱情。

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行的虛擬實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供了更為靈活開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中獨(dú)立思考能力，增強(qiáng)學(xué)生的的學(xué)習(xí)創(chuàng)新意識(shí)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，仿真技術(shù)的應(yīng)用，將虛擬性實(shí)驗(yàn)與真實(shí)的電路實(shí)驗(yàn)整合成有機(jī)整體，實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性與趣味性明顯提高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的充實(shí)，有利于學(xué)生綜合實(shí)踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)前，已經(jīng)有越來越多的高校重新進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃建設(shè)，通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展的新方向。將與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)引入到高校實(shí)驗(yàn)室中，為實(shí)驗(yàn)科研提供了良好的平臺(tái)，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，一方面能夠改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，另一方面，還能夠明顯降低實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。通過單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠發(fā)現(xiàn)，教學(xué)過程中引入proteus仿真軟，通過該軟件對(duì)單片機(jī)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行模擬，克服了實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中硬件電路固定以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不易改動(dòng)等因素的限制。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)全過程，除計(jì)算機(jī)外不用再進(jìn)行任何硬件的添加即可實(shí)驗(yàn)，這有力地推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一重要應(yīng)用主要表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛好上，如挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計(jì)大賽等等，學(xué)生就能夠用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)仿真，首先用計(jì)算機(jī)仿真出實(shí)驗(yàn)的模型，再在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的模擬調(diào)試，最終用硬件來實(shí)現(xiàn)。在整個(gè)仿真的過程中，學(xué)生可以自由發(fā)揮自己的潛能，通過大量的仿真對(duì)比，來達(dá)到設(shè)計(jì)目的，也可大膽反復(fù)地調(diào)試，避免了器件的損壞。電子設(shè)計(jì)競賽中，由于proteus開發(fā)環(huán)的運(yùn)用，培訓(xùn)過程中不需投入任何硬件的條件下，學(xué)生卻普遍反映，對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純理論知識(shí)的學(xué)習(xí)更易接受也更易得到提高。事實(shí)證明，運(yùn)用proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真成功后進(jìn)行的實(shí)際制作，可明顯的提高單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。此外，遠(yuǎn)程教學(xué)中仿真教學(xué)的運(yùn)用具體重要的意義，對(duì)于教學(xué)改革是一種很好的嘗試[2]。

轉(zhuǎn)貼于

2.2 實(shí)驗(yàn)中引入Matlab軟件內(nèi)建的Simulink組件技術(shù)

目前，我國開設(shè)了電子信息類專業(yè)的高校中，大部分都將Matlab軟件作為重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)定理以及算法進(jìn)行仿真和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。Simulink組件作為Matlab的重要組成，能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)仿真分析與動(dòng)態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下，只需利用鼠標(biāo)進(jìn)行簡單直觀的操作，就能夠完成復(fù)雜系統(tǒng)模型的構(gòu)建，在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應(yīng)性強(qiáng)、效率高，結(jié)構(gòu)仿真精細(xì)、流程清晰且貼近實(shí)際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，Simulink組件技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于處理數(shù)字信號(hào)與控制理論等復(fù)雜的仿真設(shè)計(jì)之中。同時(shí)Simulink能夠通過連續(xù)、離散采樣時(shí)間以及兩種采樣時(shí)間混合的的方式進(jìn)行建模，該組件還可支持多速率系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外，Simulink為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，提供的圖形用戶接口(GUI) ，使在進(jìn)行模型方塊圖的創(chuàng)建時(shí)只需通過鼠標(biāo)單擊與拖動(dòng)鼠等簡單操作即可完成，為用戶提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式，同時(shí)能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。

該組件的這一特性，一方面可以使算法的驗(yàn)證更為簡單，減少學(xué)生投入在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中所用的時(shí)間，而將大部分精力投入到設(shè)計(jì)性、綜合性試驗(yàn)中；另一方面，可以使學(xué)生更快捷的驗(yàn)證新思路、新算法，而不會(huì)由于代碼調(diào)試方面的問題影響了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展。以自適應(yīng)濾波中的經(jīng)典RLS 算法為例，如果直接采用Matlab編程方式，在進(jìn)行代碼調(diào)試時(shí)，就會(huì)消耗掉大量的精力，代碼長度將達(dá)到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設(shè)計(jì)的思想，只需要鼠標(biāo)對(duì)模型的拖拽，就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于Simulink提供了豐富的元件庫，采用圖形化的表示方法，學(xué)生在進(jìn)行算法驗(yàn)證的時(shí)候只需調(diào)用成熟的模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)即可。這樣的實(shí)驗(yàn)方法事半功倍，思路清晰，參數(shù)的調(diào)整也十分便捷，廣受學(xué)生歡迎。由此可見，引入Simulink組件后的實(shí)驗(yàn)，既不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，又能夠提高實(shí)驗(yàn)效率，對(duì)學(xué)生模塊化編程的思想也有較好的促進(jìn)作用。

3 結(jié) 語

當(dāng)前，社會(huì)對(duì)人才綜合素質(zhì)的要求不斷提高，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革已經(jīng)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，把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與Simulink組件技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造能力，在學(xué)習(xí)到先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，提高學(xué)生對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力。

參考文獻(xiàn)

第3篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

[論文摘要]職業(yè)教育作為一個(gè)完整的技能培養(yǎng)知識(shí)體系，實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)是其中極為重要的環(huán)節(jié)。但實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)存在投入大、規(guī)劃難、設(shè)備淘汰快、實(shí)訓(xùn)效果不理想等問題。為此，文章提出構(gòu)建現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)中心，以最少的設(shè)備投入、多樣的實(shí)訓(xùn)方式、優(yōu)良的實(shí)訓(xùn)效果、優(yōu)異的性價(jià)比，為理論教學(xué)和學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)提供理想的解決方案的觀點(diǎn)。

一、建設(shè)方案

辦學(xué)理念、教育教學(xué)思路、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)模式是學(xué)校得以發(fā)展的精髓。而實(shí)訓(xùn)場所的規(guī)劃與建設(shè)是學(xué)校發(fā)展中最重要的硬件條件之一。目前，高職院校實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)存在投人大、規(guī)劃難、設(shè)備淘汰快、實(shí)訓(xùn)效果不理想等問題。為此，我們構(gòu)建了現(xiàn)代化實(shí)iJl}中心，以最少的設(shè)備投人、多樣的實(shí)訓(xùn)方式、優(yōu)良的實(shí)訓(xùn)效果、優(yōu)異的性價(jià)比，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力提供理想的解決方案。

1.在內(nèi)容上以規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、安全要求為重點(diǎn)，以培養(yǎng)崗位能力為主線?，F(xiàn)代工業(yè)逐漸向大型化、復(fù)雜化、連續(xù)化、集成化和自動(dòng)化方向發(fā)展，要求在生產(chǎn)過程中達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低污染、無人身設(shè)備事故，因此對(duì)工人素質(zhì)的要求也越來越高?！盎谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”素材采集均以規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)操作控制為依據(jù)，從而達(dá)到安全、可靠地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解能力和崗位操作的應(yīng)用能力的目的。

2.在形式上是計(jì)算機(jī)仿真十真實(shí)裝置。仿真培訓(xùn)在國內(nèi)外已開始廣泛應(yīng)用。在一些發(fā)達(dá)國家，一個(gè)新的生產(chǎn)工藝、新的裝置的制造都有仿真模型的產(chǎn)生，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析論證，同時(shí)在人員上崗之前通常需通過仿真培訓(xùn)，我國的許多大型企業(yè)也都運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)員工進(jìn)行在職和r’館`u培訓(xùn)。但是，無論是國內(nèi)國外的計(jì)算機(jī)仿真都是基于某一對(duì)象或某一過程的培訓(xùn)，而職業(yè)技術(shù)類院校是面向多專業(yè)、多技能的培養(yǎng)，因此，我們在認(rèn)真研究的基礎(chǔ)上，提出建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的包含計(jì)算機(jī)仿真的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)規(guī)劃和目標(biāo)，以此提高職業(yè)技術(shù)類院校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)效果，同時(shí)提高經(jīng)費(fèi)投人的性價(jià)比。

3.在管理上實(shí)行集中管理、聯(lián)合開發(fā)，實(shí)現(xiàn)資源整合與優(yōu)化。“基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”把各專業(yè)的典型案例進(jìn)行集中整合、統(tǒng)一管理，再配以實(shí)際裝置和合適的仿真教學(xué)模式，一方面可以滿足職業(yè)教育中課堂教學(xué)的理論知識(shí)與真實(shí)的仿真效果相結(jié)合，提高課堂教學(xué)的實(shí)效性;另一方面可以解決學(xué)院在實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)中因?yàn)閷W(xué)生多、設(shè)備少、在規(guī)定的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)使每位學(xué)生的知識(shí)技能都能得到提高的要求，同時(shí)還可以滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和發(fā)展的需要，通過讓學(xué)生自主選擇培訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行操作練習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。

4.在服務(wù)上為社區(qū)、地方、行業(yè)的培訓(xùn)事業(yè)提供平臺(tái)。由于“基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”是一個(gè)開放系統(tǒng)，其素材可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行更新和設(shè)定，同時(shí)也可以按照不同行業(yè)的培訓(xùn)要求及時(shí)更新培訓(xùn)內(nèi)容，學(xué)生通過在教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的培訓(xùn)，再結(jié)合一些真實(shí)裝置的操作，可以很快適應(yīng)崗位需求，達(dá)到事半功倍的效果。

二、建設(shè)內(nèi)容與規(guī)劃原則

在建設(shè)內(nèi)容上，一方面滿足專業(yè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)要求，配置、規(guī)劃、建設(shè)好電子教室和多媒體學(xué)術(shù)報(bào)告廳;另一方面著重規(guī)劃技術(shù)研發(fā)中心，鍛煉并打造一支具有較強(qiáng)能力的科研隊(duì)伍。

基本方案:計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際工業(yè)對(duì)象相結(jié)合。教學(xué)內(nèi)容可分為知識(shí)的理論部分(應(yīng)知)和知識(shí)的應(yīng)用操作能力(應(yīng)會(huì))。計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)，是以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為手段，把應(yīng)知和應(yīng)會(huì)內(nèi)容分別用多媒體教學(xué)課件(教件)和仿真實(shí)訓(xùn)的形式表現(xiàn)出來。其中理論學(xué)習(xí)、機(jī)理研究中的實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證型和研究型)和對(duì)問題的理解主要用教、課件描述，而實(shí)訓(xùn)過程中的操作技能及同一動(dòng)作過程精細(xì)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性的培養(yǎng)則采用大型仿真培訓(xùn)軟件培訓(xùn)。

三、采用三層局域網(wǎng)模式實(shí)現(xiàn)方案

采用三層局域網(wǎng)模式可以方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充和統(tǒng)一維護(hù)管理。包括進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄、調(diào)試、系統(tǒng)組態(tài)。所有資源共有共享。第一層，操作層面(實(shí)物層面);第二層，方案組態(tài)對(duì)象及連接層面(同一對(duì)象下可進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目);第三層，對(duì)象模型或?qū)嶋H對(duì)象層面。 四、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際裝置結(jié)合方案的主要特點(diǎn)

1.投入大大下降，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)效果大大提高.沒有實(shí)訓(xùn)平臺(tái)時(shí):(1)設(shè)備投人一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)班10組(每班40人計(jì));(2)設(shè)備需維護(hù)、維修(需投人人力、物力);(3)設(shè)備的更新、淘汰快(財(cái)力不斷投人);(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的能耗和耗材。有了實(shí)訓(xùn)平臺(tái)后:(1)每人一臺(tái)，各自互不干擾，并可反復(fù)練習(xí)，任意起點(diǎn);(2)可以改變時(shí)標(biāo)，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在線幫助系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供學(xué)習(xí)提示;(4)自主選擇培訓(xùn)內(nèi)容;(5)在線考試系統(tǒng)，及時(shí)檢查學(xué)習(xí)效果。

2.將不易實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容變?yōu)榭赡堋?1)消防過程(危險(xiǎn)過程)的實(shí)訓(xùn);(2)易燃易爆環(huán)境下(危險(xiǎn)場所)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn);(3)易損設(shè)備的操作實(shí)訓(xùn);(4)一次性設(shè)備的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等均可以實(shí)現(xiàn)。

3.滿足培訓(xùn)和專業(yè)調(diào)整后，新建、重組實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。(1)培訓(xùn):高職學(xué)院的發(fā)展必須走學(xué)歷教育(全日制、成人)和各類培訓(xùn)相結(jié)合的道路，從國內(nèi)外高職學(xué)院典型成功案例可以看出各類培訓(xùn)年學(xué)生數(shù)一般都超過學(xué)歷教育的年學(xué)生數(shù)，同時(shí)不難算出各類培訓(xùn)的經(jīng)濟(jì)效益更高，其培訓(xùn)的特點(diǎn)是崗位多、專業(yè)廣、同階段學(xué)習(xí)人數(shù)少。該平臺(tái)可以同時(shí)滿足不同崗位方向的培訓(xùn)人員同時(shí)在線進(jìn)行不同的培訓(xùn)，同時(shí)達(dá)到在不同的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境中進(jìn)行培訓(xùn)的要求。(2)專業(yè)調(diào)整、新建、重組后的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)投人不大，建設(shè)周期短。

4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方案使資源共享成為可能.合法用戶學(xué)生和教師可在任何一個(gè)終端登錄使用資源庫的教學(xué)資源，合法用戶們可在同一個(gè)機(jī)房進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)練習(xí)，集中管理資源更安全，添加、修改更方便。

五、結(jié)論

“基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)培訓(xùn)平臺(tái)”采取計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)際工業(yè)對(duì)象相結(jié)合的方案，在專業(yè)技能培訓(xùn)、技能鑒定與考核等領(lǐng)域提供了一種新的技術(shù)手段。

仿真包括:基理仿真—機(jī)理的研究和教學(xué)過程(課件教件)。即通過教學(xué)課件、教件、電子教材等進(jìn)行仿真，其中動(dòng)作原理與理論原理是真實(shí)的，而學(xué)習(xí)對(duì)象的動(dòng)作過程是模仿的;操作仿真—操作技能的培訓(xùn)、崗前實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐能力的訓(xùn)練，其中操作實(shí)踐過程是真實(shí)的，而操作對(duì)象是模仿的;環(huán)境仿真—模擬各種工作環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境、生活環(huán)境，以便對(duì)真實(shí)環(huán)境下的事物展開研究，其中實(shí)驗(yàn)基理現(xiàn)象是真實(shí)的，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)象是模仿的。實(shí)訓(xùn)場所再配以實(shí)際裝置設(shè)備后，可以同時(shí)解決仿真無實(shí)物對(duì)象存在和仿真可能與實(shí)際存在偏差的問題。

第4篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

研究團(tuán)隊(duì)、制藥產(chǎn)業(yè)及醫(yī)療服務(wù)業(yè)已經(jīng)認(rèn)可生命科學(xué)仿真系統(tǒng)的作用。在化學(xué)工程師和計(jì)算機(jī)輔助過程工程專家的幫助下，生物工程師可以運(yùn)用這些手段解決諸多生理學(xué)和醫(yī)學(xué)問題。

2仿真技術(shù)的研究進(jìn)展

系統(tǒng)生物學(xué)要使用定量分析來研究生命系統(tǒng)。起因于處理大量數(shù)據(jù)的需要。學(xué)者通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，利用定量分析來處理臨床問題，產(chǎn)生了名叫系統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)的新學(xué)科?；瘜W(xué)工程師長期參與生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的定量分析。Peppas和Langer認(rèn)為在20世紀(jì)60年代早期化學(xué)工程師就參與生物醫(yī)藥工程。Bailey和同事研究出一種控制新陳代謝的手段，這種手段不僅可用于生物制造技術(shù)，也可用于其他生物問題。2005年，Solis和Stephanopoulos指出了納米級(jí)的系統(tǒng)工程需要解決的問題。2006年，Doyle和Stelling回顧了用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)去分析代謝網(wǎng)絡(luò)的一些重要的成果。2009年，Eissing、Chaves和Allgower利用仿真模型來分析細(xì)胞死亡。近年來，有許多論文概述了計(jì)算機(jī)工程師和化學(xué)工程師在醫(yī)療系統(tǒng)中的作用。對(duì)化學(xué)工程師，尤其是工藝系統(tǒng)工程師來說，免疫系統(tǒng)是一個(gè)采用仿真技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)，化學(xué)工程師能夠研究免疫系統(tǒng)和病毒之間的相互作用。2004-2005年，Deem開發(fā)了一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研究了病毒和疫苗造成的免疫反應(yīng)的定量模型。Chakraborty在2003年用仿真技術(shù)研究了免疫系統(tǒng)的細(xì)胞間的通信，以及免疫反應(yīng)。2006年，Joly和Pinto認(rèn)為HIV-1發(fā)病機(jī)理的數(shù)學(xué)模型優(yōu)化了藥物治療的方法。這種方法會(huì)導(dǎo)致藥物設(shè)計(jì)和配方設(shè)計(jì)的改進(jìn)。Yin在2007年提議把病毒當(dāng)作一種產(chǎn)品，研究病毒生長和傳播時(shí)需要考慮時(shí)空的影響?？梢灶A(yù)見，將來人們會(huì)用生理學(xué)模型和計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)出最佳藥物配方。為了有效地進(jìn)行仿真，需要根據(jù)生物具體的特性建立多種生理學(xué)計(jì)算模型。幾年前，學(xué)者啟動(dòng)生理組計(jì)劃（PhysiomeProject），旨在尋找人和其他真核生物的計(jì)算模型。迄今為止，該計(jì)劃主要關(guān)注使用CellML標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞電生理學(xué)的數(shù)學(xué)模型。CellML標(biāo)準(zhǔn)是一種使用細(xì)胞進(jìn)程模型的生物物理學(xué)模型標(biāo)準(zhǔn)。另外SBML標(biāo)準(zhǔn)是一種能夠辨識(shí)生物進(jìn)程的計(jì)算機(jī)可讀標(biāo)準(zhǔn)。最近，一個(gè)名為虛擬生理人的項(xiàng)目進(jìn)一步促進(jìn)了歐洲學(xué)者研究生物醫(yī)學(xué)的建模和仿真。學(xué)者開發(fā)了一些數(shù)據(jù)庫去存儲(chǔ)生物模型。細(xì)胞模型系統(tǒng)和生物模型數(shù)據(jù)庫是其中兩個(gè)重要的數(shù)據(jù)庫，兩個(gè)數(shù)據(jù)庫都建議使用CellML標(biāo)準(zhǔn)和SBML標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)者可使用這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫來探索復(fù)雜的生命系統(tǒng)。生物模型在藥物的使用方面有重要作用，這不僅是一個(gè)通用手段，而且對(duì)癌癥治療和眼病治療也有特殊的貢獻(xiàn)。2002年，Cstete和Doyle提出一種生物反饋系統(tǒng)的逆向工程分析原理。2003年，Tyson、Chen和Novak回顧一些生物控制模塊的設(shè)計(jì)原則。

3簡單系統(tǒng)的建模

2001年，Hangos和Cameron強(qiáng)調(diào)明確建立模型的目的，模型是在對(duì)現(xiàn)象總結(jié)的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)能夠接受的方式反映規(guī)律，建模是下一步仿真計(jì)算的基礎(chǔ)。對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)來說建模十分必要。復(fù)雜系統(tǒng)不可能設(shè)計(jì)出含所有現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)椴糠至坎豢蓽y量，并且?guī)讉€(gè)現(xiàn)象間很難找到相互關(guān)系。盡管學(xué)者已經(jīng)在測量基因與代謝領(lǐng)域取得巨大進(jìn)展，但仍有許多生物量無法測量，即便能夠測量出一些，測量的準(zhǔn)確性也不夠高。下面的例子是倫敦大學(xué)研究得到的一種模型，該模型模擬了血流改變時(shí)動(dòng)脈壁內(nèi)皮細(xì)胞的反應(yīng)。血流改變刺激細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)信號(hào)，而這些化學(xué)信號(hào)拉長了內(nèi)皮細(xì)胞，在某些條件下，巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈壁上增加了，最后導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的位置與血流改變的區(qū)域息息相關(guān)。并造成影響。學(xué)者研究出兩個(gè)模型來探索這種影響。模型一是細(xì)胞表面的血液模型，首先把細(xì)胞表面分解成許多不同的小三角形區(qū)域（0.4um），這個(gè)模型可以看成一個(gè)斯托克斯公式的邊界積分表達(dá)式，通過該模型可以研究在血流作用下細(xì)胞的受力情況。模型二研究了力對(duì)細(xì)胞骨架的影響，細(xì)胞骨架保持細(xì)胞形狀，可以使用開爾文體模型研究這個(gè)問題，它是由1個(gè)緩沖器和2個(gè)平行的彈簧構(gòu)成的黏性彈性系統(tǒng)，開爾文體代表一種將機(jī)械力轉(zhuǎn)化成生化信號(hào)的細(xì)胞成分，這種生化信號(hào)會(huì)導(dǎo)致Src激酶的活化，Src激酶會(huì)調(diào)節(jié)Rho激酶和GTP酶（Rac和Rho），而Rho激酶和GTP酶可以控制細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)。簡單的展示了該過程。此模型可以解釋很多現(xiàn)象，但仍然有一些問題解釋不了，例如當(dāng)涉及體內(nèi)細(xì)胞間的通信時(shí)，該模型不適用。研究人員建立復(fù)雜的仿真模型，這些模型涉及化學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域，可以使用這些模型來進(jìn)一步研究各種生理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)現(xiàn)象。

4復(fù)雜系統(tǒng)的建模

生命系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性，生命系統(tǒng)和多反饋的魯棒性系統(tǒng)相似。建模時(shí)要識(shí)別模型中的薄弱區(qū)域，在該薄弱區(qū)域模型可能不夠準(zhǔn)確，需要用模型進(jìn)行預(yù)測，這要求修改模型。在復(fù)雜模型中，特別要注意內(nèi)部參數(shù)不能測量的區(qū)域，當(dāng)處理涉及復(fù)雜生理問題時(shí)，這些區(qū)域變得很重要。原料中包括必要成分A，A和其它成分一起加到反應(yīng)器。在該反應(yīng)器上，一些原料反應(yīng)生成副產(chǎn)物B。在這個(gè)過程中，在一定范圍內(nèi)控制成分A的數(shù)量很重要。在反應(yīng)器上，A在催化劑C的催化下生成B，B在催化劑D的催化下生成A。A的數(shù)量決定CSTR產(chǎn)生C或者D的數(shù)量。如果A加入很多，將會(huì)產(chǎn)生C催化正反應(yīng)。如果A加入的很少，將產(chǎn)生D催化逆反應(yīng)。與此同時(shí)，膜反應(yīng)器過濾掉廢物。這個(gè)簡單的工藝流程初步反映了血液中葡萄糖調(diào)節(jié)機(jī)制。葡萄糖由腸道進(jìn)入血液，并供給其它所有的器官。葡萄糖維持在一定濃度很重要，因?yàn)榫S持在一定濃度可以確保人類各種機(jī)能的良好反應(yīng)，這種調(diào)節(jié)過程稱為葡萄糖穩(wěn)態(tài)。如果葡萄糖糖濃度高，胰腺產(chǎn)生胰島素，指示肝臟把葡萄糖轉(zhuǎn)化成糖原，如果血液中的葡萄糖濃度低，胰腺產(chǎn)生胰高血糖素，將糖原轉(zhuǎn)化回葡萄糖。肝細(xì)胞還將血液中廢品送入膽汁，并通過膽管過濾并排泄。這是一個(gè)涉及多個(gè)器官的復(fù)雜系統(tǒng)，探索該系統(tǒng)需要考慮許多器官間的聯(lián)系，葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)可以用7個(gè)模型表示。

1）.胰高血糖素受體模型

通過胰高血糖素模擬肝細(xì)胞表面受體的活化，受體活化產(chǎn)生三磷酸肌醇。該模型由5個(gè)微分方程構(gòu)成，分別描述受體的各種狀態(tài)、G蛋白的活化和三磷酸肌醇的產(chǎn)生。

2）.鈣模型

模擬由三磷酸肌醇活化產(chǎn)生的鈣信號(hào)通路。該模型由2個(gè)微分方程構(gòu)成，分別涉及細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣濃度。鈣模型的前提是Hill方程。

3）.環(huán)磷酸腺苷模型

模擬受體的活化和環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生。該模型由5個(gè)微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于環(huán)磷酸腺苷的濃度、S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的濃度、受體的比例、不活動(dòng)的比例以及核定位蛋白激酶A的比例。模型遵守Hill方程。

4）.胰島素模型

模擬肝臟對(duì)于胰島素的反應(yīng)，該模型由1個(gè)描述糖原合成酶激酶（GSK）活化的微分方程構(gòu)成。

5）.血液模型

模擬葡萄糖在血液、肝臟和胰腺之間的運(yùn)輸，該模型由1個(gè)描述血液中葡萄糖濃度的微分方程構(gòu)成。

6）.糖原分解模型

模擬控制糖原分解與合成的4個(gè)因素，葡萄糖及6磷酸葡萄糖的控制、鈣離子的控制、環(huán)磷酸腺苷的控制、胰島素的控制。該模型是一個(gè)模糊邏輯模型，該模型描述糖原合成酶（Sta，控制糖原合成速率）及糖原磷酸化酶（Pho，控制糖原分解速率）的活性水平。該模型由4個(gè)微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于糖原磷酸化酶（Pho）、糖原合成酶（Sta）、糖原和細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖。

7）.胰腺模型

模擬胰高血糖素或胰島素的釋放。該模型由2個(gè)微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于胰島素和胰高血糖素的血液濃度。每一個(gè)微分方程都要遵循Hill方程。上述7個(gè)模型共同構(gòu)成葡萄糖的調(diào)控模型，需要軟件管理系統(tǒng)來協(xié)調(diào)它們。Saffrey等人在2007年描述一種模型管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)用來存儲(chǔ)模型和數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，上述的7個(gè)模型互相聯(lián)系，共同模擬出葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。Hetherington等人詳細(xì)描述這個(gè)葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的模型。

5完善和應(yīng)用模型

建立模型以后，需要進(jìn)一步完善。可以選擇各種不同的實(shí)驗(yàn)者，將實(shí)驗(yàn)者分成多個(gè)小組，分別觀察和記錄他們的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善和調(diào)整模型，甚至改變模型，最終確定適合不同人的具體的模型。通過這些具體的模型可以預(yù)測未來的變化情況，為了達(dá)到某些目的也可以設(shè)計(jì)一些干預(yù)措施。在其他領(lǐng)域中，學(xué)者已經(jīng)充分研究了基于模型工程的設(shè)計(jì)方法，利用這些設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到一些想要的結(jié)果，雖然這些設(shè)計(jì)方法還不成熟，需要進(jìn)一步完善，但值得借鑒。在生命科學(xué)中，要特別注意干預(yù)措施也可能會(huì)導(dǎo)致一些危害。這些干預(yù)措施包括環(huán)境干預(yù)、藥理學(xué)干預(yù)或基因干預(yù)。環(huán)境干預(yù)通過物理或化學(xué)因素，藥理學(xué)干預(yù)主要通過臨床干預(yù)。在上一部分描述的復(fù)合模型中，廣泛的使用了計(jì)算機(jī)輔助過程工程技術(shù)，和優(yōu)化技術(shù)尋找最佳解決方案，如糖尿病患者的最佳胰島素劑量；使用隨機(jī)技術(shù)尋找高敏感度模型的解決方案；使用區(qū)間方法確定能夠接受的最壞情況。上述方法和模型已經(jīng)被用來預(yù)防一些疾病。如糖尿病患者很可能患非酒精性脂肪肝（NAFLD），利用上述方法可以提出一些措施，有效地避免Ⅱ型糖尿病患者患非酒精性脂肪肝（NAFLD）?；谀Ｐ偷姆椒ǎɡ鐑?yōu)化、隨機(jī)分析、間隔方法）將促進(jìn)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，并且隨著生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，這些方法將更完善。要在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中很好地使用這些方法和模型，必須要掌握生命科學(xué)的知識(shí)和計(jì)算機(jī)的知識(shí)，單個(gè)的研究者常常不具有這兩個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，因此合作很重要。那些希望從事相關(guān)研究工作的學(xué)者必須合作，例如通過短期或長期項(xiàng)目，建立一個(gè)促進(jìn)合作的機(jī)制。

6結(jié)論

第5篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

論文關(guān)鍵詞： 信息技術(shù)　微電子專業(yè)教學(xué)　應(yīng)用

論文摘 要： 信息技術(shù)包括多媒體技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，等等。它的飛速發(fā)展和廣泛普及，使得傳統(tǒng)的教學(xué)方法正在向現(xiàn)代教育技術(shù)方法轉(zhuǎn)變。針對(duì)新興的多學(xué)科綜合的微電子專業(yè)，作者討論了信息技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的作用與意義，聯(lián)系實(shí)際教學(xué)實(shí)踐，指出了各種信息技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用中需注意的關(guān)鍵問題。

信息技術(shù)是現(xiàn)代教育技術(shù)的基石和重要組成部分?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中提出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”；“強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用。提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果”。信息技術(shù)與高校專業(yè)教學(xué)相結(jié)合，可以改進(jìn)教學(xué)手段、創(chuàng)新教學(xué)方法、提高教學(xué)效率、增強(qiáng)教學(xué)效果。

微電子專業(yè)是我國近年來大力發(fā)展的一個(gè)多學(xué)科綜合、高技術(shù)密集的新興專業(yè)，主要研究半導(dǎo)體材料、器件與工藝和集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和測試等理論和技術(shù)。微電子專業(yè)教學(xué)由于課程開設(shè)時(shí)間較短、涉及學(xué)科多、理論性強(qiáng)、同時(shí)又與實(shí)踐結(jié)合緊密。因此如何有效地改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量成為微電子專業(yè)教學(xué)中迫切需要解決的問題。將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用到微電子專業(yè)的教學(xué)活動(dòng)中，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，促進(jìn)了教師與學(xué)生的互動(dòng)，取得了很好的教學(xué)效果。

1.多媒體技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

多媒體教學(xué)是信息技術(shù)在教學(xué)過程中最典型、最廣泛的具體應(yīng)用。多媒體信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用是指采用圖像、動(dòng)畫、視頻等新穎的教學(xué)形式，將教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象地展示給學(xué)生，使學(xué)生獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)。多媒體教學(xué)方式有助于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容，特別是重難點(diǎn)內(nèi)容的理解和吸收，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的突破和有益的補(bǔ)充。針對(duì)于微電子專業(yè)的特殊性和綜合性，我們在教學(xué)中采用多種多媒體表現(xiàn)方式，分別應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

1.1幻燈片教學(xué)

多媒體輔助教學(xué)課件通常由多頁幻燈片組成。在幻燈片中可以插入各種對(duì)象如文字、圖片、圖形、表格、藝術(shù)字和聲音等，把抽象的、難以直接用語言表達(dá)的概念和理論以直觀的、易于接受的形式表現(xiàn)出來，有效地增強(qiáng)了教學(xué)效果。微電子專業(yè)課程理論較多，信息量大，直接講授學(xué)生感到比較枯燥。使用幻燈片教學(xué)后，色彩豐富，圖形清楚，概念清晰，有助于把抽象概念形象化，復(fù)雜問題簡明化，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)習(xí)效率。

1.2動(dòng)畫演示

電腦動(dòng)畫的運(yùn)用能夠進(jìn)一步提升多媒體技術(shù)的作用和效果。動(dòng)畫能夠?qū)⑽㈦娮訉I(yè)課程中遇到的深?yuàn)W的理論問題和復(fù)雜的內(nèi)部機(jī)理，通過簡單的畫面動(dòng)態(tài)地表示出來，從而使學(xué)生加快加深理解，特別有利于重點(diǎn)難點(diǎn)的掌握。另外，電腦動(dòng)畫能夠逼真地再現(xiàn)微電子工藝流程的加工過程，可以模擬實(shí)際操作步驟，從而可以代替或輔助部分實(shí)踐教學(xué)。

1.3錄像放映

微電子專業(yè)的實(shí)習(xí)單位往往是高投資、大規(guī)模、貴重設(shè)備云集的高科技公司。這些公司管理制度嚴(yán)格、專業(yè)程度高，對(duì)在校學(xué)生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)有著很多限制，同學(xué)們經(jīng)常只能去參觀工廠環(huán)境，遠(yuǎn)眺機(jī)器的運(yùn)作，甚至有些生產(chǎn)企業(yè)不對(duì)學(xué)生開放實(shí)習(xí)。這樣，教學(xué)得不到生產(chǎn)實(shí)踐的支持，使得理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，降低了教學(xué)效果。而將企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)流程拍成錄像，或者購置相關(guān)內(nèi)容的影像資料，通過多媒體放映給同學(xué)觀看，可以近距離地觀摩生產(chǎn)流程和設(shè)備運(yùn)作、了解技術(shù)細(xì)節(jié)，對(duì)不甚明白的內(nèi)容可以反復(fù)觀看。采用這種方式進(jìn)行教學(xué)，同學(xué)們紛紛反映大開眼界，受益匪淺，不僅對(duì)課程里所學(xué)的內(nèi)容有了直觀的認(rèn)識(shí)，而且了解到產(chǎn)業(yè)的前沿發(fā)展。

2.虛擬仿真技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

得益于計(jì)算機(jī)硬件的飛速進(jìn)步和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)成為當(dāng)前流行的新型教學(xué)手段。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，局限于實(shí)驗(yàn)室購置的設(shè)備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格高昂、操作復(fù)雜、容易損傷，使同學(xué)很難得到上機(jī)鍛煉的機(jī)會(huì)。而使用基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)方式，過程簡單靈活，交互方式多樣，結(jié)果直觀明了，既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析、綜合能力，又能提高學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。

虛擬仿真技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是在電路設(shè)計(jì)方面，基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation，EDA）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子線路（包括集成電路與版圖）的模擬仿真；二是在微電子工藝與器件方面，基于半導(dǎo)體工藝和器件的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（Technology Computer Aided Design，TCAD）實(shí)現(xiàn)對(duì)微電子制造工藝和半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及工作過程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強(qiáng)大功能，包括軟件所具有的可升級(jí)性，在課堂和實(shí)驗(yàn)中通過軟件設(shè)計(jì)微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學(xué)概念清晰，內(nèi)容生動(dòng)，過程可視，還能夠大幅節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置和維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)高效。

3.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

近年來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加普及，也更加方便，特別是校園局域網(wǎng)的建設(shè)，提供了學(xué)生隨時(shí)隨地使用各種終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的教育環(huán)境。這也促使我們把教學(xué)平臺(tái)從教室向網(wǎng)絡(luò)拓展，必然在一定程度上改變教學(xué)的形式和基本架構(gòu)，帶來革命性的變化。

互聯(lián)網(wǎng)和校園局域網(wǎng)一方面可以作為信息資源庫，為微電子專業(yè)課程教學(xué)提供教學(xué)教案、課件、習(xí)題等資源的下載和在線瀏覽；另一方面也可以作為師生課外互動(dòng)的平臺(tái)，進(jìn)行答疑、作業(yè)提交、通知等教學(xué)活動(dòng)。這兩種方式也是目前微電子教學(xué)中最主要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用手段。使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有助于師生雙方的交流，教學(xué)信息的豐富，以及多元化教學(xué)，等等。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的推廣和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，極大地推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)體系中的應(yīng)用，將會(huì)成為現(xiàn)代教育技術(shù)的主流之一。

綜合運(yùn)用信息技術(shù)的各種方法和手段，結(jié)合微電子專業(yè)特點(diǎn)，更新教學(xué)觀念，加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，能夠有效地提升教學(xué)效率和效果，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的符合社會(huì)需求的專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

［1］劉子良.發(fā)揮幻燈片在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的作用［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2007，52（6）：22-24.

第6篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù)；現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；機(jī)械產(chǎn)品；機(jī)械設(shè)計(jì)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A中圖分類號(hào)：TH166文章編號(hào)：1009-2374（2016）05-0073-02

作者簡介：伊紀(jì)斌（1994-），男，山東淄博人，山東理工大學(xué)國防教育學(xué)院學(xué)生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)制造的快速發(fā)展，現(xiàn)代化的市場要求產(chǎn)品生產(chǎn)廠商要以最快的速度、最優(yōu)的品質(zhì)、最短的研發(fā)時(shí)間、最低的成本消耗和最佳的服務(wù)來滿足顧客的需求。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是在圖紙結(jié)合產(chǎn)品的特性和設(shè)計(jì)的具體要求進(jìn)行的，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中需要提前對(duì)設(shè)計(jì)中的設(shè)備裝配的干擾因素的不確定進(jìn)行考慮，但是產(chǎn)品在裝配中的缺陷只有在產(chǎn)品開發(fā)的后期才能暴露出來或者在產(chǎn)品的試制階段和裝配中顯現(xiàn)出來。如果設(shè)計(jì)的零件已經(jīng)開始投入生產(chǎn)了，那么損失就更加嚴(yán)重了。產(chǎn)品的質(zhì)量在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝比較粗糙、開發(fā)的效率低、花費(fèi)時(shí)間比較長、耗費(fèi)的資金比較大。在變化速度快、持續(xù)性發(fā)展和不可預(yù)測性市場中難以適應(yīng)。因此，企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)需要具備高度的柔性和快速的反應(yīng)，與此同時(shí)信息技術(shù)的飛速發(fā)展保證了機(jī)械制造的先進(jìn)性，信息化的使用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)十分重要。

1虛擬機(jī)械制造技術(shù)

以往傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的設(shè)備條件比較差，設(shè)計(jì)技術(shù)性不強(qiáng)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念比較保守，設(shè)計(jì)的手段主要依靠的是粗略的計(jì)算和估算，主要是在較多的簡化和靜止化假設(shè)中完成機(jī)械工程的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較大的隨意性，并且設(shè)計(jì)的關(guān)鍵過程還對(duì)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)習(xí)慣具有很大的依賴性。設(shè)計(jì)的過程很難實(shí)現(xiàn)合理、高效和準(zhǔn)確。但是在現(xiàn)代化虛擬設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)、設(shè)計(jì)過程靜態(tài)性和設(shè)計(jì)理念隨意性向現(xiàn)代化設(shè)計(jì)精確性、以數(shù)據(jù)知識(shí)工程和專家系統(tǒng)為保證的設(shè)計(jì)方式的發(fā)展，虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)需要對(duì)必要的信息進(jìn)行檢索、分析和收集。最終找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案和數(shù)值運(yùn)算的方式，當(dāng)然也會(huì)對(duì)CAD技術(shù)和人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等進(jìn)行大量的應(yīng)用。虛擬機(jī)械制造技術(shù)主要是在虛擬環(huán)境下對(duì)計(jì)算機(jī)的模型進(jìn)行虛擬分析的一種計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)。該技術(shù)集成并綜合應(yīng)用了綜合性的機(jī)械制造環(huán)境，主要包括了各種仿真、分析、應(yīng)用等工具以及信息模型和控制工具等。虛擬制造需要經(jīng)歷的主要階段有裝配產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真、回收利用。依靠虛擬制造技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)人員不需要將所有的零件設(shè)備生產(chǎn)制造出來，可以通過對(duì)零件模型的建立，隨后對(duì)零件進(jìn)行虛擬裝配，并對(duì)各零件部位之間的裝配間隙進(jìn)行干涉、對(duì)裝配的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)檢查，對(duì)零件設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果零件不符合設(shè)計(jì)要求，可以依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)方便及時(shí)更改模型，最后形成新的零部件設(shè)計(jì)圖和裝配圖，達(dá)到設(shè)計(jì)、裝配和制造檢驗(yàn)的協(xié)調(diào)。

2虛擬制造技術(shù)的關(guān)鍵

虛擬制造技術(shù)包含了許多方面，主要有設(shè)計(jì)技術(shù)的提出、產(chǎn)品制造過程的抽取、原模型的建立、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、建模仿真等。下面就對(duì)虛擬制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

2.1虛擬技術(shù)中的建模技術(shù)

虛擬指的是在系統(tǒng)中將現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)映射到虛擬環(huán)境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計(jì)算機(jī)化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內(nèi)容有生產(chǎn)模型建立、產(chǎn)品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結(jié)構(gòu)的建立。生產(chǎn)模型中有靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩種。靜態(tài)描述主要是關(guān)于對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性。動(dòng)態(tài)描述是在已經(jīng)被得知的系統(tǒng)狀態(tài)和需求的性質(zhì)上對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)過程進(jìn)行全面的預(yù)測。在制造過程中我們將種種實(shí)體對(duì)象總的稱之為產(chǎn)品模型。在產(chǎn)品的模型建立中需要對(duì)產(chǎn)品的明細(xì)、形狀特征等方面進(jìn)行描述。對(duì)于VMS而言，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)施過程的全部繼承必須具備完整的產(chǎn)品模型。因此在虛擬制造中的產(chǎn)品模型不再是單一和靜止的，它可以運(yùn)用抽象的技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過程中對(duì)產(chǎn)品的工藝參數(shù)和關(guān)于產(chǎn)品功能的各種因素進(jìn)行聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品模型和生產(chǎn)模型之間相互作用的反映。

2.2虛擬制造技術(shù)中的仿真技術(shù)

仿真指的是通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象化和簡潔化最終形成的系統(tǒng)模型，并且在仿真的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)用，最終得到相應(yīng)的系統(tǒng)性性能分析。仿真主要以系統(tǒng)模型為主體的研究方法，它對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)系統(tǒng)沒有直接的干擾作用，并且仿真系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)完成在實(shí)際工作中需要很長時(shí)間的工作，有效縮短了生產(chǎn)決策的時(shí)間，最大化地避免了對(duì)人力、物力和資金的投入以及浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)技術(shù)還有很好的仿真修復(fù)功能，最大化地保證了方案的最優(yōu)。仿真技術(shù)過程的主要步驟有系統(tǒng)研究、數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計(jì)算、仿真模型的運(yùn)行、結(jié)果的輸出和分析。仿真在產(chǎn)品的制造過程主要被分為制造的仿真和加工的仿真。在系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)中主要涉及的是產(chǎn)品建模、設(shè)計(jì)交互行為仿真等。方便對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，及時(shí)進(jìn)行反饋，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。加工過程的仿真主要有切削、裝配、檢驗(yàn)及焊接、壓力加工和鑄造等。以上兩種仿真過程是相對(duì)獨(dú)立的，兩者不能實(shí)現(xiàn)集成，而VM中應(yīng)建立全面過程的統(tǒng)一仿真。

2.3虛擬制造中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目的是改善計(jì)算機(jī)的交互方式，提高計(jì)算機(jī)的可操作性，它是在對(duì)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和多種顯示以及控制等接口設(shè)備的基礎(chǔ)上，以交互的三維環(huán)境為人提供沉浸體驗(yàn)的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由圖形系統(tǒng)和多種接口設(shè)備組成，使人在虛擬環(huán)境中感受到真實(shí)的沉浸感覺，交互性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有操作者、機(jī)器和人機(jī)接口。它幫助提升人和計(jì)算機(jī)間的和諧度，同時(shí)也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的模擬。在用戶交互輸入以及輸出修改虛擬環(huán)境的條件下，使人達(dá)到身臨其境的沉浸感覺。VM的關(guān)鍵技術(shù)之一就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

3機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)介紹

虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中被稱作機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，它是20世紀(jì)80年代在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展中發(fā)展起來的一種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。在計(jì)算機(jī)建立樣機(jī)模型后，對(duì)模型的多種動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行具體的分析，最后對(duì)樣機(jī)方案實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。用數(shù)字化模型代替物理性的樣機(jī)。通過虛擬樣機(jī)技術(shù)的作用，簡化了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間，最大程度降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)性能的提升，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化和最具創(chuàng)新性。綜合以上優(yōu)勢，該技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就受到了眾多工業(yè)發(fā)達(dá)和高等院校及設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)的重視，許多著名的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)者都對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了引入并運(yùn)用在自身產(chǎn)品的開發(fā)中，并且取得了極好的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效益。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)

中應(yīng)用仿真技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工序等方面的選用以及工藝參數(shù)、加工工藝、裝配工藝等構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性等均可以實(shí)現(xiàn)建模仿真。

4虛擬制造技術(shù)在機(jī)械工程中發(fā)揮的優(yōu)勢

4.1強(qiáng)大的通用性和分析處理復(fù)雜問題的能力

虛擬樣機(jī)技術(shù)建立和發(fā)展的基礎(chǔ)是分析力學(xué)和多體運(yùn)動(dòng)力學(xué)，該技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)建模。因此，大多數(shù)的虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件主要運(yùn)用的是帶約束乘子的微分代數(shù)混合方程。令每個(gè)構(gòu)件都有六個(gè)自由度是它的核心，還要要求其對(duì)多余的自由度進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)其具有良好的通用性，達(dá)到適用性強(qiáng)的目的。與此同時(shí)，虛擬樣機(jī)技術(shù)還對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的詳細(xì)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮，具體指彈性、接觸和摩擦等因素。

4.2為機(jī)械系統(tǒng)建模帶來便利

傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)建模中要先建立運(yùn)動(dòng)分析，隨后在運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)力分析，這中間需要許多的圖形分析和公式推導(dǎo)。但是圖形的分析和公式的推導(dǎo)過程往往比較復(fù)雜，并且錯(cuò)誤率高。同樣的建模過程中設(shè)計(jì)人員只需要將機(jī)械的構(gòu)成方式和連接方法以及相應(yīng)的物理參數(shù)實(shí)施輸入，其后的建模和求解只需要計(jì)算來完成就可以了，極大地幫助設(shè)計(jì)人員承擔(dān)了許多的設(shè)計(jì)難度。

4.3強(qiáng)大的后期處理能力

在傳統(tǒng)的分析方法上通常得出的是大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的理解還要依靠豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論。但是運(yùn)用虛擬樣機(jī)計(jì)算軟件為復(fù)雜性的數(shù)據(jù)提供了可視化技術(shù)，使得設(shè)計(jì)人員直觀地看到機(jī)械設(shè)計(jì)的性能和運(yùn)動(dòng)效果。

5結(jié)語

虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代工程機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)、試制等一系列過程的直觀性。實(shí)現(xiàn)了在產(chǎn)品真正制造出來前，可以在虛擬的制造環(huán)境中生成產(chǎn)品的原型，更好地替代現(xiàn)實(shí)中的硬件產(chǎn)品，更方便地對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能和可生產(chǎn)性進(jìn)行評(píng)估，極大地縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期，最大化地節(jié)約了產(chǎn)品開發(fā)的成本，保證產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)可以適應(yīng)市場的靈活性的變化。虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械制造中的綜合應(yīng)用。在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)，不僅不會(huì)造成實(shí)際物質(zhì)的浪費(fèi)，并且還能更直觀地了解產(chǎn)品生產(chǎn)的具體情況，打開了機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的全新局面。

參考文獻(xiàn)

[1]李銳．虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]．河南科技，2013，（13）．

[2]劉玲娣．淺談虛擬制造技術(shù)在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J]．河北農(nóng)機(jī)，2013，（2）．

[3]孫福臻，閻勤勞，單忠德，等．機(jī)械虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010，（5）．

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第7篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：流水線加熱爐，復(fù)雜對(duì)象，PID控制，模糊控制

 

1.引言

傳統(tǒng)PID控制方式是建立在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，根據(jù)被控對(duì)象的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，獲得控制參數(shù)[1]。PID控制原理簡單，適應(yīng)性好，在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛[2]。而模糊控制不依賴數(shù)學(xué)模型，是一種智能控制方式，具有很強(qiáng)的魯棒性和穩(wěn)定性，適用于難以建立數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)[3]。本文以流水線加熱爐為控制對(duì)象，應(yīng)用PID控制和模糊控制兩種方式進(jìn)行溫度控制，均得到較好的控制結(jié)果，溫差在±1℃以內(nèi),然而通過響應(yīng)過程中的超調(diào)量和響應(yīng)速度來看，模糊控制的優(yōu)勢更加明顯。

2.流水線加熱爐結(jié)構(gòu)

流水線加熱爐是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它的整個(gè)爐體由三個(gè)區(qū)，即預(yù)熱區(qū)、高溫區(qū)和降溫區(qū)組成，可以模擬工業(yè)爐膛預(yù)熱、高溫和冷卻三個(gè)工作區(qū)的溫度控制，提供與實(shí)際工業(yè)背景相似的操作條件。在每個(gè)爐膛側(cè)面都有一個(gè)進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處有PTC加熱板，將送風(fēng)風(fēng)機(jī)送到爐膛內(nèi)的風(fēng)加熱成為熱風(fēng)，達(dá)到加熱爐膛溫度的目的。免費(fèi)論文。

3.流水線加熱爐溫度半實(shí)物仿真控制系統(tǒng)

半實(shí)物仿真技術(shù)是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來，是在仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的仿真回路中接入所研究系統(tǒng)的部分實(shí)物的仿真[4]。半實(shí)物仿真技術(shù)既有計(jì)算機(jī)仿真成本低等特點(diǎn)，又能保證復(fù)雜對(duì)象模型的準(zhǔn)確。

本文以流水線加熱爐為控制對(duì)象建立起溫度半實(shí)物仿真控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括以下三個(gè)方面：MATLAB/Simulink OPC服務(wù)器、WAGO PLC 750-842和流水線加熱爐，MATLAB/SimulinkOPC服務(wù)器和WAGO PLC 750-842通過使用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊，WAGO PLC750-842和流水線加熱爐通過I/O口實(shí)現(xiàn)前者對(duì)后者的控制，整個(gè)系統(tǒng)的三部分在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，在實(shí)際操作過程中相互影響和控制，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 流水線加熱爐溫度半實(shí)物仿真控制系統(tǒng)

4.流水線加熱爐數(shù)學(xué)模型的建立

被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型是反映被控過程輸入量與輸出量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，研究分析被控對(duì)象的特性，就要建立描述被控對(duì)象特性的數(shù)學(xué)模型[5]。加熱爐的爐溫變化過程具有一般溫度過程的基本特征，即為一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)，其特征參數(shù)有三個(gè)：靜態(tài)放大系數(shù)K，慣性常數(shù)T和滯后時(shí)間τ。

將流水線加熱爐三個(gè)爐膛分別看成三個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，給定每個(gè)爐膛進(jìn)風(fēng)口處的PTC加熱板一定加熱功率，得到相應(yīng)流水線加熱爐爐膛溫度階躍曲線，利用切線作圖法可以確定一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)的特征參數(shù)。對(duì)于一條形狀為S型特性曲線，設(shè)階躍輸入幅值為Δu，階躍響應(yīng)的初始值為y（0），系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的響應(yīng)為y（∞），則

在特性曲線的拐點(diǎn)處做切線，切點(diǎn)向時(shí)間軸引垂線，交點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)之間的距離即為τ，切線與穩(wěn)態(tài)值的漸近線的交點(diǎn)向時(shí)間軸做垂線的交點(diǎn)與原交點(diǎn)之間的距離即為T[6]。各部分的數(shù)學(xué)模型如下。免費(fèi)論文。

通過作圖得到流水線加熱爐預(yù)熱區(qū)爐膛數(shù)學(xué)模型為：

高溫區(qū)爐膛數(shù)學(xué)模型為：

降溫區(qū)爐膛數(shù)學(xué)模型為：

作圖法擬合性較差，但簡單直觀，所以應(yīng)用的十分廣泛。

5.PID控制方案

利用所建立的半實(shí)物仿真控制系統(tǒng)，在上位機(jī)利用MATLAB/Simulink建立仿真PID控制器，將流水線加熱爐實(shí)物放置在控制回路當(dāng)中。

設(shè)定溫度與爐膛實(shí)際溫度的誤差經(jīng)過PID控制器，輸出控制量給PTC加熱板控制端。根據(jù)前面求得的流水線加熱爐各個(gè)爐區(qū)的數(shù)學(xué)模型，利用Ziegler-Nichols整定方法確定PID控制的初始參數(shù)。免費(fèi)論文。

由于流水線加熱爐是純滯后系統(tǒng)，所以PID控制中微分不起作用，選用PI控制方式。進(jìn)過計(jì)算，求得預(yù)熱區(qū)初始控制參數(shù)為：Kp=0.237，Ki=0.0036；高溫區(qū)初始控制參數(shù)為：Kp=0.26，Ki=0.0034；降溫區(qū)初始控制參數(shù)為：Kp=0.265，Ki=0.0039。利用PID控制初始參數(shù)對(duì)流水線加熱爐的各個(gè)區(qū)爐膛進(jìn)行溫度控制，得到控制的結(jié)果。

根據(jù)PID參數(shù)調(diào)節(jié)原則，Kp值大偏差減小，Ki能消除控制中的靜態(tài)誤差，但是Ki的值增大可能導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)整之后，利用PID控制方式對(duì)流水線加熱爐的三個(gè)區(qū)控制得到結(jié)果，穩(wěn)定時(shí)溫差都在±1℃以內(nèi)。

6.模糊控制方案

模糊控制是智能控制的一種，是操作者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)能模仿人工智能的模糊控制器進(jìn)行的控制，模糊控制不需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型就能得到很好的效果。模糊控制器是模糊控制的核心，在MATLAB中有模糊推理編輯系統(tǒng)，編輯好的模糊推理過程能在Simulink的模糊控制器模塊中直接調(diào)用。選擇描述模糊變量的詞集為7個(gè){負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}，隸屬度函數(shù)的形狀選擇三角型，根據(jù)掌握的流水線加熱爐的特性。在模糊推理系統(tǒng)中輸入規(guī)則后保存，就可以被Simulink模糊控制工具箱里的FuzzyController with Ruleviewer模塊調(diào)用了。設(shè)定溫度與爐膛實(shí)際溫度之間的誤差通過模糊控制器，輸出控制量給PTC控制端，控制其加熱功率。調(diào)整控制器比例因子和量化因子，得到控制結(jié)果。同樣，對(duì)每個(gè)爐區(qū)的模糊控制結(jié)果溫差都在±1℃以內(nèi)。

7.結(jié)論

從對(duì)流水線加熱爐的各個(gè)爐膛的PID控制和模糊控制的結(jié)果曲線可以看出， PID控制方式的超調(diào)量比較大，σss在10℃左右，而模糊控制方式σss在5℃以內(nèi)；然而，模糊控制的響應(yīng)時(shí)間要比PID控制的響應(yīng)時(shí)間短的多。綜上，利用模糊控制方案對(duì)于控制具有大慣性、大滯后的復(fù)雜系統(tǒng)，比PID控制更有優(yōu)勢；并且模糊控制不需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)起來比PID控制簡單。本文中所利用的半實(shí)物仿真控制方法，便于修改控制參數(shù)和設(shè)計(jì)控制器，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約成本，可以在過程控制中推廣利用。

參考文獻(xiàn)

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第8篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

論文摘要：探討了電氣及自動(dòng)化專業(yè)控制類相關(guān)課程關(guān)系及地位，結(jié)合控制類課程的問題進(jìn)行深入的分析與研究，從教學(xué)內(nèi)容、方法及形式、教材建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行全方位、多層次的改革探索和實(shí)踐，將對(duì)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。

對(duì)于電氣及自動(dòng)化信息類專業(yè)學(xué)生來講，控制類相關(guān)課程具有重要地位，主要包含“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過程控制”、“計(jì)算機(jī)控制”等相關(guān)課程。“自動(dòng)控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課該課程，是一門重要的控制類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業(yè)，越來越多的非控制類專業(yè)也都把自動(dòng)控制理論作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課來學(xué)習(xí)。但是“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”課程數(shù)學(xué)計(jì)算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業(yè)課，沒有具體應(yīng)用的物理模型，僅以數(shù)學(xué)模型為基線講，學(xué)生往往會(huì)認(rèn)為“自動(dòng)控制理論”與專業(yè)無關(guān)而無學(xué)習(xí)興趣，這是多年來常規(guī)教學(xué)始終感到困惑的原因。而后續(xù)“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過程控制”、“計(jì)算機(jī)控制”專業(yè)課是以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。如何講授“強(qiáng)理論性”課程，使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到學(xué)好理論可獲得對(duì)電氣信息類多門專業(yè)課的理論支撐，從而學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程是教學(xué)改革的主要目的。需結(jié)合“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”專業(yè)基礎(chǔ)理論課程與“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過程控制”，“計(jì)算機(jī)控制”專業(yè)課程的問題進(jìn)行深入的分析與研究，從教學(xué)內(nèi)容、方法及形式、教材建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行全方位、多層次的改革探索和實(shí)踐，將對(duì)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。

本項(xiàng)目探討了如何更新和重組控制理論相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性，以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。提出如何學(xué)習(xí)和掌握這些課程，包含“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過程控制”、“計(jì)算機(jī)控制”等控制類課程的教學(xué)內(nèi)容的一些方法和措施。

一、教學(xué)內(nèi)容、方法及形式改革

1.教學(xué)設(shè)計(jì)

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)現(xiàn)論及現(xiàn)代方法的內(nèi)容，很好地解決先修課程和后續(xù)課程的銜接問題，避免內(nèi)容的重復(fù)，進(jìn)一步優(yōu)化課程體系。建立一套適應(yīng)性強(qiáng)的包括理論講授、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)和強(qiáng)化訓(xùn)練等方面在內(nèi)的全方位教學(xué)新體系。

2.教學(xué)方法

將課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程研討、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等有機(jī)地結(jié)合起來，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率、創(chuàng)造視覺的新感受、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。內(nèi)容取材時(shí)，不僅體現(xiàn)控制理論課程內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，還體現(xiàn)課程群之間的相互關(guān)系。

3.教學(xué)手段

在教學(xué)組織過程中，積極采用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課程等方面努力探索。統(tǒng)一制作“自動(dòng)化概論”、“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“過程控制理論”、“計(jì)算機(jī)控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件在課程網(wǎng)頁上，可供學(xué)生課余預(yù)習(xí)、瀏覽、復(fù)習(xí)等。另外，教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及教材和參考文獻(xiàn)均可通過網(wǎng)絡(luò)方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號(hào)碼等聯(lián)系方式，密切授課教師與同學(xué)之間的聯(lián)系，使學(xué)生有問題可及時(shí)獲得老師的輔導(dǎo)答疑，也可通過網(wǎng)上答疑相互交流，打破班級(jí)與時(shí)間的束縛，在平行班級(jí)中實(shí)行聽課和答疑共享。

4.教學(xué)改革與教學(xué)研究

精簡教材和教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)組定期進(jìn)行集體備課，加大對(duì)該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內(nèi)容上的重復(fù)，使其與其他相關(guān)課程融合為一個(gè)有機(jī)的整體。建設(shè)可用于大多數(shù)工科專業(yè)的“控制理論”平臺(tái)課程。不斷改進(jìn)和完善本課程的新體系結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)其基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、前沿性和系統(tǒng)性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實(shí)驗(yàn)體系，強(qiáng)化自主性、設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性；以MATLAB軟件為基礎(chǔ)，構(gòu)造開放式小車倒立擺綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將分析、設(shè)計(jì)、仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)融為一體；開發(fā)先進(jìn)的多媒體課件，將MATLAB平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)融入到教學(xué)過程中，使教學(xué)更為直觀生動(dòng)，更具趣味性和吸引力；完善了課程網(wǎng)站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)功能、遠(yuǎn)程教學(xué)管理系統(tǒng)、虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展及網(wǎng)絡(luò)版的開發(fā)等；使其真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統(tǒng)一考試，流水閱卷，考后進(jìn)行詳細(xì)的試卷分析。

二、實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生能力培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。工科學(xué)生除要掌握一定的工程技術(shù)知識(shí)外，還要有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力。

1.改革實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，建立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實(shí)驗(yàn)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，驗(yàn)證所學(xué)理論，而且對(duì)所學(xué)內(nèi)容能夠提出一些新的見解。為了適應(yīng)教學(xué)改革的需要，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的指導(dǎo)思想是：將傳統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)與MATLAB環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，將基礎(chǔ)理論驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)與自主型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，將基本實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建立一個(gè)立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從而滿足不同階段實(shí)踐教學(xué)的需要，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)提供硬件平臺(tái)。

由于實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容和形式的多元化，大大激發(fā)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性，學(xué)生可以通過預(yù)約或上網(wǎng)自主地開展多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行理論驗(yàn)證、性能分析和綜合設(shè)計(jì)，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力和本課程的學(xué)習(xí)都將起到良好的作用。

課程組織形式與教師指導(dǎo)方法，對(duì)于教學(xué)大綱規(guī)定的必做實(shí)驗(yàn)，由任課教師和實(shí)驗(yàn)教師共同指導(dǎo)完成；對(duì)于設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己利用課余時(shí)間完成，可以預(yù)約指導(dǎo)教師給予宏觀上的指導(dǎo)。

2.積極開展大學(xué)生科研實(shí)訓(xùn)活動(dòng)、參與教師科研項(xiàng)目

引導(dǎo)學(xué)生積極參加大學(xué)生科研實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，吸引有興趣的學(xué)生參與教師的科研活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生初步的科學(xué)研究能力以及工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)及撰寫論文的能力。

三、控制理論專題授課方案

根據(jù)“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制理論”、“儀表及過程控制”課程大綱的要求，在適當(dāng)時(shí)候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進(jìn)行比較、處理、揉合，組織成各個(gè)專題，以高質(zhì)量、高水平、高效率來達(dá)到最佳教學(xué)效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識(shí)在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內(nèi)容，使之濃縮為精華，又吸引了學(xué)生的注意力和參與興趣。

四、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)

開發(fā)研制了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件。教學(xué)課件以教材為藍(lán)本，包含簡明、清晰的授課講義、重點(diǎn)、難點(diǎn)、例題演示、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真和控制系統(tǒng)分析計(jì)算等內(nèi)容，既有課本內(nèi)容的直接再現(xiàn)，又增加很多有助于講解理論和計(jì)算方法的表現(xiàn)手段。課件以計(jì)算機(jī)為載體，既可用于課堂教學(xué)，又可通過上網(wǎng)，供學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和課后復(fù)習(xí)使用。控制理論的分析方法有很多圖解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態(tài)空間法等。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準(zhǔn)確繪制出清晰美觀的畫面。采用動(dòng)畫技術(shù)后，圖形的來龍去脈可用動(dòng)態(tài)演示。計(jì)算機(jī)的圖形演示與教師的講授相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化和生動(dòng)化，增進(jìn)學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來極大的方便。仿真實(shí)驗(yàn)具有建模方法簡單、參數(shù)調(diào)整方便、結(jié)果可視性好等優(yōu)點(diǎn)，克服常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單調(diào)、缺乏變化、元器件制約參數(shù)調(diào)整以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限等不足。在教學(xué)中適當(dāng)介紹并應(yīng)用MATLAB軟件，并設(shè)計(jì)出計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件包，提供一個(gè)方便易用的圖形用戶界面，將MATLAB控制工具箱的相關(guān)功能集成一體。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能真正體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性、檢索性等特點(diǎn)來選擇自己需要的內(nèi)容進(jìn)行獨(dú)立學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在任何時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且與教師在網(wǎng)上交流，探討問題，在教學(xué)中發(fā)揮積極作用。

五、建立科學(xué)、有效的教學(xué)信息回饋

堅(jiān)持洛陽理工學(xué)院本科畢業(yè)班所有學(xué)生中，實(shí)施“‘控制理論’相關(guān)課程的學(xué)習(xí)調(diào)查”制度。不定期進(jìn)行相關(guān)問卷，包含這門課程是否易學(xué)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、是否能學(xué)以致用等幾個(gè)方面的內(nèi)容，充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據(jù)，收到良好的效果。

六、結(jié)束語

在新世紀(jì)中，控制類學(xué)科將具有更加光明的前景，控制類研究內(nèi)容將具有挑戰(zhàn)性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動(dòng)化專業(yè)控制類課程的內(nèi)容將不斷地發(fā)展和更新，電氣自動(dòng)化專業(yè)控制類課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容改革研究也將進(jìn)一步進(jìn)行下去。

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第9篇：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：消費(fèi)者行為 支持向量機(jī) 保健品 仿真技術(shù)

引言

消費(fèi)者行為不僅是營銷策略的基礎(chǔ)，也是目前的熱點(diǎn)研究話題之一。國外早在20世紀(jì)50年代就形成了以市場為導(dǎo)向的營銷理念，消費(fèi)者由“經(jīng)濟(jì)人”向“社會(huì)人”轉(zhuǎn)變；20世紀(jì)80年代進(jìn)入個(gè)性化營銷（微量營銷）階段，開始了以研究消費(fèi)者行為為主要任務(wù)的營銷手段。消費(fèi)者作為“社會(huì)人”，其行為除受自身屬性的影響外，還受消費(fèi)行為心理、市場前景和預(yù)期效果等的作用。因此，分析不同消費(fèi)者的屬性，總結(jié)影響它們的各種因素，揭示消費(fèi)行為的變化規(guī)律，建立購買行為的分類模型，為今后研究消費(fèi)者行為的回歸問題奠定基礎(chǔ)。

保健品行業(yè)發(fā)展

我國的保健品行業(yè)從20世紀(jì)80年代起步，經(jīng)過二十多年的發(fā)展逐漸壯大（徐劍鋒，2011），“保健”一詞深入人心。保健品的發(fā)展趨勢如表1所示。但就人均來看，我國的保健品消費(fèi)僅為歐洲發(fā)達(dá)國家的30%左右，還有很大的增長空間。為了減緩競爭程度的加劇，開辟更廣的消費(fèi)途徑，保健品進(jìn)入了新的變革期。

SVM模型構(gòu)建

支持向量機(jī)（SVM）（鄧乃楊等，2004）基于VC維理論和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原理，通過核函數(shù)實(shí)現(xiàn)到高維空間的非線性映射，引入松弛變量和懲罰參數(shù)，具有良好的泛化能力或推廣能力。其一般步驟如下：

第一步：給定訓(xùn)練集T={（x1，y1），…，（xl，yl）}∈（Rn×y）l，其中xi∈Rn，指樣本的各屬性指標(biāo)；yi∈y={1，-1}，i=1，…，l，代表分類標(biāo)簽。

第二步：選取合適的核函數(shù)K（x，x`）和懲罰參數(shù)C>0，引入非負(fù)的松弛變量ξi=（ξ1，…， ξl）T，其中ξi用來軟化約束條件，獲得廣義最優(yōu)超平面的原始最優(yōu)化問題：

s.t. yi（（w·xi）+b）≥1-ξi，i=1，…l，

ξi≥0，i=1，…l，C≥0.

第三步：引入Lagrange函數(shù)：，其中α=（α1，…αl）T∈Rl+為Lagrange乘子。

第四步：由KKT條件bL（w，b，α）=0，wL（w，b，α）=0和ξL（w，b，α）=0，得到原始問題的對(duì)偶問題即凸二次規(guī)劃問題：，

，得解α*=（α*1，…α*l）T。

第五步：計(jì)算，選取位于開區(qū)間（0，c）中的α*的分量α*j，據(jù)此計(jì)算。

第六步：構(gòu)造決策函數(shù)：，其中符號(hào)參數(shù)

實(shí)例仿真

（一）數(shù)據(jù)的預(yù)處理

原始數(shù)據(jù)通過問卷的形式獲得，問卷主要針對(duì)消費(fèi)者自身的屬性（包括性別、年齡、學(xué)歷、工作地、收入狀況、職務(wù)類別、消費(fèi)心理（張麗莉，2010）、市場看法等）展開，并將屬性特征進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理（見表2）。

（二）SVM的訓(xùn)練與預(yù)測

發(fā)放調(diào)查問卷55份，收回52份，收回率94.5%；經(jīng)過合理性選擇，得到有效問卷46份，有效率約占收回問卷的88.5%，整理得到如表3所示的原始數(shù)據(jù)。

根據(jù)SVM進(jìn)行分類預(yù)測的一般步驟，將表3中編號(hào)i=1…35的樣本作為訓(xùn)練集，得到相對(duì)的最優(yōu)參數(shù)、訓(xùn)練模型；i=36…41作為測試集，用來檢測各參數(shù)和優(yōu)化SVM模型；通過預(yù)測i=42…46的樣本，得到如表4所示的預(yù)測結(jié)果。

（三）結(jié)果分析

本文借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過選取不同的核函數(shù)和合適的參數(shù)（李盼池等，2005）實(shí)現(xiàn)了對(duì)消費(fèi)者行為的預(yù)測，而且預(yù)測準(zhǔn)確度很高，直觀展示了SVM在建立消費(fèi)者行為模型上，具有一定的實(shí)用價(jià)值。在模擬實(shí)驗(yàn)中，選取RBF核函數(shù)會(huì)得到比使用其他核函數(shù)圖像更加平滑，擬合效果更好，在以后的使用中應(yīng)優(yōu)先考慮。

結(jié)論

指標(biāo)向量xi的多維性，造成了仿真實(shí)驗(yàn)中大量復(fù)雜的運(yùn)算，這時(shí)選擇合適的核函數(shù)至關(guān)重要。不同的核函數(shù)在解決不同的問題上發(fā)揮著不同的作用。本文通過對(duì)常見的四個(gè)核函數(shù)模擬分析，用其構(gòu)成的SVM模型進(jìn)行消費(fèi)者行為預(yù)測。實(shí)驗(yàn)表明，SVM相對(duì)于其他分類算法在真實(shí)分類中的不理想效果，具有更高的準(zhǔn)確度和實(shí)用性。

在此之前研究消費(fèi)者行為方面的論文，多是針對(duì)單一屬性的消費(fèi)群體進(jìn)行分析的。本文在小樣本條件下，基于支持向量機(jī)原理，對(duì)影響購買行為的不同因素進(jìn)行較為系統(tǒng)的分析歸納，并將已有的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的libsvm工具箱等計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行SVM分類機(jī)仿真建模，得到?jīng)Q策函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單一消費(fèi)者進(jìn)行行為分析和預(yù)測，更直接地對(duì)保健品的生產(chǎn)、營銷和定位提供指導(dǎo)，為企業(yè)有計(jì)劃、有準(zhǔn)備地進(jìn)行營銷活動(dòng)提供理論支持。

盡管如此，本文也存在著一些潛在不足，如問卷的選項(xiàng)設(shè)置或有不盡合理的地方；問卷采用網(wǎng)上的方式，其真實(shí)性難以保證等。支持向量機(jī)在消費(fèi)者行為方面的研究還屬于發(fā)展階段，很多工作有待于進(jìn)一步研究：如何選擇更合理的屬性特征、更合適的核函數(shù)和參數(shù)，提高模型的泛化能力或推廣能力；怎樣建立高精度的消費(fèi)者購買能力與屬性特征的回歸模型；如何將支持向量機(jī)算法與其他算法相結(jié)合，提高解決問題的速度和效率等。

綜上所述，支持向量機(jī)通過選擇適當(dāng)?shù)暮撕瘮?shù)和參數(shù)，在解決小樣本、高維模式和非線性問題上具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。在對(duì)消費(fèi)者行為模式的研究中，得到的預(yù)測效果將比其他數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確很多，具有廣泛的實(shí)踐價(jià)值。

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