仿真技術(shù)的應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】汽車電子設(shè)計(jì)仿真技術(shù)應(yīng)用

仿真技術(shù)是一門利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)驗(yàn)證的技術(shù)，仿真技術(shù)綜合控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)，以計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備為工具，能夠模擬汽車或飛機(jī)駕駛訓(xùn)練，在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代的汽車制造業(yè)，對(duì)電子設(shè)備依賴程度越來越大，隨著人們對(duì)汽車安全性能要求不斷提高，仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，縮短了汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)周期，提高了汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，并幫助工程師在電子系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)踐之前發(fā)現(xiàn)問題，大大的提高了汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)效率，推進(jìn)了汽車工業(yè)的發(fā)展。

1仿真技術(shù)概述

1．1仿真技術(shù)在汽車電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

信息時(shí)代的來臨，汽車中應(yīng)用的電子設(shè)備越來越多。電子設(shè)備在汽車中的應(yīng)用，不僅提高了汽車的安全系數(shù)，還優(yōu)化了汽車的駕駛體驗(yàn)，推動(dòng)了汽車行業(yè)的發(fā)展。但在汽車新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，卻由于汽車電子系統(tǒng)研發(fā)成本過高，限制了汽車行業(yè)的發(fā)展。仿真技術(shù)的出現(xiàn)，為汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的工具。利用仿真技術(shù)，工程師可以利用計(jì)算機(jī)和仿真軟件，來模擬汽車的運(yùn)行狀態(tài)，并在虛擬現(xiàn)實(shí)中對(duì)汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。這一研發(fā)模式，極大的縮短了汽車電子系統(tǒng)的研發(fā)周期，并降低了汽車電子系統(tǒng)研發(fā)的資金投入量。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，近年來汽車工業(yè)的飛速發(fā)展正是基于仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)在汽車研發(fā)和制造領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)更是與日凸顯，如何在汽車電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用好仿真技術(shù)，已經(jīng)成為決定汽車制造企業(yè)研發(fā)能力的關(guān)鍵之一。

1．2SABER仿真軟件與汽車電子設(shè)計(jì)

SABER仿真軟件是美國(guó)Analogy公司于1987年推出的模擬機(jī)混合信號(hào)仿真軟件，該軟件能夠同時(shí)對(duì)模擬信號(hào)、事件驅(qū)動(dòng)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)和模數(shù)混合信號(hào)設(shè)備進(jìn)行仿真，被廣泛應(yīng)用于電子學(xué)、電力電子學(xué)、電機(jī)工程、機(jī)械工程、水利、光學(xué)和控制系統(tǒng)等研發(fā)和數(shù)據(jù)采樣中。該系統(tǒng)在汽車電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，代表著我國(guó)汽車電子設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)入新的階段。SABER軟件能夠分析從SOC到大型系統(tǒng)之間的設(shè)計(jì)，并模擬數(shù)字電路及混合電路，通過仿真內(nèi)核的運(yùn)算和模擬，給出與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而幫助設(shè)計(jì)人員檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。在現(xiàn)代汽車制造工業(yè)中，包括ABS防抱死系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)均能夠運(yùn)用SABER仿真軟件進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，幫助設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題。該系統(tǒng)目前已經(jīng)被很多西方汽車制造研發(fā)企業(yè)定位行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了我國(guó)汽車制造業(yè)和世界汽車制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

2汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的運(yùn)用

汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的運(yùn)用，主要分為建立數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)原理仿真和仿真模型的檢驗(yàn)修改三個(gè)階段。通過在汽車電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用仿真技術(shù)，有效的降低了汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的資金投入，并提高了工程師的工作效率和質(zhì)量。

2．1建立數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型的建立，是運(yùn)用仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)汽車電子系統(tǒng)的第一步，也是最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的一步。計(jì)算機(jī)仿真軟件的根本運(yùn)行原理就是將實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)律轉(zhuǎn)為數(shù)學(xué)方式，即微分和差分方程來表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展檢驗(yàn)，在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，需要將系統(tǒng)原理圖中的所有部件及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)化完成的數(shù)學(xué)模型綜合到一起，才能形成一組模擬仿真系統(tǒng)。因此，在建立數(shù)學(xué)模型中，零部件的數(shù)學(xué)建模質(zhì)量將直接影響到仿真系統(tǒng)的真實(shí)性，并決定了仿真系統(tǒng)的運(yùn)算結(jié)果是否與系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行相似。為了提高數(shù)學(xué)模型的建立效率，工程師在建立一系列數(shù)學(xué)模型時(shí)，會(huì)對(duì)相似的元件歸類為同一種數(shù)學(xué)模型，這樣雖然會(huì)拉大仿真軟件與現(xiàn)實(shí)的差距，但卻能夠極大的縮短開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)開發(fā)成本的節(jié)約。

2．2系統(tǒng)原理的仿真

汽車電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用仿真技術(shù)時(shí)，是采用計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算，來模擬汽車電子系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)和零部件在工作中的電壓、電流、功率等參數(shù)變化，通過對(duì)這些參數(shù)變化的波形分析，來找到實(shí)際試驗(yàn)與模擬仿真質(zhì)檢單額區(qū)別，從而發(fā)現(xiàn)涉及疏漏或問題，對(duì)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施改進(jìn)措施。在汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，仿真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)雙電壓系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及雙電壓42V系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證。汽車的雙電壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將汽車的高電壓設(shè)備和低電壓設(shè)備區(qū)分開來，不僅是保證汽車安全性的關(guān)鍵，還是降低汽車能耗的重要技術(shù)。通過運(yùn)用仿真技術(shù)，能夠?qū)﹄p電壓系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性進(jìn)行驗(yàn)證，以確保汽車電子設(shè)計(jì)中雙電壓系統(tǒng)的安全性和可靠性。14V電壓系統(tǒng)主要用于各控制單元，該系統(tǒng)對(duì)波形有極高的要求。如果14V電壓系統(tǒng)存在問題，將其應(yīng)用于汽車時(shí)將會(huì)由于峰值電壓和電流產(chǎn)生的脈動(dòng)，對(duì)蓄電池造成干擾，發(fā)生蓄電池電位波動(dòng)性變化，導(dǎo)致其他控制系統(tǒng)的控制信號(hào)失靈，給汽車的行車安全帶來致命的威脅。運(yùn)用仿真軟件，能夠檢驗(yàn)14V系統(tǒng)對(duì)蓄電池干擾的影響度，確保其不會(huì)影響到控制系統(tǒng)的工作，避免由于電位波動(dòng)導(dǎo)致控制系統(tǒng)失靈。起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)由于都具有相同的轉(zhuǎn)矩特性，所以可以設(shè)計(jì)一種設(shè)備集合這兩種機(jī)器的特點(diǎn)。如果設(shè)計(jì)成功，并投入大規(guī)模的生產(chǎn)中，則可以獲得的利益是難以想象的。這種將兩種設(shè)備集于一體的技術(shù)是科學(xué)家努力創(chuàng)新而創(chuàng)造出來的財(cái)富。這種系統(tǒng)可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在很快的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后，切換到發(fā)電的模式，使汽車的重啟動(dòng)更加容易。雙電壓系統(tǒng)中的42v供電系統(tǒng)，如果在設(shè)計(jì)中電子元件選擇錯(cuò)誤，將會(huì)由于電壓隨轉(zhuǎn)速變化的提高，導(dǎo)致電子元器件被燒毀，帶來巨大的行車安全隱患。而采用模擬仿真技術(shù)，則能夠測(cè)試電子元器件的所需承受的電壓峰值，更加科學(xué)的進(jìn)行選擇，保證系統(tǒng)安全。

2．3仿真系統(tǒng)的檢驗(yàn)和修改

仿真系統(tǒng)只是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)原理對(duì)汽車電子設(shè)計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，其與實(shí)際試驗(yàn)還是有很大差距的。因此，在運(yùn)用SABER軟件中，需要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)對(duì)比，確定仿真結(jié)果與現(xiàn)實(shí)存在的差距，并在此基礎(chǔ)上對(duì)電子設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以不斷提高汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，促進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展。綜上所述，在現(xiàn)如今的汽車研發(fā)與制造中，運(yùn)用仿真技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢驗(yàn)和修改，已經(jīng)成為汽車研發(fā)的必須技術(shù)之一。近年來，我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅速，這離不開我國(guó)汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)應(yīng)用的日漸成熟。相信隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)汽車研發(fā)和制造將會(huì)迎來新一輪的發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

［1］張珂．汽車電子設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的應(yīng)用分析［J］．中國(guó)電子商情:科技創(chuàng)新，2014(12):33～33．

第2篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:虛擬仿真;高職教育;建筑工程;實(shí)訓(xùn)教學(xué)

我國(guó)正處于社會(huì)信息化深入發(fā)展階段，傳統(tǒng)建筑業(yè)也在進(jìn)行自我革新，朝著工業(yè)化、信息化以及智能化發(fā)展，衍生出工業(yè)裝配式技術(shù)、BIM信息模型技術(shù)等。高職教育也在不斷探索新技術(shù)新方法，2006年，教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》(教高［2006］16號(hào))中就實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方面提出了要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確指出我國(guó)教育進(jìn)入高質(zhì)量新階段，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)探索未來教育教學(xué)新模式。高職建筑工程技術(shù)專業(yè)需適應(yīng)時(shí)代的變遷與行業(yè)的發(fā)展。對(duì)此，本文將結(jié)合南京城市職業(yè)學(xué)院建設(shè)中的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)體系探討這項(xiàng)技術(shù)在建筑工程專業(yè)中的應(yīng)用。

一、虛擬仿真技術(shù)在建筑工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)體系中的應(yīng)用

(一)高職建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)的困境簡(jiǎn)單來說，建筑工程技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的是基于施工員崗位的“懂建筑、精施工、會(huì)管理”的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，實(shí)訓(xùn)體系在整個(gè)人才培養(yǎng)方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行業(yè)的特殊性，校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)都普遍存在困難。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地受限于場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)，難以重現(xiàn)建筑過程中各項(xiàng)技術(shù)，即使一些條件較好、投入較多的學(xué)校，建設(shè)的一些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也是以展示觀摩為主，動(dòng)手實(shí)踐部分較少;采購的設(shè)備數(shù)量有限，難以滿足全部學(xué)生的操作需求;一些操作難以反復(fù)，不利于學(xué)生探究性學(xué)習(xí)。在校外實(shí)習(xí)基地方面，由于建筑項(xiàng)目周期長(zhǎng)并且具有一次性特征，工程進(jìn)度難以和課程學(xué)習(xí)相匹配。此外，考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患和企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)難以多次接待學(xué)生短期的參觀學(xué)習(xí)。基于以上困境，不少高職院校建筑工程專業(yè)更像是簡(jiǎn)配版本科土木工程的“學(xué)科型”教學(xué)體系，工學(xué)結(jié)合不緊密，學(xué)生難以將學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作崗位中去。

(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類基于以上因素考慮，有必要將虛擬仿真技術(shù)融入專業(yè)的實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)。虛擬仿真技術(shù)主要有以下三種類型:1．桌面虛擬仿真系統(tǒng)利用平面顯示器呈現(xiàn)立體的虛擬環(huán)境，通常將施工二維平面圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，學(xué)生可通過鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，可以在環(huán)境中進(jìn)行觀察，將抽象的平面概念具象化，也可模擬某項(xiàng)施工技術(shù)過程，將書本枯燥生澀的理論知識(shí)轉(zhuǎn)換為更容易接受的立體影像。這項(xiàng)技術(shù)成本較低，目前也使用得較為廣泛。2．全沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用頭盔、機(jī)械手柄、身體動(dòng)作追蹤等儀器設(shè)備將使用者完全沉浸在虛擬的三維環(huán)境中，使用者可以精確的與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，視覺、聽覺、觸覺與實(shí)際環(huán)境完全隔離，完全置身于虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作、體驗(yàn)。這項(xiàng)技術(shù)成本較高，很多高職院校雖有投資，但數(shù)量有限。3．分布式虛擬系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建一個(gè)多用戶的虛擬環(huán)境平臺(tái)，采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫將不同時(shí)間空間的虛擬終端整合，多名用戶之間可以自由交互協(xié)同工作。這項(xiàng)技術(shù)目前在國(guó)外使用較多。

(三)構(gòu)建三階段虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備識(shí)讀工程施工圖紙、查閱相關(guān)圖集、測(cè)量放線的基礎(chǔ)技能，參與工程施工、編制施工組織計(jì)劃及專項(xiàng)施工方案、工程預(yù)決算的核心能力以及BIM技術(shù)相關(guān)的拓展能力。南京城市職業(yè)學(xué)院建筑工程技術(shù)專業(yè)根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以施工員、資料員典型的工作任務(wù)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，構(gòu)建三階段虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)體系。校內(nèi)構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)體系:實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目較為容易實(shí)現(xiàn)的，一般以實(shí)體操作為主，例如鋼筋加工、綁扎鋼筋、全站儀測(cè)量等;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目周期長(zhǎng)，不易反復(fù)操作的，以虛擬仿真技術(shù)為主，如建筑工程項(xiàng)目施工———專業(yè)崗位仿真訓(xùn)練平臺(tái)。同時(shí)，還配有建筑工程項(xiàng)目管理、招投標(biāo)沙盤實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，大型施工現(xiàn)場(chǎng)布置實(shí)體模型。虛擬仿真技術(shù)填補(bǔ)了核心課程實(shí)訓(xùn)的空白，完善了校內(nèi)實(shí)訓(xùn)體系。校外構(gòu)建三階段的實(shí)習(xí)體系。第一階段認(rèn)崗。該階段主要在基礎(chǔ)技能的第一學(xué)年，學(xué)生通過工程制圖，建筑結(jié)構(gòu)等課程的學(xué)習(xí)后，進(jìn)入一線施工現(xiàn)場(chǎng)，與已學(xué)知識(shí)進(jìn)行匹配，對(duì)專業(yè)和崗位進(jìn)行感性認(rèn)知活動(dòng)。第二階段跟崗。學(xué)生在第二學(xué)年學(xué)習(xí)了核心課程后，在校外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行為期兩周的跟崗實(shí)習(xí)，在工程施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已學(xué)習(xí)的核心技能進(jìn)行驗(yàn)證和反思。第三階段頂崗。學(xué)生在完成學(xué)校的所有學(xué)習(xí)、獲得職業(yè)資格證書后，真正進(jìn)入一線，成為一名工作者，用專業(yè)技術(shù)解決實(shí)際問題，完成學(xué)生到專業(yè)從業(yè)人員的過渡。三階段的實(shí)習(xí)可以將校內(nèi)不同階段虛實(shí)結(jié)合的專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目整合起來，體會(huì)各工序之間的聯(lián)系，將不同課程融會(huì)貫通，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和技能的運(yùn)用。

二、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

(一)現(xiàn)有教學(xué)方法與學(xué)生不匹配隨著高考招生制度的不斷改革，高職生源不斷多樣化，學(xué)生素質(zhì)參差不齊，理論基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，即便配合了多媒體資源、信息化教學(xué)平臺(tái)的使用，也很難集中學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力。一方面，這樣的教學(xué)方法本質(zhì)上還是以教師的灌輸為主，學(xué)生是被動(dòng)的接受知識(shí)，知識(shí)還是被填到大腦中去，一旦填鴨的過程中出現(xiàn)了不理解、聽不懂的環(huán)節(jié)，后面的學(xué)習(xí)全部崩塌。另一方面，高職學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯很少出現(xiàn)學(xué)習(xí)的高光時(shí)刻，學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)能力持否定態(tài)度，從內(nèi)心排斥學(xué)習(xí)，畏難情緒嚴(yán)重，自信心不足。因此，不少學(xué)生在社團(tuán)活動(dòng)時(shí)候大放異彩，在上課學(xué)習(xí)時(shí)，大腦就停止思考。

(二)虛擬仿真技術(shù)下的情境化教學(xué)根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)生是學(xué)習(xí)的中心，是知識(shí)信息的加工主體。由建構(gòu)理論衍生出的情境化教學(xué)、探究性學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)向等教學(xué)方法能夠不斷挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)者已有的知識(shí)架構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)，從而在交互的過程中形成新的知識(shí)。學(xué)生在活動(dòng)中主動(dòng)學(xué)習(xí)，而教師是建構(gòu)過程的引路人。虛擬仿真技術(shù)下的三維立體虛擬環(huán)境，具有沉浸性和交互性特征，學(xué)生置身其中，有很強(qiáng)的臨場(chǎng)感，促使學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)信息。同時(shí)，三維具象化的事物降低了學(xué)習(xí)的難度，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。以建筑施工組織中的施工現(xiàn)場(chǎng)布置為例，傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師會(huì)引用工程案例將場(chǎng)布中涉及的規(guī)范進(jìn)行羅列。由于施工現(xiàn)場(chǎng)涉及多種對(duì)象，羅列的規(guī)范很多，注意事項(xiàng)瑣碎，學(xué)生的上課效果較差，難以完成課程目標(biāo)。在引入了桌面虛擬仿真技術(shù)的三維場(chǎng)布軟件后，場(chǎng)布理論課程就轉(zhuǎn)變?yōu)閳?chǎng)布實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。項(xiàng)目源自真實(shí)施工案例，在教師的指引下，學(xué)生依據(jù)施工工程所處城市位置、周圍道路環(huán)境，考慮風(fēng)向和天氣因素，借助軟件中已有的各種施工現(xiàn)場(chǎng)的模型(如在建建筑、圍擋、道路、臨時(shí)設(shè)施、工程車輛、大型機(jī)械等)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭建和布置。搭建施工現(xiàn)場(chǎng)的過程就是學(xué)習(xí)施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范的過程，同時(shí)，在搭建的過程中，學(xué)生對(duì)規(guī)范的理解運(yùn)用各不相同。虛擬環(huán)境允許學(xué)生按個(gè)人理解對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行操作，觀察不同操作下不同的結(jié)果，來驗(yàn)證自己對(duì)知識(shí)信息的接收加工是否正確，這是一個(gè)主動(dòng)學(xué)習(xí)和修正過程。虛擬仿真技術(shù)下的情境教學(xué)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度與主動(dòng)性，提升了學(xué)習(xí)效果。

(三)虛擬仿真競(jìng)賽由于專業(yè)的特殊性，高職建筑專業(yè)競(jìng)賽總體主要集中在建筑工程識(shí)圖、CAD軟件類等，如省級(jí)和國(guó)家級(jí)的技能大賽就有此類賽項(xiàng)。此外，還有一些工程測(cè)量和建筑模型類的比賽。而針對(duì)專業(yè)核心技能的施工技術(shù)、施工組織設(shè)計(jì)以及工程項(xiàng)目管理類較為少見。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，降低了這類競(jìng)賽的舉辦難度，只需電腦和網(wǎng)絡(luò)便可開展。如某BIM施工項(xiàng)目管理應(yīng)用技能大賽，包含施工組織設(shè)計(jì)、三維建模及建筑工程項(xiàng)目策劃等。以賽促教的同時(shí)也為專業(yè)營(yíng)造出濃厚的學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)氛圍，走出去多比賽也拓寬了學(xué)生的眼界，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。

三、虛擬仿真技術(shù)的困境和發(fā)展

(一)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室投入成本過高虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室雖然能夠支持建筑工程技術(shù)專業(yè)不少實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，但是建設(shè)成本很高。以一款全景沉浸式虛擬仿真系統(tǒng)為例，雖然該設(shè)備可以模擬仿真全站儀測(cè)量各種不同地形，但建設(shè)投入達(dá)兩百萬。同時(shí)，隨著建筑行業(yè)新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也面臨軟硬件的升級(jí)改造，后期的運(yùn)行維護(hù)也需要學(xué)校持續(xù)的投入。

(二)虛擬仿真對(duì)空間想象能力的影響虛擬仿真技術(shù)利用信息化手段將抽象的符號(hào)具象化，建筑工程專業(yè)同樣要求學(xué)生具有將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維立體建筑物實(shí)體的能力。由于高職學(xué)生空間想象能力較差，所以虛擬仿真技術(shù)有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)，降低學(xué)習(xí)如建筑構(gòu)造等課程的難度。但是如果過分依賴虛擬仿真，學(xué)生的空間想象能力反而得不到鍛煉和提高。這就要求教師在教學(xué)時(shí)合理使用虛擬仿真這個(gè)工具，教學(xué)時(shí)需要安排學(xué)生進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換的思考過程。

(三)虛擬仿真對(duì)注意力的影響虛擬技術(shù)打造的虛擬環(huán)境通過視覺、聽覺、體感向?qū)W生傳遞圖形、文字、聲音等信息。打造沉浸式體驗(yàn)學(xué)習(xí)的同時(shí)也傳遞了大量豐富的信息，學(xué)生會(huì)對(duì)情境中某些信息產(chǎn)生更強(qiáng)的臨場(chǎng)感，投入更多的注意力，而對(duì)其他信息的注意力減少，無法實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的目的。例如，安全生產(chǎn)課程通過虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)讓學(xué)生體驗(yàn)了高空墜落、腳手架坍塌等情境，模擬情境很真實(shí)，但學(xué)生體驗(yàn)到的是墜樓的刺激，反而忽視了安全的意識(shí)、課程的目的。所以，在虛擬仿真的學(xué)習(xí)過程中，教師要加強(qiáng)引導(dǎo)，同時(shí)合理設(shè)計(jì)虛擬仿真學(xué)習(xí)的腳本和內(nèi)容。

(四)多用戶虛擬仿真環(huán)境“ActiveWorld”平臺(tái)是國(guó)外廣泛使用的一款多用戶虛擬環(huán)境。多名不同地點(diǎn)學(xué)習(xí)者可以在同一個(gè)虛擬環(huán)境中自由交互、協(xié)同工作。目前，國(guó)內(nèi)使用的虛擬仿真項(xiàng)目多為單人、單項(xiàng)。學(xué)習(xí)者只能與計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境交互，實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容也是較為單一的觀察性學(xué)習(xí)或是操作性學(xué)習(xí)。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)朝著多用戶平臺(tái)發(fā)展，虛擬的環(huán)境更綜合、更完整，學(xué)習(xí)者彼此之間以虛擬身份共同探索、觀察、討論和分析，開展更富有效果的合作式學(xué)習(xí)，特別適合遠(yuǎn)程教學(xué)。同時(shí)，參與學(xué)習(xí)的各方可以共同建設(shè)虛擬環(huán)境，做到共建共享，節(jié)約資源，降低成本。

第3篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及排放技術(shù)的發(fā)展，催化器的設(shè)計(jì)也對(duì)工程師提出了越來越高的要求，本文主要介紹了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，特別是CAE和CFD技術(shù)在汽車催化轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。CAE以及CFD技術(shù)的應(yīng)用，大幅縮短了汽車催化器設(shè)計(jì)的周期，且降低了設(shè)計(jì)成本，使催化器產(chǎn)品的可靠性得到顯著提升。相關(guān)的分析工作表明催化器支架設(shè)計(jì)前，應(yīng)首先對(duì)整體結(jié)構(gòu)的模態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)振動(dòng)形式的分布來確定支架的布置方向；流場(chǎng)的合理性對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生重要影響，載體前端部分要盡量避免過小的轉(zhuǎn)彎半徑導(dǎo)致的紊流現(xiàn)象。

[關(guān)鍵詞]CAE；模態(tài)；剛度；沖壓工藝

1前言

近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，汽車已經(jīng)走進(jìn)眾多的家庭，正逐步從奢侈品變?yōu)槌鞘猩畹谋匦杵?。汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶給人們出行便捷的同時(shí)，也帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，對(duì)人體健康造成了損害[1]。因此尾氣排放成為了評(píng)價(jià)整車性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)Ⅳ、國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行，愈發(fā)體現(xiàn)出了催化器對(duì)整車性能的重要性，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)催化器的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，緊耦合式歧管、渦輪增壓技術(shù)都使催化器的結(jié)構(gòu)朝著異形化的方向發(fā)展，催化轉(zhuǎn)化器在設(shè)計(jì)中不但要滿足高溫、強(qiáng)震動(dòng)下的剛度要求，更要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

2模態(tài)分析對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響

作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的重要組成部分，催化器決定了汽車排放性能的優(yōu)劣。隨著汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，催化器的位置也越發(fā)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)熱端，目前常見的排放系統(tǒng)，常常將催化器布置在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管或是渦輪增壓器的出口位置，這也使得催化器處于高溫、強(qiáng)振的工作環(huán)境中。為了滿足排氣系統(tǒng)的使用壽命的要求，在催化器的設(shè)計(jì)階段，就必須考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和耐久性能，而這其中，催化器的模態(tài)對(duì)催化器的性能至關(guān)重要，目前的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中，一般要求催化器在高溫下的一階模態(tài)達(dá)到210Hz[2]。

2.1邊界條件的設(shè)定

2.1.1溫度邊界條件催化器是一種典型的流固耦合模型，尾氣的高溫對(duì)催化器的性能有很大的影響，根據(jù)材料力學(xué)性能的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，800℃時(shí)的不銹鋼材料性能大約只有常溫下材料性能的1/6，因此進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)必須要考慮溫度場(chǎng)帶來的影響。由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得載體區(qū)域壁面溫度較高，約為800~900℃，非載體區(qū)域的壁面溫度在400~500℃之間。

2.1.2材料屬性的定義在模態(tài)計(jì)算時(shí)，需要定義的材料屬性有彈性模量、泊松比以及材料的密度，這其中彈性模量隨溫度的升高會(huì)產(chǎn)生明顯的下降。通過實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得不銹鋼材料彈性模量隨溫度的變化關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線擬合成二次多項(xiàng)式：將此公式作為模態(tài)分析時(shí)彈性模量的輸入。材料的密度隨溫度的變化并不明顯，因此按照常溫下的材料密度值進(jìn)行設(shè)定，泊松比一般取在0.2~0.3之間。對(duì)于排氣管內(nèi)的氣體，假設(shè)其為理想氣體，是單向的牛頓流體，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，設(shè)定其可壓縮性對(duì)計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生明顯影響，馬赫數(shù)MH=V/a，V為當(dāng)?shù)厮俣?，a為當(dāng)?shù)匾羲?；?dāng)MH＜0.3時(shí)，為不可壓縮，當(dāng)MH≥0.7時(shí)肯定為可壓縮流體，如果用不可壓縮法計(jì)算，結(jié)果就會(huì)有明顯的差別[3]。

2.2計(jì)算結(jié)果

2.2.1初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在初始設(shè)計(jì)中，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)安裝空間的情況，將催化器支架設(shè)計(jì)成為圖1中右側(cè)的結(jié)構(gòu)，該支架與中間段軸線呈傾斜布置，該方案的一階模態(tài)160Hz，沒有達(dá)到催化器的設(shè)計(jì)要求。而在后續(xù)的臺(tái)架試驗(yàn)中，催化器的確在在中間段位置出現(xiàn)了多次斷裂。說明該設(shè)計(jì)方案的確不能滿足剛度要求。改進(jìn)方法主要針對(duì)催化器支架進(jìn)行，通過對(duì)支架的位置、走向進(jìn)行優(yōu)化及整體剛度的調(diào)整[4]。

2.2.2改進(jìn)方案將支架設(shè)計(jì)成了對(duì)稱的“雙L”型結(jié)構(gòu)，并且支架的布置方向與中間段軸線垂直。該支架作用下的整體模態(tài)達(dá)到300Hz，滿足設(shè)計(jì)要求，并且支架沒有增加安裝孔位，便于裝配。該方案在臺(tái)架試驗(yàn)中也取得了良好的效果，200小時(shí)振動(dòng)耐久試驗(yàn)以及250h熱沖擊試驗(yàn)均達(dá)到了滿意的效果；另外，良好的裝配工藝性，也在后續(xù)的量產(chǎn)中收獲了不錯(cuò)的效果，裝配效果更加穩(wěn)定。

2.3模態(tài)計(jì)算與支架設(shè)計(jì)

通過多個(gè)類似催化器支架的設(shè)計(jì)，得到這樣的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：支架的走向?qū)φw結(jié)構(gòu)的模態(tài)有明顯的影響。產(chǎn)品振動(dòng)的角度和中間段軸線基本垂直，這恰好與改進(jìn)方案中的支架走向一致；而初始設(shè)計(jì)方案中的支架走向與催化器主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)方向存在一定的角度，從而影響了支架的效果，使剛度無法滿足要求。因此，我們?cè)诖呋髦Ъ艿脑O(shè)計(jì)初期，首先要關(guān)注主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形式，并根據(jù)振動(dòng)的方向來設(shè)計(jì)支架走向，保證催化器支架能最大限度的提升整體結(jié)構(gòu)的剛度。

3CFD分析對(duì)催化器流道設(shè)計(jì)的影響

催化轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)排氣性能產(chǎn)生很大影響，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮流場(chǎng)對(duì)氣流走向、壓力損失、流速均勻、載體前端流場(chǎng)偏心等參數(shù)的影響。在早期的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師更多通過經(jīng)驗(yàn)來判斷流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)是否合理；而隨著CFD技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)能通過計(jì)算機(jī)仿真來真實(shí)的模擬流場(chǎng)內(nèi)部的氣流情況。圖2是某渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)催化器的設(shè)計(jì)方案，由于裝車環(huán)境的限制，流場(chǎng)在前錐出現(xiàn)較大拐角。通過CFD分析，我們得到了圖2所示的流場(chǎng)分布結(jié)果。能夠看出，流場(chǎng)在載體及后錐等部分氣流速度分布規(guī)則、流場(chǎng)均勻，而在前錐位置，由于過大的拐角，導(dǎo)致氣流在拐彎后的錐形區(qū)域形成渦流。載體前部渦流會(huì)影響流入載體截面氣流的均勻性，影響催化轉(zhuǎn)化效果；另外，嚴(yán)重的渦流可能會(huì)加快襯墊的吹蝕，造成載體堵塞等嚴(yán)重失效。因此，我們對(duì)催化器前錐進(jìn)行了優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)，氣流在拐彎后沒有足夠的直線管道來幫助氣流方向恢復(fù)穩(wěn)定，因此優(yōu)化時(shí)應(yīng)該考慮在拐彎后增加適當(dāng)?shù)闹本€管路；另外，氣流在拐彎內(nèi)側(cè)部分氣流速度最大，并在該處形成離心現(xiàn)象，導(dǎo)致后方氣流整體向下偏移，影響載體截面氣流的偏心率，所以增大拐彎半徑，降低氣流的離心現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)整體氣流有優(yōu)化作用；最后我們發(fā)現(xiàn)，過大的錐形區(qū)域也給渦流的產(chǎn)生提供的空間，設(shè)計(jì)時(shí)合理的減小該錐形空間，能夠減小渦流產(chǎn)生的規(guī)模，提高整體流場(chǎng)的穩(wěn)定性。根據(jù)該思路，對(duì)催化器前端的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，綜合考慮各個(gè)因素后，將載體向后平移了15mm，這樣就為催化器前端創(chuàng)造了更大的空間，考慮到盡量減小錐形區(qū)域，因此設(shè)計(jì)成圖3所示相對(duì)扁平的錐體結(jié)構(gòu)，再配合一根弧度更大的彎管，完成了優(yōu)化后的方案。優(yōu)化后的流場(chǎng)在催化器前端的流動(dòng)更加平穩(wěn)，由于彎管的弧度增大，氣流在拐彎前后的分布更加均勻，錐形空間的減小也大大限制了渦流區(qū)域的影響，通過進(jìn)一步計(jì)算，該方案氣流在載體截面的均勻度為0.98、偏心率為0.1，應(yīng)該說流場(chǎng)的分布情況滿足了設(shè)計(jì)要求。

4結(jié)論

1）在催化器支架設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮整體結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的布置形式、布置方向及其隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的主要振動(dòng)方向，催化器的主要振動(dòng)方向是其剛度的薄弱方向；

2）催化器支架設(shè)計(jì)前，應(yīng)首先對(duì)整體結(jié)構(gòu)的模態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過CAE手段得到其整體結(jié)構(gòu)在各階固有頻率（主要是一階固有頻率）下的振動(dòng)形式，根據(jù)振動(dòng)形式的分布，來確定支架的布置方向；

3）流場(chǎng)的合理性對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生重要影響，載體前端部分要盡量避免過小的轉(zhuǎn)彎半徑，小半徑彎管不但工藝實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，對(duì)流場(chǎng)的均勻性也帶來不利影響；另外，在角度突變的區(qū)域應(yīng)該避免出現(xiàn)較大錐形空間出現(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]李湘華,張小嬌.柴油機(jī)排氣歧管流場(chǎng)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].柴油機(jī),2006.

[4]吳永橋,鄢奉林.汽車排氣總管的靜力分析和模態(tài)分析[J].汽車工程,2000.

第4篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)　電工電子教學(xué)　ewb　應(yīng)用

        隨著經(jīng)濟(jì)全球化的來臨，企業(yè)對(duì)技工素質(zhì)要求越來越高，在技校生源素質(zhì)偏低的情況下，如何創(chuàng)新教學(xué)方法手段，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，多快好省地培養(yǎng)大批高素質(zhì)人才，是一個(gè)需高度重視的重要課題。筆者在學(xué)校計(jì)算機(jī)電氣教學(xué)部和電子教研組領(lǐng)導(dǎo)的大力支持與指導(dǎo)下，在所教班級(jí)的電工電子教學(xué)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，將仿真技術(shù)引入課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，顯著地提高了教學(xué)效率、效果，節(jié)約了教學(xué)成本，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)用新知識(shí)、新技術(shù)的能力，受到了學(xué)生的普遍歡迎和好評(píng)。本文結(jié)合這一教改試驗(yàn)的實(shí)踐，擬對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用作一些探討。

        一、仿真教學(xué)的優(yōu)越性及常用仿真軟件的特點(diǎn)

        仿真教學(xué)，是指應(yīng)用軟件和技術(shù)借助windows平臺(tái)進(jìn)行輔助教學(xué)活動(dòng)。隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真教學(xué)越來越受到人們的青睞。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，仿真教學(xué)具有以下明顯的優(yōu)越性：一是仿真軟件中的虛擬儀器和元器件與實(shí)物非常接近，易學(xué)易懂，學(xué)生愛學(xué)愛用，興趣高，且不受場(chǎng)地限制；二是仿真演示和仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)直觀、清晰、生動(dòng)，使抽象的概念原理直觀化、形象化，有利于突破難點(diǎn)、加深記憶；三是仿真教學(xué)、仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)不必直接接觸強(qiáng)電，不用進(jìn)行元件安裝和焊錫操作，從而避免濺錫傷人、線路短路觸電等危險(xiǎn)，達(dá)到安全的目的；四是采用仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，可隨意調(diào)出軟件中元器件庫虛擬儀器及各種元器件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)、安裝，利用虛擬儀器對(duì)設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行調(diào)試及分析，不僅測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物相似，而且測(cè)試結(jié)果與實(shí)際調(diào)試基本相似，如同置身于實(shí)驗(yàn)室中，既節(jié)省了購買大量元器件和高檔儀器的費(fèi)用，又避免了儀器損壞和元件消耗。這種仿真實(shí)驗(yàn)可由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過多媒體教學(xué)平臺(tái)演示完成，也可由學(xué)生在課外參照有關(guān)習(xí)題完成。通過人機(jī)對(duì)話的方式，使每個(gè)人都能親自動(dòng)手接觸電路，進(jìn)行元件接線、參數(shù)設(shè)定，邊連線，邊測(cè)試，邊修改，邊分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，還可隨時(shí)調(diào)整和修改元件參數(shù)，分析各元件參數(shù)對(duì)電路的作用與影響。通過這樣的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論，加深了學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)識(shí)，教學(xué)效果良好。

        近年來，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，仿真技術(shù)得到了迅速發(fā)展。國(guó)際上一些著名公司先后設(shè)計(jì)開發(fā)了一系列仿真軟件，為仿真教學(xué)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。例如，multisim2001就是加拿大interactive image technologies公司推出的電路設(shè)計(jì)和仿真分析軟件，它將電路原理圖、電路仿真及pld設(shè)計(jì)三者合一，利用該軟件可以建立模擬、數(shù)字及其混合電路，并進(jìn)行仿真。其特點(diǎn)是：易學(xué)，實(shí)用性強(qiáng)，界面簡(jiǎn)潔，元件庫齊全，仿真功能強(qiáng)大。又如加拿大interactive image technologies公司設(shè)計(jì)推出的ewb（electronics workbench），不但是一個(gè)非常優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)軟件，也是一個(gè)非常優(yōu)秀的電子技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它提供了示波器、函數(shù)發(fā)生器、萬用表、頻譜儀和邏輯分析儀等虛擬電子設(shè)備，還提供了14種分析工具、4種掃描分析、8000多個(gè)元器件模型，其選用的儀器和元器件與實(shí)際情況非常相近。使用者可方便地進(jìn)行原理的輸入和仿真測(cè)試，觀察電路的工作狀態(tài)、穩(wěn)定性、靈敏度，還可以觀察條件、參數(shù)變化時(shí)電路的變化情況，學(xué)生們只要能正確使用常規(guī)儀器，都能較快地掌握軟件所提供的虛擬儀器的使用方法。ewb界面直觀，操作方便，為電類課程的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)提供了極大的便利?，F(xiàn)在，許多技工學(xué)校都建立了一定數(shù)量的多媒體教室，而且還在普通教室里安裝了多媒體設(shè)備，從而為應(yīng)用仿真軟件輔助教學(xué)創(chuàng)造了條件。因此，在教學(xué)中推廣應(yīng)用仿真技術(shù)是完全可行的。

        二、應(yīng)用仿真技術(shù)輔助教學(xué)的實(shí)踐

        電子技術(shù)、電子電路、脈沖與數(shù)字電路等電子類課程概念抽象、直觀性差、原理難懂，加上技校學(xué)生普遍素質(zhì)偏低，對(duì)理論教學(xué)缺乏興趣，故此傳統(tǒng)教法的教學(xué)效果比較差。針對(duì)技校生的實(shí)際，筆者將仿真技術(shù)應(yīng)用到上述課程的教學(xué)活動(dòng)中，達(dá)到了事半功倍、省時(shí)高效的效果。

        1.應(yīng)用仿真技術(shù)演示抽象內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生興趣

        興趣是最好的老師。在電子技術(shù)課程教學(xué)中，筆者常應(yīng)用仿真技術(shù)巧妙精彩地導(dǎo)入要講的內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的求知欲。例如在講授半導(dǎo)體特性這一課題時(shí)，學(xué)生對(duì)電子流和空穴流往往難以理解，為此，筆者應(yīng)用仿真技術(shù)在屏幕上模擬出電子流和空穴流的流動(dòng)過程：在電場(chǎng)力作用下，電子連續(xù)不斷地向電源裝置的正極移動(dòng)，形成了一條電子流；而空穴則向電源的負(fù)極移動(dòng)，形成了一條空穴流。它們形成的電流方向一致，外電路的電流等于電子電流和空穴電流之和。通過這樣的演示，同學(xué)們不但興趣盎然，而且較好地理解了半導(dǎo)體導(dǎo)電的這個(gè)重要特征。

        2.應(yīng)用仿真技術(shù)演示電路特點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)

        將抽象的原理、概念、公式推導(dǎo)直觀化，有利于學(xué)生理解和記憶，從而突破教學(xué)難點(diǎn)。例如電子線路中有關(guān)整流濾波電路的教學(xué)，傳統(tǒng)教法是由教師通過分析電容的充放電過程對(duì)輸出直流電壓的影響，得出一個(gè)輸出電壓的波形圖，然后對(duì)波形圖進(jìn)行分析，推導(dǎo)出求電容容量c的關(guān)系公式，但學(xué)生往往感到公式抽象，實(shí)際中不會(huì)應(yīng)用數(shù)學(xué)公式。為了突破這一難題，筆者就利用multisim2001軟件，模擬該電路，操作步驟如下：①選擇程序中的multisim2001，進(jìn)入原理圖形設(shè)計(jì)環(huán)境的工作界面；②執(zhí)行菜單options\preferences設(shè)置圖紙大小、顏色、字體、連線寬度、邊框等；③在元件工具欄中找出所需的元件，把它們拖放在工作區(qū)域，放置好元件后，再給元件連線；④先用手動(dòng)連線，然后由multisim2001自動(dòng)完成連線；⑤對(duì)元件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，先選定元件，然后雙擊鼠標(biāo)左鍵，改變對(duì)話框中的各頊內(nèi)容，達(dá)到改變?cè)?shù)的目的。經(jīng)過上面幾個(gè)步驟最終可得到整流濾波電路圖。整流濾波電路圖搭建好后，就可以從儀表工具欄中調(diào)出示波器并合理擺放，然后將示波器a通道接輸入信號(hào)端，b通道接輸出端。該示波器的界面與實(shí)驗(yàn)室里常用的示波器的面板很相似，其基本操作方法差不多。啟動(dòng)電路仿真開關(guān)，示波器屏幕上出現(xiàn)輸入和輸出兩個(gè)波形。這時(shí)可以通過調(diào)節(jié)按鈕不斷改變電容的容量c的大小，觀察示波器波形變化，通過波形圖的比較就可以直觀地看出脈動(dòng)系數(shù)與電容容量c之間的關(guān)系：當(dāng)容量c增大到一定數(shù)值后，輸出的直流電壓基本是平滑的，繼續(xù)增大c，直流電壓的變化不明顯。這就給我們選擇濾波電容容量提供了實(shí)際依據(jù)。經(jīng)過這樣的仿真演示，同學(xué)們就較好理解了這一問題，從而有效地突破了教學(xué)的難點(diǎn)。

        3.應(yīng)用仿真技術(shù)將仿真實(shí)驗(yàn)引入課堂，有利于一體化教學(xué)

        以往進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，教師需要帶學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室上課，或?qū)?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備搬到普通課堂，十分不便。為達(dá)到省時(shí)高效，筆者將ewb的仿真實(shí)驗(yàn)功能引入課堂，進(jìn)行一體化教學(xué)，開展師生之間、生生之間的互動(dòng)交流，教學(xué)效果顯著。例如，在教集成運(yùn)算放大器應(yīng)用的“反相與求和電路”課題時(shí)，就應(yīng)用ewb仿真軟件在大屏幕上打出圖1所示的仿真實(shí)驗(yàn)接線測(cè)試圖（見圖1）。 

         

        圖1、反相與求和電路ewb模擬實(shí)驗(yàn)接線測(cè)試圖

      圖1中ic為理想集成運(yùn)放，當(dāng)ui2不接時(shí)為反相比例運(yùn)算電路，u0=-　uil，通過改變r(jià)1和r3的值，可以改變輸出與輸入電壓的比例。當(dāng)接上ui2時(shí)為反相比例相加運(yùn)算：u0=-（　ui1+　ui2），通過改變輸入電壓ui1、ui2或改變r(jià)1、r2和r3的值，在輸出端可獲得比例相加的輸出電壓。筆者應(yīng)用ewb仿真，邊演示，邊講解，十分方便地分別演示接上或不接上輸入電壓時(shí)輸出端輸出電壓變化的情景，使學(xué)生直觀地看到，當(dāng)改變ui1、ui2或r1、r2和r3的值時(shí)可以獲得不同的輸出電壓，應(yīng)用ewb將此電路稍作改動(dòng)即可驗(yàn)證同相求和電路、微分電路和積分電路。在講、練的同時(shí)，筆者還要求學(xué)生在課堂中即時(shí)操作或進(jìn)行生生互動(dòng)交流，通過這樣的講練結(jié)合，教學(xué)效率明顯提高了。

        4.應(yīng)用仿真技術(shù)開展模擬實(shí)訓(xùn)，實(shí)行“虛實(shí)結(jié)合”

        過去，因受場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、器材等硬件條件限制，電類專業(yè)的實(shí)習(xí)課題和時(shí)間安排往往達(dá)不到規(guī)定的要求，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的提高。隨著仿真技術(shù)的應(yīng)用，在教學(xué)中，筆者選取有代表性的課題，開設(shè)了一定比例的模擬實(shí)訓(xùn)，實(shí)行實(shí)物實(shí)訓(xùn)與模擬實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，發(fā)揮了模擬實(shí)訓(xùn)省時(shí)、高效、安全、經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)處，解決了過去實(shí)訓(xùn)課完全依賴實(shí)驗(yàn)儀器，且電子元器件損耗大和實(shí)驗(yàn)儀器損壞后維修不及時(shí)的問題。筆者的做法是，對(duì)基本測(cè)量技術(shù)、常用儀器儀表及元器件使用、基本電路設(shè)計(jì)等電子專業(yè)的基本功，原則上都進(jìn)行實(shí)物實(shí)訓(xùn)；對(duì)用真實(shí)儀器難以顯示或需消耗昂貴元器件的課題，通常采用模擬實(shí)訓(xùn)；對(duì)設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，通常安排學(xué)生先進(jìn)行ewb模擬預(yù)習(xí)，在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上再安排實(shí)物實(shí)訓(xùn)。這樣將虛實(shí)兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，可以大大提高實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)效率和質(zhì)量，節(jié)約教學(xué)成本。

        5.應(yīng)用仿真技術(shù)充實(shí)、豐富第二課堂活動(dòng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

        搞好第二課題活動(dòng)，有利于學(xué)生為適應(yīng)就業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)而提高就業(yè)能力。所以，筆者在課余積極指導(dǎo)電子專業(yè)學(xué)生開展第二課堂活動(dòng)，利用ewb進(jìn)行電子線路應(yīng)用、設(shè)計(jì)的模擬訓(xùn)練，有效地促進(jìn)了研究性學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的電路設(shè)計(jì)水平。例如，我結(jié)合脈沖波形的產(chǎn)生與整形的教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用ewb軟件進(jìn)行單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電器電路仿真實(shí)驗(yàn)，用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)作為輸入信號(hào)，通過示波器觀察輸入、輸出波形。在仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，再應(yīng)用ewb模擬驗(yàn)證，然后動(dòng)手制作實(shí)物，使學(xué)生的電子制作水平顯著提高。

        三、實(shí)施效果及思考

        在學(xué)校計(jì)算機(jī)電氣教學(xué)部和電子教研組領(lǐng)導(dǎo)的大力支持與指導(dǎo)下，本人在所教班級(jí)的《電子線路》、《電子cad》等課程教學(xué)中進(jìn)行仿真教學(xué)試驗(yàn)，均取得了良好的效果，顯著提高了教學(xué)效率，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了教學(xué)效率，節(jié)約了教學(xué)成本，受到了同學(xué)們的普遍歡迎和好評(píng)。通過班級(jí)的問卷調(diào)查表明，學(xué)生們普遍認(rèn)為，仿真教學(xué)在課堂氣氛、吸引力、學(xué)習(xí)興趣、理解知識(shí)、記憶程度、學(xué)習(xí)效果等各個(gè)方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的知識(shí)講授，值得推廣。這一項(xiàng)教改試驗(yàn)的成功實(shí)踐表明，仿真技術(shù)作為一種高新技術(shù)，可以通過計(jì)算機(jī)及多種輸入輸出設(shè)備創(chuàng)建一種虛擬的情況，讓學(xué)生產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)生活一樣的感覺，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性大大提高，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。

        總而言之，仿真教學(xué)雖然不能完全取代真實(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)，但只要我們充分發(fā)揮仿真技術(shù)的特點(diǎn)，使仿真教學(xué)與傳統(tǒng)知識(shí)講授有機(jī)結(jié)合、融為一體，就一定能有效地減少教師無效的工作時(shí)間，提高工作效率，節(jié)約教學(xué)資源，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，變被動(dòng)接受灌輸為主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)效率和效果，實(shí)現(xiàn)多快好省地培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]崔建明 電工電子技術(shù)[m].北京：高等教育出版社，2008。

第5篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】仿真技術(shù)；電子產(chǎn)品；設(shè)計(jì)研究

隨著我國(guó)仿真技術(shù)的水平不斷提高，目前已經(jīng)被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用到科學(xué)研究的工作中，并且仿真技術(shù)水平已經(jīng)成為了評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的硬性指標(biāo)，仿真技術(shù)的發(fā)展在很大的程度上與國(guó)家發(fā)展密切相關(guān)，成為了國(guó)家安全的核心技術(shù)。在設(shè)計(jì)和開發(fā)電子產(chǎn)品的過程中，其設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，對(duì)內(nèi)容的要求也非常的精細(xì)，如果設(shè)計(jì)人員不小心就可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)線路的崩潰，因此必須要重新開始，然而，仿真技術(shù)的應(yīng)用不但大大減少了設(shè)計(jì)研發(fā)的周期，并且還有效的減少了電子產(chǎn)品的研發(fā)成本。

1電子產(chǎn)品仿真技術(shù)

電子產(chǎn)品仿真技術(shù)的應(yīng)用和操作的過程，主要就是通過一種現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬的手段模型理論及相關(guān)信息。人們可以通過仿真技術(shù)的應(yīng)用更好的認(rèn)識(shí)客觀事物，徹底地打破了探索性實(shí)驗(yàn)和理論研究的束縛，進(jìn)而使用仿真技術(shù)進(jìn)行高度模仿事物進(jìn)行展示。仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以促使人們可以更清楚、更細(xì)致的去認(rèn)識(shí)未知的一些事物。隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，在我國(guó)電子產(chǎn)品的科學(xué)研究中的應(yīng)用更為廣泛，并且應(yīng)用領(lǐng)域呈不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，有效的實(shí)現(xiàn)了我國(guó)電子產(chǎn)品科學(xué)研發(fā)成本低、更新?lián)Q代的速度較快，并且能夠有效保障電子產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了我國(guó)電子產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2仿真技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

隨著我國(guó)仿真技術(shù)的不斷提高，功能日漸強(qiáng)大，各種電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越多，仿真技術(shù)的發(fā)展越來越受到我國(guó)電子產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)的喜愛和信賴。當(dāng)前有很多非常知名的電子產(chǎn)品公司都在使用仿真技術(shù)對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用仿真技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)制成的、并且應(yīng)用比較廣泛的電子產(chǎn)品有：自動(dòng)掃地機(jī)器人、自動(dòng)開蓋垃圾桶、自動(dòng)沖水馬桶、防盜報(bào)警器、全自動(dòng)洗衣機(jī)等，這些電子產(chǎn)品已經(jīng)逐漸的應(yīng)用到了人們的日常生活和生產(chǎn)當(dāng)中。依據(jù)很多的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐證明，在設(shè)計(jì)和開發(fā)電子產(chǎn)品的過程中利用仿真技術(shù)能夠非?？焖俚脑O(shè)計(jì)和完成電子線路，而且還可以利用設(shè)計(jì)完成的電子線路，完成對(duì)電子產(chǎn)品的使用和模仿，很大程度上有效地提高了設(shè)計(jì)和開發(fā)電子產(chǎn)品的效率。在設(shè)計(jì)和開發(fā)電子產(chǎn)品的過程中，其設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，對(duì)內(nèi)容的要求也非常的精細(xì)，如果設(shè)計(jì)人員不小心就可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)線路的崩潰，因此必須要重新開始，然而，仿真技術(shù)的應(yīng)用不但大大減少了設(shè)計(jì)研發(fā)的周期，并且還有效的減少了電子產(chǎn)品的研發(fā)成本。隨著我國(guó)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來社會(huì)發(fā)展的過程中對(duì)仿真技術(shù)電子產(chǎn)品的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，并且會(huì)隨著社會(huì)的發(fā)展越來越趨于智能化。當(dāng)前很多的電子產(chǎn)品中MUC就是其核心部件和核心機(jī)構(gòu)，電子產(chǎn)品的智能化發(fā)展迅速，正一步一步走進(jìn)人們的生產(chǎn)和生活當(dāng)中。

3仿真技術(shù)在應(yīng)用中的實(shí)際作用

3.1操作簡(jiǎn)便

仿真技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中的操作極為簡(jiǎn)單。仿真技術(shù)的操作非常便捷，利用仿真技術(shù)可以在同一個(gè)條件下完成電子線路的仿真和設(shè)計(jì)的工作。通過仿真技術(shù)的編輯和設(shè)計(jì)對(duì)電子產(chǎn)品的線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且還可以使用預(yù)覽模式對(duì)其設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真和預(yù)覽。其實(shí)簡(jiǎn)單地說就是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，只要通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊就可以完成，這樣就大大的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的過程。

3.2電子產(chǎn)品的程序設(shè)計(jì)

利用仿真技術(shù)中ISIS編輯區(qū)就可以完成電子產(chǎn)品軟件程序的編輯工作，同時(shí)可以將所編輯的內(nèi)容編匯成統(tǒng)一的目標(biāo)代碼，這一系列的程序操作在仿真技術(shù)中都可以通過特定的方法進(jìn)行操作。對(duì)于那些出現(xiàn)問題的仿真技術(shù)編程軟件還可以將其自動(dòng)的生成錯(cuò)誤信息報(bào)告，并且在錯(cuò)誤信息報(bào)告中也可以根據(jù)錯(cuò)誤源飛出的范圍查找出錯(cuò)誤原因。

3.3仿真和調(diào)試

根據(jù)以上的操作步驟完成之后，對(duì)電子產(chǎn)品要進(jìn)行調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行加載，首先，要在仿真技術(shù)軟件中找出Editcomponent對(duì)話框，然后，在這個(gè)對(duì)話框當(dāng)中正確輸入本次所要調(diào)試的目標(biāo)，并且在軟件中要先設(shè)置清楚晶振頻率是，然后點(diǎn)擊仿真就可以進(jìn)行仿真了。例如：在純水機(jī)的仿真技術(shù)操作中，在滿水或強(qiáng)沖等情況下可以對(duì)純水機(jī)的操作進(jìn)行模擬，并且其仿真的效果非常真實(shí)。

3.4電路板設(shè)計(jì)

在仿真技術(shù)中具有較高的布線功能，可以通過ARES實(shí)現(xiàn)對(duì)電路板的更改、電線擺放等功能。在仿真技術(shù)中，對(duì)電路板的設(shè)計(jì)非常人性化，不僅可以有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布置和撤銷的功能，還可以依據(jù)設(shè)計(jì)者的思路，手動(dòng)操作進(jìn)行電路板線路的布設(shè)。

3.5制板過程

在完成前期的仿真工作和設(shè)計(jì)工作之后，要對(duì)設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品進(jìn)行PCB的制板工作。

3.6制作完成

電子產(chǎn)品研發(fā)與設(shè)計(jì)中，仿真樣品制作額按成是最后一步，將樣本安裝并成功調(diào)試以后就可以用在電子產(chǎn)品的研發(fā)當(dāng)中。只要在制作的過程中將樣本的按照省卻的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝，然后對(duì)接點(diǎn)進(jìn)行焊接就可以完成制作了。

4結(jié)語

綜上所述，仿真技術(shù)在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)用非常靈活，并且可以非?？焖俚耐瓿呻娮赢a(chǎn)品的調(diào)試和設(shè)計(jì)工作，在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步過程中實(shí)現(xiàn)了快速、高效完成電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)工作，使電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變得更加的精致和細(xì)膩。仿真技術(shù)的發(fā)展對(duì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)具有積極的推動(dòng)作用，在未來的發(fā)展中也會(huì)有更多的電子產(chǎn)品應(yīng)用軟件被研發(fā)出來，為我國(guó)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韓志科，王筱吟，包海波.工業(yè)仿真設(shè)計(jì)促進(jìn)制造業(yè)升級(jí)的作用機(jī)制研究[J].科技與經(jīng)濟(jì)，2014，v.27；No.16105：54-58.

[2]李伯虎，柴旭東，熊光楞，朱文海，全春來，張和明，王行仁.復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)工程的研究與初步實(shí)踐[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2013，03:332-337.

第6篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

依據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的三坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床用CATIA軟件進(jìn)行機(jī)床部件的三維實(shí)體造型建模，如主軸、床身、導(dǎo)軌、刀庫等；接著以STL格式輸入到VERI－CUT軟件系統(tǒng)中進(jìn)行組裝，組裝時(shí)應(yīng)把握其裝配約束關(guān)系（即幾何約束關(guān)系、運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系和排斥約束關(guān)系）設(shè)定機(jī)床坐標(biāo)系、部件坐標(biāo)系和它們之間的關(guān)系，然后根據(jù)機(jī)床的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行裝配。虛擬仿真數(shù)控機(jī)床建模完成后，要設(shè)置各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如工作行程范圍、刀具補(bǔ)償?shù)?，其中主軸中心到主軸端面的距離和主軸線的偏移距離參數(shù)較為重要，應(yīng)正確設(shè)置，以免影響仿真結(jié)果的正確性。

2虛擬仿真數(shù)控鏜銑床應(yīng)用研究

通過虛擬仿真數(shù)控機(jī)床的建立，除對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行論證和虛擬設(shè)計(jì)好所應(yīng)用的機(jī)床夾具外，主要是對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行仿真論證，以解決刀具運(yùn)動(dòng)軌跡錯(cuò)誤、刀具干擾選擇錯(cuò)誤等問題，同時(shí)，利用虛擬仿真技術(shù)可以進(jìn)行加工過程的優(yōu)化，以充分利用機(jī)床和提高生產(chǎn)率。

2．1驗(yàn)證數(shù)控加工過程的錯(cuò)誤

進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)，通過系統(tǒng)應(yīng)用等軟件將零件的加工信息轉(zhuǎn)換為STL格式輸入到仿真加工系統(tǒng)生成數(shù)控加工程序，最后進(jìn)行仿真加工，驗(yàn)證程序軌跡是否存在錯(cuò)誤。在實(shí)際工作中，由于輸入數(shù)據(jù)有誤造成仿真加工時(shí)零件形狀錯(cuò)誤與輸入圖形信息不符，如刀具未進(jìn)行補(bǔ)償、未抬刀、啃刀等，此時(shí)可返回原圖形信息輸入模擬數(shù)據(jù)，進(jìn)行檢驗(yàn)校正干涉碰撞錯(cuò)誤，這是數(shù)控加工經(jīng)常產(chǎn)生的錯(cuò)誤之一。驗(yàn)證時(shí)觀察刀具對(duì)非加工部件，如對(duì)工作臺(tái)、夾具等的干涉、碰撞及對(duì)工件非加工表面的碰撞，也可對(duì)經(jīng)常發(fā)生的干涉現(xiàn)象進(jìn)行專門的驗(yàn)證。

2．2優(yōu)化數(shù)控加工程序

應(yīng)用VERICUT軟件時(shí)，其帶有在知識(shí)庫基礎(chǔ)上建立的優(yōu)化模塊，根據(jù)所加工小樣的類型選擇加工機(jī)床參數(shù)、應(yīng)用刀具參數(shù)、金屬切削數(shù)據(jù)庫等知識(shí)進(jìn)行加工過程的優(yōu)化，其優(yōu)化內(nèi)容主要為粗加工、精加工及高速切削加工時(shí)的優(yōu)化。

2．2．1粗加工優(yōu)化

為提高生產(chǎn)效率、達(dá)到盡快去除粗加工余量的目的，根據(jù)已給出的進(jìn)給量對(duì)刀具走刀路徑上應(yīng)去除的金屬材料進(jìn)行速度優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)粗加工安全、穩(wěn)定、高效率。

2．2．2精加工優(yōu)化

切削力的變化是影響加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素，為此在刀具切入、切出時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)進(jìn)給率，使其切削力產(chǎn)生較小的變化，減少振動(dòng)，從而提高加工質(zhì)量、延長(zhǎng)刀具的使用壽命。值得注意的是，在用球狀銑刀加工傾斜面或曲面時(shí)進(jìn)給量會(huì)有較大影響，加以適當(dāng)調(diào)節(jié)則可使切削平滑、順利地進(jìn)行。

2．2．3高速切削加工優(yōu)化

在工件刀具不產(chǎn)生振動(dòng)的前提下，高速切削是切削加工的發(fā)展方向，通過高速切削不僅可提高生產(chǎn)效率，同時(shí)會(huì)降低工件的表面粗糙度值。減少切削力的優(yōu)化方法主要是控制進(jìn)給量，保持較為穩(wěn)定的切削力和切屑去除率，通過實(shí)際應(yīng)用對(duì)球狀銑刀加大進(jìn)給率，提高主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行精加工的效果較好。當(dāng)然也可采用優(yōu)化切削速度，即對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行精加工優(yōu)化，達(dá)到提高表面質(zhì)量的目的。

3應(yīng)用特點(diǎn)

利用虛擬仿真技術(shù)對(duì)數(shù)控加工進(jìn)行仿真試驗(yàn)，通過一段時(shí)間應(yīng)用獲得較為顯著的效益，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

3．1提高生產(chǎn)效率

通過仿真切削加工的優(yōu)化，提高了加工過程的合理性，針對(duì)不同加工對(duì)象優(yōu)化切削速度和進(jìn)給量，使其達(dá)到最優(yōu)切削狀態(tài)，減少刀具的非正常損壞，從而減少輔助時(shí)間，提高加工效率。

3．2提高加工質(zhì)量

據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)制造業(yè)新機(jī)研制過程中加工廢品的30％是由于工人操作不當(dāng)造成，60％是由于數(shù)控程序錯(cuò)誤造成，10％是其他原因而形成；為此，利用該仿真系統(tǒng)可模擬加工過程，提高了數(shù)控編程的正確性，可以大大減少廢品的產(chǎn)生。

3．3減少數(shù)控機(jī)故

數(shù)控加工時(shí)，刀具的碰撞、干涉會(huì)導(dǎo)致較大的損失，采用虛擬仿真技術(shù)可以避免并減少機(jī)床和刀具在加工時(shí)不必要的損失?？s短新產(chǎn)品的研制周期新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，加工出合格的關(guān)鍵零、部件是其中重要環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)方法試制單一零件耗時(shí)費(fèi)力，容易出現(xiàn)廢品，而通過虛擬仿真技術(shù)則可基本上驗(yàn)證了所編數(shù)控程序的正確性和可靠性，為新品試制節(jié)省了大量時(shí)間，降低了新品試制的成本和研發(fā)周期。

4結(jié)語

第7篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞 電子仿真技術(shù)；電工維修

中圖分類號(hào) TM 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2011)122-0171-01

隨著電子電工技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子仿真技術(shù)不斷滲透到電子電工技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。電工維修作為電子電工技術(shù)中重要的一部分，十分需要電子仿真技術(shù)應(yīng)用推廣到該領(lǐng)域。我們可以利用電子仿真軟件進(jìn)行電路的相關(guān)設(shè)計(jì)，有效地鍛煉電工的電子設(shè)計(jì)能力和開發(fā)能力。也就是通過實(shí)際的設(shè)計(jì)電路，電工維修工作者才會(huì)更加熟悉電路，更有利于進(jìn)行維護(hù)工作。另外，作為電子仿真技術(shù)的特色之處就是其能夠充分調(diào)動(dòng)使用者的主動(dòng)性，讓使用者自己動(dòng)手去搭建，能夠提高使用者實(shí)際動(dòng)手能力。它能夠多方面地調(diào)動(dòng)使用者的積極性，激發(fā)使用者學(xué)習(xí)興趣和欲望，提高使用者掌握的效率。例如在電子仿真軟件焊接操作的五個(gè)步驟，就是提供給你視頻教學(xué)和實(shí)用的場(chǎng)景，教你一步一步去實(shí)現(xiàn)焊接的過程。下面我們重點(diǎn)討論如下兩個(gè)電子仿真技術(shù)在電工維修中的應(yīng)用。

1 電子仿真軟件ELECTRONICS WORKBENCH在電工維修中的應(yīng)用

在電工維修中，利用ELECTRONICS WORKBENCH軟件作為電路設(shè)計(jì)，能夠有效地鍛煉了電工維修工作者的電子設(shè)計(jì)能力和開發(fā)能力，不僅使使用者的能力得到提升，另一方面還節(jié)約了成本代價(jià)。在實(shí)際使用電子仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，首先是搭建電路，尋找電路中的各個(gè)元件，然后將各個(gè)元件進(jìn)行連接，設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，最后運(yùn)用示波器觀察各個(gè)點(diǎn)的輸出波形的結(jié)果。如果不采用這種電子仿真軟件，則對(duì)于接觸示波器比較少的使用者在使用真實(shí)的示波器時(shí)，可能由于陌生或緊張?jiān)斐墒静ㄆ鞯膿p壞，這樣就會(huì)大大增加電工維修工作者的成本，浪費(fèi)了大量時(shí)間。而使用電子仿真軟件中的示波器，就不會(huì)出現(xiàn)這種問題，可以很清晰地得到波形結(jié)果。由于電子仿真軟件中的示波器外觀和真實(shí)示波器類似，因此，熟悉了電子仿真軟件中的示波器，上手真實(shí)的示波器是很容易的。這樣就會(huì)避免對(duì)實(shí)際設(shè)備的損壞，即節(jié)省時(shí)間，又節(jié)省了成本，更有利于電工維修工作者的自我成長(zhǎng)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)過程中，電路維修工作者主要面臨的問題是電源故障，主要包括：直流電和交流電錯(cuò)位、直流電源的正負(fù)極反接等；對(duì)于由于元器件短路帶來的故障，例如在實(shí)際的操作過程中，電工維修工作者很不小心可能會(huì)把三極管的兩個(gè)管腳短路，導(dǎo)致三極管燒壞的現(xiàn)象。這些問題可以利用電子仿真軟件先事先操作一遍，在進(jìn)一步提高正確率的情況下，再進(jìn)行實(shí)際操作，進(jìn)一步減少設(shè)備損壞，有效節(jié)約設(shè)備

成本。

2 電子仿真軟件網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室在電工維修中的應(yīng)用

作為當(dāng)前的一項(xiàng)熱門技術(shù)，虛擬技術(shù)擁有廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)在已經(jīng)在軍事與航空技術(shù)、機(jī)器人領(lǐng)域、通信行業(yè)、醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。當(dāng)然，虛擬技術(shù)在電工維修領(lǐng)域也有應(yīng)用的地方，即虛擬實(shí)驗(yàn)室。所謂虛擬實(shí)驗(yàn)室，就是可以借助一些新興技術(shù)，例如：多媒體技術(shù)、電子仿真技術(shù)以及現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)等，來實(shí)現(xiàn)電工維修工作者實(shí)際的軟硬件的工作環(huán)境。這樣對(duì)于一些高危環(huán)境的工作，具有很大的意義。因?yàn)檫@種虛擬的環(huán)境和實(shí)際的環(huán)境相近，這樣就可以提前熟悉工作內(nèi)容和預(yù)知環(huán)境所產(chǎn)生的狀況等。目前，國(guó)外的網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)應(yīng)用已漸漸成熟，成立許多網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，而國(guó)內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)的研究正處于起步發(fā)展的階段，需要進(jìn)一步研究分析。從國(guó)內(nèi)外地對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)研究來看，我們可以把它主要分成如下兩類。

1）軟件仿真形式的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室。這種實(shí)驗(yàn)室是完全依托于軟件的，以仿真軟件為基礎(chǔ)，為電工維修工作者提供虛擬的工作環(huán)境，讓其通過網(wǎng)絡(luò)的途徑進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)和共享資源，在其中可以利用上述講的電子仿真軟件ELECTRONICS WORKBENCH進(jìn)行電子電路設(shè)

計(jì)等。

2）直接操作遠(yuǎn)程試驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室。這種實(shí)驗(yàn)室并不是完全依托于軟件的，它控制的對(duì)象是實(shí)實(shí)在在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。也就說電工維修工作者可以利用該電子仿真軟件接收來自客戶端的故障問題和參數(shù)設(shè)置，然后利用相關(guān)的電子仿真軟件進(jìn)行仿真分析，最后將分析得到的故障解決方案和新的參數(shù)設(shè)置通過實(shí)驗(yàn)室傳送給客戶端，甚至電工維修工作者可以對(duì)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行一邊調(diào)整，一邊看真實(shí)的運(yùn)行過程以及輸出結(jié)果。這種仿真技術(shù)，利用了有限的資源，提高了電工維修工作者的工作效率，是目前虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室研究的一個(gè)重要方向。

3 總結(jié)

由于電子仿真軟件具有強(qiáng)大的電路設(shè)計(jì)、電路繪圖、設(shè)備虛擬、對(duì)故障設(shè)備分析處理等功能，其可操作性強(qiáng)，作為電工維修的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的有效手段，其在電工維修領(lǐng)域起到越來越重要的作用。電子仿真技術(shù)不但能夠提高電工維修工作者的業(yè)務(wù)知識(shí)水平，更能開闊電工維修工作者的視野和工作的積極性，促進(jìn)電工維修行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

第8篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞 三維技術(shù)；質(zhì)感；視覺；動(dòng)畫

中圖分類號(hào)J2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2015）138-0070-02

動(dòng)畫作為一種應(yīng)用廣泛的藝術(shù)形式，已經(jīng)在我們的日常生活中得到廣泛的普及，雖然動(dòng)畫作為一種藝術(shù)形式而存在的壽命不過百年，但它的起源卻非常悠遠(yuǎn)，可追溯到距今二三萬年的遠(yuǎn)古時(shí)代。動(dòng)畫作為人類文明中的寶貴財(cái)富，是集現(xiàn)代性和復(fù)古性的藝術(shù)形式之一。如今隨著科技的不斷發(fā)展，動(dòng)畫技術(shù)已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)角落，在我們的生活中，尤其是娛樂消遣中占有極大的比重。動(dòng)畫技術(shù)變幻莫測(cè)，卻又與我們的生活緊密相連。現(xiàn)代的動(dòng)畫，不僅僅只是作為一種藝術(shù)而存在，動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)也漸漸站穩(wěn)了腳根，得到了很好的發(fā)展。如今，由于電腦技術(shù)不斷向這高科技發(fā)展，動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)也深深受其影響，逐漸完成了由二維動(dòng)畫向三維動(dòng)畫的轉(zhuǎn)變。三維仿真技術(shù)為動(dòng)畫的發(fā)展提供了更廣闊的發(fā)展空間和更大的競(jìng)爭(zhēng)力。三維仿真技術(shù)在動(dòng)畫中的運(yùn)用，值得我們對(duì)其進(jìn)行深入的探討，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 三維仿真技術(shù)的含義

三維仿真技術(shù)即我們所稱的3D動(dòng)畫，隨著影視制作的需求和軟件技術(shù)的布點(diǎn)發(fā)展，三維仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并受到業(yè)界的歡迎。三維動(dòng)畫的制作模式如下：首先，設(shè)計(jì)師根據(jù)操作的實(shí)際需要，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立一個(gè)虛擬空間，虛擬空間建成后，按照腳本或者客戶需求，設(shè)計(jì)師對(duì)角色或者場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)和表現(xiàn)，再依據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)人物、事物的動(dòng)作、狀態(tài)對(duì)其運(yùn)動(dòng)的方向和軌跡進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后，再對(duì)人物進(jìn)行蒙皮、事物進(jìn)行細(xì)節(jié)的勾畫設(shè)計(jì)。在完成對(duì)人物和事物的塑造后，便可依據(jù)腳本來進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，形成一個(gè)極具動(dòng)感和現(xiàn)實(shí)感的三維動(dòng)畫。

2 三維仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1）對(duì)于無法完成的實(shí)景拍攝，三維動(dòng)畫可對(duì)其進(jìn)行模擬，以排除危險(xiǎn)因素；2）三維動(dòng)畫的制作不似實(shí)景拍攝，易受天氣及氣候的影響；3）對(duì)于操作人員的物性以及硬性技術(shù)要求較高可以用三維動(dòng)畫進(jìn)行模擬，降低成本 ；4）可進(jìn)行隨意變更，回爐再造周期短；

5）對(duì)于實(shí)拍來說，成本更易控制；6）通過三維動(dòng)畫代替危險(xiǎn)性較高的鏡頭 ；7）對(duì)無法重現(xiàn)的鏡頭進(jìn)行三維模擬；8）美化產(chǎn)品，達(dá)到特效制作；9）三維仿真技術(shù)制作時(shí)間與場(chǎng)景實(shí)拍相比較而言，時(shí)間長(zhǎng)，處理精細(xì)。并且制作越精細(xì)越逼真，成本越高。

3 三維仿真技術(shù)的在動(dòng)畫中的應(yīng)用

三維技術(shù)在動(dòng)畫制作中得以廣泛運(yùn)用，不僅僅是由于電腦技術(shù)以及軟件操作技術(shù)所帶來的便捷性，除此之外，三維技術(shù)在動(dòng)畫中的運(yùn)用突破了傳統(tǒng)二維技術(shù)制作的局限性，使屏幕內(nèi)的內(nèi)容更加豐富、更加動(dòng)感，并且能夠給人耳目一新的感覺，因此三維技術(shù)在畫面的制作中，得以更廣泛的推廣及運(yùn)用。[2]三維動(dòng)畫不僅僅是對(duì)于動(dòng)畫片的運(yùn)用，還可以用于廣告和電影電視劇的特效制作（如爆炸、煙霧、下雨、光效等）、特技（撞車、變形、虛幻場(chǎng)景或角色等）、廣告產(chǎn)品展示、片頭飛字等。

三維技術(shù)在動(dòng)畫的應(yīng)用中，主要是對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的虛擬再造以及不存在事物的合理想象。由于三維動(dòng)畫存在著自身優(yōu)勢(shì)，被越來越頻繁地運(yùn)用到動(dòng)畫制作中。三維技術(shù)的發(fā)揮，使得動(dòng)畫領(lǐng)域得以不斷發(fā)展和拓展。

一部完整的動(dòng)畫制作不僅僅如我們?cè)跓赡簧峡吹降哪菢雍?jiǎn)單，總體上，動(dòng)畫制作分為前期策劃、中期制作、后期合成三個(gè)方面。[3]

在動(dòng)畫制作流程中，不論是前期策劃的劇本及角色的設(shè)置、中期制作中道具及場(chǎng)景的布置，還是后期合成效即片頭片尾的制作等等，都離不開三維技術(shù)的

運(yùn)用。

3.1 三維技術(shù)在前期策劃中的運(yùn)用

制作短片之前，劇本的選擇非常重要。劇本決定了人物設(shè)計(jì)、情節(jié)結(jié)構(gòu)以及故事發(fā)展的主線和副線。在前期工作中，劇本確定后，根據(jù)劇情，制作人員會(huì)寫出文字分鏡頭，并對(duì)畫面與鏡頭進(jìn)行相應(yīng)的融合和分配，以使劇情連貫，構(gòu)成完整的敘事。在此期間，三維技術(shù)無需發(fā)揮太大作用，只用于動(dòng)畫完成之前，畫面效果以及人物形象的的預(yù)估作用等等。

3.2 三維技術(shù)在中期制作中的作用

在中期制作中，三維技術(shù)開始派上較大的用場(chǎng)。其中包括道具、角色的設(shè)計(jì)，角色骨骼的綁定、蒙皮等等。中期制作流程任務(wù)量龐大，場(chǎng)景的復(fù)雜程度、人物的個(gè)性化、道具的精確性都為三維技術(shù)的運(yùn)用提供了寬闊的空間。

在道具場(chǎng)景的設(shè)計(jì)工作中，主要運(yùn)用Polygon，NURNS，SUBDIV三種技術(shù)對(duì)道具進(jìn)行建模工作，并根據(jù)劇情以及故事的風(fēng)格，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模型，與場(chǎng)景需求相匹配，在模型設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分利用三維技術(shù)。[4]刻畫出道具的棱角和輪廓，使物體看起來更鮮活、更接近實(shí)物。

在人物角色設(shè)計(jì)中，為了體現(xiàn)角色的個(gè)性化和人物特征，制作過程總共分為兩部分：首先利用三維技術(shù)進(jìn)行角色建模，其次利用三維技術(shù)進(jìn)行角色的材質(zhì)貼圖制作。在角色的建模過程中，不僅僅是對(duì)人物形象的設(shè)計(jì)，還有關(guān)于人體結(jié)構(gòu)、肢體運(yùn)動(dòng)、肌肉走勢(shì)等等，都應(yīng)注意變通。本項(xiàng)目中主要運(yùn)用的是Polygon技術(shù)，制作好人物模型后，在完成相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

人物模型設(shè)計(jì)好后，要對(duì)骨骼進(jìn)行綁定，而后進(jìn)行人物的蒙皮，以達(dá)到仿真效果。在這一過程中，先從人物軀體的主干開始運(yùn)作，再經(jīng)由四肢、頭部，進(jìn)入Animation應(yīng)用，使用骨骼組建命令進(jìn)行骨骼的接合。在蒙皮環(huán)節(jié)，運(yùn)用pain-skin-weights-tool，對(duì)人物進(jìn)行蒙皮。蒙皮及骨骼設(shè)計(jì)完成后，即可對(duì)人物做出表情設(shè)定，肢體語言設(shè)置等等。

制作動(dòng)畫的過程中，主要是運(yùn)用三維技術(shù)完成，主要包括非線性動(dòng)畫、路徑動(dòng)畫、關(guān)鍵幀動(dòng)畫、驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵幀動(dòng)力學(xué)動(dòng)畫、運(yùn)動(dòng)捕捉等等。主要的技術(shù)運(yùn)用還是應(yīng)依據(jù)動(dòng)畫短片的特點(diǎn)、劇情走向、人物設(shè)置等等，挑選出與實(shí)際需求相適應(yīng)的三維技術(shù)。

3.3 三維技術(shù)在后期制作中的作用

后期制作主要包括特效和音效的制作渲染。在特效場(chǎng)景的制作環(huán)節(jié)中，主要是運(yùn)用After Effects工具制作與場(chǎng)景相符的特效現(xiàn)象，以豐富畫面，增加動(dòng)感。音效及合成相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要在音效剪輯軟件中輸入原材料，僅是適當(dāng)?shù)暮铣杉糨?，便可適用于動(dòng)畫中。

4 結(jié)論

隨著電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，三維技術(shù)已在動(dòng)畫制作中得到了越來越廣泛和靈活的運(yùn)用。三維技術(shù)已經(jīng)深入了動(dòng)畫制作的整個(gè)流程之中，并以其高度的靈活性使得動(dòng)畫的特技制作越來越嫻熟，使動(dòng)畫具備了更好的品質(zhì)。在動(dòng)畫的發(fā)展歷程中，只有不斷投入三維技術(shù)的使用，使創(chuàng)造性的思維方式與精湛的三維技術(shù)相結(jié)合，方能不斷推進(jìn)動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用，從而呈現(xiàn)出更多的優(yōu)秀作品。

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第9篇：仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；Matlab；電力電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324（2016）02-0134-02

作者簡(jiǎn)介：王波（1982-），男，浙江義烏人，博士研究生，副教授，研究方向：電工、電子和自動(dòng)化

一、引言

電力電子技術(shù)是目前最活躍、發(fā)展最快的一門新興學(xué)科，且廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、IT、通信、國(guó)防以及民用電器、新能源發(fā)電等領(lǐng)域，它的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門。

二、電力電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前高職院?；径疾扇±碚摻虒W(xué)加實(shí)踐操作的模式進(jìn)行電力電子技術(shù)課程的教學(xué)。首先，講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后對(duì)各種變流電路（包括整流、逆變、斬波和交流變換等）的電路構(gòu)成、工作原理和波形等進(jìn)行分析；最后在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)臺(tái)上進(jìn)行實(shí)操、搭建電路、觀察波形等進(jìn)行驗(yàn)證。電力電子技術(shù)課程本身屬于電類各專業(yè)課程中較難的課程之一，教學(xué)對(duì)象又為高職學(xué)生，他們理論基礎(chǔ)差，計(jì)算能力弱，因此教學(xué)重心一定偏向?qū)嵅?。然后，在?duì)電力電子電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)分析的過程中，由于電力電子器件具有非線性等特點(diǎn)以及電力電子電路的復(fù)雜性，造成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)結(jié)果不明顯，單從示波器顯示波形不能很好地檢測(cè)電路的正確性。而且電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)都涉及到220V或者380V的高電壓，具有一定的危險(xiǎn)性。往往造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目做得迷迷糊糊，不知道結(jié)果是否正確，即使知道錯(cuò)誤了也很難進(jìn)行排故，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣減低，形成惡性循環(huán)。

三、虛擬仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展而逐步形成的一類實(shí)驗(yàn)研究的新技術(shù)，它在各類專業(yè)各種類型的課程當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）實(shí)驗(yàn)硬件門檻低，基本不需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只需要普通計(jì)算機(jī)即可；（2）實(shí)驗(yàn)過程安全可靠，不涉及高電壓、高電流；（3）實(shí)驗(yàn)過程迅速、結(jié)果清晰明顯，能快速地在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示所需要的所有結(jié)果，一目了然；（4）糾錯(cuò)排故簡(jiǎn)單，基本的仿真實(shí)驗(yàn)修改只需要在仿真環(huán)境下進(jìn)行器件或者連接的修改。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，虛擬仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用十分合適，并能有效地提高電力電子技術(shù)課程的教學(xué)效果。目前，可對(duì)電力電子電路及系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真的軟件較多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。這些模擬仿真軟件的出現(xiàn)，為電力電子電路及系統(tǒng)的分析提供了方便、有效的手段，大大簡(jiǎn)化了電力電子電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析過程。其中Matlab軟件由于其Simulink環(huán)境下提供的SimPow-erSystems工具箱在電力系統(tǒng)分析、電力電子電路分析中令人滿意的表現(xiàn)、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶的青睞。根據(jù)電力電子技術(shù)課程教學(xué)的要求，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，我們?cè)O(shè)計(jì)、建立并實(shí)現(xiàn)了涵蓋高職教學(xué)要求的十五個(gè)電力電子技術(shù)Matlab仿真項(xiàng)目。下面以直流升壓斬波電路為例，詳細(xì)介紹使用Matlab軟件進(jìn)行模擬仿真的方法和步驟。

四、仿真實(shí)例

本節(jié)以直流升壓斬波電路為例，詳細(xì)介紹使用Matlab軟件進(jìn)行電力電子電路仿真的方法和步驟。直流升壓斬波電路是典型的直流斬波電路之一，它通過電容、電感元件的儲(chǔ)能以及電力電子器件（此處使用IGBT）的通斷控制，使負(fù)載上得到比電源電壓高的電壓。根據(jù)電路原理圖，在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型，步驟如下：

1.仿真平臺(tái)建立。啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入MATLAB環(huán)境，點(diǎn)擊工具欄中的Simulink選項(xiàng)，進(jìn)入所需的仿真環(huán)境，點(diǎn)擊File/New/Model新建一個(gè)仿真平臺(tái)。

2.模塊提取。在Simulink環(huán)境中拉取所需要的模塊到仿真平臺(tái)中，具體做法是點(diǎn)擊左邊的器件分類，電力電子仿真實(shí)驗(yàn)一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems兩個(gè)，分別在它們的下拉選項(xiàng)中找到我們所需的模塊，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊所需的模塊不放，然后直接拉到仿真平臺(tái)中。

3.仿真模型建立。將提取的各模塊，按照原理圖布局好位置并進(jìn)行連線。具體做法是移動(dòng)鼠標(biāo)到一個(gè)模塊的連接點(diǎn)上，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“+”字型光標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵不放，一直拉到所要連接的另一個(gè)模塊的連接點(diǎn)上，放開左鍵，連線就完成了。

4.參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置分為模塊參數(shù)設(shè)置和仿真參數(shù)設(shè)置。模塊參數(shù)設(shè)置如下：直流電壓源的幅值設(shè)置為100V。電阻負(fù)載設(shè)置為1Ω?？刂泼}沖電壓由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，電壓幅值設(shè)置為3V，周期設(shè)置為0.001S，脈沖寬度比的大小設(shè)置可改變輸出負(fù)載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號(hào)分解器、電感和電容可保持默認(rèn)設(shè)置。示波器根據(jù)需要輸出的波形個(gè)數(shù)設(shè)置輸入端口數(shù)。仿真參數(shù)設(shè)置如下：將開始時(shí)間設(shè)置為0，終止時(shí)間設(shè)置為0.01，算法設(shè)置為ode23tb。

5.仿真。完成以上步驟后便可以開始仿真，仿真結(jié)束后雙擊示波器觀察波形。直流升壓斬波電路在控制脈沖電壓寬度比為80%和40%時(shí)的仿真波形如圖3所示，與理論分析值一致。五、小結(jié)虛擬仿真技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在近些年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，越來越多的課程在教學(xué)中引入了虛擬仿真技術(shù)，它對(duì)課程教學(xué)效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術(shù)，并以直流升壓斬波電路為例，詳細(xì)介紹使用Matlab軟件進(jìn)行電力電子電路仿真的方法和步驟。

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