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

篇1

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

（二）multisim13引入教學(xué)的必要性

筆者認(rèn)為，基于動手的學(xué)習(xí)是幫助學(xué)生鞏固理論概念并讓他們?yōu)殚_發(fā)未來工業(yè)應(yīng)用或開展先進(jìn)的科研項目做好準(zhǔn)備的最佳方法。任何成功的職業(yè)道路或者人生決定往往是受到啟發(fā)的，參與和準(zhǔn)備就是將這種啟發(fā)變成真正可實現(xiàn)的東西。啟發(fā)孩子以職業(yè)運(yùn)動員為夢想非常簡單，只要打開電視或去看一場現(xiàn)場的專業(yè)體育賽事。這個道理同樣適用于激勵學(xué)生成為一個電子工程師。我們對未來科學(xué)家和工程師的教育方式往往只局限于與實踐脫節(jié)的純理論和公式，即使燃燒最旺盛的火苗也會被這種教育方式所熄滅。而讓學(xué)生參與實際的開發(fā)，又受到現(xiàn)實條件的限制，multisim13恰恰提供了這樣一個折中的方案：以課堂學(xué)習(xí)技能為主，一個與工業(yè)應(yīng)用相銜接的平臺為輔，兩者結(jié)合可幫助學(xué)生為應(yīng)對未來的重大挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。multisim13是將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)集成到一個專門針對教學(xué)而設(shè)計的平臺中，學(xué)生可以結(jié)合基于工業(yè)技術(shù)的教學(xué)硬件平臺和教學(xué)實驗室虛擬儀器套件來學(xué)習(xí)基本的工程和系統(tǒng)設(shè)計概念。將multisim13引進(jìn)課堂，可以將抽象的、空洞的理論教學(xué)變?yōu)閯討B(tài)的、可視的直觀演示，這不但可以有效地增強(qiáng)學(xué)生對電路工作狀態(tài)的感性認(rèn)識，提高課堂教學(xué)效率，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，克服學(xué)生的畏難情緒。學(xué)生自己可以在電子平臺上按照自己的想法隨意設(shè)計電路，仿真印證自己的設(shè)想，培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計電路的創(chuàng)新意識；在multisim13電子平臺下，可以先觀察實驗現(xiàn)象，然后帶著疑問、好奇探究現(xiàn)象背后的理論與規(guī)律。這樣順應(yīng)認(rèn)知規(guī)律，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對知識的理解程度。

二、multisim13在教學(xué)中應(yīng)用實例

(一)傳統(tǒng)二極管結(jié)構(gòu)和單向?qū)щ娦灾v授過程

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

（二）采用

multisim13進(jìn)行課堂教學(xué)過程在multisim13元件庫中調(diào)出3D虛擬器件，如圖2所示?！皩N結(jié)兩端各引出一個電極，并加以封裝就制成了二極管”。對于圖中U4管，灰環(huán)的一側(cè)是陰極，另外一側(cè)是陽極；對于直插的發(fā)光二極管U5，長引腳的是正極，短的是陰極；也可以仔細(xì)觀察管子內(nèi)部的電極，較小的是陽極，大的類似于碗狀的是陰極。在軟件電子平臺上調(diào)出電阻、二極管、開關(guān)和萬用表搭成圖3所示電路。故意將二極管接反向電壓，雙擊兩塊萬用表，彈出圖示右側(cè)的顯示表盤，按下仿真按鈕。這時提醒學(xué)生注意：電流表示數(shù)為0，說明電路沒有通，“為什么”。吸引學(xué)生注意力的同時教師將二極管轉(zhuǎn)向，陽極接電源正極，陰極接電源負(fù)極，按仿真按鈕，電流表示數(shù)為2.429mA，電壓表示數(shù)為581.428mV，說明二極管導(dǎo)通。這時點(diǎn)題：（1）這就是二極管單向?qū)щ娦裕褐挥嘘枠O接電源正極（高電位）陰極接電源負(fù)極（低電位）才能夠?qū)?。?）導(dǎo)通電壓在0.7V左右。進(jìn)一步提問，電阻起什么作用？不放電阻可以么？帶著問題修改電路：二極管換成LED發(fā)光管，如圖4所示，電阻選擇4.7K，按下仿真按鈕，LED燈根本沒亮！但是電流值為2.139mA，壓降是1.711V；將電阻換成1.0K，再一次仿真燈亮了！電流值為10.209mA、電壓值為1.791V。

（三）兩種教學(xué)方法的比較

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

篇2

（2）實驗內(nèi)容陳舊，無法趕上移動通信新型器件和裝置的發(fā)展，缺乏新的實驗教學(xué)手段和方法；設(shè)備的更新?lián)Q代比較慢，實驗的開展受到硬件實驗設(shè)備的限制，跟不上技術(shù)革新的步伐；

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

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

2仿真教學(xué)的引入與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

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

3仿真教學(xué)開展實例分析

3．1理論教學(xué)與正交調(diào)制解調(diào)分析

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

3．2正交頻分電路仿真實驗分析

通常在正交頻分電路分析中，往往會忽略講解和分析子載波調(diào)制快速傅里葉變換和反變換等內(nèi)容。讓學(xué)生從理論公式推導(dǎo)中理解OFDM原理，并利用Matlab編程實現(xiàn)不同子載波數(shù)的調(diào)制信號，可以驗證對子載波數(shù)調(diào)制狀態(tài)的影響，進(jìn)一步驗證理論公式并加深理解?？梢杂美碚撏茖?dǎo)和實驗驗證兩種方法來理解調(diào)制。通過正交頻分各步驟的波形圖，形象地描繪信號調(diào)制解調(diào)的過程，逼真地顯現(xiàn)出真實信號傳輸變化的實時動態(tài)過程。

（1）確定參數(shù)。假設(shè)參數(shù)為：子載波數(shù)為8，F(xiàn)FT長度為8，符號速率、比特率、保護(hù)間隔長度為2，信噪比12，插入導(dǎo)頻數(shù)?；镜姆抡婵梢圆徊迦雽?dǎo)頻，導(dǎo)頻數(shù)可以為0。通過運(yùn)行仿真及修改參數(shù)設(shè)置，教師可引導(dǎo)學(xué)生逐步實驗，觀察分析仿真結(jié)果并給出結(jié)論。通過示波器模塊可以直觀地觀察到二進(jìn)制隨機(jī)信源。

（2）產(chǎn)生數(shù)據(jù)。使用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)?？梢詫⒃蛄谢癁?6進(jìn)制的碼元圖，通過改變數(shù)據(jù)率觀察仿真波形。

（3）子載波調(diào)制。利用Matlab工具仿真實現(xiàn)BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等4種調(diào)制方式。按照星座圖，將每個子信道上的數(shù)據(jù)映射到星座圖點(diǎn)的復(fù)數(shù)表示。通過改變支路不同的調(diào)制方式，觀察到仿真波形，每次課都會有各式各樣新的實驗波形，可以直觀地觀察到二進(jìn)制隨機(jī)信源，以及將一路高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多路低速數(shù)據(jù)的波形。

（4）IFFT運(yùn)算。對上一步得到的同相分量和正交分量進(jìn)行IFFT運(yùn)算。為便于理解，可采用仿真軟件直觀地表現(xiàn)子信道上的數(shù)據(jù)與OFDM符號之間傅里葉逆變換關(guān)系。當(dāng)子信道的脈沖為矩形脈沖時，具有sinc函數(shù)形式的頻譜。當(dāng)改變系統(tǒng)（N）時，OFDM功率譜形狀也隨之改變。

（5）加入保護(hù)間隔，加入噪聲。由IFFT運(yùn)算后的每個符號的同相分量和正交分量分別轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，并將符號尾部G長度的數(shù)據(jù)加到頭部，構(gòu)成循環(huán)前綴。

（6）并串轉(zhuǎn)換。將每個符號分布在子信道上的數(shù)據(jù)還原為一路串行數(shù)據(jù)。

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

篇3

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

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

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

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

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

按需開發(fā)切削加工仿真技術(shù)軟件

目前，許多科技人員正在進(jìn)行生產(chǎn)工程中最基礎(chǔ)的切削加工技術(shù)的研究，其中多數(shù)研究的目的是在弄清楚加工現(xiàn)象的同時，對加工過程進(jìn)行預(yù)測。如果這些研究內(nèi)容實現(xiàn)了系統(tǒng)的計算機(jī)軟件化，就意味著能形成一個切削仿真技術(shù)軟件。如東京農(nóng)工大學(xué)機(jī)械學(xué)院的實驗室就正在進(jìn)行幾種預(yù)測性的有關(guān)切削加工仿真技術(shù)軟件的研究。工藝流程和實用仿真采用了橫向和縱向相匹配的研究體系，橫向與產(chǎn)品設(shè)計到加工工序相對應(yīng)；在縱向上越往上，實用性越好，往下則不僅是實用性，還包括加工現(xiàn)象的解析和實現(xiàn)可視化。

1．刀具信息數(shù)據(jù)庫和解析仿真技術(shù)并用的切削條件選擇系統(tǒng)

在實際的切削過程中，不應(yīng)照搬工具廠提供的推薦切削條件，而應(yīng)根據(jù)機(jī)床、工具系統(tǒng)、工件裝卡等具體情況，反復(fù)進(jìn)行試切削來修正切削條件。同時還應(yīng)將過去加工中積累的行之有效的參考數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，在有效利用這些數(shù)據(jù)的同時，借助解析方法使切削條件達(dá)到最佳化；對于沒有參考數(shù)據(jù)的新的切削加工，則應(yīng)開發(fā)與此相關(guān)的切削條件選擇系統(tǒng)。該系統(tǒng)中把振動、加工精度、刀具升溫、刀具壽命、殘余應(yīng)力等設(shè)定為解析內(nèi)容，在解析的基礎(chǔ)上，就能選擇出最佳的刀具和調(diào)整切削條件。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)大致分為三個部分：刀具信息數(shù)據(jù)、工具系統(tǒng)組成、切削條件。在切削條件中可積累有效的切削加工技術(shù)參數(shù)。

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

盡管數(shù)據(jù)庫里已具有確實適應(yīng)的切削加工條件，人們?nèi)韵ＭM(jìn)一步減少加工誤差，提高加工效率。實例表明，用這種仿真和實現(xiàn)最佳化方式來修正切削條件是完全可能的。

2．立銑刀加工時的刀具溫度

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

3．用有限元法進(jìn)行切削過程的物理仿真

篇4

二、教學(xué)效果和效率

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

篇5

1.1車工技術(shù)實習(xí)內(nèi)容及工藝

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

1.2實習(xí)教學(xué)安排

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

2仿真加工訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)

2.1學(xué)生操作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)

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

2.2實驗室建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益分析

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

3仿真加工存在的不足之處

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

篇6

2分析仿真技術(shù)的實驗手段和應(yīng)用實踐

2.1實驗手段

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

2.2模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用實踐

在一些工作環(huán)境當(dāng)中，模擬仿真技術(shù)在電子專業(yè)中到了的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，從某種意義上來說這是對工作方式的創(chuàng)新，而技術(shù)人員也更加喜歡這種新型的工作模式，不僅可以提前避免危險和工作當(dāng)中不正確的操作，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識更好的運(yùn)用到實際過程中。再加上模擬元器件同設(shè)備的相似度比較高，為技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)提供了方面，且在參與到仿真實驗過程中能夠增強(qiáng)動手能力，自己安插元件，自己設(shè)置參數(shù)，能夠獨(dú)立解決實驗中出現(xiàn)的問題，自己不僅僅在技能方面有了顯著提升，自己對知識的運(yùn)用能力也得到提高，為其未來更好的適應(yīng)社會發(fā)展需要奠定堅實基礎(chǔ)。

篇7

關(guān)鍵詞：項目教學(xué)法；計算機(jī)仿真；創(chuàng)新；實踐

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

一、前言

研究生教學(xué)有其突出的特點(diǎn)，他們中多數(shù)人理論基礎(chǔ)扎實，獲取書本知識能力強(qiáng)。但同時也存在創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不足、工程應(yīng)用背景不夠的缺點(diǎn)。本人通過十多年研究生教學(xué)的實踐，結(jié)合本學(xué)院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對性強(qiáng)等特點(diǎn)，對如何在研究生教學(xué)改革中突出培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與工程應(yīng)用能力等問題進(jìn)行了一些改革創(chuàng)新。

二、課程定位及課程特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)研究的深入與計算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計算機(jī)仿真技術(shù)已成為分析、綜合各類系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)的一種有效研究方法和有力的研究工具，計算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學(xué)科內(nèi)容和各工程部門。仿真技術(shù)已經(jīng)在國防軍事、國民經(jīng)濟(jì)、社會生活的眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，國內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)為，仿真技術(shù)“正在成為與理論、實驗并列的第三種認(rèn)識和改造客觀世界以及科學(xué)研究的手段”，因此仿真技術(shù)

被認(rèn)為是“使能”技術(shù)。計算機(jī)仿真技術(shù)是仿真科學(xué)與技術(shù)涉及到的有關(guān)具體仿真技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，具有綜合性、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)。

為了拓寬機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會對機(jī)械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應(yīng)掌握一定的計算機(jī)仿真知識與技能。計算機(jī)仿真技術(shù)課程是我校機(jī)械工程學(xué)院面向所有研究生各專業(yè)方向的研究生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，考慮專業(yè)應(yīng)用需求并結(jié)合教學(xué)實踐情況，課程目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握計算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統(tǒng)或非工程系統(tǒng)提供一種有力的工具，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的計算機(jī)仿真技術(shù)為本專業(yè)工作服務(wù)。

一方面，基于仿真技術(shù)課程的內(nèi)容方法較多，實踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；另一方面，授課對象專業(yè)方向較多、授課學(xué)時有限等特點(diǎn)，如何解決在有限的教學(xué)課時內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對計算機(jī)仿真技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革探索和實踐，以達(dá)到計算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)目標(biāo)。

三、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)方法的選擇

課程開設(shè)初期，由于只是機(jī)械電子工程專業(yè)方向的同學(xué)選修，所以所講內(nèi)容基本針對該專業(yè)方向進(jìn)行設(shè)置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學(xué)生所屬專業(yè)方向的擴(kuò)大，專業(yè)方向包括：機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計及理論、車輛工程、機(jī)械工程（專業(yè)學(xué)位）等，基本涵蓋了機(jī)械工程學(xué)院的所有專業(yè)方向。

計算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計算方法、計算機(jī)編程、計算機(jī)圖形學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計等課程。如何講出本課程的特點(diǎn)，并充分結(jié)合相關(guān)課程內(nèi)容，必須在教學(xué)內(nèi)容的選排上下功夫。

項目教學(xué)法是一種以任務(wù)驅(qū)動、以項目為基本教學(xué)單元，將理論教學(xué)和實踐教學(xué)有機(jī)融合在一起，強(qiáng)調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學(xué)生在整個教學(xué)過程中的主體地位。因此，為了滿足各個專業(yè)方向?qū)W生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的學(xué)術(shù)論文和碩士學(xué)位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)考核方法等不斷進(jìn)行調(diào)整和完善。

1.采取項目專題方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學(xué)方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。

2.擴(kuò)展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計算、優(yōu)化設(shè)計、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計以及與外部軟件的接口等內(nèi)容，以滿足各專業(yè)方向?qū)W生的需求。

3.增加與課程相結(jié)合的實驗教學(xué)內(nèi)容。計算機(jī)仿真技術(shù)本來是實踐性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對控制系統(tǒng)分析的過程中不斷完善和發(fā)展起來的。因此并結(jié)合各個專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計若干個專題實驗，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生將該門課程應(yīng)用于實際工程的能力。

4.采用多個工程應(yīng)用實例進(jìn)行教學(xué)，從系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學(xué)生從生產(chǎn)實際認(rèn)知的研究對象，提升到理論高度的學(xué)習(xí)，應(yīng)用所學(xué)的各科理論知識和技術(shù)手段，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進(jìn)行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最終解決實際工程問題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實例問題的能力。

5.結(jié)合學(xué)科前沿，進(jìn)行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強(qiáng)化計算機(jī)仿真在實際工程的應(yīng)用概念，在此基礎(chǔ)上，以項目形式，開展課程學(xué)科前沿以及⒏妹趴緯逃胂執(zhí)技術(shù)融合等專題討論。

6.增加實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實際應(yīng)用能力。利用各種平臺，擴(kuò)充計算機(jī)仿真技術(shù)資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊的科研課題，設(shè)計實驗項目，培養(yǎng)研究生工程實際應(yīng)用能力。

四、項目教學(xué)法的教學(xué)效果

基于項目教學(xué)法計算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實踐，滿足機(jī)械工程學(xué)院各個專業(yè)方向研究生的需求，教學(xué)方法和手段的完善，使研究生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力等得到了進(jìn)一步的提高。

計算機(jī)仿真技術(shù)作為工科研究生的必備研究手段和技術(shù)，使學(xué)生掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的課題研究、學(xué)術(shù)論文和學(xué)位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段。

篇8

1對系統(tǒng)仿真類型進(jìn)行概述

顧名思義，“仿真”就是對現(xiàn)實世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài)，使其達(dá)到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來研究相關(guān)事物，如通過系統(tǒng)模型的相關(guān)實驗來研究設(shè)計或者存在的某個系統(tǒng)。

2對計算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述

由于我國是一個制造業(yè)大國，并且制造業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例，因此，國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個重要手段，其被大量應(yīng)用到我國制造業(yè)進(jìn)行研究及實踐，從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。對于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進(jìn)行實踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。它的實現(xiàn)過程主要是由仿真語言、計算機(jī)高級語言、以及計算機(jī)仿真軟件來實現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示?？梢院苊黠@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環(huán)境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機(jī)仿真軟件的一個發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機(jī)制，這樣，就非常容易的實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)之上來對實驗及模型數(shù)據(jù)、以及實驗仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理，與此同時，人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實現(xiàn)了對制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

3計算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對我國制造業(yè)的相關(guān)影響

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

4結(jié)束語

隨著我國社會的不斷發(fā)展，導(dǎo)致計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對于整個產(chǎn)品的生命周期來講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。在?dāng)今制造業(yè)競爭激烈的社會，計算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

[2]熊光楞.計算機(jī)仿真及其在制造業(yè)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)仿真,2012,2(14):20-27.

篇9

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)

1 對系統(tǒng)仿真類型進(jìn)行概述

顧名思義，“仿真”就是對現(xiàn)實世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài)，使其達(dá)到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來研究相關(guān)事物，如通過系統(tǒng)模型的相關(guān)實驗來研究設(shè)計或者存在的某個系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)仿真分類表。

2 對計算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述

由于我國是一個制造業(yè)大國，并且制造業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例，因此，國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個重要手段，其被大量應(yīng)用到我國制造業(yè)進(jìn)行研究及實踐，從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。

對于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進(jìn)行實踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。它的實現(xiàn)過程主要是由仿真語言、計算機(jī)高級語言、以及計算機(jī)仿真軟件來實現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環(huán)境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機(jī)仿真軟件的一個發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機(jī)制，這樣，就非常容易的實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)之上來對實驗及模型數(shù)據(jù)、以及實驗仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理，與此同時，人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實現(xiàn)了對制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

3 計算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對我國制造業(yè)的相關(guān)影響

自從上世紀(jì)末以來，隨著我國制造業(yè)的競爭不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機(jī)來模擬整個產(chǎn)品的設(shè)計及制造過程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國制造行業(yè)里面的又一個重要研究熱點(diǎn)誕生，即虛擬產(chǎn)品的開發(fā)（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)（CE）在對產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)之前就對產(chǎn)品的整個生命周期進(jìn)行全面的考慮，這樣，對解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計以及開發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開發(fā)是在并行工程的指導(dǎo)下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)等進(jìn)行綜合起來，從而進(jìn)一步的形成虛擬產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計等，以及預(yù)測產(chǎn)品在真實環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進(jìn)行實際設(shè)計、生產(chǎn)的過程中，可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著計算機(jī)技術(shù)的高度快速發(fā)展，對仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進(jìn)行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)（DIS）。對于這種仿真系統(tǒng)來講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等，對于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進(jìn)行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)（DIS）通過采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備進(jìn)行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進(jìn)的仿真技術(shù)。

如今，在我國制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學(xué)與香港生產(chǎn)力方面的促進(jìn)局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發(fā)中心。由于當(dāng)今社會是動態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業(yè)來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產(chǎn)制造）來快速響應(yīng)市場需求，這樣才能夠為企業(yè)獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場機(jī)會，它們就有可能通過互聯(lián)網(wǎng)來臨時連接成一種動態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。

4 結(jié)束語

隨著我國社會的不斷發(fā)展，導(dǎo)致計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對于整個產(chǎn)品的生命周期來講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。在?dāng)今制造業(yè)競爭激烈的社會，計算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

[2]熊光楞.計算機(jī)仿真及其在制造業(yè)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)仿真，2012，2（14）：20-27.

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

篇10

    1.引言

    自 20世紀(jì) 9O年代以來,以計算機(jī)仿真技術(shù) 、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現(xiàn),并逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域。作為一種新型的實驗教學(xué)手段,虛擬仿真教學(xué)對傳統(tǒng)的教學(xué)手段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊,并引發(fā)了教學(xué)領(lǐng)域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學(xué)將是今后實驗教學(xué)改革的一個重要發(fā)展方向。本文結(jié)合多年來在航空電子裝備教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的經(jīng)驗,探索在航空電子裝備教學(xué)軟件中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的方法和心得。

    2.虛擬仿真技術(shù)簡介

    虛擬仿真技術(shù)是對虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱。

    2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)

    虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是利用三維建模技術(shù),構(gòu)建一個和現(xiàn)實世界的物體和環(huán)境相同或相似的虛擬三維場景,并能響應(yīng)用戶的輸進(jìn),根據(jù)用戶的不同動作做出相應(yīng)的反應(yīng)。虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)主要有動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形 天生技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要側(cè)重于對真實物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產(chǎn)品設(shè)計和展示、貿(mào)易廣告、游戲設(shè)計等。

    在航空電子裝備教學(xué)中,大量用 到對裝備的外觀 、結(jié)構(gòu) 、組成 、連接 、機(jī)安裝位置的展示 ,傳統(tǒng)教學(xué)大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新?lián)Q代,因受經(jīng) 費(fèi)、場地及使用壽命等因素的限制 ,傳統(tǒng)教學(xué)方法 已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求 ,而采 用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應(yīng)用。

    目前有大量成熟的軟件平臺可以進(jìn)行視景仿 真的開發(fā),主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)庫 OPENFLIGHT已經(jīng)成為 了產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,在軍事 、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發(fā)中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發(fā)的技術(shù)平臺 ,解決物理模型的創(chuàng)建、場景顯示等新題目。該平臺可以達(dá)到照片級 的視景仿真效果 .同時采用嵌進(jìn) OPENGL技術(shù)來解決物理模型 的交互新題目。

    2.2系統(tǒng)仿真技術(shù)

    系統(tǒng)仿真技術(shù)是伴隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門新興學(xué)科 .它通過建立實際系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模 型 ,利用計算機(jī)運(yùn)算來達(dá)到對被仿真系統(tǒng)的分析、探究、設(shè)計等目的。系統(tǒng)仿真技術(shù)主要側(cè)重于對真實系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理、運(yùn)動方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統(tǒng)仿真技術(shù)最初主要用于航空、航天、原子反應(yīng)堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統(tǒng)試驗難以實現(xiàn)等少數(shù)領(lǐng)域,后來逐步發(fā)展到電力、石油、化工、冶金、機(jī)械等一些主要產(chǎn)業(yè)部分,并進(jìn)一步擴(kuò)大到社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等一些非工程系統(tǒng)領(lǐng)域。 在航空電子裝備教學(xué)中,對裝備工作原理的講解既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)方法主要通過教員的講述,配合一些靜態(tài)的圖形幫助學(xué)員理解 .教學(xué)效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統(tǒng)仿 真技術(shù)應(yīng)用到航空電子裝備教學(xué)中,根據(jù)被仿真裝備的工作原理,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)裝備的不同工作狀態(tài),對模型進(jìn)行動態(tài)運(yùn)行.結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的逼真場景.較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術(shù)開發(fā)、研制的教學(xué)軟件不但可供教員教學(xué)使用.也可供學(xué)員自學(xué),并達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

    目前,有很多成熟的系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強(qiáng)大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價格較為昂貴,且大多未提供對外的仿真數(shù)據(jù)接口.仿真系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性、擴(kuò)展性和可變性受到很多限制。當(dāng)然也可自行開發(fā)適用 的仿真開發(fā)平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發(fā)中我們采用的是自行開發(fā)的系統(tǒng)仿真平臺軟件。

    3.虛擬仿真技術(shù)在航空電子裝備教學(xué)中的應(yīng)用方法和步驟

    3.1建立仿真模型

    這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結(jié)構(gòu)的三維物理模型 ,也包括揭示其內(nèi)在工作機(jī)理及行為的數(shù) 學(xué)模 型。對三維物理模型的建立,主要依據(jù)裝備本身的物理狀態(tài),其原則就是在盡量減小面數(shù)的同時進(jìn)步逼真度。對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立,則需要視系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行取舍和優(yōu)化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運(yùn)算量。建立數(shù)學(xué)模型時 ,還應(yīng)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時的參數(shù)調(diào)整。

    3.2創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場景并驅(qū)動

    對于虛擬場景的驅(qū)動,根據(jù)使用方式的不同采用了不同的方式假如進(jìn)行的僅是裝備外觀、結(jié)構(gòu)的展示,可使用EON進(jìn)行動作的編輯和驅(qū)動;假如需要對裝備進(jìn)行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進(jìn)行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅(qū)動以實現(xiàn)更復(fù)雜的交互操縱。

    3.3系統(tǒng)集成

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