计算机仿真技术员（精选12篇）
计算机仿真技术员 篇1
动态系统计算机电源仿真是以系统工程理论, 随着网络论、 概率论、 计算机科学等多学科作为相应理论基础的仿真研究, 从而依靠相应的数学建模完成建模设计要求。 电源动态系统计算机仿真属于整个计算机仿真的一个模拟分支, 研究分析动态系统计算机电源的模拟仿真能够有效为真实系统的设计提供重要的理论依据。 仿真建模在动态计算机电源的有效仿真应用中极为重要, 仿真效果能否有效实现在相当程度上密切联系仿真建模。 所以一定要注意仿真建模在动态系统计算机电源仿真中的地位。 动态系统计算机电源的仿真主要分为3 个步骤:(1) 建模; (2) 模型的实现; (3) 模型的实验。
1 仿真建模步骤
动态系统的计算机电源仿真建模主要通过以下几个步骤来实现:(1) 仿真实验; (2) 模型实现; (3) 模型设计;(4) 系统分析。
(1) 系统的分析。 其中系统的分析主要就是要做好对相关仿真对象的实际应用分析, 从而明确系统的边界、 控制变量以及相应的目标函数。 然而对于相对复杂的系统来说, 除做好上述的工作外, 还需要对整个系统进行子系统之间的关联分析、 系统内部之间的有效层级分析等。 提前做好各系统之间的有效联系分析是进行系统设计的有效前提。
(2) 模型的设计。 完成了系统的分析之后接下来就需要进行模型的设计工作。 在进行模型的设计过程中, 首先必须确保不同环境下同应用系统之间彼此所进行的能量以及信息的交换关系。 然后就需要将相应的数学理论模型转换成为相应的电路表示或者计算机运行语言。
(3) 模型的实现。 在模型设计应用完成之后, 一般就需要进行相关模型的实现。 模型的具体实现一般需要相关的设计人员将仿真应用的数学模型设计出相应的实验模型电路或者相关的数据处理软件, 其中动态计算机的电源仿真建模就必须依靠相应的设计模型所实现, 因此进行科学研制出相应的仿真数学模型也就具有极其重要的实践意义。
(4) 仿真实验。 模型实现以后, 那么就需要进行一定的仿真实验从而来验证具体应用模型的实际效果。 所说的仿真实验实际上就是在计算机上进行相关数据的处理, 对相应的电路通电实验观察, 得到相应的计算输出结果以及相应的电频输出曲线变化。 在具体的实验设计过程中一定要明确所需要研究具体对象的应用特点, 从而来确定出相应的实验设计方案, 一般所进行的仿真应用实验大多分为具体应用方案的确定, 具体方案仿真的启动, 方案仿真信息的输出等的步骤。
2 仿真建模
计算机仿真方法中一个主要的分析方法就是模型分析法。模型分析法一般采用将实际应用系统的抽象分析构造出相应的数据模型, 在此之后通过实际应用系统与此相关的数据模型进行一定的对比分析。 此外在进行相关模型分析时最为重要的一个环节那就是需要建立起一个能够真正反映出实际应用系统关键特征的应用理论模型。 对于相对复杂的系统而言基本可分为评估、 性能分析以及关系模型的结构建立阶段。
仿真系统模型的分类可以根据不同的分类标准进行划分。一般来说有以下几种不同的分类方法, 根据不同的表示方法仿真系统模型可被分为物理模型和数学模型两个大类, 计算机仿真所采用的就是数学模型。 根据不同的时间关系仿真系统模型又可分为混合时间动态模型、 静态模型、 离散时间动态模型、 连续时间动态模型。 根据不同的变化方式系统又可分为连续变量系统模型以及离散事件系统变化模型。
(1) 连续变量动态系统的模拟仿真建模。 连续变量动态应用系统其实际状态会随着时间发生连续的效果变化, 并且其应当属于由时间来进行驱动的物理应用系统。 连续变量动态应用系统则根据不同的取值域以及不同的时间取值方法又可分成连续时间动态系统以及离散时间动态系统, 他是依靠离散———连续的实践混合的动态应用系统。
对连续变量动态系统的不同构建模型中较为常见的应用方式是常/偏微分方程模型、 差分方程模型、 回归模型、 系统动力学模型。 在这些不同的模型微分方程中其中微分方程的模型应用则最为广泛。
(2) 高阶系统的简化应用方法。 在动态系统计算机电源的仿真模拟中, 系统通过应用微分方程来进行相应的转换过程中常常会遇到高阶次的解决应用问题, 同样给系统的建模带来了较大的难度, 所以应用科学的应用简化算法将会大大提升工作效率。 当前所应用的高阶微分方程的相关简化方式主要有以下几种方法:(1) 时域简化法; (2) 频率域简化法。
频率域法又可分为混合法, 连分式法以及Pade法。 时域简化法又可分为系统集结法以及摄动法。 其中摄动法能够实现对整个实际应用系统的解耦应用的处理, 解耦处理也就是为了要把高阶模型进行相关的多个低维模型的划分。 此外摄动法根据耦合关系的不同分为奇异摄动法以及非奇异摄动法。
3 离散事件应用动态系统的建模
离散事件应用动态系统一般来讲是对系统跳跃式的变化状态进行相关的分析, 其系统应用状态的有效迁移一般都是在离散的时间点上来进行迁移的, 离散事件应用动态系统同连续动态应用系统的系统驱动方式有所不同, 其主要进行的是事件驱动。 其中离散事件系统在大多数情况下属于人造系统, 其系统的整体结构一般都相对较为复杂, 其中应用传统的微分应用方程解决方法一般难以达到预期的解决效果。 所以就一定要找到更加高水平的解决设计方式。 当前按照建模的不同方式将离散事件动态系统大致可分为以下几类:(1)自动机模型;(2) 排队论模型; (3) Petri网络模型。
(1) 自动机模型。 仿真应用系统中的自动机应用模型大多数指的就是在有限的状态下的自动机实际应用模型。 有限状态下的自动机实际应用模型的有效建立必须能够有效把握好其应用的关键点, 要想建立实际有效的有限状态的自动机应用模型就一定要依靠合适的仿真策略来进行选择出相适合的状态集合, 并最终能够建立出一个于此实际应用相关联的输出关系函数以及转移关系函数。
(2) 排队论模型。 离散事件动态计算机模拟仿真系统的应用中排队论模型技术较为常用。 其同时也是近些年以来逐渐在离散事件动态系统中得到了较多的应用。 通常将排队论作为理论基础的网络模型主要包括以下的3 种元素: 到达模式, 服务机制以及排队规则, 这3 种元素有机结合构成了当前排队论网络的模型。
事件调度, 进程交互以及活动扫描。 在规模相对较大的复杂动态计算机仿真建模系统中通常会应用多种的仿真策略, 将多种的不同策略混合到一起使用。 多种策略的系统应用仿真能够有效完成对仿真软件的简化, 使得仿真的结构不断得到优化,并最终提升仿真软件的整体性能, 使其适应不同的环境需要。
(3) Petri网络模型。 其中离散事件的动态应用系统的计算机模拟仿真建模中实际应用中最为广泛的模型要数Petri网络模型。 之所以其得到广泛应用由于以下两个原因: 1) 由于其既拥有逻辑性定性建模同时又具备确定性的仿真建模; 2)由于其相对较为灵活, 既可以应用带时标的仿真同时也可应用不带时标的仿真模型。 另外Petri网络应用模型还具有其他诸多的优点, 主要表现在: 1其能够针对不同的层级进行结构系统的表征; 2其能够有效实现异步并发系统的应用模拟;3其形式相对直观、 简洁。
当前网络扩展的类型不断增多, Petri网络的应用模型范围同样也不断增大。 到目前为止Petri网络的应用模型在离散事件动态系统的实际应用已经获得了较为显著的实际效果, 同时能够真正有效解决了当前形势下的实际难题。 比如, 随机的Petri应用网络已经能够有效对计算机的相应实际应用局域网实现了一定程度上精确的分析, 而且又能够形成相对来说较为专业的模拟应用仿真自动系统分析软件。
4 制导现代兵器应用系统
当前我国的仿真应用技术在军事现代制导实战兵器的系统应用中还较为局限, 仍然还存在于系统的测试研制的阶段。 随着当前我国现代军事武器应用系统研制的不断进步, 计算机仿真技术在军事制导兵器系统中的应用一定会取得长远的进步。 计算机仿真技术的不断发展将会更加广泛地应用于制导武器系统中。 现在我国的军事应用制导兵器的采办系统模拟仿真大多数采用的是VVA仿真技术。 在现在我国的新形势下计算机仿真技术的模拟越来越受到重视, 计算机仿真技术应用于军事制导兵器研制系统的实际应用要求就需要不断进行相应的创新。 要想实现实际的军事应用, 必须将计算机仿真整个过程的系统、 建模以及仿真进行有效的结合, 唯有如此才能够满足军事制导武器的精确性。
计算机模拟的仿真技术, 尤其是对于动态系统的计算机电源仿真来讲, 在其中更是占有重要的地位作用。 动态系统的计算机电源仿真在具体的实际系统应用中的改进以及优化具有极其重要的意义。
当前所进行的连续动态系统应用的建模仿真主要是依靠变换域操作法, 离散相似以及模型转换来进行实现。 离散事件的动态应用系统的建模仿真主要是依靠有限状态下的自动机模型, Petri网络法以及排队法。 最后又对我国当前情况下的制导兵器应用系统的相关重要建模仿真的未来发展进行有效分析,我国目前的计算机实际工作电源的模拟应用仿真技术在未来一段时间将会得到持续的有效发展, 于此同时对于建模仿真技术的研究仍需继续进行, 有效做好建模仿真能够最大程度地提升当前的仿真技术水平, 是未来技术改进、 优化的关键。
摘要：动态系统计算机电源仿真技术在通信网络,生态环境、经济管理、工程设计等领域得到了较为广泛的应用。计算机电源的仿真建模作为计算机电源综合仿真的重要步骤,分析研究计算机电源的仿真建模对整体仿真效果的判定具有重要意义。着重对动态系统的计算机电源仿真技术进行分析。
关键词：仿真模型,动态系统,计算机电源仿真
计算机仿真技术员 篇2
【关键词】物流服务;计算机仿真技术;应用
随着科学技术的发展，自动化技术在物流行业中的应用增多，提高了工作效率的同时，自动化系统也越来越复杂。对于管理者而言，需要在生产过程中谨慎考虑每一个决策。在对B2B、C2C服务模式的特性与共性研究基础上，对物流服务评价指标体系进行设计，通过确定物流服务质量评价维度，在不同模式下，对电子商务物流服务质量评价指标体系进行构建。在这一背景下，计算机仿真技术的出现满足了物流服务的需求，管理者也将计算机仿真技术用于自动化物流系统中，提高了管理质量及服务质量。
1计算机仿真技术与自动化物流系统概述
计算机仿真技术员 篇3
关键字：计算机仿真软件；电子技术；教学；应用；优势
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 16-0141-01
电子技术是一门基础学科，为学生学习电子知识打下坚实的基础，然而传统的电子技术教学存在着较多的问题，教学效果不明显，主要是因为理论知识枯燥，不利于调动学生的积极性，同时对于电路的分析过多的强调理论，增加了学生学习的难度，同时实验课的教学不规范，造成了仪器的损坏或者是不足，难以培养学生的动手能力和解决问题的能力。为了改变电子技术教学效率低的现状，需要引进新的教学方法和手段，其中计算机仿真软件的应用对提高电子技术教学质量起了巨大的促进作用。
一、计算机仿真软件的概述
近年来，电子技术的教学在计算机仿真软件的推动下获得了很大的进步，对于提高电子技术的教学质量起了积极的促进作用，特别是电路仿真软件和EWB仿真软件。
电路仿真软件是具有丰富的元器件库，能够对及时的对直流和交流的特征进行分析，并提供复杂电路的性能参数，进而将结果以文本或者是曲线的方式呈现出来，大大的提高了电路分析的稳定性和高效性。在电路仿真软件提供的性能参数的比对下，对理论的数据进行检验，给学生以更加直观的认识，大大的提高了教学的效果。另外，在电路仿真软件的作用下，学生可以对线路的工作效果进行观察，进而提高其理解和分析复杂电路的能力。
EWB仿真软件作为一种电子线路仿真软件，具有直观和操作方便、设备齐全的特点。在该软件的帮助下，使电子技术教学更加生动具体，不仅能够反映出电路的仿真测试，还可以对线路的故障进行设计，同时提供多种分析的工具，提高了分析线路性能的有效性。凭借着其直观性和有效性，EWB在电子技术的教学中得到了广泛的应用，并发挥了积极的促进作用。
二、计算机仿真软件在电子技术教学中的应用
（一）计算机仿真软件对于电子技术教学的促进作用
首先，计算机仿真软件具有很强的分析功能。在电子技术的教学中，单纯的理论堆积不易于学生对知识的理解和接受，但是计算机仿真软件具有强大的分析功能，通过直观的体现引起学生对知识的思考，进而提高学生的分析能力。计算机仿真软件的元件数量很多，可以根据教学的需要进行选用并对随意的进行更改，在课堂的仿真教学中，学生可以对电路的每一个步骤进行观察，进而加深了对知识的理解和应用能力。
其次，加强学理解基础知识的同时培养了学生的综合能力。在计算机仿真软件的帮助下，学生和教师处于一种特殊的教与学中，给学生以身临其境的感觉，进而使学生加强了对理论概念的理解。由于可以利用仿真软件进行故障设定，这样可以为学生设定学习难题，进而在课堂的练习中增强学生排除故障和分析问题的能力。
另外，在仿真软件的帮助下，教师与学生进行了深入的交流，便于教师及时的了解学生的接受情况，进而为教学进度的制定提供借鉴，即在保证教学质量的同时，合理调整教学的进度。
（二）计算机仿真软件在电子技术教学中应用的策略
1.发挥仿真软件优势，提高学生兴趣
在计算机仿真软件的协助下，克服了实际元件不足的情况，在大量的仿真实验练习中，使学生明确仿真实验和传统实验的区别，使学生在虚拟的环境中进行实验的学习，不仅要完成实验的任务，还要进行交流，分析实验的结果和电路的规律，进而提高学生学习电子技术的兴趣和热情。
2.正确处理虚拟实验与实物实验的关系
电子技术具有很强的操作性，需要加强对实验的重视，进而培养学生的动手能力。虚拟的实验只是作为教学的辅助手段，学生的最终目的是运用所学的知识解决实际生活的难题，因此，电子技术的教学离不开实物教学。在电子技术的教学中，虚拟实验要与实物实验相互配合、相互促进，共同提高电子技术教学的质量和效果。在电子技术的教学中，既要重视对基本功的训练，促进学生动手能力的增强，还要学生掌握现代的实验手段，进而培养出符合需要的创新型人才。
总之，电子技术作为一门基础性课程，是学生综合能力培养的基础和前提，需要加强对该课程的重视，既要重视电子技术教学的理论性，又要重视其实践性。
计算机仿真软件的应用对提高电子技术教学起了积极的促进作用，使理论得到了验证。因此，在电子技术教学中，教师要加强对计算机仿真软件的应用，创设积真实的学习环境，同时加强对虚拟实验和实物实验的结合，确保学生在掌握坚实的理论基础的前提下，重视学生动手能力的培养。
参考文献：
[1]曾湘英.在数字电路教学中应用EDA技术[J].实验技术与管理，2006，23（05）.
[2]张跃勤，张海涛.用OrCAD9.2开设电工电子设计性实验[J].实验技术与管理，2006（09）.
计算机仿真技术与信息处理探究 篇4
1 计算机仿真技术发展现状
1.1 运用广泛
计算机仿真技术以其独特的优势受到了人们的欢迎, 并且在发展的过程中, 这项技术也得到了不断的改进与进步。计算机仿真技术以模拟为重点, 将虚拟的事物呈现在人们面前, 让人们更好地理解某些难以理解的事物。这种获得直观影像的技术就是计算机仿真技术, 它是一项高超的技术, 在许多领域都得到了运用, 比如通讯、教育等领域, 通过对这项技术的应用, 许多无法解释的知识及现象都得到了直观的解释, 增加了人们对这些知识的理解。
1.2 优势突出
计算机仿真技术需要运用到计算机中的许多知识, 存在一定的复杂性, 但是其优势也是不容忽视的。某些知识无法得到科学的解释, 增加了人们对这些知识理解的难度, 通过利用计算机仿真技术, 这些问题都得到了很好的解决。计算机仿真技术具有巨大的优势, 是其他计算机技术所无法比拟的。在某些行业利用计算机仿真技术, 能够比运用其他方法更有效率, 能够获得更大的效益, 并且促进经济社会的进一步发展。
1.3 发展问题
尽管计算机仿真技术具备巨大的优势, 但是它在发展中依然会遇到许多问题, 其中最大的就是技术问题, 有很多需要运用到仿真技术的地方都需要更加高超的仿真技术, 但是由于技术的局限使得虚拟模拟无法展现, 让某些领域在运用这项技术时遭遇发展难题。计算机仿真技术存在发展问题, 为了减少它对某些领域的发展阻碍, 就必须解除其中的技术问题, 让计算机仿真技术得到进一步的发展, 并为自身的发展创造更好的环境。
1.4 不断进步
计算机仿真技术的发展与科学技术息息相关, 科学技术的进步必然能够促进计算机仿真技术的发展。当今社会不断发展, 我国加大了对科技的投入, 并在一定程度上借鉴其他国家的科技优势, 与我国发展相结合, 解决相应问题。因此, 我国计算机仿真技术得到了不断的发展, 解决了许多技术问题, 通过深刻地研究其中的工作原理, 学习他国先进经验, 我国的计算机仿真技术正在朝着更加高效化的方向发展, 取得了巨大进步。这为我国的科技人员提供了研究方向, 在研究工作中不断反思与总结, 让计算机仿真技术得到进一步腾飞。
2 计算机仿真技术的作用
2.1 促进经济的发展
计算机仿真技术与经济的发展密切相关, 在经济发展中, 有很多地方都会应用到计算机仿真技术。在企业的发展中, 对于某些虚拟信息的分析与研究, 都必须借助计算机仿真技术, 对于经济效益的估测, 借助计算机仿真技术能够得到直观的展示, 方便人们更好地理解相关经济信息。在其他经济发展的领域中, 也会不可避免地运用到计算机仿真技术, 但是其目的性都是一样的, 那就是通过模拟的方式, 达到预测经济效益的目的。
2.2 促进教育的进步
计算机仿真技术与教育的发展息息相关, 教育中存在许多人类无法解释的知识, 需要借助其他的途径, 才能够解释某些难以用口头解释的知识与信息。在教育中, 通过利用计算机仿真技术, 既能够促进学生更好地理解计算机知识, 增加学生对这项技术的关注, 又能够在教育方面起到帮助性作用, 促进知识难题的解决, 让学生更好地理解抽象知识。从更宏观的角度讲, 计算机仿真技术的发展可促进教学方法的发展, 为教育提供更好的发展前景。
2.3 促进建设活动的展开
在许多建设活动中, 针对某些细节性难题, 也会运用到计算机仿真技术, 达到展示与预测的目的。建设活动中存在许多建设性难题, 仅仅通过人的脑力和实际行动难以解决, 因此, 要借助先进的计算机仿真技术, 减少人力物力等方面的损失, 将其效益最大化。计算机仿真技术在建设活动中占领着重要位置, 离开了这项技术, 建设活动的正常展开将面临巨大的技术难题, 也会增加人力物力财力的投入。
2.4 促进科技的进步
计算机仿真技术是现代科学技术中的重要组成部分, 两者存在着紧密的联系, 任何一方的缺失都会阻碍两者的发展进步。计算机仿真技术是科学技术的巨大优势, 而科学技术又是进一步提高计算机仿真技术的基石。因此, 计算机仿真技术的发展必须遵循一定的步骤及正确的方法, 才能够达到更好的效果。从长远利益来讲, 为了科学技术的发展进步, 应进一步完善计算机仿真技术。
3 计算机仿真技术结合信息处理措施
3.1 注重关键信息
在计算机仿真技术中, 要达到理想的效果, 就必须选取关键性信息, 计算机科学识别关键性信息, 得到精确合理的模拟效果。在信息的选择中, 要避免冗杂, 注重条理性, 减少计算机识别的难度, 增加其精确性。在处理方式方面, 要采用合理的方式, 针对专业的技术方式, 进行合理选择。将计算机仿真技术与信息相结合, 并对信息进行处理, 科学地解释用语言无法解释的现象。
3.2 进行合理模拟
运用计算机仿真技术对某些现象进行解释需要先对信息进行分析, 再进行模拟, 才能够得到科学的解释。所以, 在仿真的过程中, 模拟也是极其重要的, 若缺少这个步骤, 模拟就会出现问题, 或者无法得到满意效果。因此, 在模拟的过程中, 要利用计算机技术进行数据的处理, 针对其中不足, 调整输入重点信息, 让模拟的效果更加理想。
3.3 运用光信息处理方式
光信息处理方式具备其他信息处理方式所不具备的优势, 在处理的过程中能够很好地把握其中的科学内涵, 抓住其重点, 并且对信息进行准确分析。但是总体来讲, 这种信息处理的方式对图像分析更为科学, 且具有更多优点。利用这种信息处理方式, 就必须做到利用编程等技术, 让专业的技术人才执行这项工作, 才能够获得更好的效果。
3.4 信息计算
利用计算机仿真技术进行模拟需要对信息进行计算, 因为信息是模拟的源头, 计算信息才能够发现其中的关键点, 并且作为模拟的依据所在, 通过仿真技术达到产生模拟图像的效果。此外, 除文字信息, 图像也是重要的素材之一, 计算机技术通过对图像的处理, 也能够将难以明白的信息展示出来, 促进人类社会的发展进步。
4 结语
计算机仿真技术与信息处理能够为当今社会的发展带来巨大的益处, 能够在人们的生活与学习中起到指导作用, 而利用仿真技术, 能够极大得减少人们在科技研究上的难度, 帮助各项研究取得更好的效果。
参考文献
[1]贺秀玲, 姜运芳, 施艳.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].煤炭技术, 2013 (7) :224-225.
[2]徐细波, 徐洪强, 宋艳萍.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].电脑知识与技术, 2015 (13) :253-255.
轧钢工艺计算机仿真论文 篇5
1计算机仿真技术在轧钢工艺当中的实际应用探究
1.1计算机仿真软件
制造业是我国当前的主力发展领域，是我国经济的支柱产业，这其中就涵盖着机械制造以及各种型材的制造等。制造业在当前所面临的是产品的竞争，所以要在具体的指标上要能够得到满足，要求产品的价格是最低的，以及以短时间完成从概念设计到产品上市这一过程，要能够对客户的需求的到满足，对产品所提供的服务要是最好的。为此我国在计算机仿真软件的使用上就显得非常必要，这几个软件主要是一体化制造系统仿真软件，这一软件主要是在车间设计和分析的建模以及仿真软件，在具体的功能上主要有自动生成离散事件仿真模型，并能够对这一模型进行仿真。另外就是在制造车间的生产计划和工艺路径可以通过表格的形式进行输入，既能够通过手工进行输入同时也能够通过工艺规划的模块进行读入。再者就是加工过程仿真器，为能够有效的价格产品设计和开发周期得到有效缩短，在CIMS当中尤其是强调计算机辅助设计和计算机辅助制造的集成，也就是要求从CAD输出产品设计信息可以直接通过网络传送到计算机辅助加工工艺规划系统，并使其产生刀位轨迹文件。为能够有效确保加工工艺的合理性及NC代码正确，要对真实零件切削加工前进行一次试切削。在这一过程中主要就是通过木模进行替代真实的零件，这显然会对开发的周期有着延长，并在成本上也会比较高。针对加工过程仿真器可以为CAM/CAD集成，尤其是检验NC代码正确性和减少加工过程的碰撞干涉提供支持，所以在这一软件的应用下能够起到部分的代替试切的作用。
1.2计算机仿真在轧钢工艺中的实际应用
现场生产中，小规格的圆钢在冷床上的运动方式和一般圆钢有着很大区别，故此要对冷床的基本结构及原理等进行研究，在计算机上根据建立运动模型进行仿真试验后，结果表明当前生产的最小规格圆钢能够利用现有冷床进行生产。研究当中涉及到的冷床是步进回转式冷床，具有两种齿板，分别是V型齿板及U型齿板，借助它们相互错动使得圆钢一方面做步进运动，而另一方面绕其自身轴进行旋转。针对这一结构可能出现的问题进行仿真机现场实验，要能够从理论的角度进行分析，在半径小的圆钢方面可能在翻过V形的齿轮的第二个齿峰的`过程中，不能和第二个V形齿的左壁相接触，这也是其中的一个重要问题，属于冷床翻钢的极限。主要就是造成翻钢的过程中会有不稳定的情况发生，这样就造成了冷却不均。根据这一图示就能看出，在V形齿的第二齿峰和小圆钢那样相交或是相切的过程中，U形齿会向下向前，而V形齿则是向上向后，这样就会出现翻钢的情况，这只是必要的条件。然后根据磨损的情况和具体的规格进行仿真实验，针对不同型号的圆钢进行建模和仿真，正常情况下对90号钢进行分析，从实际的仿真计算以及表现情况能够看出小圆钢在冷床上运动的比较稳定冷却效果较好。而75号钢的仿真系统当中的数字模拟仿真，冷床上运动稳定冷却效果佳，但在稳定性方面相对较差。
2结语
计算机仿真技术员 篇6
关键词 模拟仿真 中学物理实验 应用
中图分类号:G633.7文献标识码:A
1 中学物理实验教学的现状
物理是以实验为基础的一门学科,许多物理概念和规律都是建立在实验的基础上。传统的物理实验教学基本上是以教师为中心:演示实验教师做、学生看;分组实验则是学生在教师设计好的方案下进行,学生没有独立思考的余地和实施创造性活动的空间。另外,受器材、场地、实验条件及时间的限制,并不是每一个学生都真正地参与到实验中去了。这种以教师的主观意识为主,学生完全处于被动地位的学习方式,显然不符合学习过程中学生应是主体,教师是主导的这一教学理念。在这个教学理念下,演示实验应重视学生参与,分组实验则尽量采用探究的形式,充分发挥学生的主观能动性,让学生真正进入科学学习的状态,扮演主体的角色。这必然要求实验不能只是教材规定的那几个。而根据探究学习的需要,学生可以尝试自己选择课题、设计实验、选择器材、收集数据、归纳并总结规律。显然,传统的实验室已不能满足这样的要求。计算机模拟仿真技术正好为我们提供了一个广阔的平台。
2 计算机模拟仿真技术在实验教学中的应用
(1)将物理概念和规律的形成形象化,演示不能做的物理实验。在中学物理实验教学中,受条件的限制,有很多实验无法在实验室里完成。对于学生来说,很多常识性知识没有切身体会便难以理解和接收,而使真实的情境进入课堂有时是相当困难甚至是不可能的,这种情形下,可通过计算机模拟仿真实验过程,让学生通过观察模拟仿真的实验现象,分析得出结论和规律。如 粒子散射实验,可用仿真物理实验展现出实验过程,动态模拟极少数 粒子发生的大角度的偏转,这样的效果肯定比教师在黑板上讲解a粒子散射实验好得多。学生很容易记下a粒子散射实验装置、过程、现象,深刻理解卢瑟福的原子核式结构理论,进而探索原子结构。
(2)有些物理情景难以被学生想象,而这对学生理解、掌握物理概念和规律又有重要作用,用计算机制作仿真的物理情景便可起到雪中送炭的作用。例如,将编制的金属发生光电效应的模拟程序,在显示中配以相应的文字及图象,学生在分组“模拟实验”的操作过程中,就能清楚地看到光电效应的各种现象,达到良好的教学效果。
(3)实验所包含的物理本质不够清晰,需要用仿真模拟进行补充,弥补视觉上的不足,使物理过程的本质得以揭示,做到锦上添花。如描绘简谐振动图象的实验,可把弹簧振子振动的实物图,相应的振动过程及图象形成有机地联系起来。计算机演示这种有联系的动态过程,能在实验中起到化解难点、突破重点的作用。又如楞次定律一向是难点,原因在于磁通量是看不见摸不着的,这让学生想象磁通量的增加、减少以及感应电流的磁场反抗这种变化变得比较困难。利用计算机模拟仿真的优势,把实验动画有机结合起来,既教知识,又能培养能力。
(4)利用计算机模拟仿真技术,可以使抽象的问题形象化。如布朗运动、分子电流假说等,利用动态模拟可以达到非常理想的教学效果。还可以使瞬间的物理现象永久化。如波的传播过程、碰撞过程、扩散过程等等。相比传统的实验教学方式,计算机模拟仿真实验还有很多优势。如可以无限次重复实验而不必考虑耗材的问题。可以随时暂停在某一环节仔细观察。对于一些有危险的实验,用计算机模拟仿真之后,安全问题也就不存在了。计算机还可以充当教师的角色,对于学生所犯的错误,系统可给予及时的提醒。
3 使用模拟仿真技术优化物理实验教学的思考
学生对物理概念的认识、理解和物理规律的形成、掌握常常是建立在对物理现象的真实感知的基础之上的,这一过程只有借助真实的物理实验过程才能实现,因此有条件完成的实验应先进行该实验的演示,或让学生自己动手做实验,让学生获得一个感性认识的基础,然后,对实验进行模拟仿真,使连续或瞬间的物理过程变得有序和可控制,再引导学生对实验现象进行抽象和分析。对于一些抽象的理想实验,难以观察的实验,有危险而不能做的实验,则可以充分发挥计算机模拟仿真实验的优势。需要特别指出的是,模拟得再好,仿真度再高的实验都不可能替代实验室内的传统实验,它只能起到辅助教学的作用。因为,任何物理概念和规律都只能来自于生活实际和科学实验。实验教学中原创性实验的基础地位不可动摇,模拟仿真实验只能是一种辅助工具。一句话总结就是,模拟仿真实验不可不用,不可滥用。
总之,在实验教学中引入计算机模拟仿真技术,将不仅是教学手段的变革,还必将促进教学思想与教育理论的改革,将全面提高教育教学质量。我们每一位物理教师应积极参与进来,努力提高自身素质,转变教学观念,改进教学方法,只有这样,才能在时代的发展变化中,做一名合格的教师。
参考文献
[1]何蓁,王沛清.试论信息技术与物理实验教学的整合.中国教育技术装备,2003(8).
[2] 许国梁.中学物理教学法.高等教育出版社,1993.
[3] 邵泽义,秦晓文.利用“仿真物理实验室”探究电路短路问题.教学仪器与实验,2003(4).
谈计算机仿真技术的新发展 篇7
自改革开放以来,计算机技术发展不断加快,信息处理技术也得到了进一步的提升,让仿真技术拥有更为广阔的应用控制。为了更好地做出全面的运行行为分析,需要做好计算机仿真的应用与研究,最终满足提高计算机仿真技术的目的,使其在各个领域的作用都可以得到良好发挥。
2 计算机仿真的发展
随着图形图像技术与计算机技术的发展,计算机仿真技术也有所提高,纵观历史发展之河,计算机仿真主要发展分为几个阶段。
第一,模型试验。这属于一种古老的方式,是基于物理模型的一种试验,不仅费时费力,还浪费材料。第二,数字化仿真。通过计算机技术做好相应的分析,但是计算机分析的结果却存在局限性, 无法作辅导直观的表达。第三,图像化仿真。通过三维图形技术的利用,将计算结果表达出来,具备重复使用以及科学性的优势。第四,虚拟现实技术。不但可以利用图形图像技术来对仿真结果进行表达;另外,通过触摸仪器的利用,也可以为人们传递逼真的现实环境,让人们愿意沉浸其中。
3 计算机仿真技术特点
第一,根据实际的需求,可以对模型参数进行调整、修改以及补充。人们可以获取想要的结果,改善研究计划。相比传统的物理实验,仿真技术操作成本更低,不存在风险,而且更加灵活。第二,计算机模拟结果是一个极短时间的仿真,可以及时地提供生产实践指导。第三,仿真结果不仅准确,而且可靠。只要仿真模型、仿真程序以及系统模式是科学合理的,其结果就一定是准确的。传统的模拟技术属于迭代的过程,在一定程度上,一个真正系统的性能,抽象的模型,在通过假设与实验之后,受试者阅读输出与验证模型,根据相关的参数以及模型的变化进行判断,不仅效率偏低,而且还会受到环境、安全等因素的影响,很难让仿真结果符合人们的意愿。计算机仿真技术以及科学技术是基于系统仿真结果而建立起来的,在动力模型试验的条件之下,不会受到过大的环境影响,其效率更高、安全性更高,能够对时间规模进行改变,进而成为设计、运行、评估、培训系统,特别是复杂系统的关键工具。
4 计算机仿真的步骤及关键技术
开展计算机仿真的步骤。第一,建立出数学模型。通过专家经验以及观测数据表达的分析,利用各种手段做出考虑,然后建立一个数学模型。第二,将数据模型程序化,利用先进的自动编程软件,通过交互式的操作,就可以将数据模型程序化完成。第三,仿真实验。在进行仿真实验之前,需要设计一套实验方案,并按照实际要求运行仿真模型,以满足实验需求。
在计算机仿真的计算中,包含几个关键技术。第一,智能化仿真。通过科学技术,在整个仿真过程中植入人类的思维行为,并以知识作为其核心,进行开发研究,通过仿真技术和人工智能的相互结合,就能够仿照出接近于现实的物体和景物,满足人们的实际需求。第二,仿真面向具体的对象。由于人们主观的意识,通过功能设计的研究与发展,对图片与动画进行整合,就能够实现对象对信息的获取,最终带动系统活动。第三,人机仿真和谐。站在多媒体、虚拟以及可视化的仿真角度,就可以将计算机仿真的实际作用反映出来。第四,分布交互仿真。通过现代化网络计算机技术的运用,可以实现仿真设备的互连,让空间与时间相互配合,这样就能够达到仿真环境的虚拟。
5 计算机仿真技术的应用
5.1 军事领域
在军事领域中运用计算机仿真技术,主要是贯穿武器装备的设计、研制、生产、使用和维护。设计阶段,需要针对设计的实物做好仿真模型的试验, 这样可以将产品设计的风险降低;研制过程,通过仿真技术,可以完成项目的检测与调试, 避免出现不必要的环节 ,同时,研制进度也能加快;生产阶段,通过仿真模型,可以实现武器装备的测试, 以确定产品是否能够满足质量标准;维护阶段,通过仿真模型可以对产品性能进行综合化评估,并建立出预控方案。在军事领域中运用计算机仿真技术,就可以将研制武器装备的周期加快,这样也可以节约成本,降低风险,将产品的综合性能提高到新的高度。
5.2 教育教学领域
在教育教学领域中运用计算机仿真技术,可以满足课堂教学质量与效率的要求。通过仿真模型的教学试验仿真与动态试验的相互结合,就可以将抽象化的内容实体化,如此就能让学生对仿真计算的方法以及网络模型有一个更深入的了解,最终满足教学所需。
5.3 工业领域
随着工业的不断发展,工业领域涉及到的项目与系统等都具备一定的特殊性与复杂性,通过计算机仿真技术,就可以提高生产的经济性与安全性,也可以对工业项目生产的机理和规定有更进一步的了解,提供理论依据以支持工业产品的性能指标。一般来说,主要是在石油化工、设备仪器、电子产品和汽车等领域使用。
6 计算机仿真技术未来的发展
随着计算机科学技术的发展,计算机仿真技术发展也在不断完善。在新的发展空间、发展条件之下,计算机仿真技术发展集中在两个方面。
6.1 网络化计算机仿真技术
由于当前计算机仿真系统所开发出来的并不兼容,也不能实现相互之间的转移, 导致共享存在一定的难度。由于开发成本过高,并且需要耗费大量的时间,所以一直无法满足物尽其用的功能。为了将这一部分问题解决,实现网络化的计算机仿真技术,就能够达到资源共享的目的。在未来,这一趋势必定会拥有极为广阔的发展前景,并且也可以避免因为二次开发所造成的投资成本费用的大幅度增加。另外,在这一过程中,还可以得到一定共享费用的回收,带来一定的经济效益。
6.2 虚拟制造技术
随着虚拟制造技术不断端深入,使得计算机仿真技术也拥有另一个重要的发展方向。
在20世纪的末期,虚拟制造技术得以发展。在计算机上运用虚拟制造技术,主要是实现从产品的设计阶段到产品的出厂阶段以及企业各个级过程的控制与管理,都需要通过计算机仿真技术才能够将其实现。另外,通过虚拟制造,也使得制造技术不必再对原本的生产经验过于依赖,可以实现多维度的制造预测,这样就能够促进机械制造领域更好、更快的发展下去,让其拥有更为广阔的前景。
7 结束语
计算机仿真技术员 篇8
计算机仿真技术 ( Computer Simulation) 指的是通过运用建模、仿真以及图像处理分析等方式把不可视的物体转变成为可视形象化模拟, 从而使得人们能够借助于此了解该物体性质、规律等。结合实践来看, 建模可以说是该技术的重要组成部分, 通过建模可以实现在实际情况下难以或无法实现对物体内部构造模拟, 随后再辅以相关技术, 让我们能够全面而准确地掌握物体。正是凭借于这一优势, 使得计算机仿真技术被广泛地应用到诸如建筑、航天、交通以及制造等多种行业, 并逐渐成为行业中不可获取重要技术。
2 计算机仿真技术分析
计算机仿真技术就是通过计算机对物体进行虚拟模拟的技术, 结合实践来看, 其主要涉及建模思想、图像处理分析与数字化等技术。通过研究可知, 该技术在运用过程中一般经历以下几个步骤:
2. 1 对物体进行数据模型构建
实践中, 计算机仿真技术运用第一个步骤便是对物体进行数据模型构建。在此过程中, 主要使用归纳与演绎两种分析方法, 有时我们只需单独使用某一方法便可以实现数据模型构建, 有时则需要将这二者结合, 这需要技术人员根据相关要求决定。以演绎法为例, 首先计算机将物体模拟的数字化数据进行采集, 随后系统在此基础上根据所设定参数对上述数据开展演绎分析, 将该物体数据模型构建起来。
2. 2 物体仿真模型实现
当物体数据模型构建起来后, 技术人员需要对其进行仿真模型实现。简单来说, 就是技术人员通过使用编程语将所构建数据模型进行程序化处理, 从而使得该模型实现仿真。需要注意的是, 在物体仿真模型实现时, 所使用编程语言众多, 技术人员必须在充分结合数据模型特征以及相关要求基础上进行数据分析, 随后准确地使用编程语言将其模型化, 最后通过程序化管理, 确保仿真模型实现。
2. 3 仿真模型验证
在上述工作完成后, 为了确保所构建物体仿真模型有效性, 技术人员需要对其进行验证。此项工作的重点主要是在于对该模型中数据根据相关方法开展验证, 随后技术人员根据相关标准对验证结果进行判断, 从而确定该仿真模型是否达到要求。
3 计算机仿真技术与信息处理结合探究
正如上文所述, 计算机仿真技术的实现在很大程度上依赖于信息处理, 将二者相结合对仿真来说不但有助于有效地提升其效果, 同时也可以使得仿真实验功能不断完善; 而对于信息处理而言, 则可以在把抽象的信息进行可视化、虚拟真实化处理前提下, 有效地提高其处理准确性以及效率。有鉴于此, 加强二者地结合与应用逐渐成为了当前主要发展趋向。对此, 下面笔者将二者一些结合进行简单阐述。
3. 1 计算机仿真技术与光信息处理结合
光信息处理具有速度快、容量大、可并行等优点, 是一类极为先进的信息处理技术。而计算机技术对二维图像信息的处理有着显著的优势, 将二者进行有效结合, 可以有效识别图像特征、增强图像处理能力。例如CAI、CAD等软件都是现阶段科学研究工程实际的新手段。
3. 2 计算机仿真技术与软件信息处理结合
除了上述与光信息处理相结合外, 计算机仿真技术与软件信息处理结合也是当前极为重要的一种形式, 而在此其中以matlab软件最为典型。该软件作为计算机重要软件之一, 不但涉及矩阵运算以及信息处理等众多方面, 同时还具有很高的灵活性。除此之外, 该软件在信息处理上还具有诸如运算安全性高、输入快捷以及功能丰富等诸多优点, 因而使得其成为了当前计算机仿真技术与软件信息处理重要的结合与应用。结合实践来看, 技术人员在运用matlab软件时, 首先将所要处理的信息输入到其中, 随后该软件按照相关设定开展仿真模拟, 然后计算机在此基础上对信息开展可视化处理, 如此一来将极大程度地提升信息处理工作准确性以及效率。
4 结束语
总而言之, 计算机仿真技术是现阶段应用较为广泛的计算机技术, 并且定将在未来发展的道路上越走越远。而对于信息处理来说, 大部分信息处理技术已被植入到计算机仿真技术当中, 将二者相互结合起来, 不能呈现出巨大的优势, 并且极具发展空间, 具有极为广阔的研究价值。
摘要：进入新时期以来, 得益于计算机技术不断进步, 仿真技术成为了当前其主要发展趋势。这是因为借助于该计算机技术, 使得人们能够通过构建精准而逼真的模型实现对物体进行三维图像模拟, 这一优势使其迅速被应用各行各业生产建设中去。而信息处理作为计算机重要的基础组成, 仿真技术在很大程度上依赖于其, 因而可以说这二者有着极为密切联系。对此, 本文将基于笔者多年计算机研究实践, 对计算机仿真技术进行概述, 并分析该技术, 最后在探究其与信息处理的结合。
关键词：计算机,仿真技术,信息处理,结合,探究
参考文献
[1]李云峰.现代计算机仿真技术的研究与发展[J].计算技术与自动化, 2002, 21 (4) .
[2]付凡成, 彭裕.关于计算机仿真技术的研究与发展探讨[J].电子制作, 2013 (21) .
计算机仿真技术员 篇9
1 计算机仿真技术
1.1 计算机仿真技术的含义
计算机仿真技术是运用相关的信息进行软件处理工作，可以对音频、视频及图片等方面进行整理，把现实中的各种事物模拟成计算机仿真的形式，再通过各种信息媒介进行传达给观众。在观看某个事物时候，如果利用计算机仿真技术观看，可以有多种视觉的角度进行观赏，并且可以对环境进行任意的观察，营造一种实与虚结合的视觉效果。对于让人们可以多方面的进行交流信息具有重大的意义和作用。
计算机仿真技术有两点重要的意义。第一，计算机的仿真技术是与一些计算机工程的进行紧密联系的，缺一不可。计算机仿真技术对于系统的工程的开发，起到了至关重要的作用。第二，计算机仿真技术是一种重要的商业分析信息的工具，在公司的运行中，可以运用计算机仿真技术节约各种投资的成本，降低投资的风险等工作，为企业的发展具有预算和分析的作用。
1.2 计算机仿真技术的应用
计算机仿真技术应用于社会生活中的各个领域，涉及到工作和生活的方方面面，推动了不同的行业的方展方向，为工作带来了新的发展动力和源泉。对于计算机的仿真技术的应用主要是用于以下的几个领域。
1.2.1 在教育界的应用
最近几年，由于教育的不断改革，逐渐的对学生的实操能力越来越重视，所以对于学生的实际操练的水平就可以用计算机的模拟实验来进行考核工作。计算机模拟实验是一种新型的考核项目，利用现代信息技术的各方面元素把教学的内容和指导实践等合理有效的整合成一个有机体，建立起一个实操平台，能够提高学生的学习兴趣，提高学生的实践能力的水平。
这项模拟实验方式的出台，活跃了原本闭塞的学习氛围，把理论与实践充分的结合了起来，培养了学生的实际操练的能力，对所学习的理论内容能够进一步的加深理解和记忆。培养学生的全面素质发展。
1.2.2 在运输界的应用
随着现代化科技的发展，交通运输工具早已普及到城市及小镇的各个街道。由于车辆的不断增加，交通事故也就常有发生，现在而言，交通方面的安全隐患一直是出于事故发生的主要问题。在运输的系统中，避免不了三个方面的因素，主体是人，客体是车和路。所以，计算机仿真技术的应用，可以作为分析交通安全的现代化先进的方式。工作原理就是，建立起一个模拟形式的交通路段，在这个交通路段中系统的研究发生事故的原因，并通过对交通事故的分析对交通的安全方面做出评价和探究。
交通的安全仿真系统中，计算机仿真技术是它的最核心的部分。作为该系统的仿真技术，用于交通的安全的仿真技术系统是与其他的一般的仿真数据存在一定的区别的。在对一个区域的交通安全进行评估的时候，交通安全仿真系统必须运用精确的数法和事故率法进行评价，而且还必须考虑到人们的各种思想和行为方面的因素等。对于进行摸模拟的交通路段，交通工具的选择就可以做任意的选择，环境设置也没有固定的要求，尽量把环境设置的真实化。再以一个旁观者的角度来对交通事故进行分析与探讨，通过进行系统的分析得出交通路段的精确的安全评估结果，并为安全事故提供出一个合理的解决方法。
1.2.3 在制造界的应用
计算机仿真技术在制造行业方面也具有较为广泛的应用。比如，将这一技术运用于汽车制造业，可以为投资进行风险预测，解决成本大、难度高的相关问题。计算机仿真技术在对进气管内气体的流动的模拟工作的时候，就可以把发动机工作的整个过程呈现出来，能够进行较较直观的描述。计算机仿真技术在汽车流场上的应用，可以模拟出气流的分离的整个状态，将抽象的形式表达出来，建立起了一个空气动力学模型。如果遇到汽车碰撞的状况，计算机仿真技术可以通过一些相关的数据建立碰撞的数学模型。
1.2.4 在通信业中的应用
随着通信技术的发展，传统式的设计方法已经不能够适用于通信系统的多端的要求。通信系统的仿真技术已经成为现代的通信的手段的重要应用方式。比如说，可以做对通信系统的规划工作，以及测试它的性能等方面。计算机仿真技术对于通信系统的不同的模块具有精确的分析性能的作用。
在网络协议教学中，很难运用传统的数学来分析它的复杂性。在协议设计的教学过程中间，通信网络协议中的代码可以把它设计成为可以得以实现的代码。所以，在信息的学科教学中，仿真技术在网络协议的复杂性问题的解决中也有相当重要的作用。这项技术可以做到对一些信息学科进行的网络教学过程中网络协议进行合理有的评估工作。另外，如果运用这项技术也能够避开由于不恰当的分析造成的判断阻碍。通过对网络建模工作，实现参数的精确确认，就能够迅速的把模拟的系统在现实环境中展现出来。所以根据这项仿真技术的应用，可以把教学中的相关评估工作进行改进处理。同时为了考察网络信息传输的及时性和应用的效率，要构建起相关的通信网络。所以，通过以上可以看出计算机仿真技术对现实生活中的网络协议仿真具有至关重要的分析和进行评估的作用和意义。
2 计算机仿真技术的类型
计算机仿真技术已经广泛的运用在各个领域，具有较强的实用性。在对技术上的分析，计算机仿真技术主要有两种类别。一种是OOS，它是一种面向对象的计算机仿真技术，运用操作目标的对象，把系统的功能和对象充分的运用起来，再通过与对象间的信息进行传送工作。另一种是DIS，它是一种分布式的计算机交互的仿真技术，它主要是通过计算机的网络方面的系统进行设备之间的相互连接，形成一个虚拟的仿真环境。
3 计算机仿真技术的技术分析
计算机仿真技术，它的主要核心技术就是计算机平台的一种虚拟模拟技术，包括了建模的思想，数字化的基础，以及对图像的处理技术。计算机仿真技术由于它的仿真技术做到极其逼真，所以这项技术运用的领域也是极广泛的，具有极强的优势条件能够把显示仿真的效果做到最好。计算机仿真技术的实现方式有几个步骤：
3.1 建立数据模型
建立起数据模型，是计算机仿真技术建立的前提工作。对于其的建立方式会有两种不同的方法，一般可以运用演绎法或者归纳法。或者两种方法结合起来一起运用也能达到对数据模型的建立。在分析法中，第一步工作是把数字化模拟的数据进行分析，将数据模型建立是以实际情况为前提的。建立模型的工作中，先做数据分析的工作，充分的对数据做好分析工作，然后再进行仿真的准备。
3.2 实现仿真模型
在数据模型建立完毕后，就要对数据模型进行程序化的处理工作。在这一工作过程中，要运用很多的编程语言来完成。把它模型化是一个重要而有些难度的工作，必须经过对大量的数据进行分析，然后做程序化的管理，最终才能实现数学模型的建立。
3.3 仿真实验验证
通过建立好数据模型，和实现数学模型的仿真，接下来的工作就是验证仿真实验。验证的工作中，是对数据进行验证工作，进而得到相关的仿真结果。
4 计算机仿真技术的发展
社会科学技术的不断革新与进步，使计算机仿真技术也要根据时代的需求进行不断的完善发展，适应社会的发展步伐，与时俱进，才能够在未来的市场应用中能够持续稳步的发展。
4.1 计算机仿真技术会与网络联系交融
计算机仿真技术现在虽被广泛的运用在了各个领域，但是目前开发出来的绝大多数都还不能够交融或者转移，要实现共享的局面还达不到要求，具有一定的困难性。对于计算机仿真技术的高成本的开发现状，这还是一个急需解决的问题，关键之处就是将计算机仿真技术进一步的扩展到网络化的层面。这项工作在未来的发展中必将会有更为广阔的运用前景，首先一点就是可以避开又一次的投资，另外，可以在这项工作进程中获得一些共享资费。所以，实现计算机仿真技术的网络化具有重要的意义。
4.2 虚拟制造技术
该领域是计算机仿真技术发展的又一广阔前景。虚拟制造技术的各项工作的完成，要依托计算机仿真技术的应用，比过程之中的产品的设计，产品出厂和企业的管理工作等等，都离不开计算机仿真技术的应用使其正常运营。另外，虚拟制造已经能够实现对制造的多维度的进行预测工作，制造技术不再单一。
4.3 计算机仿真技术
该技术是在软件模拟的实验下进行的一项科学的实验。作为一个先进的技术，运用较经济，安全可靠，并且还可以实现多次的实验。仿真技术在现代的很多实验系统中都有所应用，是对系统分析并进行涉及的重要方式。
5 计算机仿真技术与信息处理结合的分析
对于计算机仿真技术，在不同的层面上进行分析以后确切的认识到，之所以这项技术能够被广泛的运用到生活和工作的各个领域，就是因为它具有极强的使用价值。在对新的处理方面当然也会有更大的运用意义。在对光的信息的处理上，起着至关重要的作用。
作为先进的信息技术的处理方式，光信息处理的最大的优点在于容量大，速度快和具有并行的特性。计算机技术中的处理二维码图像信息的技术，光的信息处理可以对信息的增强处或者一些特别的特征方面进行识别都有很重要的影响作用。现在，有很多的计算机软件都对信息的处理技术具有深刻的研究和发展。
计算机仿真技术对信息的处理方法还有对软件的信息处理。例如，matlab软件是科学计算机软件的一种，对于信息的处理也具有极强的灵活性，处理的方式涉及到矩阵的运算和信息处理的很多方面。运用此项信息处理是先利用软件输入进信息进行的仿真模拟，最后进行可视化信息处理工作。这项软件输入快速，运算很安全，而且具有方便的处理信息的优点。
将计算机的仿真技术与光信息处理技术结合起来，仿真技术的功能也会更加的进步与发展。通过将仿真技术和信息处理技术的结合，能够作为一项很好的信息处理方法。把抽象的信息具体的展现出来，使其实现可视化，对于信息的处理的精确性能够有更高层次的提升。所以，基于此原因，要做好计算机仿真技术与信息处理的结合运用工作。
因此，计算机仿真技术作为灵活性较强的计算机技术，计算机的应用也主要是对信息进行处理工作。把计算机仿真技术与信息处理结合起来，可以有效的提高信息处理的精确性和工作的效率。计算机仿真技术通过图像技术或者数学建模思想，进行虚拟的转换，将现实世界利用图像的形式表现出来，具有可观，并可以把抽象的信息具体化，再进行高效率的处理工作，能够适应现代社会中高效率快节奏的环境。
6 结语
计算机仿真技术在未来的发展道路上，必将随着时代的进步步伐不断的完善自己科学化的发展。作为目前应用最为广泛的计算机技术，在数字计算或是信号通信方面都都有他的独特的优势和应用价值。仿真技术中，它将虚拟的抽象世界还原成可视的现实世界。而对于信息处理，它另一方面来说又被大量的植入进计算机仿真技术中。所以，将计算机仿真技术与信息处理合理的结合起来，就具有极强的发展空间，同时有更广阔的研究价值。
参考文献
[1]艾莉莎.物联网空间域的泛传播构型[D].北京邮电大学,2014.
[2]唐颖.蜡印图案的数字仿真及喷墨印花[D].江南大学,2011.
[3]自动化技术、计算机技术[J].中国无线电电子学文摘,2011(05).
计算机仿真技术员 篇10
随着教育部近年来实施的“卓越工程师计划”不断推进,对电子技术教学要求提出了新的要求。电子技术教学的目的更应是培养学生创新和适应社会发展的能力。在这个大环境下,我们必须对电子技术课程进行教学改革,加强电子信息专业学生的理论知识和应用实践能力、设计能力、创新能力。通过基础理论的教学逐渐培养学生的工程应用能力。什么是EDA案例呢?EDA是Electonic Design Automation电子设计自动化英文的缩写,EDA案例就是老师在教学过程中借助计算机仿真工具,把工程实践和工程应用中的一些实验环节和实践案例引入到课堂教学中,一方面使得学生在掌握基础理论,另一方面也使得学生在自然参与理论的实验来源和工程应用的探索过程。
案例教学法是一种以案例为基础的教学法(case-based teaching),改变传统的教师仅是传授知识者的角色。而案例教学法教师是设计者和鼓励者的身份,在传统的教学中,教师仅仅是教学者,而案例教学法对教师也提出了新的要求,教师除了教师也是学生。一方面来说,教师是整个教学过程的倡导者,引领者学生思考问题、组织和讨论研究、阶段性的总结和归纳;从另一方面来说教师在控制整个教学进度的过程中。通过和学生共同讨论问题,可以从学生那里找到大量感性材料,也不断发现自己教学过程中存在问题。教学能力得到不断提高。同时教师改变传统的“独角戏“身份,通过和学生集思广益、讨论思考,这样学生参与课堂的机会也会增多,师生共同探讨问题,而不是传统形式学生只忙于记笔记。通过这样的教学可以退调动学生集体的智慧和力量,更容易开阔他们的思路,会收到良好的效果。能够调动学生学习主动性,生动具体、直观易学。
本次教学改革是把案例教学法和EDA结合在一起,并引入到课堂教学,从而提出EDA—案例相结合的“电子技术”课程教学改革,本次改革通过使用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果,自动完成软件的方式设计电子系统硬件系统的逻辑分割、编译、布线,以及成功的仿真运行,直到完成特定功能目标芯片一些功能。目前EDA技术的教学应用软件较多,比如protel99、EWB、PSPICE、Quartus II、Modelsim等。
2 改革内容
2.1 EDA案例教学法过程设计
1)EDA-案例教学的方案设计
如何设计“电子技术”EDA-案例实验课件?“电子技术”教学中的EDA案例教学是按照案例教学的教法思路和教学设计原则,并在按照电子技术课程的教学大纲、教学任务、学生实际情况等制定出包含全课程内容的案例库,通过分解案例,然后将案例中分解出的各个小目标分别在各章节利用计算机EDA仿真实现。这样每个学生都有个小任务,他们之间又彼此联系,因为各个模块之间的信号输入和输出之间有一定关系。
2)落实课后实践环节
实践与工程应用直接发生关系,要提高学生专业能力,必须要落实课后实践环节。如何构建从实验平台、课程设计到课题式研究的一套实践体系。通过实践环节提高学生用计算机辅助计算及分析解决实际问题的能力。
3)改变传统式教学方式和方法
改变传统的课堂师讲生听的状况,上课老师通过案例展示,提出课题,使学生有工程的概念,创新的思想。激发学生对“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程学习兴趣,主动接受;消除学生对其产生的“难学”和“误解”等想法。
4)利用远程辅助教学平台
充分利用学校BB平台,丰富BB电子教育平台内容,在BB平台上适时放置一些案例设计要求,便于学生随时随地学习“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程,通过这些辅助方式让学生尽可能便利地学好这两门课。
2.2 电子技术教学中具体实施
根据电子技术内容,在每章教学中,适当引入和章节相匹配的案例。在课堂上通过案例的展示,引导出需要解决的问题,老师应该在具体的教学过程中启发和引导学生分析、联想、探索、归纳、最后找出解决问题的方法。现在我们以模拟电子技术第9章内容RC振荡电路,先提出具体案例,电子琴案例,想想电子琴为什么能发出美妙的音乐呢?其实就是产生不同的频率的振荡。之后让学生查阅相关资料,设计简易电子琴的电路图,分组通过EDA软件展示电路的工作过程。图1为设计的简易电子琴EDA电路图,通过改变不同的电阻可以得到不同的频率,这样就可以听到美妙的音乐。
3 EDA案例教学法实施存在的问题
3.1 学生专业知识薄弱
因为很多高校专业课都在大二才开始上专业课,另外在大多数学校,比较重理论轻实践,这种教学形式存在一定问题,学生动手能力比较弱。轻视实践能力培养的结果往往导致学生缺乏综合实践应用能力,当他们碰到具体问题的时候往往无从下手。为了增强电子信息专业学生解决实际问题的能力,提出在教学内容和教学方法上进行改革,最终达到提高学生对抽象理论知识和理解和感性认识能力。
3.2 教师队伍参差不齐
案例教学法要达到预期的效果,对老师和学生的要求都非常高,一方面需要授课经验丰富和扎实专业知识功底的教师,很多年轻教师往往缺乏丰富的案例资源。另一方面也需要动手能力强、勤与钻研的学生。所以在案例教学过程中需要学生克服依赖心理,积极参与课堂,让学生从一个被动接受着到主动参与者。
EDA案例教学方法要求教师不仅要融会贯通电子技术理论和方法,而且要熟练掌握案例中问题的解决思路和方法,因此,提高教师整体素质,才能有效地实施案例教学法。
3.3 EDA案例库的建设存在困难
电子技术课程内容多,包括模拟电子技术和数字电子电路两门课程,而目前和教学内容匹配的案例还远远不够,今后在建立完整的EDA案例库,还需要专业课教师投入大量时间和精力。
在教材方面,EDA案例教学法还需要合适的教材。传统的教学法教材,往往过多注重理论知识,以教为主导。案例教学法则通过教师引入课堂知识点相关案例来说明理论知识,学生通过案例的研究分析加深对理论知识理解,同时提高他们分析问题解决问题的能力。
4 EDA-案例教学教学效果
电子技术EDA-案例教学法不仅加深了学生对理论知识的理解,同时提高了学生分析问题解决问题的能力。电子技术发展迅速,所以相关EDA案例也要不断地更新。EDA案例教学法改变了传统教学单一、枯燥的形式,让学生能过主动的参与课堂。这种教学方法使得专业基础课教学内容与最新世界电子技术发展同步,并使原有的数字电路的实验教学模式和教学内容产生了飞跃,摆脱了传统的人工设计方法的定向思维模式,在培养学生的创新意识和创新能力方面有很大的促进作用。在具体的实施中,学校从事电子技术一线的教师,把EDA-案例教学法引入14级电信专业学生,取得了良好的教学效果。
1)学生的兴趣大大提高
学生在进行新的内容讲解之前都非常关心本次理论教学的案例,他们会主动查阅很多相关资料。提前利用EDA画电路图看仿真效果。发现的问题及时与老师沟通,带着问题来学习,学习积极性大大提高。
2)实验教学质量得到了提高
做电子技术实验我们一般原则要求学生一人一组,但是经常发现一人一组很难在有限的时间内完成,因为一些信号线或者设备的高的利用率,难免一些设备会出现故障。学生做实验的积极性大大受挫。但是我们本次改革,学生提前就仿真的一些实验,在实际做实验的时候他们对一些步骤已经有所了解,这样他们操作实验也得心应手。他们会主动提出一人一组独立完成,充分发挥了学生的潜能力,提高了实验教学的效果。
3)学生的工程实践能力得到提高
电子技术的应用主要体现在工程应用上,通过上课一些EDA案体例的展示,以及课后学生的查阅资料,学生对一些仿真软件早早熟练掌握。通过EDA案例教学法使得硬件软件化成为现实,专业教师把EDA案例引入电子技术教学和实验,激发了学生对实践知识的兴趣,提高了电子技术教学效率。同时也增强了我校学生的竞争能力,适应未来市场发展。
4)参加电子设计大赛的人数增多
次教学方法提早锻炼了学生实践能力,学生对每年的大学生电子设计大赛兴趣更加浓厚,参与电子设计大赛人也逐渐增多。
5 结束语
围绕创新人才培养模式进行课程教学改革,通过EDA案例教学法的探索,加强了模拟电子和数字电子之间的融会贯通,不是不仅对理论知识掌握得更加深刻,同时对EDA软件也有一定的掌握,对电子技术的设计也有一定的提高,综合能力有所加强,学习积极提高,电子设计大赛人数也有所增加。
参考文献
[1]康华光,陈大钦.电子基础基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]郭伟强,杜志强.开放式实验教学模式的新探索[J].实验室研究与探索,2003(5):7-9.
计算机仿真技术员 篇11
1.国内外研究与应用现状及趋势。随着计算机技术和自动化技术迅猛发展和广泛普及，推动了仿真技术的发展。计算机仿真就是利用过程数学模型来模仿生产装置的动态行为并进行试验的技术。计算机仿真培训就是在计算机上建立过程仿真培训模型，设置开车、停车、正常运行和各种事故状态的现象。不用投料，没有危险，能大大缩短培训时间、节省培训费用，具有重要意义。
近几年，国内各单位不仅把仿真培训作为岗位练兵的重要内容之一，而且把仿真培训与技术比武和技能鉴定结合起来，使仿真培训成为生产装置中不可缺少的重要培训手段。
2.技术特点、创新点概述。研究基于知识的产品，开发集成系统的关键技术、应用架构、技术开发与应用实现等方面的内容，提出了基于知识的产品开发集成系统体系结构，原型系统功能构架，体系结构，产品开发流程描述，在研究分析设计知识定义及基于“规则+实例”的包括加权频率属性约简等算法的推理机制的基础上，构建知识库系统，进行基于知识的产品开发集成系统集成平台的开发与应用实现，实现的原型系统具有集成智能辅助功能。
（1)项目策略采用以项目为导向，项目和典型过程贯穿，配以真实装置和合适的仿真教学模式。在专业课程中，通过项目的仿真讲解和切合实际的实训过程，培养学生的专业技能。同时避免建设之间的冲突，借助计算机网络实现校内实训场所、资源的整合。（2)技术特点，建立一套通用的计算机仿真培训硬件系统。这一套硬件是基于高档微机为主机（服务器），仿真操作站兼工程师站（客户机）。该硬件系统可以满足现有各种装置仿真培训系统的要求（化工过程单元、系统操作仿真；制冷仿真；过程自动化仿真等），也可根据以后其他生产装置建立仿真培训系统的要求进行扩展。（3)方案创新，在于建设方案中采用计算机仿真与实际工业对象相结合。实际装置设备解决了仿真无实物对象存在的问题和仿真可能与实际存在的偏差。
3.项目实施目的、意义。实训中心建设存在投入大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。计算机仿真为培养学生实践能力提供了理想的解决方案。内容上：各类规范、标准、安全要求为重点，以培养岗位能力为主线。形式上：计算机仿真+真实装置。管理上：集中管理，联合开发，实现资源整合与优化。服务上：为社区、地方、行业的培训事业提供运行平台。
4.在专业技能培训，技能鉴定与考核等领域提供一种新的技术手段。表现在：降低投入成本，体现在：设备投入一个标准班10组（需10套）;设备需维护、维修;设备的需更新、淘汰;实验实训有较大的能量的消耗和材料的消耗;大大提高实验实训效果。(1)每人一台，各自互不干扰，并可反复练习，任意起点;(2)可以改变时标，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在线帮助系统，实时提供学习提示;(4)自主选择培训内容。将不易实训的内容变为可能。①消防过程（危险过程）的实训;②易燃易爆环境下（危险场所）的实验实训;③易损设备的操作实训;④一次性设备的实验实训。
5.项目实施的运行管理体制。建立健全项目组、工作程序、工作目标。项目实施项目负责人负责制，认真制定工作程序和工作计划，逐步实施。子项目负责人，负责开放课题及课题经费管理、仪器设备管理、制定并执行各项规章制度、组织学术交流、资料和档案管理、运行及开放管理、计算机管理系统、报送阶段总结和统计。
二、 项目的研究内容及解决的关键问题
1.研究内容。内容包括：网络版课件类素材库、网络版仿真实验教学软件、网络版仿真实训教学软件（基理仿真——机理的研究和教学过程，课件教件；操作仿真——操作技能的培训、岗前实训、实践能力的训练；环境仿真——模拟各种工作环境、学习环境、生活环境，便于对真实环境下的事物展开研究）；学生和教师可在任何一个终端登录使用资源库的教学资源；合法用户们可在同一个机房进行不同的实验实训的练习；集中管理资源更安全，添加、修改使用更方便。其他工业装置。
2.解决的关键问题。根据岗位（群）开发仿真教学课件与教件的软件;根据专业实验实训的能力培养要求编写文字脚本，进而开发仿真培训软件;开发符合教学过程和学习要求的互动网络应用平台;开发实际装置（过程）的仿真系统软件。
三、 实施的技术路线
1.实施方式。在内容上规范教学、实验、实训项目建设。教学、实验、实训资源的网络化整合，实现资源优化。
2.技术路线。开发工业对象装置的真实过程和相应的计算机仿真教学系统。硬件系统可以满足现有各种装置仿真培训系统的要求（化工过程单元、系统操作仿真、制冷仿真、过程自动化仿真等），也可根据以后其他生产装置建立仿真培训系统的要求，将仿真操作站的个数适当增加。
实施仿真模拟培训系统与真实生产装置在线连接，通过网络将有关数据传输到仿真系统，将仿真模拟培训系统操作数据与现场真实数据对比，指导学员操作。同时保证这种数据传输方式是单向的，即由现场到仿真系统，而仿真系统不能反馈给现场，不影响正常生产及控制。即仿真培训系统增加在线功能。软件技术支持平台主要有五部分：总体监控软件、通信软件、工艺模型软件、仿真软件、智能操作诊断软件。仿真系统通信软件在基于微机软硬件上开发，主要实现教师站与仿真操作站之间的实时通信，即实现化工装置仿真系统所要求的仿真运算主机与仿真操作站之间的实时动态数据交互。仿真运算主机所产生的工艺模型运算数据结果实时传送到各学员操作站各学员操作站的操作、运算数据和信息实时传送仿真运算主机。
采用三层局域网模式可以方便的对系统进行扩充和统一维护管理。包括进行远程登陆、调试、系统组态。所有资源共有共享。
第一层，操作层面（实物层面）。第二层，方案组态对象及连接层面（同一对象下可进行多个实验实训项目）。第三层，对象模型或实际对象层面。
四、项目的前景、经济社会效益
建设职业技术学院产学研工作平台，完成高职院实训资源网络版的整合，建设一支双师型教师队伍，结合新校区建设实现实验、实训资源统一规划。保证教学要求，重点强调性价比，详细计算投入产出比。在淘汰快的实训领域、多专业方向和多方向培训使用计算机仿真加小型实际装置进行实训、实习、设计，增加学院的市场适应能力，把学院做大。学院的拳头专业、重点专业除计算机仿真实训外，加大实际装置的投入，重点发展，进而提高学院的知名度，把学院做强。
经济社会及生态效益：项目完成后其性价比的提高约在10倍左右，即投入50万的仿真教学软件的开发，可达普通规划下500万元实训资源的投入效果。产业化该项目推广到其他职业技术学院和高校。
计算机仿真技术员 篇12
仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用,国内外众多学者认为,仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”,因此仿真技术被认为是“使能”技术。
仿真科学与技术虽然尚未成为一级学科,但国内多个军队院校已经开始设置仿真专业和仿真工程二级学科,已经培养了数千名仿真工程技术人才。我校从2005年起开始在测控工程本科专业开设《计算机仿真技术》课程,30学时,每年选课人数近150人,主要目的是让学员建立起计算机仿真的概念,掌握计算机仿真的基本方法并能够对连续系统进行初步的仿真研究,为今后从事导弹控制系统的分析与设计奠定基础。
计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分,具有综合性、多学科交叉等特点。因此,学员普遍反应该课程难学、难懂。为提高教学效果,针对课程特点和现行课程教学的不足,我们从教学内容、教学方法手段、教学资源和实践环节等方面进行了课程改革和实践,取得了较好的教学效果,为计算机仿真课程的教学改革提供了实践基础和案例参考。
二、现行课程教学的不足
1.课程定位不明确。由于计算机仿真技术在本校是第一次开设,对于课程应该达到什么样的目标定位并不明确。现行的课程标准将目标定位为掌握连续系统仿真方法和离散事件系统建模与仿真方法,并能够对具体的连续系统进行仿真研究。事实证明这种要求目前是达不到的,特别是在有限的学时限制之下。另外,课程的定位也和测控工程专业的培养目标不尽相符。同时,本校应届毕业的研究生反映,本科阶段已经学过的内容,硕士阶段还得重新学一遍,甚至到了博士阶段,也有部分重复的教学内容出现。这说明目前对于计算机仿真技术本科课程、乃至整个仿真课群的设置与定位是不明确的。
2.教学内容与其他课程重叠。计算机仿真技术课程现行的教学内容与《现代控制理论》等课程的内容有所交叉和重叠。连续系统数学模型及相互转化等内容在《现代控制理论》中已经讲授过。而有关“数值积分法”的内容和《计算方法》的内容有交叉。教学内容交叉和重叠现象令学生无法准确界定、无法准确区分课程内容,也令教学督导专家诟病,当然也就不利于学员的系统学习了。
3.教学方法手段单一。该课程的教学方法还主要停留在传统的讲授为主的教学理念上,只采用单一的教学方法和手段。教学内容文字性公式居多,直观性材料、多媒体材料、应用型材料偏少,学员学完后不知道如何应用、如何解决实际问题,总认为计算机仿真就是一种数值游戏、一种计算机游戏。
4.缺乏必要的实践环节。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术,仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。现行的教学模式缺乏实践环节,学员难以了解仿真技术具体是如何应用解决实际问题的,缺乏感性认识和实践的机会,不知道在导弹控制系统分析中有何用处。
三、课程教学的改革实践
根据作者的教学实践和实际科研工作经历,提出并实践了如下改革思路。
1.教学内容改革。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科,紧密相关的课程包括计算方法、计算机软件设计、计算机图形学、计算机控制、自动控制原理、现代控制理论等课程。如何讲出本课程的特点同时又避免与其他课程雷同是必须解决的问题,因此必须在教学内容的编排上下功夫。
经过分析与调研,最终将本课程的主要内容选定为连续系统的数字仿真方法上(占总学时的40%),而对连续系统的建模及模型表示、相互转换则不作过多讲述,避免与自动控制原理、现代控制理论重复。而对于计算机仿真技术中的离散事件系统仿真(占总学时的25%)则仅作原理性讲述,因为经过调查发现,学员在现阶段还体会不到离散事件系统仿真建模的精髓,还不能够从离散事件仿真建模过程抽象出解决实际复杂系统的建模与仿真方法,而这正是离散事件系统仿真的核心思想和应用目的所在。剩余的学时则主要讲述计算机仿真的基本概念、步骤与发展趋势及应用等内容。
授课内容调整后,课程主题内容分明,有利于将连续系统仿真方法讲深、讲透,增进学员的理解。
2.基于比较教学的教学方法实践。为了加深学员对内容的理解,在教学过程中广泛采用了比较教学方法[1]。
一是连续系统与离散事件系统仿真方法的比较。仿真的本质是在计算机上对模型进行试验,完成状态转移计算。连续系统仿真模型的建立主要是从数学模型出发,建立适合计算机上实现的运行模型。因此连续系统仿真推进时钟时,以为增量进行推进,采用差分方程实现状态推进。因而连续系统其仿真方法明确,好理解,在计算机上求解微分方程即可,重点放在如何选取微分方程的数值解法上。
而离散事件系统的状态变化是由于随机发生的事件而引起的,如何进行离散事件系统的仿真时钟推进和状态变迁就成为离散事件系统仿真的核心问题。离散事件仿真的基本思想就是将事件序列模拟出来,记录事件引起的状态变化并进行统计,最后得到感兴趣的系统性能参数。时钟推进方法根据仿真粒度分别可采用事件调度法、互动扫描法和进程交互法,其中事件调度法是基础,体现了离散事件系统演化的特点。
离散事件系统只能根据其系统特点,将由事件驱动引起的状态变化通过简化在计算机上复现出来,从而进行仿真研究。这种思路大部分学员开始时不理解,甚至认为是“很笨的方法”,没有什么特别之处。然而,这种方法却是对离散事件系统甚至复杂混杂系统进行仿真的唯一有效方法。
通过建立连续系统和离散事件系统仿真比较表(如下表所示)进行比较教学,学员对两种系统的仿真方法理解得更透彻。
二是数值积分法、替换法和离散相似法的比较教学,后面两者都是从仿真的快速性出发进行设计的。
数值积分方法是从求解微分方程的角度发展而来的,思路严谨,方法体系完整,是主流的连续系统仿真方法,其主要过程是建立差分方程。替换法是应用z与s的映射得到离散脉冲传递函数,再由Z反变换求得差分方程的方法。替换法相当于数值积分法的多步法,简单替换法可以欧拉方法一致的精度,双线性替换法可得到和梯形法一致的精度,但计算过程相比欧拉积分方法和梯形法快。但缺点也很明显,替换法要求对系统先进行线性化,因而只对线性系统有效,而且替换法其理论依据不严格,误差大小也没有定量的结论。
离散相似法是一种快速仿真方法,其基本思想是简化系统的输入。由于实际系统输入经常选择阶跃信号,对输入采用零阶保持器的简化措施没有引入误差,可以获得更高的仿真精度。而欧拉方法要求状态变量的导数为阶跃信号时,才没有系统误差,这在实际中是很难满足的。因此对于阶跃信号输入,采用零阶保持器的离散相似法可以获得没有系统误差的仿真结果,这不仅优于欧拉方法,还优于其他的高阶数值积分算法。
但离散相似法的局限也是很明显的:即要求系统必须是线性的。非线性系统要采用离散相似法,首先要进行线性化,但线性化过程已经引入了误差,自然会影响仿真结果的准确性;另外系统的阶次和“病态”属性的存在使得计算状态转移矩阵很复杂甚至不收敛,将带来较大的截断误差。因此对于线性系统,离散相似法将系统拆分为一系列低阶环节,再针对每个低阶环节应用离散相似法,但此时这些低阶环节的“输入”已不再是阶跃信号了,因此采用离散相似法同样带来了误差。
只有在离散相似法选择的典型环节是积分环节时,离散相似法(零阶保持)等价于欧拉方法。
通过以上比较教学,学员对连续系统的仿真方法理解就很透彻了。
3.辅助教学资源开发。学员通过比较教学,虽然对连续系统的仿真方法已经很理解的,但是对其如何使用仍然是模糊的。为此,我们利用Matlab语言开发了连续系统仿真算法辅助教学演示软件。
软件的主要功能包括:(1)对常用的数值积分法进行Matlab实现,写出各种数值积分法的递推叠代公式,显示出每步计算结果;(2)连续系统包括典型的一阶系统、二阶系统和三阶系统;(3)可对数值计算结果和系统精确解进行列表比较和图形比较;(4)对病态系统采用不同的仿真方法进行仿真演示,比较方法的异同和计算精度;(5)一个鱼雷攻击移动目标系统(6阶系统)进行具体应用,演示如何对具体连续系统进行仿真分析。
教学过程中,涉及到相关算法时,利用辅助教学软件进行教学演示,对计算公式的推导、每步计算过程和结果都进行演示,并最终演示仿真结果及与真实解、其他算法之间的差异,从而班组学员理解算法的计算过程。
4.增加实践环节。由于教学过程中,只能采用较简单的对象进行讲授和演示,学员对于如何采用计算机仿真技术解决导弹控制系统的定量分析与精度评定等应用仍然没有概念。鉴于学时的限制和实验条件的限制,目前尚不具备让学员动手进行计算机仿真验证的条件。因此依托战略导弹控制系统半实物仿真试验系统科研条件,让学员参观、体验计算机仿真技术在大型导弹连续系统仿真中的应用这一实践环节,感受半实物仿真试验过程和数字仿真、可视化仿真过程,从而增强了学员理解仿真技术应用的直观性,使学员的实践能力得到全面锻炼和提高。
四、教学效果
计算机仿真技术课程在我校开设了7届,前几届学员普遍反映难学,抓不住重点和思路,不知道如何应用。经过近3年的教学改革与实践,教学效果明显改善,具体教学效果如下。
1.课堂和实践教学效果。通过以上教学改革和教学实践,学员在课堂上能够积极主动地思考和回答问题,对学习计算机仿真技术课程充满了兴趣,能够在教员的引导下主动对具体连续系统进行仿真建模与分析,主动阅读参考文献提出问题。实践环节中,多数同学能够从总体上理解半实物仿真系统的组成及工作原理、过程,有些学员甚至与实验指导教员探讨,提出半实物仿真、数学仿真、可视化仿真的改进措施。总体来说,课堂和实践教学效果较好。
2.大作业反馈教学效果。从近几年大作业完成情况看,学员对连续系统的仿真算法掌握较好,对于算法在一阶微分方程中的应用基本能够掌握,通过文献的参考和指导,初步掌握了对连续系统建模、模型转换、仿真建模、仿真实现这一过程。大部分同学也能对高阶系统进行模型转换和仿真分析,这表明大部分学员已经掌握了对实际系统进行仿真分析的能力。
总之,通过教学改革和实践,学员在学习过程中发挥了主体作用,提高了综合分析能力和知识运用能力,教学效果显著提高。
五、结束语
本文针对计算机仿真技术课程特点和现行教学模式存在的课程定位不明确、教学内容交叉重叠、教学方法手段单一、缺乏必要的实践环节等不足,结合作者多年的教学实践和经验,提出并实践了一些该课程教学改革的具体思路,相信对于该课程的后续教学改革、提高教学质量和效果具有一定的参考意义。这种教学改革的实践表明,不仅增加了教学的趣味性,学员也普遍反应计算机仿真技术更容易理解了,仿真方法思路更清晰了,取得了明显的教学效果。
参考文献
[1]廖守亿,张金生,刘志国,等.计算机仿真本科课程的比较教学法探索与实践[J].时代教育,2013,(01).
[2]李兴玮,龙志强,张明《.仿真技术基础》本科课程教学改革思路初探[J].高等教育研究学报,2009,(01).