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计算机仿真技术的优点范文1
关键词:计算机;仿真技术;信息处理;结合;探究
1计算机仿真技术概述
计算机仿真技术(ComputerSimulation)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。
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计算机仿真技术的优点范文2
为了应对工业工程在有关工业系统设计、管理及优化等综合性实验课程开发难度较大的问题，该文提出将计算机仿真技术与项目教学、案例教学相结合，实现了“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使得工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。
关键词：
计算机仿真；工业工程；实验教学
计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，接近现实工作场景，有利于提高学习兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验如在现实中执行任务的感觉，以达到更快掌握技术手段的目的，而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制，使学生对实践问题的认识更深入，采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。工业工程作为管理科学与工程的二级学科，其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才，面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等，以及服务业的流程优化、工作研究等。其中，制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异，因此，在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力，并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而，正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性，使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备，亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。
1工业工程实验课程教学现状分析
工业工程类实验课程的教学，在传统的教学模式中，主要是以“理论课+实验室”的模式，强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用，如，工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中，基本上遵照如下流程：首先，引导学生进行以上理论课的学习，使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能；其次，通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践，从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。然而，目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练，如，工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践，帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合；人因工程，主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验，感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受，从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排；设施规划布局则是基于物流分析方法，通过物流强度度量，分析部门间的相关性强度，从而为合理布局、物流优化提供有效参考。以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而，却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目，要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目，需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大，且耗费大、成本高，很难从实际操作入手，计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，应该将“项目教学”“案例教学”“教、学、做”一体化和基于计算机仿真技术的虚拟教学的方法结合起来，充分发挥各自的优点，提升实践教学效果。基于计算机仿真技术的虚拟教学很容易与其它先进的教学方法相结合，因此，在工业工程类实验课程的教学中，将基于计算机仿真技术的虚拟教学与其它教学方法相结合，有助于提高实验课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地、行业、设备与产品的限制，使学生更好的掌握专业技能和方法，并通过基于计算机仿真平台开发的综合性实践项目，锻炼学生的工业工程系统设计、管理及优化的综合能力，培养学生的专业素养，从而促进本专业人才培养效果的提升，计算机仿真技术在工业工程类实验课程的教学中具有重要的意义。
2计算机仿真技术在实验课程教学中的应用
计算机仿真技术为人们提供了一个理想的实践教学手段，目前国内外已经普遍将其应用于军事训练、课程教学、运动训练以及医学研究等方方面面。美国是计算机仿真技术虚拟现实的起源地，现在美国计算机虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的国家，目前在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学仪器架构。如，美国的卡罗莱纳州立大学利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于JavaApplet的虚拟实验设备和实验设施、相关的实验课程模块、实验结果评价模块、协作模块。在欧洲，英国在计算机仿真技术虚拟现实的相关领域处于领先地位，研究出了虚拟仿真软件包，并应用在教学仪器和工业安全培训等方面。如，英国的诺丁汉大学在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行了研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其仿真系统应用在了特殊学生教育中。在中国，目前各个大学和科研机构也广泛采用计算机仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如：中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，系统将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学仪器等有机结合，把物理教学仪器系统推进到了新的领域；北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用JavaApplet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的虚拟实验系统。通过对国内、外的基于计算机仿真的虚拟现实教学应用情况进行对比，我们发现：当前，国外基于计算机仿真的虚拟实验比国内开发时间早，应用相对成熟，不管是在仿真器材还是仿真软件上都比较丰富、且功能较多；同时，国外很多成熟的仿真实验产品价格普遍偏高，且技术难度也不太适合本科学生，更适合研究所或工程师使用。尽管如此，我国还是有很多现行的成熟的计算机仿真软件供我们选择，这些成熟的仿真软件具有界面友好、可扩充性、支持二次开发等特性，甚至大多实现模块化利于定制化实验的开发，基本上能满足国内高等院校实验教学需要及丰富的仿真实验需求。因此，国内很多高校及科研院所普遍采用购买成熟的仿真软件产品，基于自身的仿真实验需求进行对应的二次开发，从而设计出适合自己的基于计算机仿真的虚拟实验平台，并得到了很好的应用发展。就工业工程类实验课程而言，现在市面上流行的仿真软件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供给我们一个良好的仿真实验平台，供我们在这些平台上进行综合性实践项目的构建和开发。
3基于计算机仿真技术的实验教学模式开发
在深度分析学生学习特点和企业真实需求的基础上，基于建构主义学习理论和混合式学习理论，按照社会发展对人才培养的要求，结合计算机仿真实验教学设计的基本原则，借鉴信息化和项目教学、案例教学设计方法，探索出基于实践项目、真实案例和工作任务的计算机仿真实验教学模式，实现了“教、学、做”一体化的实验设计。该模式由“项目导入、制定计划、实施计划和成果展示与评价”4个环节组成，其中，计算机仿真实验教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案。
（1）在“项目导入”环节，专业教师的活动包括：借助选定的计算机仿真实验平台，导入项目任务及目标、展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认识，然后再布置具体的实践任务；利用计算机仿真实验平台，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以获得哪些知识以及达到什么样的技能水平；在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，适当采取分工协作方式，安排具体的任务完成时间及成果的评定方法等。
（2）在“制定计划”环节，学生的活动包括：通过自主学习、分工协作等方式，对具体实践项目的目标、任务进行分析；确定任务所涉及的专业方法和技能手段，充分应用已掌握的专业知识和能力，借助计算机仿真实验平台，设计出仿真实验模型帮助决策与优化；确定仿真实验任务的实施步骤，为仿真实验任务的实施做好充分的准备。
（3）在“实施计划”环节，学生的活动包括：在计算机仿真实验平台上，按照拟定的计划，逐步完成实践项目的仿真任务；在完成实践项目仿真任务的过程中，学生通过应用所学专业知识和技能，建构自己的专业知识，从而帮助自己养成专业素养。
（4）在“展示与评价”环节，学生的工作包括：在计算机仿真实验平台上展示自己的实践项目仿真成果；参与讨论和评价；通过对比分析，学生对自己的实践项目展开进一步的仿真优化处理。
4结语
将计算机仿真技术与项目教学、案例教学更加紧密的结合起来，能够更好的实现“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。计算机仿真技术在专业实验教学方面的应用前景广泛,值得深入研究。
作者：赵灿灿 单位：首都经济贸易大学安全与环境工程学院
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计算机仿真技术的优点范文3
在现代信息实验教学中，积累经验并应进行改革探索，并针对应用型人才需采用虚拟和实际相结合、软件与硬件相结合的模式。可以看出，现代仿真技术在信息学科教学，特别是实验教学中具有广阔的应用发展前景。仿真技术的应用和发展，必将加快信息学科实验教学的深化改革，促进了教育观念的改变是培养创新人才的新的实验手段。
信息学科教学中仿真技术的应用
目前，国内外众多高校在信息类课程的教学过程中，对计算机的仿真技术做了大量有意义的探索，并取得了相对丰硕的研究成果。
（1）通信专业教学中的仿真技术。近年来，随着通信技术和计算机技术的快速发展，传统的设计手段和设计方法通常不能够适应目前通信系统急剧增加的复杂性要求。在通信专业的实际教学过程中，基于相关常用的仿真软件，通信系统的仿真技术也已逐渐成为现代通信系统设计以及对其定性进行验证的重要手段[5,6]。例如，对通信系统整体设计并测试其性能；同时，在复杂的环境中无线电通信以及抗干扰通信系统的抵抗衰落和多径效应能力。但由于现代通信系统的实际测试设备价格高昂，而且系统也往往具有不可测试特性。例如，在日常的实验教学中教育单位不太可能对实际营运中的通信网络性能进行测试。因此，这使得高校相关信息专业的教学实践环节面临挑战。这样，基于相关软件与算法对其进行仿真就成为一种理想的选择。通常，通信系统中各个功能模块的软件实现、通信过程中各个节点之间的智能化性能分析等系统及其部分功能的模拟大都基于现代计算机仿真技术来完成。其中，仿真算法可以直接映射为系统设计中的硬件。而基于仿真工具的软件无线电技术使得通信信号处理方法得到广泛应用。此外，计算机仿真技术对通信系统不同模块的性能分析也有着不可替代的作用。例如，在基带信号处理过程中可以通过合适的仿真软件来实现传输信号的相应变换。从而得出预编码、自适应均衡、信道编解码、信源编解码以及信息安全算法等等。此外，在复杂、时变的信息传输环境中，现代通信系统的数字信号处理相关算法更将会趋于复杂[7,8]。例如，在科研和教学中涉及到的信道估计的自适应算法、MIMO技术、通信网络中的多用户检测算法、信道编解码算法等技术的实现，必须利用仿真技术对算法在实际通信环境中的适应性进行验证和评估。
（2）基于硬件设计教学中的仿真技术。实现微处理器和数字信号处理芯片是现代信息系统设计的硬件基础。系统中各个硬件模块的实现通常基于硬件仿真技术的理论与先进的微型计算机的相互结合进行分析。因此，仿真技术在信息专业教学过程中硬件的控制实现中也就有着重要的应用[7]。在实际硬件仿真教学中，基于不同仿真平台，例如Max+plus、QuartusII等软件,通过VHDL、VerilogHDL等语言对系统进行设计，同时对系统的物理器件性能进行仿真。在目前很多信息系统的电路设计中，这主要表现为从基于硬件的集成电路模式逐步转为一些硬件仿真软件编程来实现的映射模式。
（3）网络协议教学中的仿真技术应用。在通常信息学科的网络协议教学中，其复杂性已经很难通过传统的数学分析来完成。而在更高层的协议设计教学过程中，通信网络协议中所涉及的仿真代码可以将其设为相应通信协议可以实现的核心代码。因此，在信息学科教学中，仿真方法在网络及其协议的复杂性中也有着重要的应用[9，10]。为了准确、快速地对信息学科教学过程中的网络协议性能完成评估。同时，如果采用计算机仿真技术可以避免掉大量的理论性能分析过程中出现的障碍。另外，通过对实验室中网络系统进行建模，从而进一步实现参数的选择和调整，并能够快速模拟系统在真实环境中的行为表现。基于上述的仿真技术，可对教学中所应用的信号处理算法、信息传输协议等及其相关性能做出评估以便进一步改进。因此，算法和协议的仿真成为实际系统中功能实现的重要手段。为了考查网络系统信息传输的实时性和利用效率，在实际的现代信息系统中提出了各种复杂且具有层次结构的协议，进而构建结合无数节点的通信网络。可以看出，基于仿真平台的仿真技术对实际环境中网络协议仿真分析评估中有着不可分割的地位。
总之，在信息学科的教学实践中，基于平台的计算机仿真技术有着重要的应用。透过仿真技术，学生基于已有的理论可以对比传统信息理论技术所研究的对象深入学习和研究。此外，通过仿真技术可以在仿真过程中实时修改系统参数，同时能够评估参数变化对系统整体性能的影响，使其更加接近真实环境。
常用仿真软件
目前，在信息学科的实际教学中，适用于系统中各个功能模块的软件仿真软件较多，例如Matlab，Labview，SystemView等。其中，Matlab／Simulink是目前广泛应用于科研和教学中较为常见的仿真与计算平台。均可完成教学中所遇到的仿真实验和数值计算，例如可以通过Matlab实现信息系统仿真中的数值计算、算法验证等分析等领域。而Simulink是Matlab中最重要的组件之一，它对系统能够提供一个动态建模、仿真和综合分析的集成环境，并具有适应面广、效率高和灵活等优点。此外，Scilab也是一个开放源码的科学计算仿真软件。而常用的硬件仿真软件早些时候所常用的Max+plus、QuartusII；英国Labcenter公司开发的用来电路分析与实物仿真软件ProteusISIS；以及FPGA的仿真软件Foundation和ISE等。
上述这些常用的软硬件仿真软件，在信息科学专业教学中的工程建模、科学计算以及性能分析等方面有着重要的应用，特别是在信息相关专业的课程实验以及毕业设计中有着广泛的作用。因此，开设计算机仿真课程能系统地利用科学计算和系统仿真工具，深入理解信息学科中专业课程的基本思想、原理和实践。
计算机仿真技术的优点范文4
【关键词】仿真技术 实践教学 数控技术 应用
一、前言
仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合技术。它集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息技术、人工智能等多个高新领域的知识。在教学活动中，特别是实验教学中引入仿真技术，将使教学方式发生根本性的变化，并能够获得显著的教学效果[1]。
二、目前高职院校机电专业的实践教学存在的问题
高职教育培养的是在生产、建设、管理、服务等第一线工作的高层次技术应用型人才，这一目标确定了“技术应用型”的中心地位。高等职业教育文化知识、专业理论知识的学习主要是为技术培养奠定基础的，而技术的培养主要是通过实践教学来完成的。因此，实践教学必然成为高等职业院校教学活动的重要组成部分，处于中心地位，其开办得成功与否决定了高职办学的前途与命运。目前高职院校机电专业的实践教学普遍存在以下问题：
1、实践教学设施投入不足
由于实践教学对师资、设备、基地建设和产学合作等硬件要求很高，所以投入不足、维护费用高、实训设备老化等问题，就导致现有的实训设备无法满足学生一对一动手的需要，实践教学内容的先进性和超前性也比较差。
2、某些实验实训存在有安全隐患
许多专业实验实训设备使用高压钢瓶、高压电等危险设施；化学实验中难免用到剧毒物质，会有废弃物的排放，直接影响师生的健康，造成环境污染；机械加工类的实训学生如果违规操作的话也会容易受伤，存在很大的安全隐患。
3、社会、企业参与不积极
这主要表现在实践教学的运作过程中，行业、企业的主体作用发挥不够。在我国，企业追求经济效益的最大化与高职教育追求人才培养“零适应期”的目标存在矛盾，学生在实习期只能看不能动或者仅仅停留在表面，无法深入了解。因此，我国实践教学虽也注意发挥企业作用，但尚未真正过渡到“双主体”，即以学校和企业为主体的阶段。
三、计算机仿真技术在实践教学中的应用
近年来随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的发展，为现代化教学手段的实施提供了有力的媒介。充分运用计算机技术、多媒体技术、仿真技术就可以很好地解决传统实验教学的弊端，有效提高实验教学质量。高校应加快实验教学手段更新的步伐，运用先进的计算机技术对现有的实验教学进行必要的改革。其中计算机仿真技术在实验教学中的应用（仿真实验）就是一个很好的思路，它改变了传统的教育模式，使得教与学的方式发生了革命性的变化[2]。下面以数控技术专业为例，介绍一下运用计算机仿真技术进行实践性教学的情况。
数控技术专业的实践教学具有实践性强、知识抽象等特点，仿真技术应用于数控实践教学至少在以下几个方面拥有明显的优点：
1、形象性
数控加工仿真系统能创造一个与实际近乎相同的特殊环境，仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全吻合，仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致。通过软件，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，仿真过程形象生动。
1、可以极大的减少学校的投入
职业院校引入数控加工仿真系统，最直接的好处是节省了原材料、工量具、仪表设备等的投入；节省了实验实训室的用房面积；节省了实习耗材。
2、安全性高，便于学生自主学习
数控加工仿真系统不会对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害，更不会因操作失误对学生造成人身伤害，还可以通过仿真中的声、光、文字警报等对学生操作错误进行提醒和纠正。学生可以大胆的、独立的进行学习和练习。
3、交互性强，方便了教师授课
数控加工仿真系统不同于电化教学，电化教学中学生是被动式、单向式，虽然直观但不具备交互性。数控加工仿真系统过程中，学生与实习对象能进行交互，可以大大激发学生学习兴趣。
4、可以学习多种机床、多种系统的不同操作
当前，数控机床的种类和生产厂家众多，学校无法一一购买。仿真软件提供了现在常见的数控机床和主流数控系统。教学时可根据需要选择相应的机床和系统进行授课，使学生到工厂后能在最短的时间内融入到生产中去。
5、可以极大的提高学习效率，提高学生学习兴趣
数控加工仿真系统可缩短材料、仪器或工量具的准备过程，也节省了实习完成后的回收时间，极大的提高了实习效率；仿真软件以和实际机床相同的用户界面及其可操作性，在很大程度上可以激发学生的学习积极性，只要有电脑，学生就能按照自己的进度，自主的选择实训内容。
虽然仿真技术能解决传统实践教学中存在的一些问题，但是不能认为仿真技术可以代替现场实践。仿真系统缺乏真实性，学生对工艺参数是很难理解的。如：500转/分钟和1400转/分钟，0.2mm/转和0.96mm/转，切削深度2mm和6mm的切削用量在加工一个工件时对加工精度、机床刚性、刀具耐用度、生产效率有多大影响等。学生要具备扎实的控制仪器的经验和动手能力，仍需要在现场操作，仿真技术与实际操作相结合能更有效达到实践教学的目标。
总之，仿真技术应用于实践教学大大提高了学生的素质和综合职业能力、激发了学生的独立思考和创新意识、降低了实训成本，但传统的实践手段仍是职业院校培养学生实践能力的基础。找到二者的最佳结合点是目前仿真实践技术应用和发展应该解决的问题。
参考文献
计算机仿真技术的优点范文5
关键词：计算机技术；汽车工程；研究分析
引言
科技的不断变化与发展，使得计算机信息技术不断地应用于各个领域之中，并获得了长久的发展与提升。计算机仿真技术，顾名思义就是利用计算机特有的功能，将汽车零部件以及整辆汽车的运行数据，建模方式通过计算机模拟程序进行简单的实验研究。将这种模拟技术应用于汽车工程制造之中，可以大大提高其工作效率，通过计算机可以对汽车的任意程序进行技术跟踪，实验测试，维护管理，故障检修等一系列各个阶段，缩短产品的开发周期，降低了生产成本，但与此同时，也加速了产品的更新换代，提高了产品的竞争力。
1 基于数值模拟方法的仿真分析
1.1 汽车结构方面的应用
对汽车的整车和部件进行强度分析、刚度分析、运动校核、疲劳耐久性分析及 NVH（Noise，Vibration andHarshness） 分析等。主要使用基于有限元方法、边界元方法、统计能量分析方法和计算流体力学等开发的软件。
有限元软件的开发与利用，不仅仅是因为其计算精准，而是它独有的适应能力，能够适应各种复杂的计算程序，特别是对低频结构的振动模拟与分析。可以结合不同的功能进行静力学分析，动态学分析，振动等。就目前而言，是比较常见的一种模拟方式，因此被广泛的运动到汽车结构设计当中，对于汽车工程设计的发展起着至关重要的作用。
SYSNOISE 软件就是运用有限元方法和边界元方法进行声学建模和声振建模。统计能量分析在预测和分析车内空气噪声方面侧重于应用，而预测和分析车内结构噪声方面却侧重于研究，如用统计能量分析方法进行驾驶室模型的动态响应预测。
通过数值模拟方法的分析可以达到提高优化整车及零部件的结构、提高承载能力、延长使用寿命、降低车辆噪声和减少重量的目的，从而改善整车的动力性、舒适性和经济性等性能。
1.2 汽车被动安全方面的应用
被动安全主要是指汽车在不可避免的情况下所发生的交通事故，能够在事故发生时保护车内的驾驶人员以及其他人员的安全，或者将伤害降低到最小，此时，就需要反复的进行计算机试验研究才能将损害降低最低，达到最大的优化利益。由于这种试验相对成本较高，所以不能经常性的做实车碰撞试验，只能根据计算机的方式进行测试，当试验到一定阶段的时候才能进行实车碰撞试验，这在很大程度上就降低了成本。实车碰撞结果产生的问题，计算机会自动根据实际情况进行安全设计改良与革新，最终将导致研发周期的延长。为此，计算机模拟技术在汽车被动安全中是十分重要的。
2 基于 MATLAB/Simulink 的仿真分析
MATLAB/Simulink 是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包，也可以称之为一体化仿真环境。它支持线性和非线性系统、连续时间系统、离散时间系统及连续和离散混合系统，而且系统可以是多进程的。
在 MATLAB/Simulink 环境下，系统模型可以根据实际结构搭建，调整方便，结果输出直观。Advisor 不仅可以对传统汽车（ 包括轻型车和重型车） 进行仿真，而且对电动汽车（包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车） 也可以进行仿真分析，可以预测多种循环工况下的车辆性能、能量消耗、排放、控制策略实施情况以及零部件的效率。
3 硬件在环仿真分析
硬件在环仿真，最初应用在结构复杂、价格昂贵的系统的开发和测试上，是将被仿真系统的一部分用数学模型描述，并把它转化为仿真计算模型，其他部分以实物（或物理模型） 方式引入仿真回路，可以对虚拟运行环境中的设备进行逼真的模拟，其特点是实时性。这种定义比较早的“半实物仿真”定义更准确。
通常硬件在环仿真的输入和输出是连续的或模拟的，在这种情况下，连续的输入必须使用 A/D 转换器转换为数字的形式。这种仿真可以充分发挥物理仿真和数学仿真的优越性，避免各自缺点。硬件在环仿真环境实现了物理硬件和软件模型的互换，从而可以在原型车不存在的情况下进行部件或整车的仿真，也可以对潜在的部件及其组合方案进行评价、筛选，直到确定最优方案。
功能强大的高逼真度 HIL 实时仿真不仅可以缩短开发周期，加快了产品上市速度，而且由于测试期间无需使用实际硬件而降低了设备成本以及相关的维护成本。HIL 仿真最显著的优点是可以对实际情况进行模拟，而不会产生实际危险。
4 虚拟现实技术
虚拟现实技术是二十世纪八十年代末开始新型的一种实用技术，采用计算机技术进行视听觉融为一体的，在某种特定环境下，进行的一种虚拟环境试验，这种试验就如同亲临现场般一样真实。随着科学技术的不断进步与发展，这种技术不断地被应用于汽车工程建设之中，并推动了汽车工程建设的发展。利用虚拟技术可以将汽车进行数字化，然后将其模拟的环境结合起来，用真实的驾驶员进行一种仿真模拟驾驶，驾驶员可以真实感受到汽车的振动，噪音等就如同在现实生活中一样，同时，可以进行各种危险技术的模拟实验，所有这一系列的数据参数以及结果都将在虚拟技术中得以体现，这样不仅仅实现了虚拟技术的现代化，更加节省了投资，可以反复的使用，测试，并不存在任何的风险。
5 高层体系结构技术
高层体系结构技术是美国在1995年提出来的一种构件计算机仿真技术的建模技术，最显著的特征就是可以通过应用层将与环境分离，最大限度的利用新技术进行标准的服务功能，该系统也有较强的适应能力，这种技术在汽车工程中得到了广泛的使用，随着不断变化发展与完善，并逐渐应用于航空航天等事业。无人驾驶飞机就是在该系统的基础上发展起来的。这种虚拟训练与交通工程仿真技术不断的结合，并越来越完善。
6 结束语
随着科学技术的不断进步与发展，人们生活水平的不断提高，对于各种计算机技术的应用越来越广泛，虚拟技术将不断的应用于汽车工程建设中，并将作为主要的发展动力推动其向前不断的变化发展，从某种程度上而言，高层建筑结构体系结构系统太过复杂，为此在汽车工程上还不能广泛的被使用，但在整个交通系统中却得到了广泛的使用与推广。在汽车工程中不断的运用计算机仿真技术，可以大大提高汽车工程工作效率，就目前而言，汽车零部件与系统的开发已经成为现代汽车行业竞争的主要两大元素之一，汽车要想立于竞争的不败之地，必须提升其硬件技术的水平，将驾驶员与主观评价等训练技能相结合在一起，进一步完善与加强虚拟技术的训练，相信在不久的将来一定会推动汽车行业的发展。
参考文献
[1]张林波.有限元疲劳分析法在汽车工程中的应用[J].计算机辅助工程，2006.
计算机仿真技术的优点范文6
论文摘 要:实验室担负着向学生传播知识与技术、培养学生动手的能力和创新能力的重要使命。随着社会经济的发展及教学改革地不断深入, 实验教学在整个教学体系中的地位越来越突出,实验教学模式的改革已经迫在眉睫。本文主要分析了实验教学的传统模式与存在的问题,并提出了提高电子信息类专业实验教学质量的方法[1]。
0 引 言
实验教学是学校教学活动的重要组成,教学质量的好坏是对学校人才培养层次与质量的直接体现。实验作为实验教学活动的主要内容, 在改善教学质量方面发挥着不可替代的作用。实验室在传播知识的同时,更重要的作用体现在对学生的创造性思维与想象力的培养上。通过实验教学,学生分析解决问题以及动手能力明显提高。伴随教学改革的日益深入, 实验教学的改革也越来越引起人们的关注,以往的教师灌输式的理论教授方式,学生被动接受的教学模式,已无法满足社会经济发展的要求。当前,社会需要的是主动型、能力为主的人才培养。加强学生创新能力的培养,必须切实转变以往重理论教学轻实验教学的错误观念,重新认识实验教学在学校教学活动中的地位与作用,根据当前社会经济对人才的要求, 改革传统的实验教学模式,改革实验教学手段,优化更新实验教学的内容,切实提高实验教学质量。
1 实验教学的传统模式与存在的问题
国内高校工科教育当中,实验教学存在着硬件条件不足、硬件实验条件的发展与技术要求不相符,加上近几年高校扩招,实验教学的硬件条件更是供不应求。进一步加大对教学硬件条件的投入,丰富实践教学的内容、加强实验条件的改革及建设,在目看来具有特殊的重要性。面对这种情况,我国的教育主管部门采取了一些推进实践教学改革及建设的措施。如:在全国高校本科的教学水平评估中,实验室基地建设与建设投资及其实验教学改革被列为一项重要的指标。并且,各高校也逐渐开始响应教育部的的这一举动,纷纷实行了“双基”型实验室,与此同时,建设了“实验教学示范中心”。当前,传统实验教学模式的缺点主要有以下几点:验证性的实验所占比例较大,与综合性、设计性、创新性实验之间的比例失调;实验模式单一、实验室设备陈旧;实验教学中缺乏先进的实验教学手段。
2 提高电子信息类专业实验教学质量的方法
2.1 实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验
在实验教学中引入计算机仿真技术,能够充分调动学生主动学习的积极性,培养学生的学习兴趣。同时,教师能够通过计算机技术对学生的实验操作的全过程进行观察,对学生进行良好的跟踪与指导,更好地进行学生实验结果的采集工作,先进科学的教学理念与教学手段对于提升实验教学效果,提高实验教学水平具有重要作用。引入计算机技术后,理论与实验教学,教师教学指导与学生操作、思考融合成一个有机整体。以往传统实验教学中课堂、课时以及实验设备因素的限制作用得到了解决,实验教学更加灵活化,教学内容在时空上得到进一步的延伸,更好地激发了学生进行实验的热情。
将计算机仿真技术引入到实验教学中,通过相应技术进行的虚拟实验,为学生提供了更为灵活开放的实验环境,能够更好地培养学生在实验过程中独立思考能力,增强学生的的学习创新意识。对于实验教学内容,仿真技术的应用,将虚拟性实验与真实的电路实验整合成有机整体,实验的能动性与趣味性明显提高,同时实验内容的充实,有利于学生综合实践以及探索创新能力的培养。当前,已经有越来越多的高校重新进行了实验室的规划建设,通过计算机仿真技术进行虚拟实验是实验教学改革发展的新方向。将与实验教学相关的计算机软件技术引入到高校实验室中,为实验科研提供了良好的平台,对于激发学生学习的主动性与积极性,培养创新能力具有重要作用。计算机仿真技术的应用,一方面能够改善实验教学条件、充实实验教学的内容,另一方面,还能够明显降低实验成本,提高实验教学的效率。通过单片机的实验教学,能够发现,教学过程中引入proteus仿真软,通过该软件对单片机的硬件系统进行模拟,克服了实际实验过程中硬件电路固定以及实验内容不易改动等因素的限制。实验设计全过程,除计算机外不用再进行任何硬件的添加即可实验,这有力地推动了实验课程教学改革,更有利于学生创新能力的培养。仿真技术的另一重要应用主要表现在学生的业余爱好上,如挑战杯、电子设计大赛等等,学生就能够用计算机来实现仿真,首先用计算机仿真出实验的模型,再在计算机上进行相应的模拟调试,最终用硬件来实现。在整个仿真的过程中,学生可以自由发挥自己的潜能,通过大量的仿真对比,来达到设计目的,也可大胆反复地调试,避免了器件的损坏。电子设计竞赛中,由于proteus开发环的运用,培训过程中不需投入任何硬件的条件下,学生却普遍反映,对于单片机的学习比单纯理论知识的学习更易接受也更易得到提高。事实证明,运用proteus进行系统仿真成功后进行的实际制作,可明显的提高单片机系统的设计效率。此外,远程教学中仿真教学的运用具体重要的意义,对于教学改革是一种很好的尝试。
2.2 实验中引入Matlab软件内建的Simulink组件技术
目前,我国开设了电子信息类专业的高校中,大部分都将Matlab软件作为重要的实验教学平台,对定理以及算法进行仿真和验证实验。Simulink组件作为Matlab的重要组成,能够为用户提供一个仿真分析与动态建模的集成系统环境。该环境下,只需利用鼠标进行简单直观的操作,就能够完成复杂系统模型的构建,在此过程中避免了大量繁杂的书写程序。由于 Simulink组件具有适应性强、效率高,结构仿真精细、流程清晰且贴近实际、效率高、使用灵活等诸多优点,Simulink组件技术已经被广泛地运用于处理数字信号与控制理论等复杂的仿真设计之中。同时Simulink能够通过连续、离散采样时间以及两种采样时间混合的的方式进行建模,该组件还可支持多速率系统,不同的系统组成部分的采样速率不同。此外,Simulink为动态系统模型的创建,提供的图形用户接口(GUI) ,使在进行模型方块图的创建时只需通过鼠标单击与拖动鼠等简单操作即可完成,为用户提供了一种更便捷、更直接的创建方式,同时能够立即获得系统仿真结果。
该组件的这一特性,一方面可以使算法的验证更为简单,减少学生投入在验证性实验中所用的时间,而将大部分精力投入到设计性、综合性试验中;另一方面,可以使学生更快捷的验证新思路、新算法,而不会由于代码调试方面的问题影响了创新实验的开展。以自适应滤波中的经典RLS 算法为例,如果直接采用Matlab编程方式,在进行代码调试时,就会消耗掉大量的精力,代码长度将达到200 行以上。而如果采用Simulink组件模块化设计的思想,只需要鼠标对模型的拖拽,就能以流程图的形式将滤波器搭建起来。由于Simulink提供了丰富的元件库,采用图形化的表示方法,学生在进行算法验证的时候只需调用成熟的模块进行参数设计即可。这样的实验方法事半功倍,思路清晰,参数的调整也十分便捷,广受学生欢迎。由此可见,引入Simulink组件后的实验,既不会影响实验效果,又能够提高实验效率,对学生模块化编程的思想也有较好的促进作用。
3 结 语
当前,社会对人才综合素质的要求不断提高,进行实验教学改革已经迫在眉睫,而大学实验教学的改革又直接影响到学生的动手和创新能力。实验教学必须能够跟得上时代的脚步,把计算机仿真技术与Simulink组件技术应用到实验教学中可以充分调动学生主动学习的积极性,充分发掘学生的创造能力,在学习到先进技术的同时,提高学生对社会的适应能力。
参考文献
