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虚拟仿真技术的优势范文1
【关键词】计算机 仿真技术 发展 应用
1 计算机仿真技术简介
随着计算机技术的发展,计算机仿真成为可能,使用专门的软件,借助多媒体技术可以给人身临其境的感觉。仿真技术的发展,很大程度上得益于控制工程技术的发展,在控制工程中需要使用计算机进行仿真实验。计算机仿真技术的应用能够加快产品开发周期,提高产品质量,提高工作效率,减少经费开支。
2 计算机仿真技术原理
通常情况下,计算机不能够对外界信息进行认知,因此需要建立相应的数学模型来反映事物的本质特点。
通过数学模型能够清楚地反映出研究对象的特点,通过模型转换,使用计算机算法等将数学模型转化成计算机能够处理的形式,也即建立仿真模型。仿真模型是计算机仿真的关键,再进行仿真实验,通过仿真实验对之前设置好的模型进行模拟,获得仿真结果。对仿真实验的结果进行评价通常采用反向验证和置信通道法。
3 计算机仿真技术应用
随着信息技术的发展,计算机仿真技术得到了广泛的应用,改变着传统的生产生活方式。计算机仿真在交通工程、制造领域、教育领域等都得到了较好的应用。
3.1 交通领域
人和车辆是交通的主要组成部分,要考虑安全的前提下,提高交通效果。交通安全仿真通过虚拟技术,增加各种诱发因素,进而对某一路段的交通安全情况进行评价。
计算机仿真可以有效地对交通安全进性评价。仿真过程能够实现可视化操作,能够更加直观地进行分析,不同于传统的数值仿真。比如,对某路段进行交通安全评价时,传统的绝对数和事故率方法可以进行评价, 还可以在虚拟环境中设置不同的交通工具,考虑人的行为感知的情况下,进行评价。
3.2 制造领域
制造业是国家的第二产业,对各行各业影响深远,汽车制造是制造业的重要组成部分。实验课题难度大,成本高。计算机仿真可以很好地解决这个问题,比如对碰撞试验来说,通过建立相应的数学模型,可以对实验过程进行模拟。
3.3 教育领域
使用计算机进行模拟仿真分析已经成为当前重要的研究方法,在教学模拟实验中,采用多媒体可以很好地提高教学水平。计算机模拟实验能够在相关实验设计思想和方法的指导下,改变传统教与学、理论与实践的关系,发挥研究人员的主动性。计算机仿真模拟可以加深对相关理论的理解,提高实验水平。
3.4 计算机仿真技术在其他领域的应用
计算机不仅仅在交通、制造、教育领域得到大量应用,在军事领域、消防、音乐等领域均有较广泛的应用。通过计算机仿真,可以使用模拟驾驶器进行模拟,从而降低战机、战车、燃油的损耗,在进行军事武器研发时,可以缩短研发周期,降低研发成本。计算机仿真在消防中的应用,可以对现场的温度、空气流动速度、火荷载、逃生路线等进行模拟,从而提高应对突发事件的能力,提高设计科学性。
4 计算机仿真技术的发展方向和趋势
4.1 计算机仿真技术发展方向
网络化仿真。仿真系统开发兼容性不强、开始周期长,费用昂贵,难以实现信息共享,随着计算机技术和网络技术的发展,计算机仿真技术取得了较大水平的提高。利用网络技术的优势,可以实现仿真系统共享。系统的网络共享能够提高资源的利用效率,避免不必要的重复开发,减少科研经费。
虚拟制造技术。虚拟制造技术发挥计算机仿真技术的虚拟现实技术的优势,使用计算机完成对产品的管理和控制,虚拟制造技术已经成为计算机仿真技术发展的重要方向。
4.2 计算机仿真技术发展趋势
随着计算机技术和仿真技术的发展,仿真技术很好地解决了各学科发展中的问题,很大程度上提高了工作效率,更加形象直观地进行仿真实验,节约了产品开发周期,降低了开发成本,提高了产品质量。计算机软硬件性能得到了较大水平的提高,进一步促进了仿真技术的发展。仿真技术主要朝着面向对象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向发展。
4.2.1 面向对象仿真建模
发挥计算机的符号处理能力,可以提高人们对仿真对象的认知速度,与传统的人工建模有着较大的进步。面向对象的仿真建模,可以最大程度提高系统的建模能力。此外,面向对象的仿真建模操作难度小,更容易使用,可以发挥仿真技术的优势。
4.2.2 分布式仿真
分布式仿真将不同分布位置的计算机通过网络进行连接,形成时间空间相互祸合虚拟仿真环境。分布式仿真系统由几个子模型组成。部分是仿真系统中,主要有动态、静态数据分割技术、功能分割技术等。
4.2.3 智能仿真
在仿真的不同阶段引入知识表达和处理技术,可以缩短仿真建模时间,提高模型效率,帮助用户做出最优决策,及时修正模型,界面更加智能化,增加仿真系统的寻优能力。
4.2.4 其他仿真
一些仿真可以实现高度的可视化,对仿真过程进行形象展示,便于研究人员真实地对仿真过程进行分析,易于理解。踊仿真能够将声音、视图等元素加入其中,交互性更强。
5 结语
计算机仿真伴随着其他学科的发展而快速发展,随着计算机技术的快速发展,计算机仿真技术很好滴解决了其他学科的问题。计算机仿真经历了从简单的原型到物理模型,再到今天的动态显示仿真过程,并可实现可视化操作。多媒体技术、人工智能、可视化等技术同仿真技术的结合,仿真技术的发展和应用将更加广泛。在不远的将来,计算机仿真技术在生产生活中会发挥更大的作用,促进社会经济的发展。
参考文献
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关键词:虚拟仿真;电子类实验教学;应用
TP391.9;TN0-4;G642
一、虚拟仿真技术的概念与优势
虚拟仿真技术在电子类实验教学中的应用主要有两种方面:虚拟仪器技术和仿真。最早虚拟仪器这个概念是由美国仪器公司提出的,其主要含义就是“软件就是仪器”通过对应的软件来实现仪器的主要功能。在使用过程中利用LabvIEW编写虚拟的仪器面板,将各种数据信息采集设备和软件的仿真平台搭建出一个不同的仿真系统。仿真则是利用模型进行实验,对电路环境与电路过程中进行模拟,得到真正实验的全过程。虚拟仿真技术的核心内容就是将虚拟与实际结合,从而达到最佳的实验教学效果。同时,在虚拟仿真技术在使用过程中有以下几种优势
(一)节约成本
在传统的教学模式创新中需要不断的增加各种教学仪器设备,增加教学成本,而且要想进行实验只能在实验室进行。虚拟仿真技术的出现更好的解决了这些问题,在教学过程中只需要具备仿真软件计算机就能在任意地点进行实验,方便教师教学。
(二)理论与实际结合,激发学生兴趣
虚拟仿真技术可以将虚拟与实现结合,学生在接受新知识时还锻炼了学生的动手实践能力。将实验教学内容以更直观的形象展现出来,激发学生的学习兴趣,提高学习效率。
(三)实验平台的统一性和可恢复性
在使用虚拟仿真技术时,可以将多门课程实验进行统一,并为学生提供一个设计、原型、科学、的应用平台,这样不会丢失原有的实验信息,还会完成从原型设计到系统部署之前所有工作,从而将虚拟教学内容与实际教学实验的理论、知识更好的结合起来。
(四)教学内容的灵活性与创新性
虚拟仿真技术不同于其他试验箱数量固定的实验内容,在使用其技术时还会根据不同的需求搭建出一个不同的实验电路,让学生更直观的了解教学内容,同时还有利于教师开展一些综合性与设计性的教学实验,从而培养学生的创新能力。
二、虚拟仿真技术在电子类实验教学中的应用
随着电子技术快速发展以及教学内容不断的更新,传统的实验教学模式已经跟不上社会的发展,其中还存在着一些不足,虚拟仿真技术的出现将实验教学进行全新的完善,激发学生的学习兴趣,提高学生学习效率。电子电路课程是电子类专业必修课程,其中包括了:电路分析、模拟器电子技术、数字电子技术。在这三门课程中虚拟电子技术被学生们认为是一个难度最大,理论性较强的的一门课程。一般来讲,虚拟电子技术是与教学理念同步,有时也会落后于教学课堂。在传统的实验教学过程中,学生对实验的电路理论不够了解,对实验中可能出现的问题还没有特别清楚,因此,对于多数学生来说,在实验过程中一旦出现问题找不到任何的突破点,从而降低学习兴趣。在虚拟仿真技术中以二阶段有源低通滤波器为主的教学实验可以帮助学生加深对知识的了解,锻炼学生的动手动脑能力。
(一)二阶有源滤波器的仿真实验
在虚拟仿真技术中,常用的仿真软件有:Multisim、Pspice、Proteus等。在此,本文对Multisim在虚拟仿真技术中的使用以二阶有源滤波器电路进行了仿真。该技术操作简单容易上手,它在使用过程中具有非常多的元器件、虚拟仪器,它的功能强大,在使用过程中还为学生提供专用的万能表、示波器等常用仪表设备,而且还为学生提供了虚拟仿真技术的网络分析仪、频谱分析仪等仪器设备。二阶有源滤波器在教学过程中具有仿真的电路图,只需要在使用时输入信号频率和幅度,就可以通过滤波器的示波器进行观察,并让学生做出总结。同时,在使用时还可以利用波特图测试仪,设定使用频率的反问,保证学生可以更加直观的观看到二阶有源低通滤波器的频率响应线,学生在上课过程中就可以通过幅频特性曲线找到滤波器的频率。这样,学生就可以搭建出一个更为实际的电路,进行实验,从而总结出自己所得结果,并于教师交流。
(二)二阶有源滤波器的实际电路测试
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关键词:电子电工;实验;仿真技术
中图分类号:TP399 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)19-0202-02
实验教学能够积极提升学生的动手能力与实践水平。传统的实验教学中存在的常见问题:学生对仪器设备不熟悉,不能完全按照操作规范进行操作实验,造成仪器设备的损坏,甚至带来人身伤害等。模拟仿真技术的出现解决了这些常见问题,下面我们就来探讨模拟仿真技术对电子电工实验的影响,以及如何利用模拟仿真技术改变传统的电子电工实验教学。
1 模拟仿真技术在电子电工实验中的优势
传统的电子电工实验需要专业的实验室,专业的仪器设备,需要购买大量的教学实验器材,再加上仪器、设备的日常维护费用,就需要投入大量的资金来确保实验室的正常运转。此外,在学生进行实验操作过程中,指导教师要全程引导和时刻关注实验的进展,确保实验过程安全,避免出现由于操作失误造成仪器设备的损坏,甚至人身意外伤害。实验前后,指导教师还要对仪器设备进行例行检查,清点、准备实验器材,完成一系列的相关工作。与传统的电子电工实验相比,模拟仿真技术,具有明显的优势,仅仅借助EWB、Multisim、Matlab、MAX+plusII等仿真软件提供的实验平台就能完成日常的教学实验,实验平台提供的虚拟仪器、虚拟元器件完全能替代实物元器件,学生能够根据需要进行各种内容的常规模拟仿真实验,仿真结果与传统实验室获得的结果基本吻合。电子模拟仿真实验具有以下优点:一是不需要专业的实验室、专业的仪器设备,不需要大量购买实验器材,电子元器件等必备物品,节约大量资金;二是仿真实验平台提供的各种类型虚拟元器件基本上能满足实验的需要,特别是个别昂贵、不太容易购买到的实物元器件,在仿真实验平台都能找的到;三是实验过程中,学生根据需要随时都能修改虚拟元器件的参数进行仿真实验,整个过程方便、快捷;四是实验过程不需要指导教师全程关注,即使学生操作失误或线路连接错误,也不会出现意外事故,最多是模拟仿真实验没有结果,或者系统提示错误。五是学生可以根据显示错误代码,根据错误代码或系统提示,进行查错、修改,直到得到预期结果;六是模拟仿真实验提高实验操作的效率,缩短了电子设计的周期。
在安全性方面,一般来说电子电工实验都具有一定的危险性[1]。例如,学生在进行强电实验过程中,如果电路连接错误,容易造成线路短路,烧坏线路,甚至出现电火花和冒烟现象,极易引发火灾,对学生的人身安全和实验的仪器设备的安全构成威胁。与此同时,如果学生在实验过程中没有严格遵守操作规范实,也极易对实验仪器设备造成损坏。例如,在进行逻辑电路实验的过程中,芯片位置的安装一旦出现错误,会造成芯片烧损,实验数据的丢失,甚至影响到实验设备的正常使用。如果我们借助模拟仿真技术进行实验,学生的实验操作主要依靠计算机软件来完成,这就不存在上述安全方面的问题。
2 模拟仿真技术在电子电工实验的应用
随着现代电子技术的快速发展,模拟仿真技术在电子电路设计、电工实验中得到了快速普及与应用。日常简单的模拟仿真实验,仅需要一台电脑就可以完成,学生根据系统提示信息、错误代码,就可以快速的找到错误点进行修改,模拟元器件在实验过程中所具有的特性与实物元器件的特性具有一定的相似,而且仅靠修改元器件、仪表的参数就能取代传统实验过程中更换元器件和仪器设备的步骤,节约了实验成本,避免资源浪费。与传统的实验教学相比,模拟仿真技术所具有的最显著的特点就是方便、快捷、高效,更能吸引学生,激发学习兴趣,同时也促进了教学质量的提升。
模拟仿真技术不需要专业的实验室,网络多媒体技术的快速发展也为模拟仿真实验提供了便利条件,也促使了实验教学方式的转变。在实验教学中,不需要到专业实验室去,老师可以利用多媒体教室,采用多媒体教学的形式为学生进行演示,借助人机对话的形式对学生进行指导,借助仿真实验,观察由于电路、虚拟元器件参数的变化带来的仿真实验结果的变化,并对过程、结果进行分析、测试,通过对比仿真结果与理论结果得出实验结论,与在实验室做实验一样,同样能够使学生感受到实验氛围。
模拟仿真技术尽管有许多显著的优势,但是还是不能完全取代传统的实验教学。传统的实验教学培养了学生的动手实践操作能力,这是仿真技术无法替代的,在实验教学过程中,二者相辅相成,只有这样,才能相得益彰,从而能积极促进电子电工实验教学水平的提高。
3结论
综上所述,在电子电工的实验教学中,合理应用模拟仿真技术具有非常重要的意义。与传统的实验方法相比,通过这种开放式的实验模式,学生更能加深对理论知识和概念的认识理解。模拟仿真技术的应用,拓展了学生的可操作空间,在实验中提升了创新和综合分析的能力。
参考文献:
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关键词:计算机;仿真技术;结合探究
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)13-0253-03
Abstract: with the continuous development of social economy and science and technology, computer simulation technology become in recent years to compare one of the commonly used types of computer. Computer simulation technology in the simulation of the effect of do the effect is more accurate, more real, so is the recognition of the application of the broad masses of the people. Signal as the computer simulation technology in an important way and an abstract expression of the concept, the simulation technology is convert the sight can be seen the true image of these invisible abstract things. Information processing as an important part of computer and in simulation technology is is a significant part of computer information processing is closely linked. So, the computer simulation technology and information processing technology are interrelated, interdependent relationship.
Key words: computer; simulation technology; combination of inquiry
计算机仿真技术是现代社会中用到的最广泛的的技术之一,发展的速度极为快速,适用人群众多,无论是生活还是工作,渗透到各个方面。作为计算机技术的一种方式,它的工作原理是以计算机为基础,加以模拟仿真,达到仿真的再现,将抽象的看不见的形象通过仿真展现出来。目前由于这项技术具有精确的仿真效果,受到各行各业的青睐,在各个领域中都有广泛的应用。对于计算机仿真技术的研究,一直是计算机技术研究领域的一个重要的话题和工作。对于信息技术而言,也与计算机仿真技术具有紧密的联系,也是计算机发展领域的一个重要的方面。信息化依靠仿真技术得到抽象化的转化,进行有关的信息处理的工作。
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:
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虚拟仿真技术的优势范文5
关键词:虚拟仿真技术;电气工程类专业;应用
0引言
在电气工程类专业中运用虚拟仿真技术,不仅可以让学生全面详细了解电力工程的运行以及相关的专业知识,同时还能保证师生的安全[1]。笔者结合自身的工作经验,就虚拟仿真技术在电气工程类专业中的应用谈一谈自己的看法。
1虚拟仿真技术在电气工程类专业中应用的重要意义
1.1实现资源的有效共享
虚拟仿真技术是一项基于互联网基础上的信息技术,在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术,可以为学生在任何地点和任何时间进行实验提供相应的条件。与此同时,在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术,还可以开放优秀的实验教学资源,给社区、企业以及兄弟院校等提供教学服务,从而实现资源的有效共享。
1.2实现不可逆以及不可及过程
电气工程类专业的实验教学面临着强电的威胁,很多实验必须要在极端或者高危的环境下才能完成,操作过程也是不可及或者不可逆的,对学生相关技能的训练需要高消耗和高成本,不仅危险而且能够被学生掌握和吸收的知识和技能少之又少。但是如果在电气类专业教学中运用虚拟仿真技术,就可以有效改观这一局面,虚拟仿真技术可以为电气工程类专业教学提供经济、安全、可靠的实验手段,既能消除强电威胁,又能促进学生把握和吸收相关专业知识。譬如,在高电压虚拟仿真实验当中,学生可以近距离观察高压放电的情景,还可以反复观看[2]。
1.3教学环节更加灵活
在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术,学生可以按照自己的学习能力和学习需求灵活选择实验内容。同时,学生还可以随着学习进度的变化回顾以前的学习内容,或者跨越教学层次进行提升。在这种虚拟化的教学情境之中,学生真正掌握了学习的自,不仅得到更多创新实践和接触专业实验的机会,学习兴趣和学习积极性也得到有效的提升。教学环节更具有灵活性,学生可以充分展现自己的才华。
2虚拟仿真技术在电气工程类专业中应用策略
2.1转变传统教学思想,建立科学的教学目标
电气工程类专业教师还要在此基础上建立科学的教学目标,科学合理的教学目标能够让教学取得事半功倍的效果[3]。由于学生在兴趣爱好、学习进度以及专业方向上等各个方面存在一定的差异,所以在学习过程中就需要不同的学习和实验平台,同时,这些平台之间必须要有较强的联系。尤其当教学资源出现学科交叉的时候,老师要按照系统构建、综合设计、理论应用三个层次构建虚拟实验教学平台,将虚拟仿真技术的优势充分发挥出来。例如,电气工程类专业老师可以从基础课程实验、综合实验和生产练习这三个方面制定实验教学综合培养计划。基础课程实验主要包括专业的课程实验和工程设计基础训练;综合实验主要包括课程设计和工程设计综合训练;生产实习主要有毕业设计和创新设计训练。
2.2构建互通互融教学理念,完善课程教学体系
在电气工程类专业中运用虚拟仿真技术,可以给老师的教学以及学生的学习提供安全的环境和可靠的保障。其课程教学体系可以细分为专业基础课程实验、工程设计基础以及专业课程实验。其中,专业基础课程实验还可以细分为专业基础实验和专业综合实验,专业课程实验可以细分为综合实验和课程设计。老师需要根据教学目的和教学要求设计教学平台的教学资源,在资源当中有效贯穿课程内容。同时,要以培养学生应用能力为目标建立教学层次,利用横向连接的方式将不同平台的教学资源有效结合起来。在注重因材施教、专业培养的同时要保证教学平台之间互通互融,同时还要保证教学层次之间呈现出一个相互补充的状态。在当前的教育形势下,电气工程类专业的老师要敢于打破学科专业的界限,建立一体化的教学理念,在此基础上实现资源的有效共享和创新型人才的培养。
2.3以教学环节为导向,创建合理的实验教学平台
第一,创新与实践训练平台。针对电气工程类专业的教学特色,利用虚拟仿真技术结合“新型传感器”、“工业自动化”、“机器人”、“航空航天”、“智能电网”等专业领域的先进技术建立虚拟化的仿真系统,从而加强学生对有关学科先进成果以及专业知识的理解。第二,专业综合实验教学平台。该实验平台主要包括工程设计综合训练、综合实验、课程设计等集中的教学环节。利用虚拟仿真技术构建专业综合实验教学平台,一切的不可能都会变成可能。虚拟仿真技术可以给学生创建一个近似真实的虚拟环境,从而实现对学生实践技能的训练,也能有效实现生产现场和实验室的无缝对接。第三,基础实验教学平台。创建该平台主要是为了进行基础知识教学,通过仿真技术对一些技术原理以及基础科学进行验证,让学生能够全面掌握基础知识和相关技能。除此之外,虚拟仿真技术能够打破时间和空间的限制,学生可以随时随地开展实验,从而培养学生解决问题的能力和独立思考的能力。
3结论
在电气工程类专业中应用虚拟仿真技术,可以实现资源的有效共享,让教学环节变得更加灵活,同时还能让一些不可能的实验转化为可能实现的实验。电气工程类专业教师要重视虚拟仿真技术,首先要转变传统教学思想,建立科学的教学目标,其次要构建互通互融教学理念,完善课程教学体系,最后要以教学环节为导向,创建合理的实验教学平台,将虚拟仿真技术的价值和功能最大限度发挥出来。
参考文献
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虚拟仿真技术的优势范文6
关键词:3D;虚拟仿真技术;“化工安全工程”;实验教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)05-0015-02
大多化工工艺过程涉及到易燃、易爆、有毒、有害等物质,且在高温、高压等极端苛刻的条件下进行。“化工安全工程”实验过程如果直接进行真实实验,危险性大,破坏性强,耗材大,成本高。3D虚拟现实技术可以利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,可以及时、无限制地观察三维空间内的事物。3D虚拟现实技术的出现为解决“化工安全工程”实验过程的安全与经济问题提供了有力的技术支撑[1-3]。
一、3D虚拟仿真技术应用于“化工安全工程”实验教学的优势
“化工安全工程”实验教学主要基于常州大学国家级化工虚拟仿真实验教学示范中心的3D虚拟仿真技术完成的[4],3D虚拟仿真技术实验结合计算机图形学、仿真技术、人工智能技术等多种先进科技,采用具有丰富后台数据支撑和强大仿真计算能力的化工流程模拟ASPEN PLUS软件[5-7]。传统的“化工安全工程”实验教学与3D虚拟仿真技术实验教学对比分析见表1。
二、“化工安全工程”3D虚拟仿真实验教学的主要内容
“化工安全工程”3D虚拟仿真实验教学主要包括两部分内容:常减压蒸馏实验、甲醇合成与精制实验。
(一)常减压蒸馏实验
以大庆石化一套270万t/a常减压装置为原型建立3D现场,后台仿真操作界面采用DCS控制界面,3D现场的阀门、仪表等操作与后台DCS二维仿真实时通讯,操作者有很强的沉浸感,操作性强。可实现虚拟开停车等初态模拟,冲塔、着火、泄漏等事故处理操作[9],具体见表2。
(二)甲醇合成与精制实验
甲醇合成与精制实验以煤化工产业为背景,以真实化工厂甲醇项目为基础,选取煤制甲醇工艺中“合成气制甲醇”及“甲醇精制”部分进行开发,可进行开停车实验、反应塔温度高报警等异常情况处理操作,具体见表3和表4。
三、3D虚拟仿真技术在“化工安全工程”实验教学中的应用
本文以常减压蒸馏实验中的典型实验“P108A离心泵端面呲开着火” 事故处理实验为基础介绍3D虚拟仿真技术在“化工安全工程”实验中的应用。在实验过程中学生可以分别以外操员和内操员的身份完成实验,要求学生不仅能在生产现场应对突发状况,也能在DCS控制室进行相应处理。整个实验操作过程学生按照操作规程完成每一步骤电脑后台都会记录打分,直至完成所有步骤,否则学生就是未成功完成实验。实验过程如下。(1)发现P108A离心泵端面呲开着火:外操员在巡检过程发现离心泵端面呲开着火,内操员从DCS系统界面可以看到泵出口流量显著下降,同时塔内液面显著上升。(2)关闭事故泵电源和出入阀:外操员发现离心泵着火后首先关闭事故泵的电源、入口阀、出口阀,内操员发现后在DCS控制系统页面关闭事故泵的入口阀和出口阀。(3)灭火:外操员大致判断火势大小,如果火势不大直接采用灭火器材现场灭火,否则应立即向班长报告。班长听到外操员报告后应立即宣布启动预案。使用电话,拨打119,并联系电工对其断电。同时告诉现场外操员,打开消防消蒸汽幕阀门,取灭火器灭火。命令另一外操员迅速关闭常二线抽出阀门和换热器E119入口阀门。告知其他外操员打开消防通道,引导消防车进入事故现场。班长确认部署完毕,迅速用电话向调度室和车间领导汇报情况。(4)恢复生产过程:灭火完毕后,班长联系相关单位进行维修,恢复正常生产。设备维修正常后,首先打开备用泵的泵前阀和泵后阀,然后打开备用泵入口阀进行灌泵,然后打开泵的电源开关,最后打开备用泵出口阀,各项参数恢复正常。
通过调研近几年学生对“化工安全工程”基础知识和技术的掌握情况以及学生对该实验课程的反馈意见可知,基于3D虚拟仿真技术开展“化工安全工程”实验教学,将3D生产装置场景、任务引导系统与评价系统相结合,3D虚拟环境真实感强、无需物料、可重复利用、节能、安全、环保、节省投资。大大激发了学生的学习兴趣,提高了学生的实践动手能力、实验设计能力和举一反三的创新能力。
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