仿真技術的應用精選(九篇)

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第1篇：仿真技術的應用范文

【關鍵詞】汽車電子設計仿真技術應用

仿真技術是一門利用系統模型對實際或設想的系統進行動態驗證的技術，仿真技術綜合控制論、系統論、相似原理和信息技術，以計算機和專用設備為工具，能夠模擬汽車或飛機駕駛訓練，在汽車工業中有著廣泛的應用。現代的汽車制造業，對電子設備依賴程度越來越大，隨著人們對汽車安全性能要求不斷提高，仿真技術在汽車電子設計中得到了廣泛應用。仿真技術在汽車電子設計中的應用，縮短了汽車電子系統的研發周期，提高了汽車電子系統設計的安全系數，并幫助工程師在電子系統應用于實踐之前發現問題，大大的提高了汽車電子系統的研發效率，推進了汽車工業的發展。

1仿真技術概述

1．1仿真技術在汽車電子設計中的應用優勢

信息時代的來臨，汽車中應用的電子設備越來越多。電子設備在汽車中的應用，不僅提高了汽車的安全系數，還優化了汽車的駕駛體驗，推動了汽車行業的發展。但在汽車新產品研發時，卻由于汽車電子系統研發成本過高，限制了汽車行業的發展。仿真技術的出現，為汽車電子系統設計提供了強大的工具。利用仿真技術，工程師可以利用計算機和仿真軟件，來模擬汽車的運行狀態，并在虛擬現實中對汽車電子系統的設計進行仿真驗證。這一研發模式，極大的縮短了汽車電子系統的研發周期，并降低了汽車電子系統研發的資金投入量。我國作為發展中國家，近年來汽車工業的飛速發展正是基于仿真技術的應用實現的。隨著計算機互聯網技術的發展，仿真技術在汽車研發和制造領域的技術優勢更是與日凸顯，如何在汽車電子設計中應用好仿真技術，已經成為決定汽車制造企業研發能力的關鍵之一。

1．2SABER仿真軟件與汽車電子設計

SABER仿真軟件是美國Analogy公司于1987年推出的模擬機混合信號仿真軟件，該軟件能夠同時對模擬信號、事件驅動模擬信號、數字信號和模數混合信號設備進行仿真，被廣泛應用于電子學、電力電子學、電機工程、機械工程、水利、光學和控制系統等研發和數據采樣中。該系統在汽車電子設計中的應用，代表著我國汽車電子設計技術進入新的階段。SABER軟件能夠分析從SOC到大型系統之間的設計，并模擬數字電路及混合電路，通過仿真內核的運算和模擬，給出與真實實驗相似的實驗數據，從而幫助設計人員檢驗設計方案。在現代汽車制造工業中，包括ABS防抱死系統、安全氣囊系統、發動機控制系統、車身控制系統均能夠運用SABER仿真軟件進行仿真檢驗，幫助設計人員發現設計中存在的問題。該系統目前已經被很多西方汽車制造研發企業定位行業標準，推動了我國汽車制造業和世界汽車制造業的技術發展。

2汽車電子設計中仿真技術的運用

汽車電子設計中仿真技術的運用，主要分為建立數學模型、系統原理仿真和仿真模型的檢驗修改三個階段。通過在汽車電子設計中應用仿真技術，有效的降低了汽車電子系統設計驗證的資金投入，并提高了工程師的工作效率和質量。

2．1建立數學模型

數學模型的建立，是運用仿真系統設計和檢驗汽車電子系統的第一步，也是最基礎和最關鍵的一步。計算機仿真軟件的根本運行原理就是將實際系統運行的規律轉為數學方式，即微分和差分方程來表達。為了實現對汽車電子系統的發展檢驗，在建立數學模型時，需要將系統原理圖中的所有部件及其運動狀態轉化為數學模型，轉化完成的數學模型綜合到一起，才能形成一組模擬仿真系統。因此，在建立數學模型中，零部件的數學建模質量將直接影響到仿真系統的真實性，并決定了仿真系統的運算結果是否與系統的實際運行相似。為了提高數學模型的建立效率，工程師在建立一系列數學模型時，會對相似的元件歸類為同一種數學模型，這樣雖然會拉大仿真軟件與現實的差距，但卻能夠極大的縮短開發周期，實現開發成本的節約。

2．2系統原理的仿真

汽車電子設計中應用仿真技術時，是采用計算機程序運算，來模擬汽車電子系統中各個子系統和零部件在工作中的電壓、電流、功率等參數變化，通過對這些參數變化的波形分析，來找到實際試驗與模擬仿真質檢單額區別，從而發現涉及疏漏或問題，對電子系統的設計實施改進措施。在汽車電子系統設計中，仿真系統能夠實現對雙電壓系統、供電系統、起動機和發電機系統以及雙電壓42V系統的仿真驗證。汽車的雙電壓系統設計，將汽車的高電壓設備和低電壓設備區分開來，不僅是保證汽車安全性的關鍵，還是降低汽車能耗的重要技術。通過運用仿真技術，能夠對雙電壓系統的運行效率和安全性進行驗證，以確保汽車電子設計中雙電壓系統的安全性和可靠性。14V電壓系統主要用于各控制單元，該系統對波形有極高的要求。如果14V電壓系統存在問題，將其應用于汽車時將會由于峰值電壓和電流產生的脈動，對蓄電池造成干擾，發生蓄電池電位波動性變化，導致其他控制系統的控制信號失靈，給汽車的行車安全帶來致命的威脅。運用仿真軟件，能夠檢驗14V系統對蓄電池干擾的影響度，確保其不會影響到控制系統的工作，避免由于電位波動導致控制系統失靈。起動機和發電機由于都具有相同的轉矩特性，所以可以設計一種設備集合這兩種機器的特點。如果設計成功，并投入大規模的生產中，則可以獲得的利益是難以想象的。這種將兩種設備集于一體的技術是科學家努力創新而創造出來的財富。這種系統可以讓發動機在很快的時間內啟動，并且發動機啟動以后，切換到發電的模式，使汽車的重啟動更加容易。雙電壓系統中的42v供電系統，如果在設計中電子元件選擇錯誤，將會由于電壓隨轉速變化的提高，導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，則能夠測試電子元器件的所需承受的電壓峰值，更加科學的進行選擇，保證系統安全。

2．3仿真系統的檢驗和修改

仿真系統只是運用計算機技術和數學原理對汽車電子設計的運行狀態進行模擬實驗，其與實際試驗還是有很大差距的。因此，在運用SABER軟件中，需要通過嚴謹的實驗對比，確定仿真結果與現實存在的差距，并在此基礎上對電子設計進行優化，以不斷提高汽車電子系統設計的質量，促進汽車工業的發展。綜上所述，在現如今的汽車研發與制造中，運用仿真技術對設計方案進行檢驗和修改，已經成為汽車研發的必須技術之一。近年來，我國汽車工業發展迅速，這離不開我國汽車電子設計中仿真技術應用的日漸成熟。相信隨著仿真技術的發展，我國汽車研發和制造將會迎來新一輪的發展，為我國經濟的發展做出更大的貢獻。

參考文獻:

［1］張珂．汽車電子設計中仿真技術的應用分析［J］．中國電子商情:科技創新，2014(12):33～33．

第2篇：仿真技術的應用范文

關鍵詞:虛擬仿真;高職教育;建筑工程;實訓教學

我國正處于社會信息化深入發展階段，傳統建筑業也在進行自我革新，朝著工業化、信息化以及智能化發展，衍生出工業裝配式技術、BIM信息模型技術等。高職教育也在不斷探索新技術新方法，2006年，教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教高［2006］16號)中就實訓基地建設方面提出了要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。2017年，國務院印發《國家教育事業發展“十三五”規劃》中明確指出我國教育進入高質量新階段，綜合利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實技術探索未來教育教學新模式。高職建筑工程技術專業需適應時代的變遷與行業的發展。對此，本文將結合南京城市職業學院建設中的虛擬仿真實訓體系探討這項技術在建筑工程專業中的應用。

一、虛擬仿真技術在建筑工程專業實訓體系中的應用

(一)高職建筑工程技術專業實訓的困境簡單來說，建筑工程技術專業培養的是基于施工員崗位的“懂建筑、精施工、會管理”的高素質技術技能人才，實訓體系在整個人才培養方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行業的特殊性，校內外實訓基地的建設都普遍存在困難。校內實訓基地受限于場地和經費，難以重現建筑過程中各項技術，即使一些條件較好、投入較多的學校，建設的一些實訓項目也是以展示觀摩為主，動手實踐部分較少;采購的設備數量有限，難以滿足全部學生的操作需求;一些操作難以反復，不利于學生探究性學習。在校外實習基地方面，由于建筑項目周期長并且具有一次性特征，工程進度難以和課程學習相匹配。此外，考慮施工現場的安全隱患和企業自身的經濟效益，企業難以多次接待學生短期的參觀學習。基于以上困境，不少高職院校建筑工程專業更像是簡配版本科土木工程的“學科型”教學體系，工學結合不緊密，學生難以將學到的理論知識運用到實際工作崗位中去。

(二)虛擬現實技術的分類基于以上因素考慮，有必要將虛擬仿真技術融入專業的實訓體系建設。虛擬仿真技術主要有以下三種類型:1．桌面虛擬仿真系統利用平面顯示器呈現立體的虛擬環境，通常將施工二維平面圖紙轉換為三維模型，學生可通過鼠標等設備與虛擬環境進行交互，可以在環境中進行觀察，將抽象的平面概念具象化，也可模擬某項施工技術過程，將書本枯燥生澀的理論知識轉換為更容易接受的立體影像。這項技術成本較低，目前也使用得較為廣泛。2．全沉浸式虛擬現實系統使用頭盔、機械手柄、身體動作追蹤等儀器設備將使用者完全沉浸在虛擬的三維環境中，使用者可以精確的與虛擬環境進行交互，視覺、聽覺、觸覺與實際環境完全隔離，完全置身于虛擬環境中，在虛擬環境中進行操作、體驗。這項技術成本較高，很多高職院校雖有投資，但數量有限。3．分布式虛擬系統通過互聯網構建一個多用戶的虛擬環境平臺，采用統一的結構、標準、協議和數據庫將不同時間空間的虛擬終端整合，多名用戶之間可以自由交互協同工作。這項技術目前在國外使用較多。

(三)構建三階段虛實結合的實訓教學體系建筑工程技術專業學生應具備識讀工程施工圖紙、查閱相關圖集、測量放線的基礎技能，參與工程施工、編制施工組織計劃及專項施工方案、工程預決算的核心能力以及BIM技術相關的拓展能力。南京城市職業學院建筑工程技術專業根據人才培養目標，以施工員、資料員典型的工作任務、職業標準為依據，構建三階段虛實結合的實訓體系。校內構建虛實結合的實訓體系:實訓項目較為容易實現的，一般以實體操作為主，例如鋼筋加工、綁扎鋼筋、全站儀測量等;實訓項目周期長，不易反復操作的，以虛擬仿真技術為主，如建筑工程項目施工———專業崗位仿真訓練平臺。同時，還配有建筑工程項目管理、招投標沙盤實訓項目，大型施工現場布置實體模型。虛擬仿真技術填補了核心課程實訓的空白，完善了校內實訓體系。校外構建三階段的實習體系。第一階段認崗。該階段主要在基礎技能的第一學年，學生通過工程制圖，建筑結構等課程的學習后，進入一線施工現場，與已學知識進行匹配，對專業和崗位進行感性認知活動。第二階段跟崗。學生在第二學年學習了核心課程后，在校外實習基地進行為期兩周的跟崗實習，在工程施工現場對已學習的核心技能進行驗證和反思。第三階段頂崗。學生在完成學校的所有學習、獲得職業資格證書后，真正進入一線，成為一名工作者，用專業技術解決實際問題，完成學生到專業從業人員的過渡。三階段的實習可以將校內不同階段虛實結合的專項實訓項目整合起來，體會各工序之間的聯系，將不同課程融會貫通，提升學生對知識的掌握和技能的運用。

二、虛擬仿真技術在教學中的應用

(一)現有教學方法與學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，學生素質參差不齊，理論基礎薄弱，學習主動性不高。傳統的課堂教學，即便配合了多媒體資源、信息化教學平臺的使用，也很難集中學生的學習注意力。一方面，這樣的教學方法本質上還是以教師的灌輸為主，學生是被動的接受知識，知識還是被填到大腦中去，一旦填鴨的過程中出現了不理解、聽不懂的環節，后面的學習全部崩塌。另一方面，高職學生的學習生涯很少出現學習的高光時刻，學生對自己的學習能力持否定態度，從內心排斥學習，畏難情緒嚴重，自信心不足。因此，不少學生在社團活動時候大放異彩，在上課學習時，大腦就停止思考。

(二)虛擬仿真技術下的情境化教學根據建構主義學習理論，學生是學習的中心，是知識信息的加工主體。由建構理論衍生出的情境化教學、探究性學習、問題導向等教學方法能夠不斷挑戰學習者已有的知識架構和經驗，從而在交互的過程中形成新的知識。學生在活動中主動學習，而教師是建構過程的引路人。虛擬仿真技術下的三維立體虛擬環境，具有沉浸性和交互性特征，學生置身其中，有很強的臨場感，促使學生主動獲取知識信息。同時，三維具象化的事物降低了學習的難度，增加了學生學習的自信心。以建筑施工組織中的施工現場布置為例，傳統的教學中，教師會引用工程案例將場布中涉及的規范進行羅列。由于施工現場涉及多種對象，羅列的規范很多，注意事項瑣碎，學生的上課效果較差，難以完成課程目標。在引入了桌面虛擬仿真技術的三維場布軟件后，場布理論課程就轉變為場布實訓項目。項目源自真實施工案例，在教師的指引下，學生依據施工工程所處城市位置、周圍道路環境，考慮風向和天氣因素，借助軟件中已有的各種施工現場的模型(如在建建筑、圍擋、道路、臨時設施、工程車輛、大型機械等)，對施工現場進行搭建和布置。搭建施工現場的過程就是學習施工現場規范的過程，同時，在搭建的過程中，學生對規范的理解運用各不相同。虛擬環境允許學生按個人理解對學習對象進行操作，觀察不同操作下不同的結果，來驗證自己對知識信息的接收加工是否正確，這是一個主動學習和修正過程。虛擬仿真技術下的情境教學，大大提高了學生學習的參與度與主動性，提升了學習效果。

(三)虛擬仿真競賽由于專業的特殊性，高職建筑專業競賽總體主要集中在建筑工程識圖、CAD軟件類等，如省級和國家級的技能大賽就有此類賽項。此外，還有一些工程測量和建筑模型類的比賽。而針對專業核心技能的施工技術、施工組織設計以及工程項目管理類較為少見。虛擬仿真技術的出現，降低了這類競賽的舉辦難度，只需電腦和網絡便可開展。如某BIM施工項目管理應用技能大賽，包含施工組織設計、三維建模及建筑工程項目策劃等。以賽促教的同時也為專業營造出濃厚的學習競爭氛圍，走出去多比賽也拓寬了學生的眼界，增強了學生的自信心。

三、虛擬仿真技術的困境和發展

(一)虛擬仿真實訓室投入成本過高虛擬仿真實訓室雖然能夠支持建筑工程技術專業不少實訓項目，但是建設成本很高。以一款全景沉浸式虛擬仿真系統為例，雖然該設備可以模擬仿真全站儀測量各種不同地形，但建設投入達兩百萬。同時，隨著建筑行業新技術、新工藝的不斷發展，虛擬仿真實訓項目也面臨軟硬件的升級改造，后期的運行維護也需要學校持續的投入。

(二)虛擬仿真對空間想象能力的影響虛擬仿真技術利用信息化手段將抽象的符號具象化，建筑工程專業同樣要求學生具有將二維圖紙轉換為三維立體建筑物實體的能力。由于高職學生空間想象能力較差，所以虛擬仿真技術有助于學生的學習，降低學習如建筑構造等課程的難度。但是如果過分依賴虛擬仿真，學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時合理使用虛擬仿真這個工具，教學時需要安排學生進行空間轉換的思考過程。

(三)虛擬仿真對注意力的影響虛擬技術打造的虛擬環境通過視覺、聽覺、體感向學生傳遞圖形、文字、聲音等信息。打造沉浸式體驗學習的同時也傳遞了大量豐富的信息，學生會對情境中某些信息產生更強的臨場感，投入更多的注意力，而對其他信息的注意力減少，無法實現學習的目的。例如，安全生產課程通過虛擬現實(VR)技術讓學生體驗了高空墜落、腳手架坍塌等情境，模擬情境很真實，但學生體驗到的是墜樓的刺激，反而忽視了安全的意識、課程的目的。所以，在虛擬仿真的學習過程中，教師要加強引導，同時合理設計虛擬仿真學習的腳本和內容。

(四)多用戶虛擬仿真環境“ActiveWorld”平臺是國外廣泛使用的一款多用戶虛擬環境。多名不同地點學習者可以在同一個虛擬環境中自由交互、協同工作。目前，國內使用的虛擬仿真項目多為單人、單項。學習者只能與計算機虛擬的環境交互，實訓的內容也是較為單一的觀察性學習或是操作性學習。虛擬仿真技術應朝著多用戶平臺發展，虛擬的環境更綜合、更完整，學習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習，特別適合遠程教學。同時，參與學習的各方可以共同建設虛擬環境，做到共建共享，節約資源，降低成本。

第3篇：仿真技術的應用范文

隨著汽車發動機及排放技術的發展，催化器的設計也對工程師提出了越來越高的要求，本文主要介紹了計算機仿真技術，特別是CAE和CFD技術在汽車催化轉化器設計中的應用。CAE以及CFD技術的應用，大幅縮短了汽車催化器設計的周期，且降低了設計成本，使催化器產品的可靠性得到顯著提升。相關的分析工作表明催化器支架設計前，應首先對整體結構的模態進行評價，根據振動形式的分布來確定支架的布置方向；流場的合理性對產品的性能產生重要影響，載體前端部分要盡量避免過小的轉彎半徑導致的紊流現象。

[關鍵詞]CAE；模態；剛度；沖壓工藝

1前言

近年來，隨著汽車產業的高速發展，汽車已經走進眾多的家庭，正逐步從奢侈品變為城市生活的必需品。汽車產業的發展帶給人們出行便捷的同時，也帶來了日益嚴重的環境問題，對人體健康造成了損害[1]。因此尾氣排放成為了評價整車性能的重要標準。國Ⅳ、國Ⅴ排放標準的制定和執行，愈發體現出了催化器對整車性能的重要性，隨著發動機技術的不斷發展，對催化器的設計也提出了更高的要求，緊耦合式歧管、渦輪增壓技術都使催化器的結構朝著異形化的方向發展，催化轉化器在設計中不但要滿足高溫、強震動下的剛度要求，更要實現最優化的內部流場結構。

2模態分析對結構設計的影響

作為汽車發動機排氣系統的重要組成部分，催化器決定了汽車排放性能的優劣。隨著汽車排放標準的不斷提升，催化器的位置也越發靠近發動機熱端，目前常見的排放系統，常常將催化器布置在發動機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、強振的工作環境中。為了滿足排氣系統的使用壽命的要求，在催化器的設計階段，就必須考慮結構的強度、剛度和耐久性能，而這其中，催化器的模態對催化器的性能至關重要，目前的四缸發動機設計準則中，一般要求催化器在高溫下的一階模態達到210Hz[2]。

2.1邊界條件的設定

2.1.1溫度邊界條件催化器是一種典型的流固耦合模型，尾氣的高溫對催化器的性能有很大的影響，根據材料力學性能的試驗數據，800℃時的不銹鋼材料性能大約只有常溫下材料性能的1/6，因此進行模態分析時必須要考慮溫度場帶來的影響。由于發生化學反應，使得載體區域壁面溫度較高，約為800~900℃，非載體區域的壁面溫度在400~500℃之間。

2.1.2材料屬性的定義在模態計算時，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產生明顯的下降。通過實驗手段測得不銹鋼材料彈性模量隨溫度的變化關系，根據實驗數據曲線擬合成二次多項式：將此公式作為模態分析時彈性模量的輸入。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行設定，泊松比一般取在0.2~0.3之間。對于排氣管內的氣體，假設其為理想氣體，是單向的牛頓流體，在進行計算時，設定其可壓縮性對計算結果會產生明顯影響，馬赫數MH=V/a，V為當地速度，a為當地音速；當MH＜0.3時，為不可壓縮，當MH≥0.7時肯定為可壓縮流體，如果用不可壓縮法計算，結果就會有明顯的差別[3]。

2.2計算結果

2.2.1初始設計結構在初始設計中，考慮到發動機安裝空間的情況，將催化器支架設計成為圖1中右側的結構，該支架與中間段軸線呈傾斜布置，該方案的一階模態160Hz，沒有達到催化器的設計要求。而在后續的臺架試驗中，催化器的確在在中間段位置出現了多次斷裂。說明該設計方案的確不能滿足剛度要求。改進方法主要針對催化器支架進行，通過對支架的位置、走向進行優化及整體剛度的調整[4]。

2.2.2改進方案將支架設計成了對稱的“雙L”型結構，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達到300Hz，滿足設計要求，并且支架沒有增加安裝孔位，便于裝配。該方案在臺架試驗中也取得了良好的效果，200小時振動耐久試驗以及250h熱沖擊試驗均達到了滿意的效果；另外，良好的裝配工藝性，也在后續的量產中收獲了不錯的效果，裝配效果更加穩定。

2.3模態計算與支架設計

通過多個類似催化器支架的設計，得到這樣的設計經驗：支架的走向對整體結構的模態有明顯的影響。產品振動的角度和中間段軸線基本垂直，這恰好與改進方案中的支架走向一致；而初始設計方案中的支架走向與催化器主體結構的振動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，我們在催化器支架的設計初期，首先要關注主體結構的振動形式，并根據振動的方向來設計支架走向，保證催化器支架能最大限度的提升整體結構的剛度。

3CFD分析對催化器流道設計的影響

催化轉化器的內部流場結構會對排氣性能產生很大影響，在設計時需要充分考慮流場對氣流走向、壓力損失、流速均勻、載體前端流場偏心等參數的影響。在早期的排氣系統設計中，設計師更多通過經驗來判斷流場的結構是否合理；而隨著CFD技術的不斷發展，人們已經能通過計算機仿真來真實的模擬流場內部的氣流情況。圖2是某渦輪增壓發動機催化器的設計方案，由于裝車環境的限制，流場在前錐出現較大拐角。通過CFD分析，我們得到了圖2所示的流場分布結果。能夠看出，流場在載體及后錐等部分氣流速度分布規則、流場均勻，而在前錐位置，由于過大的拐角，導致氣流在拐彎后的錐形區域形成渦流。載體前部渦流會影響流入載體截面氣流的均勻性，影響催化轉化效果；另外，嚴重的渦流可能會加快襯墊的吹蝕，造成載體堵塞等嚴重失效。因此，我們對催化器前錐進行了優化，我們發現，氣流在拐彎后沒有足夠的直線管道來幫助氣流方向恢復穩定，因此優化時應該考慮在拐彎后增加適當的直線管路；另外，氣流在拐彎內側部分氣流速度最大，并在該處形成離心現象，導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，降低氣流的離心現象，也會對整體氣流有優化作用；最后我們發現，過大的錐形區域也給渦流的產生提供的空間，設計時合理的減小該錐形空間，能夠減小渦流產生的規模，提高整體流場的穩定性。根據該思路，對催化器前端的結構進行了優化，綜合考慮各個因素后，將載體向后平移了15mm，這樣就為催化器前端創造了更大的空間，考慮到盡量減小錐形區域，因此設計成圖3所示相對扁平的錐體結構，再配合一根弧度更大的彎管，完成了優化后的方案。優化后的流場在催化器前端的流動更加平穩，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域的影響，通過進一步計算，該方案氣流在載體截面的均勻度為0.98、偏心率為0.1，應該說流場的分布情況滿足了設計要求。

4結論

1）在催化器支架設計時，應充分考慮整體結構在發動機上的布置形式、布置方向及其隨發動機工作時的主要振動方向，催化器的主要振動方向是其剛度的薄弱方向；

2）催化器支架設計前，應首先對整體結構的模態進行評價，通過CAE手段得到其整體結構在各階固有頻率（主要是一階固有頻率）下的振動形式，根據振動形式的分布，來確定支架的布置方向；

3）流場的合理性對產品的性能產生重要影響，載體前端部分要盡量避免過小的轉彎半徑，小半徑彎管不但工藝實現比較復雜，對流場的均勻性也帶來不利影響；另外，在角度突變的區域應該避免出現較大錐形空間出現。

[參考文獻]

[1]陶麗芳.汽車發動機排氣系統性能分析研究[J].重慶大學碩士學位論文,2005.

[2]趙海瀾.汽車排氣系統懸掛點優化[J].計算機輔助工程,2006.

[3]李湘華,張小嬌.柴油機排氣歧管流場分析與結構優化[J].柴油機,2006.

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

第4篇：仿真技術的應用范文

關鍵詞：仿真技術　電工電子教學　ewb　應用

        隨著經濟全球化的來臨，企業對技工素質要求越來越高，在技校生源素質偏低的情況下，如何創新教學方法手段，提高教學效率和質量，多快好省地培養大批高素質人才，是一個需高度重視的重要課題。筆者在學校計算機電氣教學部和電子教研組領導的大力支持與指導下，在所教班級的電工電子教學中進行計算機仿真教學實驗研究，將仿真技術引入課堂教學和實驗實訓中，顯著地提高了教學效率、效果，節約了教學成本，有效地提高了學生學習應用新知識、新技術的能力，受到了學生的普遍歡迎和好評。本文結合這一教改試驗的實踐，擬對仿真技術的應用作一些探討。

        一、仿真教學的優越性及常用仿真軟件的特點

        仿真教學，是指應用軟件和技術借助windows平臺進行輔助教學活動。隨著仿真技術的不斷發展，仿真教學越來越受到人們的青睞。與傳統教學方法相比，仿真教學具有以下明顯的優越性：一是仿真軟件中的虛擬儀器和元器件與實物非常接近，易學易懂，學生愛學愛用，興趣高，且不受場地限制；二是仿真演示和仿真實驗實訓直觀、清晰、生動，使抽象的概念原理直觀化、形象化，有利于突破難點、加深記憶；三是仿真教學、仿真實驗實訓不必直接接觸強電，不用進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，達到安全的目的；四是采用仿真實驗、實訓，可隨意調出軟件中元器件庫虛擬儀器及各種元器件進行模擬設計、安裝，利用虛擬儀器對設計好的電路進行調試及分析，不僅測試儀器的圖形與實物相似，而且測試結果與實際調試基本相似，如同置身于實驗室中，既節省了購買大量元器件和高檔儀器的費用，又避免了儀器損壞和元件消耗。這種仿真實驗可由教師結合教學內容通過多媒體教學平臺演示完成，也可由學生在課外參照有關習題完成。通過人機對話的方式，使每個人都能親自動手接觸電路，進行元件接線、參數設定，邊連線，邊測試，邊修改，邊分析，并與理論計算結果進行對比，還可隨時調整和修改元件參數，分析各元件參數對電路的作用與影響。通過這樣的實驗來驗證理論，加深了學生對理論的認識，教學效果良好。

        近年來，隨著計算機網絡技術的普及，仿真技術得到了迅速發展。國際上一些著名公司先后設計開發了一系列仿真軟件，為仿真教學提供了強有力的技術支撐。例如，multisim2001就是加拿大interactive image technologies公司推出的電路設計和仿真分析軟件，它將電路原理圖、電路仿真及pld設計三者合一，利用該軟件可以建立模擬、數字及其混合電路，并進行仿真。其特點是：易學，實用性強，界面簡潔，元件庫齊全，仿真功能強大。又如加拿大interactive image technologies公司設計推出的ewb（electronics workbench），不但是一個非常優秀的電子設計軟件，也是一個非常優秀的電子技術模擬實驗平臺，它提供了示波器、函數發生器、萬用表、頻譜儀和邏輯分析儀等虛擬電子設備，還提供了14種分析工具、4種掃描分析、8000多個元器件模型，其選用的儀器和元器件與實際情況非常相近。使用者可方便地進行原理的輸入和仿真測試，觀察電路的工作狀態、穩定性、靈敏度，還可以觀察條件、參數變化時電路的變化情況，學生們只要能正確使用常規儀器，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，為電類課程的實驗、設計等教學環節提供了極大的便利。現在，許多技工學校都建立了一定數量的多媒體教室，而且還在普通教室里安裝了多媒體設備，從而為應用仿真軟件輔助教學創造了條件。因此，在教學中推廣應用仿真技術是完全可行的。

        二、應用仿真技術輔助教學的實踐

        電子技術、電子電路、脈沖與數字電路等電子類課程概念抽象、直觀性差、原理難懂，加上技校學生普遍素質偏低，對理論教學缺乏興趣，故此傳統教法的教學效果比較差。針對技校生的實際，筆者將仿真技術應用到上述課程的教學活動中，達到了事半功倍、省時高效的效果。

        1.應用仿真技術演示抽象內容，激發學生興趣

        興趣是最好的老師。在電子技術課程教學中，筆者常應用仿真技術巧妙精彩地導入要講的內容，以激發學生的求知欲。例如在講授半導體特性這一課題時，學生對電子流和空穴流往往難以理解，為此，筆者應用仿真技術在屏幕上模擬出電子流和空穴流的流動過程：在電場力作用下，電子連續不斷地向電源裝置的正極移動，形成了一條電子流；而空穴則向電源的負極移動，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，同學們不但興趣盎然，而且較好地理解了半導體導電的這個重要特征。

        2.應用仿真技術演示電路特點，突破教學難點

        將抽象的原理、概念、公式推導直觀化，有利于學生理解和記憶，從而突破教學難點。例如電子線路中有關整流濾波電路的教學，傳統教法是由教師通過分析電容的充放電過程對輸出直流電壓的影響，得出一個輸出電壓的波形圖，然后對波形圖進行分析，推導出求電容容量c的關系公式，但學生往往感到公式抽象，實際中不會應用數學公式。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，進入原理圖形設計環境的工作界面；②執行菜單options\preferences設置圖紙大小、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域，放置好元件后，再給元件連線；④先用手動連線，然后由multisim2001自動完成連線；⑤對元件進行參數調整，先選定元件，然后雙擊鼠標左鍵，改變對話框中的各頊內容，達到改變元件參數的目的。經過上面幾個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出示波器并合理擺放，然后將示波器a通道接輸入信號端，b通道接輸出端。該示波器的界面與實驗室里常用的示波器的面板很相似，其基本操作方法差不多。啟動電路仿真開關，示波器屏幕上出現輸入和輸出兩個波形。這時可以通過調節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系數與電容容量c之間的關系：當容量c增大到一定數值后，輸出的直流電壓基本是平滑的，繼續增大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際依據。經過這樣的仿真演示，同學們就較好理解了這一問題，從而有效地突破了教學的難點。

        3.應用仿真技術將仿真實驗引入課堂，有利于一體化教學

        以往進行理實一體化教學，教師需要帶學生到實驗室上課，或將實驗儀器設備搬到普通課堂，十分不便。為達到省時高效，筆者將ewb的仿真實驗功能引入課堂，進行一體化教學，開展師生之間、生生之間的互動交流，教學效果顯著。例如，在教集成運算放大器應用的“反相與求和電路”課題時，就應用ewb仿真軟件在大屏幕上打出圖1所示的仿真實驗接線測試圖（見圖1）。 

         

        圖1、反相與求和電路ewb模擬實驗接線測試圖

      圖1中ic為理想集成運放，當ui2不接時為反相比例運算電路，u0=-　uil，通過改變r1和r3的值，可以改變輸出與輸入電壓的比例。當接上ui2時為反相比例相加運算：u0=-（　ui1+　ui2），通過改變輸入電壓ui1、ui2或改變r1、r2和r3的值，在輸出端可獲得比例相加的輸出電壓。筆者應用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輸出端輸出電壓變化的情景，使學生直觀地看到，當改變ui1、ui2或r1、r2和r3的值時可以獲得不同的輸出電壓，應用ewb將此電路稍作改動即可驗證同相求和電路、微分電路和積分電路。在講、練的同時，筆者還要求學生在課堂中即時操作或進行生生互動交流，通過這樣的講練結合，教學效率明顯提高了。

        4.應用仿真技術開展模擬實訓，實行“虛實結合”

        過去，因受場地、經費、器材等硬件條件限制，電類專業的實習課題和時間安排往往達不到規定的要求，不利于學生實踐能力的提高。隨著仿真技術的應用，在教學中，筆者選取有代表性的課題，開設了一定比例的模擬實訓，實行實物實訓與模擬實訓相結合，發揮了模擬實訓省時、高效、安全、經濟的長處，解決了過去實訓課完全依賴實驗儀器，且電子元器件損耗大和實驗儀器損壞后維修不及時的問題。筆者的做法是，對基本測量技術、常用儀器儀表及元器件使用、基本電路設計等電子專業的基本功，原則上都進行實物實訓；對用真實儀器難以顯示或需消耗昂貴元器件的課題，通常采用模擬實訓；對設計性、綜合性的實訓項目，通常安排學生先進行ewb模擬預習，在理解實驗原理的基礎上再安排實物實訓。這樣將虛實兩種實驗結合起來，可以大大提高實訓實驗效率和質量，節約教學成本。

        5.應用仿真技術充實、豐富第二課堂活動，提高學生的創新能力

        搞好第二課題活動，有利于學生為適應就業市場競爭而提高就業能力。所以，筆者在課余積極指導電子專業學生開展第二課堂活動，利用ewb進行電子線路應用、設計的模擬訓練，有效地促進了研究性學習，提高了學生的電路設計水平。例如，我結合脈沖波形的產生與整形的教學，指導學生應用ewb軟件進行單穩態觸發器電器電路仿真實驗，用信號發生器產生觸發信號作為輸入信號，通過示波器觀察輸入、輸出波形。在仿真實驗的基礎上進行電路設計，再應用ewb模擬驗證，然后動手制作實物，使學生的電子制作水平顯著提高。

        三、實施效果及思考

        在學校計算機電氣教學部和電子教研組領導的大力支持與指導下，本人在所教班級的《電子線路》、《電子cad》等課程教學中進行仿真教學試驗，均取得了良好的效果，顯著提高了教學效率，充分調動了學生學習的積極性，提高了教學效率，節約了教學成本，受到了同學們的普遍歡迎和好評。通過班級的問卷調查表明，學生們普遍認為，仿真教學在課堂氣氛、吸引力、學習興趣、理解知識、記憶程度、學習效果等各個方面都明顯優于傳統的知識講授，值得推廣。這一項教改試驗的成功實踐表明，仿真技術作為一種高新技術，可以通過計算機及多種輸入輸出設備創建一種虛擬的情況，讓學生產生與現實生活一樣的感覺，使學生的學習興趣和學習積極性大大提高，變被動學習為主動學習，提高學習效果。

        總而言之，仿真教學雖然不能完全取代真實的傳統教學和實訓，但只要我們充分發揮仿真技術的特點，使仿真教學與傳統知識講授有機結合、融為一體，就一定能有效地減少教師無效的工作時間，提高工作效率，節約教學資源，充分調動學生的學習積極性，變被動接受灌輸為主動建構知識，從而提高學習效率和效果，實現多快好省地培養高素質技能人才的目標。

參考文獻

[1]崔建明 電工電子技術[m].北京：高等教育出版社，2008。

第5篇：仿真技術的應用范文

【關鍵詞】仿真技術；電子產品；設計研究

隨著我國仿真技術的水平不斷提高，目前已經被各行各業廣泛應用到科學研究的工作中，并且仿真技術水平已經成為了評價一個國家在計算機技術領域的硬性指標，仿真技術的發展在很大的程度上與國家發展密切相關，成為了國家安全的核心技術。在設計和開發電子產品的過程中，其設計非常復雜，對內容的要求也非常的精細，如果設計人員不小心就可能會導致整個線路的崩潰，因此必須要重新開始，然而，仿真技術的應用不但大大減少了設計研發的周期，并且還有效的減少了電子產品的研發成本。

1電子產品仿真技術

電子產品仿真技術的應用和操作的過程，主要就是通過一種現代技術進行的計算機模擬的手段模型理論及相關信息。人們可以通過仿真技術的應用更好的認識客觀事物，徹底地打破了探索性實驗和理論研究的束縛，進而使用仿真技術進行高度模仿事物進行展示。仿真技術的廣泛應用，可以促使人們可以更清楚、更細致的去認識未知的一些事物。隨著仿真技術的不斷發展，在我國電子產品的科學研究中的應用更為廣泛，并且應用領域呈不斷擴大的趨勢，有效的實現了我國電子產品科學研發成本低、更新換代的速度較快，并且能夠有效保障電子產品的質量，進一步實現了我國電子產品科學技術產業可持續發展。

2仿真技術在電子產品中的應用

隨著我國仿真技術的不斷提高，功能日漸強大，各種電子產品的設計中仿真技術的應用越來越多，仿真技術的發展越來越受到我國電子產品研發機構的喜愛和信賴。當前有很多非常知名的電子產品公司都在使用仿真技術對電子產品進行設計，利用仿真技術設計開發制成的、并且應用比較廣泛的電子產品有：自動掃地機器人、自動開蓋垃圾桶、自動沖水馬桶、防盜報警器、全自動洗衣機等，這些電子產品已經逐漸的應用到了人們的日常生活和生產當中。依據很多的電子產品的設計實踐證明，在設計和開發電子產品的過程中利用仿真技術能夠非常快速的設計和完成電子線路，而且還可以利用設計完成的電子線路，完成對電子產品的使用和模仿，很大程度上有效地提高了設計和開發電子產品的效率。在設計和開發電子產品的過程中，其設計非常復雜，對內容的要求也非常的精細，如果設計人員不小心就可能會導致整個線路的崩潰，因此必須要重新開始，然而，仿真技術的應用不但大大減少了設計研發的周期，并且還有效的減少了電子產品的研發成本。隨著我國信息化技術的不斷發展，在未來社會發展的過程中對仿真技術電子產品的應用會越來越廣泛，并且會隨著社會的發展越來越趨于智能化。當前很多的電子產品中MUC就是其核心部件和核心機構，電子產品的智能化發展迅速，正一步一步走進人們的生產和生活當中。

3仿真技術在應用中的實際作用

3.1操作簡便

仿真技術在實際的應用中的操作極為簡單。仿真技術的操作非常便捷，利用仿真技術可以在同一個條件下完成電子線路的仿真和設計的工作。通過仿真技術的編輯和設計對電子產品的線路進行設計，并且還可以使用預覽模式對其設計的電路進行仿真和預覽。其實簡單地說就是整個設計過程中，只要通過鼠標點擊就可以完成，這樣就大大的簡化了設計電子產品的過程。

3.2電子產品的程序設計

利用仿真技術中ISIS編輯區就可以完成電子產品軟件程序的編輯工作，同時可以將所編輯的內容編匯成統一的目標代碼，這一系列的程序操作在仿真技術中都可以通過特定的方法進行操作。對于那些出現問題的仿真技術編程軟件還可以將其自動的生成錯誤信息報告，并且在錯誤信息報告中也可以根據錯誤源飛出的范圍查找出錯誤原因。

3.3仿真和調試

根據以上的操作步驟完成之后，對電子產品要進行調試的內容進行加載，首先，要在仿真技術軟件中找出Editcomponent對話框，然后，在這個對話框當中正確輸入本次所要調試的目標，并且在軟件中要先設置清楚晶振頻率是，然后點擊仿真就可以進行仿真了。例如：在純水機的仿真技術操作中，在滿水或強沖等情況下可以對純水機的操作進行模擬，并且其仿真的效果非常真實。

3.4電路板設計

在仿真技術中具有較高的布線功能，可以通過ARES實現對電路板的更改、電線擺放等功能。在仿真技術中，對電路板的設計非常人性化，不僅可以有效實現自動布置和撤銷的功能，還可以依據設計者的思路，手動操作進行電路板線路的布設。

3.5制板過程

在完成前期的仿真工作和設計工作之后，要對設計的電子產品進行PCB的制板工作。

3.6制作完成

電子產品研發與設計中，仿真樣品制作額按成是最后一步，將樣本安裝并成功調試以后就可以用在電子產品的研發當中。只要在制作的過程中將樣本的按照省卻的設計要求進行安裝，然后對接點進行焊接就可以完成制作了。

4結語

綜上所述，仿真技術在設計的過程中應用非常靈活，并且可以非常快速的完成電子產品的調試和設計工作，在當今科學技術不斷進步過程中實現了快速、高效完成電子產品的設計和研發工作，使電子產品的設計變得更加的精致和細膩。仿真技術的發展對電子產品的設計和研發具有積極的推動作用，在未來的發展中也會有更多的電子產品應用軟件被研發出來，為我國電子產品設計產業的可持續發展做出貢獻。

【參考文獻】

[1]韓志科，王筱吟，包海波.工業仿真設計促進制造業升級的作用機制研究[J].科技與經濟，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.復雜產品虛擬樣機工程的研究與初步實踐[J].系統仿真學報，2013，03:332-337.

第6篇：仿真技術的應用范文

依據企業現有的三坐標數控鏜銑床用CATIA軟件進行機床部件的三維實體造型建模，如主軸、床身、導軌、刀庫等；接著以STL格式輸入到VERI－CUT軟件系統中進行組裝，組裝時應把握其裝配約束關系（即幾何約束關系、運動約束關系和排斥約束關系）設定機床坐標系、部件坐標系和它們之間的關系，然后根據機床的拓撲關系進行裝配。虛擬仿真數控機床建模完成后，要設置各運動部件的運動參數，如工作行程范圍、刀具補償等，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較為重要，應正確設置，以免影響仿真結果的正確性。

2虛擬仿真數控鏜銑床應用研究

通過虛擬仿真數控機床的建立，除對機床的運動進行論證和虛擬設計好所應用的機床夾具外，主要是對數控加工過程進行仿真論證，以解決刀具運動軌跡錯誤、刀具干擾選擇錯誤等問題，同時，利用虛擬仿真技術可以進行加工過程的優化，以充分利用機床和提高生產率。

2．1驗證數控加工過程的錯誤

進行仿真驗證時，通過系統應用等軟件將零件的加工信息轉換為STL格式輸入到仿真加工系統生成數控加工程序，最后進行仿真加工，驗證程序軌跡是否存在錯誤。在實際工作中，由于輸入數據有誤造成仿真加工時零件形狀錯誤與輸入圖形信息不符，如刀具未進行補償、未抬刀、啃刀等，此時可返回原圖形信息輸入模擬數據，進行檢驗校正干涉碰撞錯誤，這是數控加工經常產生的錯誤之一。驗證時觀察刀具對非加工部件，如對工作臺、夾具等的干涉、碰撞及對工件非加工表面的碰撞，也可對經常發生的干涉現象進行專門的驗證。

2．2優化數控加工程序

應用VERICUT軟件時，其帶有在知識庫基礎上建立的優化模塊，根據所加工小樣的類型選擇加工機床參數、應用刀具參數、金屬切削數據庫等知識進行加工過程的優化，其優化內容主要為粗加工、精加工及高速切削加工時的優化。

2．2．1粗加工優化

為提高生產效率、達到盡快去除粗加工余量的目的，根據已給出的進給量對刀具走刀路徑上應去除的金屬材料進行速度優化，實現粗加工安全、穩定、高效率。

2．2．2精加工優化

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、切出時應調節進給率，使其切削力產生較小的變化，減少振動，從而提高加工質量、延長刀具的使用壽命。值得注意的是，在用球狀銑刀加工傾斜面或曲面時進給量會有較大影響，加以適當調節則可使切削平滑、順利地進行。

2．2．3高速切削加工優化

在工件刀具不產生振動的前提下，高速切削是切削加工的發展方向，通過高速切削不僅可提高生產效率，同時會降低工件的表面粗糙度值。減少切削力的優化方法主要是控制進給量，保持較為穩定的切削力和切屑去除率，通過實際應用對球狀銑刀加大進給率，提高主軸轉速進行精加工的效果較好。當然也可采用優化切削速度，即對主軸轉速進行精加工優化，達到提高表面質量的目的。

3應用特點

利用虛擬仿真技術對數控加工進行仿真試驗，通過一段時間應用獲得較為顯著的效益，主要表現在以下幾方面。

3．1提高生產效率

通過仿真切削加工的優化，提高了加工過程的合理性，針對不同加工對象優化切削速度和進給量，使其達到最優切削狀態，減少刀具的非正常損壞，從而減少輔助時間，提高加工效率。

3．2提高加工質量

據統計，飛機制造業新機研制過程中加工廢品的30％是由于工人操作不當造成，60％是由于數控程序錯誤造成，10％是其他原因而形成；為此，利用該仿真系統可模擬加工過程，提高了數控編程的正確性，可以大大減少廢品的產生。

3．3減少數控機故

數控加工時，刀具的碰撞、干涉會導致較大的損失，采用虛擬仿真技術可以避免并減少機床和刀具在加工時不必要的損失。縮短新產品的研制周期新產品研發時，加工出合格的關鍵零、部件是其中重要環節之一。傳統方法試制單一零件耗時費力，容易出現廢品，而通過虛擬仿真技術則可基本上驗證了所編數控程序的正確性和可靠性，為新品試制節省了大量時間，降低了新品試制的成本和研發周期。

4結語

第7篇：仿真技術的應用范文

關鍵詞 電子仿真技術；電工維修

中圖分類號 TM 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2011)122-0171-01

隨著電子電工技術以及計算機軟件技術的迅猛發展，電子仿真技術不斷滲透到電子電工技術的各個領域。電工維修作為電子電工技術中重要的一部分，十分需要電子仿真技術應用推廣到該領域。我們可以利用電子仿真軟件進行電路的相關設計，有效地鍛煉電工的電子設計能力和開發能力。也就是通過實際的設計電路，電工維修工作者才會更加熟悉電路，更有利于進行維護工作。另外，作為電子仿真技術的特色之處就是其能夠充分調動使用者的主動性，讓使用者自己動手去搭建，能夠提高使用者實際動手能力。它能夠多方面地調動使用者的積極性，激發使用者學習興趣和欲望，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步驟，就是提供給你視頻教學和實用的場景，教你一步一步去實現焊接的過程。下面我們重點討論如下兩個電子仿真技術在電工維修中的應用。

1 電子仿真軟件ELECTRONICS WORKBENCH在電工維修中的應用

在電工維修中，利用ELECTRONICS WORKBENCH軟件作為電路設計，能夠有效地鍛煉了電工維修工作者的電子設計能力和開發能力，不僅使使用者的能力得到提升，另一方面還節約了成本代價。在實際使用電子仿真軟件進行電路設計時，首先是搭建電路，尋找電路中的各個元件，然后將各個元件進行連接，設定相應的參數，最后運用示波器觀察各個點的輸出波形的結果。如果不采用這種電子仿真軟件，則對于接觸示波器比較少的使用者在使用真實的示波器時，可能由于陌生或緊張造成示波器的損壞，這樣就會大大增加電工維修工作者的成本，浪費了大量時間。而使用電子仿真軟件中的示波器，就不會出現這種問題，可以很清晰地得到波形結果。由于電子仿真軟件中的示波器外觀和真實示波器類似，因此，熟悉了電子仿真軟件中的示波器，上手真實的示波器是很容易的。這樣就會避免對實際設備的損壞，即節省時間，又節省了成本，更有利于電工維修工作者的自我成長和創新精神的培養。

在實際的電路設計過程中，電路維修工作者主要面臨的問題是電源故障，主要包括：直流電和交流電錯位、直流電源的正負極反接等；對于由于元器件短路帶來的故障，例如在實際的操作過程中，電工維修工作者很不小心可能會把三極管的兩個管腳短路，導致三極管燒壞的現象。這些問題可以利用電子仿真軟件先事先操作一遍，在進一步提高正確率的情況下，再進行實際操作，進一步減少設備損壞，有效節約設備

成本。

2 電子仿真軟件網絡虛擬實驗室在電工維修中的應用

作為當前的一項熱門技術，虛擬技術擁有廣闊的應用前景，現在已經在軍事與航空技術、機器人領域、通信行業、醫療等相關領域應用廣泛。當然，虛擬技術在電工維修領域也有應用的地方，即虛擬實驗室。所謂虛擬實驗室，就是可以借助一些新興技術，例如：多媒體技術、電子仿真技術以及現實虛擬技術等，來實現電工維修工作者實際的軟硬件的工作環境。這樣對于一些高危環境的工作，具有很大的意義。因為這種虛擬的環境和實際的環境相近，這樣就可以提前熟悉工作內容和預知環境所產生的狀況等。目前，國外的網絡虛擬技術應用已漸漸成熟，成立許多網絡虛擬實驗室，而國內在網絡虛擬技術的研究正處于起步發展的階段，需要進一步研究分析。從國內外地對網絡虛擬實驗室的相關研究來看，我們可以把它主要分成如下兩類。

1）軟件仿真形式的網絡虛擬實驗室。這種實驗室是完全依托于軟件的，以仿真軟件為基礎，為電工維修工作者提供虛擬的工作環境，讓其通過網絡的途徑進入實驗室進行學習和共享資源，在其中可以利用上述講的電子仿真軟件ELECTRONICS WORKBENCH進行電子電路設

計等。

2）直接操作遠程試驗的網絡虛擬實驗室。這種實驗室并不是完全依托于軟件的，它控制的對象是實實在在的實驗設備。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設置，然后利用相關的電子仿真軟件進行仿真分析，最后將分析得到的故障解決方案和新的參數設置通過實驗室傳送給客戶端，甚至電工維修工作者可以對實際的實驗設備的參數進行一邊調整，一邊看真實的運行過程以及輸出結果。這種仿真技術，利用了有限的資源，提高了電工維修工作者的工作效率，是目前虛擬網絡實驗室研究的一個重要方向。

3 總結

由于電子仿真軟件具有強大的電路設計、電路繪圖、設備虛擬、對故障設備分析處理等功能，其可操作性強，作為電工維修的訓練和學習的有效手段，其在電工維修領域起到越來越重要的作用。電子仿真技術不但能夠提高電工維修工作者的業務知識水平，更能開闊電工維修工作者的視野和工作的積極性，促進電工維修行業的發展和進步。

參考文獻

第8篇：仿真技術的應用范文

關鍵詞 三維技術；質感；視覺；動畫

中圖分類號J2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2015）138-0070-02

動畫作為一種應用廣泛的藝術形式，已經在我們的日常生活中得到廣泛的普及，雖然動畫作為一種藝術形式而存在的壽命不過百年，但它的起源卻非常悠遠，可追溯到距今二三萬年的遠古時代。動畫作為人類文明中的寶貴財富，是集現代性和復古性的藝術形式之一。如今隨著科技的不斷發展，動畫技術已經深入到我們日常生活的各個角落，在我們的生活中，尤其是娛樂消遣中占有極大的比重。動畫技術變幻莫測，卻又與我們的生活緊密相連。現代的動畫，不僅僅只是作為一種藝術而存在，動畫產業也漸漸站穩了腳根，得到了很好的發展。如今，由于電腦技術不斷向這高科技發展，動畫產業也深深受其影響，逐漸完成了由二維動畫向三維動畫的轉變。三維仿真技術為動畫的發展提供了更廣闊的發展空間和更大的競爭力。三維仿真技術在動畫中的運用，值得我們對其進行深入的探討，并對其應用進行研究。

1 三維仿真技術的含義

三維仿真技術即我們所稱的3D動畫，隨著影視制作的需求和軟件技術的布點發展，三維仿真技術應運而生，并受到業界的歡迎。三維動畫的制作模式如下：首先，設計師根據操作的實際需要，在計算機內建立一個虛擬空間，虛擬空間建成后，按照腳本或者客戶需求，設計師對角色或者場景進行相應的設計和表現，再依據現實生活中的經驗，根據人物、事物的動作、狀態對其運動的方向和軌跡進行模擬設計，設計完成后，再對人物進行蒙皮、事物進行細節的勾畫設計。在完成對人物和事物的塑造后，便可依據腳本來進入運動狀態，形成一個極具動感和現實感的三維動畫。

2 三維仿真技術的特點

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

5）對于實拍來說，成本更易控制；6）通過三維動畫代替危險性較高的鏡頭 ；7）對無法重現的鏡頭進行三維模擬；8）美化產品，達到特效制作；9）三維仿真技術制作時間與場景實拍相比較而言，時間長，處理精細。并且制作越精細越逼真，成本越高。

3 三維仿真技術的在動畫中的應用

三維技術在動畫制作中得以廣泛運用，不僅僅是由于電腦技術以及軟件操作技術所帶來的便捷性，除此之外，三維技術在動畫中的運用突破了傳統二維技術制作的局限性，使屏幕內的內容更加豐富、更加動感，并且能夠給人耳目一新的感覺，因此三維技術在畫面的制作中，得以更廣泛的推廣及運用。[2]三維動畫不僅僅是對于動畫片的運用，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、虛幻場景或角色等）、廣告產品展示、片頭飛字等。

三維技術在動畫的應用中，主要是對現實事物的虛擬再造以及不存在事物的合理想象。由于三維動畫存在著自身優勢，被越來越頻繁地運用到動畫制作中。三維技術的發揮，使得動畫領域得以不斷發展和拓展。

一部完整的動畫制作不僅僅如我們在熒幕上看到的那樣簡單，總體上，動畫制作分為前期策劃、中期制作、后期合成三個方面。[3]

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

運用。

3.1 三維技術在前期策劃中的運用

制作短片之前，劇本的選擇非常重要。劇本決定了人物設計、情節結構以及故事發展的主線和副線。在前期工作中，劇本確定后，根據劇情，制作人員會寫出文字分鏡頭，并對畫面與鏡頭進行相應的融合和分配，以使劇情連貫，構成完整的敘事。在此期間，三維技術無需發揮太大作用，只用于動畫完成之前，畫面效果以及人物形象的的預估作用等等。

3.2 三維技術在中期制作中的作用

在中期制作中，三維技術開始派上較大的用場。其中包括道具、角色的設計，角色骨骼的綁定、蒙皮等等。中期制作流程任務量龐大，場景的復雜程度、人物的個性化、道具的精確性都為三維技術的運用提供了寬闊的空間。

在道具場景的設計工作中，主要運用Polygon，NURNS，SUBDIV三種技術對道具進行建模工作，并根據劇情以及故事的風格，設計出相應的模型，與場景需求相匹配，在模型設計過程中，應充分利用三維技術。[4]刻畫出道具的棱角和輪廓，使物體看起來更鮮活、更接近實物。

在人物角色設計中，為了體現角色的個性化和人物特征，制作過程總共分為兩部分：首先利用三維技術進行角色建模，其次利用三維技術進行角色的材質貼圖制作。在角色的建模過程中，不僅僅是對人物形象的設計，還有關于人體結構、肢體運動、肌肉走勢等等，都應注意變通。本項目中主要運用的是Polygon技術，制作好人物模型后，在完成相應的細節設計。

人物模型設計好后，要對骨骼進行綁定，而后進行人物的蒙皮，以達到仿真效果。在這一過程中，先從人物軀體的主干開始運作，再經由四肢、頭部，進入Animation應用，使用骨骼組建命令進行骨骼的接合。在蒙皮環節，運用pain-skin-weights-tool，對人物進行蒙皮。蒙皮及骨骼設計完成后，即可對人物做出表情設定，肢體語言設置等等。

制作動畫的過程中，主要是運用三維技術完成，主要包括非線性動畫、路徑動畫、關鍵幀動畫、驅動關鍵幀動力學動畫、運動捕捉等等。主要的技術運用還是應依據動畫短片的特點、劇情走向、人物設置等等，挑選出與實際需求相適應的三維技術。

3.3 三維技術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。在特效場景的制作環節中，主要是運用After Effects工具制作與場景相符的特效現象，以豐富畫面，增加動感。音效及合成相對簡單，只需要在音效剪輯軟件中輸入原材料，僅是適當的合成剪輯，便可適用于動畫中。

4 結論

隨著電腦技術的不斷發展，三維技術已在動畫制作中得到了越來越廣泛和靈活的運用。三維技術已經深入了動畫制作的整個流程之中，并以其高度的靈活性使得動畫的特技制作越來越嫻熟，使動畫具備了更好的品質。在動畫的發展歷程中，只有不斷投入三維技術的使用，使創造性的思維方式與精湛的三維技術相結合，方能不斷推進動畫產業的發展和應用，從而呈現出更多的優秀作品。

參考文獻

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[2]王俊偉.3DMAX標準教程[J].清華大學出版社出版，2013：56.

[3]于鵬.PHOTOSHOP7.0[J].清華大學出版社出版，

第9篇：仿真技術的應用范文

關鍵詞：虛擬仿真；Matlab；電力電子技術；實驗實訓

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2016）02-0134-02

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

一、引言

電力電子技術是目前最活躍、發展最快的一門新興學科，且廣泛應用于工業、交通、IT、通信、國防以及民用電器、新能源發電等領域，它的應用領域幾乎涉及國民經濟的各個工業部門。

二、電力電子技術課程教學現狀

當前高職院校基本都采取理論教學加實踐操作的模式進行電力電子技術課程的教學。首先，講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后對各種變流電路（包括整流、逆變、斬波和交流變換等）的電路構成、工作原理和波形等進行分析；最后在實驗實訓臺上進行實操、搭建電路、觀察波形等進行驗證。電力電子技術課程本身屬于電類各專業課程中較難的課程之一，教學對象又為高職學生，他們理論基礎差，計算能力弱，因此教學重心一定偏向實操。然后，在對電力電子電路進行實驗實訓分析的過程中，由于電力電子器件具有非線性等特點以及電力電子電路的復雜性，造成實驗實訓結果不明顯，單從示波器顯示波形不能很好地檢測電路的正確性。而且電力電子技術的實驗實訓都涉及到220V或者380V的高電壓，具有一定的危險性。往往造成學生實驗實訓項目做得迷迷糊糊，不知道結果是否正確，即使知道錯誤了也很難進行排故，導致學生學習興趣減低，形成惡性循環。

三、虛擬仿真技術在電力電子技術教學中的應用

虛擬仿真技術是近年來隨著計算機技術迅猛發展而逐步形成的一類實驗研究的新技術，它在各類專業各種類型的課程當中被廣泛應用。虛擬仿真技術的優點主要有：（1）實驗硬件門檻低，基本不需要專業的實驗設備，只需要普通計算機即可；（2）實驗過程安全可靠，不涉及高電壓、高電流；（3）實驗過程迅速、結果清晰明顯，能快速地在計算機屏幕上顯示所需要的所有結果，一目了然；（4）糾錯排故簡單，基本的仿真實驗修改只需要在仿真環境下進行器件或者連接的修改。鑒于以上優點，虛擬仿真技術在電力電子技術課程實驗當中進行應用十分合適，并能有效地提高電力電子技術課程的教學效果。目前，可對電力電子電路及系統進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，為電力電子電路及系統的分析提供了方便、有效的手段，大大簡化了電力電子電路及系統的設計和分析過程。其中Matlab軟件由于其Simulink環境下提供的SimPow-erSystems工具箱在電力系統分析、電力電子電路分析中令人滿意的表現、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶的青睞。根據電力電子技術課程教學的要求，結合課程實驗操作內容，我們設計、建立并實現了涵蓋高職教學要求的十五個電力電子技術Matlab仿真項目。下面以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行模擬仿真的方法和步驟。

四、仿真實例

本節以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進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、電感元件的儲能以及電力電子器件（此處使用IGBT）的通斷控制，使負載上得到比電源電壓高的電壓。根據電路原理圖，在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型，步驟如下：

1.仿真平臺建立。啟動MATLAB，進入MATLAB環境，點擊工具欄中的Simulink選項，進入所需的仿真環境，點擊File/New/Model新建一個仿真平臺。

2.模塊提取。在Simulink環境中拉取所需要的模塊到仿真平臺中，具體做法是點擊左邊的器件分類，電力電子仿真實驗一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems兩個，分別在它們的下拉選項中找到我們所需的模塊，用鼠標左鍵點擊所需的模塊不放，然后直接拉到仿真平臺中。

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行連線。具體做法是移動鼠標到一個模塊的連接點上，會出現一個“+”字型光標，按住鼠標左鍵不放，一直拉到所要連接的另一個模塊的連接點上，放開左鍵，連線就完成了。

4.參數設置。參數設置分為模塊參數設置和仿真參數設置。模塊參數設置如下：直流電壓源的幅值設置為100V。電阻負載設置為1Ω。控制脈沖電壓由脈沖發生器產生，電壓幅值設置為3V，周期設置為0.001S，脈沖寬度比的大小設置可改變輸出負載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號分解器、電感和電容可保持默認設置。示波器根據需要輸出的波形個數設置輸入端口數。仿真參數設置如下：將開始時間設置為0，終止時間設置為0.01，算法設置為ode23tb。

5.仿真。完成以上步驟后便可以開始仿真，仿真結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%時的仿真波形如圖3所示，與理論分析值一致。五、小結虛擬仿真技術隨著計算機技術的發展在近些年得到了長足的發展，越來越多的課程在教學中引入了虛擬仿真技術，它對課程教學效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學現狀的基礎上，引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術，并以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。

參考文獻：

[1]王波.虛實結合、理實一體的電力電子技術課程改革的探索與實踐[J].時代教育，2015，（7）.

[2]牛天林，樊波，張強，等.Matlab/Simulink仿真在電力電子技術教學中應用[J].實驗室研究與探索，2015，34（2）.