仿真科學(xué)與技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;EMU8086;微機(jī)原理及接口技術(shù);課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP36 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）06-0108-02

一、引言

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是電氣信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。作為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件原理與指令系統(tǒng)及其應(yīng)用最主要的課程之一，對(duì)提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)用能力至關(guān)重要，是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。

微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，而教學(xué)內(nèi)容卻高度抽象，長期以來，存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的現(xiàn)象。實(shí)際課堂教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多以集成實(shí)驗(yàn)箱為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不便于課堂理論教學(xué)過程中演示互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)綜合性不夠，往往忽視硬件設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試過程的協(xié)同，且有實(shí)驗(yàn)過程“操作化”的趨勢，相當(dāng)一部分學(xué)生僅僅簡單模仿，知其然而不知其所以然。久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性隨著教學(xué)過程的進(jìn)行而降低，將這門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程也視為普通理論課，課程教學(xué)效果不夠理想。為此，不少教師在教學(xué)過程中也進(jìn)行了一些改革探索[1-5]。

隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，在課堂上進(jìn)行實(shí)踐演示成為可能。借助于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)將微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部編程結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)及接口技術(shù)等抽象內(nèi)容以圖形化方式動(dòng)態(tài)展示，通過課堂現(xiàn)場演示，學(xué)生更易接受，從而加深對(duì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、工作原理及指令執(zhí)行過程的理解，掌握其特點(diǎn)和規(guī)律。

EMU8086仿真環(huán)境有機(jī)集成了匯編語言程序設(shè)計(jì)和接口技術(shù)，界面友好，適合作為課堂教學(xué)輔助手段。通過在課堂理論教學(xué)中融入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)案例，也彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)場地、時(shí)間安排方面的不足，可有效改善理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)間的互動(dòng)。學(xué)生在課堂理論教學(xué)過程中通過虛擬實(shí)驗(yàn)過程便可了解相應(yīng)理論知識(shí)在實(shí)際微機(jī)系統(tǒng)中的作用與用法。虛擬仿真環(huán)境的引入，借助合適的教學(xué)案例，以問題為導(dǎo)向，逐步實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)向著以學(xué)生分析解決問題能力提高為目標(biāo)的模式轉(zhuǎn)變。

二、微機(jī)系統(tǒng)虛擬仿真環(huán)境

EMU8086（Micro- processor Emulator）集成了源程序編輯、代碼編譯、Debug等功能，是一款運(yùn)行于Windows環(huán)境下的16位微處理器8086虛擬仿真器。該仿真器具有豐富的幫助文檔，是一個(gè)學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作原理、理解計(jì)算機(jī)工作過程的高效輔助工具。

程序可在仿真器中單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行，其可視化的人機(jī)交互方式讓使用者操作更容易。在指令執(zhí)行過程中，用戶可觀察CPU內(nèi)部各寄存器、標(biāo)志以及相關(guān)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容隨指令執(zhí)行的變化情況。仿真器中執(zhí)行的程序運(yùn)行于軟件虛擬的系統(tǒng)中，可有效避免指令執(zhí)行時(shí)影響到運(yùn)行EMU8086的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。而且該虛擬仿真環(huán)境完全兼容Intel系列微處理器，不受實(shí)際計(jì)算機(jī)硬件配置的限制，便于在課堂教學(xué)中演示，以更直觀地展現(xiàn)CPU的工作原理和指令的執(zhí)行過程。

三、基于虛擬仿真環(huán)境的課堂教學(xué)與實(shí)踐

基于虛擬仿真環(huán)境EMU8086，以解決問題為導(dǎo)向，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)教學(xué)案例，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融合貫通，更符合人的認(rèn)知過程。從解決問題出發(fā)，可引導(dǎo)學(xué)生明確思路，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)知識(shí)，能有效激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使學(xué)生學(xué)習(xí)過程更有成就感。隨著問題的解決，自然而然地加深了對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握，切實(shí)提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力。

1.指令執(zhí)行過程剖析。《微機(jī)原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容主要包括硬件原理、指令系統(tǒng)和接口技術(shù)三大部分內(nèi)容，主要內(nèi)容概念抽象、難以理解，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)。虛擬仿真技術(shù)可形象地將抽象的概念以直觀的形式展現(xiàn)，基于EMU8086這一虛擬仿真工具，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)教學(xué)案例，使學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握概念、總結(jié)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)分析問題、解決問題的能力，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提供學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)一步使學(xué)生建立面向問題的系統(tǒng)化思維模式。

在指令系統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)于指令往往采取死記硬背的方式，缺乏面向解決問題的思維方法，一方面指令系統(tǒng)顯得零散難記，另一方面，即便背下了指令及語法，也難以在需要時(shí)正確使用。長期這樣，會(huì)使學(xué)生對(duì)課程失去興趣。而借助虛擬仿真環(huán)境，可將這一過程系統(tǒng)化、形象化，便于將看似零散的知識(shí)點(diǎn)串起來。比如，微處理器中實(shí)現(xiàn)表達(dá)式“6-8+7”的處理過程，如圖1所示，借助仿真環(huán)境EMU8086，在課堂上演示源程序編輯、匯編、鏈接、指令的單步運(yùn)行，學(xué)生可觀察任何一條指令執(zhí)行過程中，CPU內(nèi)部所有寄存器、標(biāo)志位的動(dòng)態(tài)變化情況，從而理解狀態(tài)標(biāo)志的作用。

在觀察指令執(zhí)行過程時(shí)，可同時(shí)看到指令匯編后對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制機(jī)器碼，以及指令、操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)情況，能夠直觀形象地展示微型計(jì)算機(jī)工作過程。在實(shí)際課堂教學(xué)中，教師只需以合適的案例提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，通過課堂問答逐步形成解決方案，并在教師機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)場仿真實(shí)驗(yàn)。

2.接口技術(shù)抽象概念直觀化。“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”是人們認(rèn)識(shí)與解決問題的基本方法和規(guī)律。基于虛擬仿真環(huán)境，構(gòu)建問題模型，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過課堂演示使抽象內(nèi)容形象化，再現(xiàn)知識(shí)形成的過程。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，探尋解決問題的思路方法，在這個(gè)過程中，掌握重點(diǎn)、理解難點(diǎn)。

以典型的模擬交通燈仿真實(shí)驗(yàn)為例，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是基于物理實(shí)驗(yàn)箱，需要在特定的時(shí)間、特定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)操作，由于多數(shù)實(shí)驗(yàn)箱的集成度高，實(shí)驗(yàn)過程對(duì)于學(xué)生來說往往只是接幾根線、運(yùn)行一下程序而已，難以達(dá)到使學(xué)生理解掌握利用計(jì)算機(jī)通過接口電路實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制這一教學(xué)目標(biāo)。而且難以在課堂教學(xué)中適時(shí)地進(jìn)行演示。

而借助虛擬仿真環(huán)境，可方便地在課堂上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)過程的分析，對(duì)比源程序，更利于學(xué)生理解設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)“軟”、“硬”配合的思想。如圖2所示，仿真實(shí)驗(yàn)中能動(dòng)態(tài)顯示十字路通燈的亮滅情況，同時(shí)源程序、機(jī)器碼、CPU內(nèi)部寄存器、接口電路內(nèi)寄存器等的實(shí)時(shí)狀態(tài)可方便地進(jìn)行對(duì)比分析。借助于虛擬仿真環(huán)境，學(xué)生可直觀地理解微機(jī)解決實(shí)際問題的方法，可直接觀察接口電路在實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)交換信息中的作用過程，使學(xué)生更好地理解計(jì)算機(jī)與外設(shè)交換信息的方式，將涉及到的知識(shí)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，使學(xué)生建立面向解決問題的思維方式，學(xué)以致用，樹立微機(jī)系統(tǒng)軟件與硬件必須協(xié)同配合才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想。

通過實(shí)際案例，使顯得零碎的知識(shí)得到融合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知其然且知其所以然。利于培養(yǎng)學(xué)生以解決問題為導(dǎo)向，將所學(xué)知識(shí)付諸實(shí)踐。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用微機(jī)解決問題的初步分析能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

四、結(jié)論

借助虛擬仿真技術(shù)，可更好地將《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程中碎片化的知識(shí)融會(huì)貫通。通過案例化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)演示，一方面可切實(shí)提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，活躍課堂氣氛;另一方面，通過抽象內(nèi)容的形象化展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生掌握分析問題、解決問題的方法。教學(xué)過程以幫助學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題為目標(biāo)，使學(xué)生在問題解決的過程中獲得現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，而不僅僅是抽象的程序、結(jié)論，探索實(shí)踐以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明，基于虛擬仿真環(huán)境，可有效提升課堂教學(xué)效果，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提供實(shí)踐動(dòng)手能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]高林.單片機(jī)原理與微機(jī)原理綜合仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，（03）：91-94.

[2]吳殿紅.基于8086的SRAM讀寫控制仿真實(shí)現(xiàn)[J].信息通信，2014，（02）：65-66.

[3]余華芳，何永玲，王寧.《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)改革實(shí)踐與探索[J].教育教學(xué)論壇，2013，（02）：192-194+212.

第2篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 應(yīng)用型本科 數(shù)控仿真系統(tǒng) 數(shù)控技術(shù)

【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）06C-0077-02

應(yīng)用型人才主要是在一定的理論規(guī)范指導(dǎo)下，從事非學(xué)術(shù)研究性工作，其任務(wù)是將抽象的理論符號(hào)轉(zhuǎn)換成具體操作構(gòu)思或產(chǎn)品構(gòu)型，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。也就是說，應(yīng)用型本科的教育是保證培養(yǎng)的人才具有一定的理論知識(shí)，主要是能夠?qū)⑺鶎W(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。應(yīng)用型人才的核心是“用”，本質(zhì)是學(xué)以致用，“用”的基礎(chǔ)是掌握知識(shí)與能力，“用”的對(duì)象是社會(huì)實(shí)踐，“用”的目的是滿足社會(huì)需求，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。

數(shù)控技術(shù)類課程是應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化專業(yè)、數(shù)控技術(shù)專業(yè)的主干課程，在數(shù)控技術(shù)類課程的教學(xué)過程中一般采用理論和實(shí)際結(jié)合的方式進(jìn)行。理論部分主要講解數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工刀具、數(shù)控編程基礎(chǔ)等；實(shí)際操作部分主要是結(jié)合理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)際機(jī)床的操作和典型零件的加工。傳統(tǒng)的理論部分教學(xué)主要通過教師PPT演示，在演示過程中插入文字、動(dòng)畫、圖片對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行講解，傳統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)主要通過老師帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)訓(xùn)車間，通過具體演示零件的加工來完成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控仿真技術(shù)逐漸融入到數(shù)控技術(shù)的教學(xué)和應(yīng)用中，成為數(shù)控技術(shù)教學(xué)的重要輔助手段。根據(jù)桂林航天工業(yè)學(xué)院在實(shí)際教學(xué)過程中傳統(tǒng)教學(xué)方式方法和數(shù)控仿真技術(shù)輔助教學(xué)的實(shí)際情況做如下分析總結(jié)。

一、師資投入

桂林航天工業(yè)學(xué)院現(xiàn)有機(jī)械類學(xué)生中學(xué)習(xí)數(shù)控類課程的約2000人，相關(guān)教師18人，按照教學(xué)計(jì)劃的安排，每周約有700名學(xué)生參加288學(xué)時(shí)的數(shù)控理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，平均到每位相關(guān)教師約每周16學(xué)時(shí)的教學(xué)，參加每位教師課程的學(xué)習(xí)人數(shù)約40人。在教師每周8學(xué)時(shí)理論部分教學(xué)中，采用40名學(xué)生的課堂教學(xué)，按照傳統(tǒng)的PPT課件插入文字、動(dòng)畫、圖片進(jìn)行演示性教學(xué)幾乎沒有實(shí)際的困難，但教學(xué)效果往往欠佳；但每周約8學(xué)時(shí)實(shí)踐教學(xué)，按照傳統(tǒng)模式進(jìn)行就比較困難，每2～4位同學(xué)一臺(tái)機(jī)床，1位教師進(jìn)行指導(dǎo)幾乎無法實(shí)現(xiàn)；一次課兩個(gè)學(xué)時(shí)90分鐘，實(shí)際操作前利用1～2臺(tái)數(shù)控機(jī)床講解約20分鐘，約40個(gè)學(xué)生圍在周圍觀看，很多學(xué)生會(huì)無法看清楚，而且剩下的時(shí)間每臺(tái)機(jī)床分配不到2分鐘時(shí)間，難度和效果可想而知。同時(shí)，由于機(jī)床的生產(chǎn)廠家和型號(hào)非常多，如果只是針對(duì)某種機(jī)床或者某些型號(hào)進(jìn)行講解，很難讓學(xué)生適應(yīng)實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中眾多的機(jī)床廠家和機(jī)床型號(hào)。即使是桂林航天工業(yè)學(xué)院這樣的全國性質(zhì)的數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心，雖然各種機(jī)床有60臺(tái)，總價(jià)值達(dá)到3000多萬元，仍然只能選擇非常有限的幾個(gè)廠家和型號(hào)的機(jī)床。總體上來講，受到場地、經(jīng)濟(jì)的制約，不可能讓學(xué)生全面地操作實(shí)際生產(chǎn)中眾多廠家、型號(hào)、操作系統(tǒng)的機(jī)床。

如果采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，在理論部分和實(shí)踐部分可以完全相結(jié)合，并且由于采用虛擬仿真方式，可以調(diào)用任何廠家、型號(hào)和操作系統(tǒng)的機(jī)床，讓學(xué)生在結(jié)合理論知識(shí)編程的過程中，輸入不同的數(shù)控機(jī)床，體驗(yàn)和理解由于數(shù)控機(jī)床的不同引起的編程格式、編程代碼的差異，以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)過程中的型號(hào)、廠家和數(shù)控系統(tǒng)的差異，充分達(dá)到應(yīng)用型本科主要實(shí)際操作應(yīng)用的能力。例如在桂林航天工業(yè)學(xué)院教學(xué)中使用的南京斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)，開機(jī)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)選擇界面包括了FAUNC、SINUMERIK、EZmotion、華中數(shù)控、北京凱恩帝、大連大森、南京華興等70種；同時(shí)在選擇FANUC 0i-M操作系統(tǒng)后，可以選擇的機(jī)床操作面板包括漢川機(jī)床、南通機(jī)床、南京二機(jī)、濟(jì)南機(jī)床、友嘉機(jī)床、托普機(jī)床、Duoleng、北京機(jī)床、大連機(jī)床、南京邁順、縱橫國際、南京東恒杰必克、臺(tái)中精機(jī)、沈陽機(jī)床、韓國Doosan、巴西Romi、韓國WIA等28家中外機(jī)床廠家的操作面板。以不同的操作系統(tǒng)選擇不同機(jī)床企業(yè)的操作面板，可供選用的機(jī)床幾乎覆蓋整個(gè)加工行業(yè)所使用的各種數(shù)控機(jī)床。

二、教學(xué)安全

對(duì)于教學(xué)安全主要是針對(duì)實(shí)踐操作部分，機(jī)床作為機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機(jī)器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓(xùn)。例如，某高校機(jī)械專業(yè)學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間由于操作失誤，直接導(dǎo)致手臂被機(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，最終不得不截肢。如何避免機(jī)械事故發(fā)生是學(xué)生在實(shí)踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學(xué)校非常強(qiáng)調(diào)安全問題。

傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機(jī)床實(shí)際操作之前并沒有對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況有很清楚的了解，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此很多院校在進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)操作的時(shí)候，多是恐懼危險(xiǎn)的發(fā)生而走走形式，真正實(shí)際進(jìn)行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學(xué)校為了讓學(xué)生參加比賽而培訓(xùn)數(shù)量比較少的學(xué)生，難以達(dá)到教學(xué)計(jì)劃中關(guān)于實(shí)踐教學(xué)部分的實(shí)際要求。而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的數(shù)控教學(xué)，可以在實(shí)際操作之前充分了解數(shù)控機(jī)床面板的操作和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)運(yùn)行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機(jī)床操作的演習(xí)，為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)部分做好充分的準(zhǔn)備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或者操作失誤，既不會(huì)導(dǎo)致機(jī)床的損壞，更不會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡。

三、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(dòng)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(dòng)情況。特別是對(duì)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(dòng)畫軟件制作一些比較詳細(xì)的動(dòng)畫，但是這種動(dòng)畫往往就是固定設(shè)置好的動(dòng)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(dòng)的變化。

目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作，幾乎完全和實(shí)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(shí)際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證的過程中，可以隨時(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)跳轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序段，幫助學(xué)生理解程序中控制對(duì)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(dòng)軌跡，在直觀地展示運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)也可以隨時(shí)更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來獲取不同的軌跡。

四、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)

在實(shí)際的加工過程中，數(shù)控工藝主要體現(xiàn)在刀具、裝夾、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、加工工序等。由于這部分內(nèi)容比較抽象，需要根據(jù)實(shí)際加工的材料、技術(shù)要求、零件現(xiàn)狀等具體情況進(jìn)行講解。傳統(tǒng)授課方式只是通過語言的描述、圖片的展示來完成內(nèi)容的講解，學(xué)生很難理解。

在采用數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)過程中，可以根據(jù)加工零件結(jié)構(gòu)的不同，按照工序要求講解各種刀具的結(jié)構(gòu)、刀具的尺寸參數(shù)；并且?guī)缀醪皇苋魏蜗拗疲谒刮謹(jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)的數(shù)控車刀包括了14種車刀刀桿、各種形狀的刀刃，并可以根據(jù)加工需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，也可以根據(jù)實(shí)際機(jī)床的結(jié)構(gòu)選擇四方刀架、八方刀架、十六方刀架，或者選擇前置刀架和后置刀架，滿足數(shù)控車床在加工各種零件的需求；在數(shù)控加工中心包括15種各種類型的刀具，同樣可以根據(jù)需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，選擇各種形式的刀庫，滿足數(shù)控銑削和加工中心加工各類零件的需求。

同時(shí)也可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征選擇適合的裝夾方式，也可以設(shè)計(jì)自己的專用夾具以滿足不同工藝裝夾的需求，使學(xué)生可以根據(jù)裝夾的情況，正確理解程序編寫過程中避開裝夾，防止車削或者銑削到夾具的零件，滿足工藝講解過程中關(guān)于工件裝夾的要求。斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)為數(shù)控銑床和加工中心工件提供了三種可選擇的裝夾方式，包括直接裝夾、工藝板裝夾和平口鉗裝夾，以滿足不同零件加工關(guān)于裝夾的要求，數(shù)控車床根據(jù)板料或管料的需求提供外圓裝夾方式和內(nèi)孔裝夾方式，以滿足車削零件加工的需求。

綜上所述，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)于應(yīng)用型本科的數(shù)控技術(shù)類課程的教學(xué)中可以適應(yīng)不同專業(yè)方向關(guān)于數(shù)控知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，在減少師資投入的情況下學(xué)生可以盡可能多地了解和模擬操作時(shí)間生產(chǎn)中眾多廠家、型號(hào)和操作系統(tǒng)的機(jī)床，以適應(yīng)未來走向工作崗位進(jìn)行數(shù)控編程或者操作機(jī)床的需求；同時(shí)從教師實(shí)際教學(xué)的角度，在理論教學(xué)方面，可以結(jié)合數(shù)控仿真軟件，實(shí)時(shí)地通過仿真操作來幫助學(xué)生理解數(shù)控編程和數(shù)控工藝的基本知識(shí)，同時(shí)也可以模擬不同機(jī)床的實(shí)際操作，大大減少事故率，保證教學(xué)過程以及學(xué)生參加工作后實(shí)際操作機(jī)床的危險(xiǎn)。經(jīng)過桂林航天工業(yè)學(xué)院多名教師近年來采用傳統(tǒng)教學(xué)方式和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)證明，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技能的時(shí)候，一方面學(xué)習(xí)興趣大大提高，學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的激情比簡單枯燥的傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有明顯的差異，另一個(gè)方面學(xué)生學(xué)習(xí)的效果也明顯提升，實(shí)際掌握數(shù)控知識(shí)和數(shù)控操作的能力明顯提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]潘懋元，石慧霞.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的歷史探源[J].江蘇高教，2009（1）

[2]吳中江，黃成亮.應(yīng)用型人才內(nèi)涵及應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)[J].高等工程教育研究，2015（2）

[3]鄧遵義，李攀峰.數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的淺析[J].中國電力教育，2010（6）

[4]潘應(yīng)輝.數(shù)控仿真軟件教學(xué)應(yīng)用探討[J].武夷學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（2）

[5]于久清.數(shù)控車床/加工中心編程方法、技巧與實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014

第3篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：深靜脈血栓；婦科腫瘤手術(shù)；預(yù)防治療隨著近幾年來婦科腫瘤術(shù)后并發(fā)深靜脈血栓的發(fā)病率逐漸升高，人們由原來的治療深靜脈血栓慢慢的轉(zhuǎn)向采取預(yù)防發(fā)病的措施，并且有關(guān)預(yù)防治療的方法越來越受到人們的重視[1]。為了研究和分析如何正確有效的預(yù)防婦科腫瘤術(shù)后深靜脈血栓的發(fā)生或者降低它發(fā)病率，因此選取我院在2011年1月～2013年1月收治的120例此患者的臨床資料，現(xiàn)報(bào)告如下。

1資料與方法

1.1 一般資料選取我院在2011年1月~2013年1月收治的120例做過婦科腫瘤術(shù)的患者為研究對(duì)象，將她們隨機(jī)分成兩組，實(shí)驗(yàn)組60例，患者年齡為53~72歲，平均60.5歲，患者體重為55~82kg，平均68.5kg。對(duì)照組60例，患者年齡為50~70歲，平均63.3歲，患者體重為54~80kg，平均65.4kg。兩組患者在病情和體質(zhì)等各個(gè)方面無明顯差異，具有可比性。

1.2 方法實(shí)驗(yàn)組患者實(shí)施預(yù)防治療：在手術(shù)后的第1d開始給予速避凝100IU/kg，且注射1次/d，選擇肚臍周圍的皮下注射，連續(xù)治療10d為一個(gè)療程。而且要給患者每天進(jìn)行一次靜脈滴注500ml低分子右旋糖酐和20mL的復(fù)方丹參注射液，連續(xù)治療10d為一個(gè)療程。同時(shí)派護(hù)理人員將患者的下肢抬高實(shí)施按摩，要求患者穿上醫(yī)用的彈力襪，這樣可以適當(dāng)?shù)脑黾酉轮耐鈦韷毫Α?duì)照組實(shí)施平通的抗凝治療方式，對(duì)患者給予口服腸溶阿司匹林50mg和潘生丁50mg，3次/d，連續(xù)服用5d。

1.3 效果判定指標(biāo)治愈的現(xiàn)象為深靜脈血栓的癥狀全部消失，患者下肢的靜脈回復(fù)正常；治療有效的現(xiàn)象為：深靜脈血栓的癥狀明顯減輕，患者下肢靜脈血管的血流超過25%以上；無效的現(xiàn)象為：患者深靜脈血栓癥狀無改善，血循環(huán)不暢通。總有效率=治愈率+有效率。統(tǒng)計(jì)和觀察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組患者治療后的不良反應(yīng)情況。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理統(tǒng)計(jì)分采用SPSS11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)的資料用χ2檢測，以P

2結(jié)果

2.1 兩組患者的治療情況兩組患者在分別進(jìn)行了相應(yīng)的治療之后的情況都有所改善，實(shí)驗(yàn)組的總有效率為91.76%明顯高于對(duì)照組的總有效率64%，P

2.2 兩組患者的不良反應(yīng)發(fā)生率對(duì)比對(duì)照組患者出現(xiàn)了肺栓塞和血壓下降等不良的反應(yīng)，發(fā)病率為31.63%明顯高于實(shí)驗(yàn)組1.70%，P

3討論

近些年來隨著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷的應(yīng)用與醫(yī)學(xué)界當(dāng)中，相當(dāng)一部分患有婦科疾病的患者都趨向于手術(shù)治療，一方面是因?yàn)槭中g(shù)治療更加直接徹底，另一方面是因?yàn)閷?duì)當(dāng)今的醫(yī)學(xué)界的手術(shù)技術(shù)比較信賴。特別是當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)身體中出現(xiàn)腫瘤的情況時(shí)，第一時(shí)間想到的便是手術(shù)切除治療，但是手術(shù)切除腫瘤并不是毫無安全隱患可言，而且手術(shù)之后的患者常常出現(xiàn)并發(fā)癥，且深靜脈血栓患者居多，同時(shí)醫(yī)學(xué)界也關(guān)注到了這種問題，因此現(xiàn)在很多醫(yī)學(xué)界的專家都在積極的研究要如何預(yù)防這種術(shù)后并發(fā)癥的出現(xiàn)和一旦出現(xiàn)了該采取什么樣的治療方法。深靜脈血栓之所以發(fā)病率較高是因?yàn)槟[瘤患者在術(shù)后長期處于一種無法正常運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，血液的回流速度就會(huì)大大降低，尤其是下肢靜脈血管的血流速度相當(dāng)緩慢，一旦出現(xiàn)血液凝固就會(huì)引發(fā)深靜脈血栓[2]。

本文對(duì)實(shí)驗(yàn)組患者實(shí)施的預(yù)防治療中采用的低分子右旋糖酐和復(fù)方丹參注射液是因?yàn)榈头肿佑倚囚軌蚋纳迫梭w的微循環(huán)系統(tǒng)，而且可以阻止紅細(xì)胞聚集，進(jìn)而預(yù)防靜脈血栓的形成。復(fù)方丹參注射液能夠及時(shí)溶解初期形成的血栓，只要經(jīng)常給患者的下肢做按摩引導(dǎo)患者做微量的運(yùn)動(dòng)，可以有效的預(yù)防術(shù)后患者并發(fā)的深靜脈血栓的出現(xiàn)[3]。對(duì)兩組患者分別實(shí)施不同的治療方法之后，預(yù)防治療的實(shí)驗(yàn)組總有效率為91.76%明顯高于對(duì)照組的總有效率64%，P

通過文中對(duì)術(shù)后并發(fā)深靜脈血栓預(yù)防治療的論述，實(shí)施正確的預(yù)防手段和治療方法對(duì)婦科腫瘤的患者來講，可以極大的降低下肢深靜脈血栓發(fā)生的概率。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉毅.婦科腫瘤術(shù)后下肢深靜脈血栓塞的觀察與護(hù)理[J].中國當(dāng)代醫(yī)藥，2012，（03）：144-145.

第4篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:系統(tǒng)模擬與仿真;課程教學(xué);實(shí)例演示

中圖分類號(hào):TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)22-6369-03

Simulation Exemplars for System Simulation Course

HUANG Han-ming

(College of Computer Science and Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Abstract: This paper briefly narrates the general concepts of system and various system theories, and introduces the necessity of system simulation for the researches of systems. Then the teaching purpose and main contents of system simulation course are given. After that, some understandings in this course teaching experiences are presents. Finally, several having applied measures which might be helpful to enhance the effect of teaching are discussed:reinforce simulation principles teaching, guide students broadening scope of knowledge, use simulation case studies as education emphases

Key words: system simulation; course pedagogy; exemplar demonstration

系統(tǒng)是一個(gè)與環(huán)境相對(duì)的概念,任何相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的部分所組成的一個(gè)整體皆可稱為一個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)的各個(gè)組成部分之間,通過物質(zhì)、能量和信息的交換而相互關(guān)聯(lián)、相互影響、相互作用;系統(tǒng)與環(huán)境之間,亦存在著物質(zhì)、能量和信息的輸入、輸出關(guān)系。早在古代中國和古希臘的哲學(xué)中,就包含樸素的系統(tǒng)思想。隨著社會(huì)的發(fā)展和近、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的興起與進(jìn)步,在軍事、工程、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等諸多領(lǐng)域,都存在著大量的有關(guān)系統(tǒng)的問題。為解決這些問題,20世紀(jì)40年代相繼產(chǎn)生了運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論和一般系統(tǒng)論等系統(tǒng)理論;20世紀(jì)40年代以來,系統(tǒng)理論被大量應(yīng)用于工程實(shí)踐,系統(tǒng)工程應(yīng)用學(xué)科迅速發(fā)展,同時(shí)其他科學(xué)技術(shù)學(xué)科也在不斷獲得新的突破與發(fā)展,從而對(duì)各種系統(tǒng)的性質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)在不斷深入,產(chǎn)生的一些新的系統(tǒng)理論:耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、動(dòng)力系統(tǒng)理論、混沌理論、突變論等。

當(dāng)前,對(duì)復(fù)雜及復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的研究是系統(tǒng)科學(xué)這門學(xué)科的熱點(diǎn)。國際上,有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)科學(xué)研究可分為三個(gè)主要學(xué)派:“歐洲學(xué)派” ―― 以非線性自組織理論為核心內(nèi)容的系統(tǒng)理論(系統(tǒng)元素為無機(jī)物,源于物理、化學(xué)系統(tǒng));“美國學(xué)派” ―― 以圣菲研究所(SFI)為代表的理論框架(系統(tǒng)元素為有機(jī)物,具主動(dòng)性,源于生物系統(tǒng));“中國學(xué)派” ―― 以開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)理論為核心的體系(系統(tǒng)元素為“人”,源于大工程協(xié)作系統(tǒng))。其實(shí),這三個(gè)主要學(xué)派的主要區(qū)別只是從系統(tǒng)的不同層次為出發(fā)點(diǎn)去把握系統(tǒng)的性質(zhì)和規(guī)律;它們的共同點(diǎn)可認(rèn)為是要從整體上去認(rèn)識(shí)問題和解決問題,對(duì)系統(tǒng)的許多性質(zhì),部分和的累加并不一定等于整體,整體很可能大于部分和,由于涌現(xiàn)性,整體會(huì)出現(xiàn)一些任一部分所不曾擁有的新性質(zhì)。

由于現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的廣泛性、多樣性和復(fù)雜性,如果直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行觀測、實(shí)驗(yàn)和研究,可能會(huì)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)造成破壞性影響而且可重復(fù)性很可能也差,或者用真實(shí)系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)間過長,或費(fèi)用太昂貴。對(duì)于工程系統(tǒng),在系統(tǒng)建立之前需要對(duì)其結(jié)構(gòu)、行為特性開展研究,但真實(shí)系統(tǒng)尚不存在。這些情況下,系統(tǒng)的模擬仿真是唯一可行的研究手段。

1 系統(tǒng)模擬仿真課程的教學(xué)目的

系統(tǒng)模擬仿真課程的教學(xué)目的為:培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)分析和解決各類學(xué)科中出現(xiàn)的一般復(fù)雜系統(tǒng)問題的能力,掌握多種解決各種復(fù)雜系統(tǒng)問題的研究、設(shè)計(jì)與分析方法。通過本課程的教學(xué),希望學(xué)生能了解系統(tǒng)模型的形式化描述;掌握連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域與頻域建模仿真方法:龍格-庫塔法、線性多步法、離散相似法、替換法、根匹配法等;了解離散事件系統(tǒng)的一般概念和離散事件系統(tǒng)的建模工具――Petri網(wǎng),掌握經(jīng)典的離散事件系統(tǒng):單服務(wù)臺(tái)與多服務(wù)臺(tái)排隊(duì)系統(tǒng),庫存系統(tǒng)等的仿真方法;掌握離散事件系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)的分析方法;了解現(xiàn)代仿真技術(shù)――虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一般概念、分析建模方法和和基于Agent的的建模方法及Swarm仿真和分布建模仿真。

系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)碩士點(diǎn)的設(shè)立是為了滿足國家和廣西的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要,旨在培養(yǎng)高層次的復(fù)合型研究與管理人才。系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)碩士點(diǎn)有兩個(gè)專業(yè):系統(tǒng)理論和系統(tǒng)分析與集成,其中系統(tǒng)理論專業(yè)從2004年起開始面向全國招生,系統(tǒng)分析與集成專業(yè)從2006年起招生。系統(tǒng)模擬仿真課程是系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)碩士生的必修課程,本人從2006年起到目前為止連續(xù)5年擔(dān)任了本門課程的任課教師,在此對(duì)這幾年的教學(xué)實(shí)踐作些總結(jié),以圖對(duì)本課程后續(xù)的教學(xué)水平的提高和教學(xué)效果的完善能有所幫助。

2 課程基礎(chǔ)建設(shè)

專業(yè)課程與選修課程的組成,不同課程的先后安排和教材的選擇對(duì)教學(xué)目的之達(dá)成與教學(xué)效果之提高至關(guān)重要。系統(tǒng)模擬仿真課程的先修課程為:控制理論,概率統(tǒng)計(jì),至少一種通用程序設(shè)計(jì)語言(如:C/C++程序設(shè)計(jì)語言和Matlab編程語言)。這幾年教學(xué)過程中的有些學(xué)期,在本課程剛開始時(shí),有些學(xué)生反映從未接觸過其中一門或兩門先修課程,應(yīng)學(xué)生的要求,用一、兩次課程的時(shí)間介紹相應(yīng)課程,解釋其中的重要內(nèi)容,并鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)相應(yīng)課程,難懂之處同學(xué)之間互相探討,并及時(shí)向老師請(qǐng)教。教材選擇的是美國多家高校系統(tǒng)仿真類課程普遍采用的, 由清華大學(xué)出版社出版的原版影印英文教材[1]。該教材著眼于離散事件系統(tǒng)仿真的原理和方法學(xué)的闡述,基本概念通過實(shí)例加以闡述展開,對(duì)仿真方法、技術(shù)談?wù)撋钊?對(duì)新技術(shù)發(fā)展方向描述明確。該教材以C/C++和Fortran為仿真算法的主要編程語言。

開始的連續(xù)2年只使用該教材進(jìn)行教學(xué),有些學(xué)生反應(yīng)跟不上教學(xué)進(jìn)度,仔細(xì)了解,跟不上的原因是難以完全讀懂教材中的英文內(nèi)容和從未學(xué)過C/C++和Fortran語言。為讓每位學(xué)生都能掌握好基本仿真方法、技術(shù)而又不失去對(duì)仿真前沿研究的了解,后增加系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)的一般理論及其工程應(yīng)用[2]的介紹,連續(xù)系統(tǒng)仿真原理[3]的介紹和較容易編程實(shí)現(xiàn)的仿真實(shí)例教學(xué)[4]。作業(yè)與考試方式、頻次的安排設(shè)置對(duì)加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和提高學(xué)習(xí)效果起著極大的作用,除了常規(guī)作業(yè)和期末考試外,增加了每學(xué)期每位學(xué)生上講臺(tái)講解至少30分鐘提前布置的、要求學(xué)生課后完成的仿真建模實(shí)例小作業(yè)并接著深入討論。還安排了學(xué)期結(jié)束時(shí)應(yīng)完成的較復(fù)雜的系統(tǒng)仿真編程大作業(yè),并撰寫一份系統(tǒng)仿真應(yīng)用的研究報(bào)告。

3 提高教學(xué)效果的措施

3.1 加強(qiáng)仿真原理教學(xué)

現(xiàn)代仿真是基于計(jì)算機(jī)、利用合適的算法通過模型(物理的或數(shù)學(xué)的)以代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究的一門學(xué)科和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。 仿真過程中系統(tǒng)、模型與計(jì)算機(jī)(包括軟、硬件)的關(guān)系如圖1所示。這里模型通常是指數(shù)學(xué)模型。常用的數(shù)學(xué)模型[5]有:初等模型、確定性連續(xù)模型、確定性離散模型和隨機(jī)模型。如該圖所示,系統(tǒng)建模、仿真建模和仿真實(shí)驗(yàn)為系統(tǒng)仿真的三個(gè)基本活動(dòng)。

系統(tǒng)的模型是實(shí)際系統(tǒng)的簡化或抽象,分物理模型與數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)模型的形式化描述一般可表述為:

S=(T,U,Ω,X,Y,δ,f)

其中:T―時(shí)間基, 其若為整數(shù),則系統(tǒng)S為離散系統(tǒng),若為實(shí)數(shù),則系統(tǒng)S為連續(xù)系統(tǒng);U―輸入集,U?奐Rn,n∈I+;Ω―輸入段集,某時(shí)間內(nèi)的輸入模式,是(U,T)的子集;X―系統(tǒng)狀態(tài)集,是系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)建模的核心;Y―系統(tǒng)輸出集;δ―系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù);f―系統(tǒng)輸出函數(shù),可表達(dá)為:f:X×U×TY。

實(shí)際建模時(shí),模型描述的詳細(xì)程度可用如下3個(gè)水平來表示:(1)行為水平,只知系統(tǒng)的輸入輸出,系統(tǒng)被視為“黑箱”;(2)分解結(jié)構(gòu)水平,系統(tǒng)輸入輸出及結(jié)構(gòu)組成已知,系統(tǒng)被視為多個(gè)簡單“黑箱”的組合;(3)狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平,系統(tǒng)的輸入輸出,內(nèi)部狀態(tài)及轉(zhuǎn)移函數(shù)皆為已知。要全面了解仿真過程的核心內(nèi)容,需要較全面的數(shù)學(xué)知識(shí)、計(jì)算方法知識(shí)和編程語言知識(shí)。

由圖1可知,系統(tǒng)仿真的第1步是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。雖然另有一門課程―《數(shù)學(xué)模型》(或稱《數(shù)學(xué)建模》)(應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)課程)專門介紹個(gè)各種數(shù)學(xué)建模方法,如不特別介紹,本專業(yè)學(xué)生或許不知有該課程的存在。在建立好系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,可能需要利用《計(jì)算方法》中的專門知識(shí),基于學(xué)生熟悉的編程語言(Fortran,C/C++, C#或Matlab等),如學(xué)生對(duì)任一編程語言都不了解,推薦學(xué)生優(yōu)先選擇較容易入門且有大量編程工具箱可資利用的Matlab編程語言,把數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)算法程序,得到仿真模型。在設(shè)置好各可調(diào)參數(shù)條件下運(yùn)行仿真模型(即仿真算法程序),即可得到一系列的輸出,這些輸出要進(jìn)行各種分析[1],如條件允許,并應(yīng)該與實(shí)際系統(tǒng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)作對(duì)比分析。

3.2 引導(dǎo)學(xué)生擴(kuò)展知識(shí)面

仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域--機(jī)械、航空、電力、冶金、化工、電子等方面,和非工程領(lǐng)域DD交通管理、生產(chǎn)調(diào)度、庫存控制、生態(tài)環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面。幾乎滲透于每一個(gè)需要計(jì)算的領(lǐng)域和學(xué)科,相關(guān)文獻(xiàn)十分豐富。許多學(xué)術(shù)期刊都刊登有系統(tǒng)模擬仿真方面的研究論文,其中系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的期刊,尤其值得同學(xué)們?nèi)チ私夂蛯W(xué)習(xí),以擴(kuò)展知識(shí)面和了解建模仿真方面的前沿研究。

應(yīng)該特別留意的期刊有:中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院期刊學(xué)會(huì)(/)主辦的《系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)》(中) ,《系統(tǒng)科學(xué)與復(fù)雜性》(英)和《系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》,中國系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)與航天科工集團(tuán)706所主辦的《系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)》,美國伊利諾伊大學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)研究中心主辦的《復(fù)雜系統(tǒng) 》,美國UL控制與系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)和弗羅茨瓦夫理工大學(xué)主辦的《系統(tǒng)科學(xué) 》,IEEE的《智能系統(tǒng)》,圣菲研究所的《復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)報(bào)》等。

每年都有多次由不同機(jī)構(gòu)發(fā)起、在不同國家舉辦的有關(guān)系統(tǒng)仿真的國際學(xué)術(shù)會(huì)議。通過各個(gè)級(jí)別的系統(tǒng)科學(xué)學(xué)會(huì)或系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)網(wǎng)站,或直接通過搜索引擎(如, )可檢索到最近舉辦過的系統(tǒng)仿真會(huì)議介紹或論文,以及即將舉辦的系統(tǒng)仿真會(huì)議的地點(diǎn)、時(shí)間和投稿須知, 如:國際系統(tǒng)科學(xué)學(xué)會(huì)(International Society for the Systems Sciences, ISSS)網(wǎng)站上 /world/index.php 有當(dāng)年的年度會(huì)議信息和最近幾年的會(huì)議資料。

3.3 以仿真實(shí)例教學(xué)為教學(xué)重點(diǎn)以提高學(xué)生的實(shí)際分析問題和解決問題的能力

課堂上詳細(xì)講解一些較簡單的系統(tǒng)問題的仿真實(shí)例,可以使學(xué)生逐步明確并不斷加深對(duì)建模仿真整個(gè)流程的理解:從分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或行為導(dǎo)出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,再根據(jù)所導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型使用某種編程工具實(shí)現(xiàn)仿真建模,形成相應(yīng)的仿真算法程序,最后運(yùn)行仿真算法程序,分析結(jié)果并與實(shí)際系統(tǒng)相應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)比。

編程工具的介紹也要兼顧學(xué)習(xí)效率和算法理解徹底性, 教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)如只介紹通用編程語言(如C/C++)實(shí)現(xiàn)仿真算法程序,學(xué)生表示是可以徹底理解所討論問題的算法及代碼;但過后一段時(shí)間,再面對(duì)類似但稍微復(fù)雜些的問題,學(xué)生就顯得有些不知如何下手改寫原來的程序以解決當(dāng)前的問題。而如使用Matlab .m源碼文件實(shí)現(xiàn)仿真代碼,學(xué)生基本能正確改寫程序。如使用更高抽象層上的Simulink模型實(shí)現(xiàn)仿真,學(xué)生可以輕松解決類似新問題。現(xiàn)在采用初次碰到典型案例問題時(shí),采用C語言實(shí)現(xiàn)仿真算法,再次碰到類似問題時(shí)使用Matlab.m源碼,更多的或更復(fù)雜的仿真案例,則采用Simulink構(gòu)建仿真模型。

所選擇的仿真實(shí)例兼顧確定與隨機(jī)系統(tǒng),連續(xù)與離散系統(tǒng)。所列舉過的離散隨機(jī)系統(tǒng)有:單服務(wù)員排隊(duì)系統(tǒng)(M/M/1)和多服務(wù)員排隊(duì)系統(tǒng)(M/M/N)的仿真;多工作站排隊(duì)系統(tǒng)的仿真;采用不同排隊(duì)策略的銀行排隊(duì)系統(tǒng)仿真。 列舉過的連續(xù)確定系統(tǒng)有: 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真;傳染病感染傳播仿真;森林救火策略仿真;戰(zhàn)斗減員仿真;游擊戰(zhàn)策略仿真;香煙有害物質(zhì)進(jìn)入人體體內(nèi)的累積量仿真以及生物種群規(guī)模漲落(Volterra模型)仿真等。

下面以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真和戰(zhàn)斗減員仿真為例,對(duì)建模仿真的整個(gè)過程進(jìn)行簡要描述:

仿真實(shí)例一.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真:

對(duì)圖示單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中常見的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。已知連桿長度:r2=0.1m,r3=0.4m,連桿的轉(zhuǎn)速:ω2=2,ω3=3,設(shè)曲柄r2以勻速旋轉(zhuǎn),ω2=50r/s。初始條件:θ2=θ3=0。仿真以ω2為輸入,計(jì)算ω3和1,仿真時(shí)間0.5s。

利用Simulink建模如下:

模塊程序運(yùn)行過程中自動(dòng)顯示如圖4所示動(dòng)畫。

所求仿真時(shí)間0.5s內(nèi)1和ω3的變化圖像如圖5。

圖5 0.5s內(nèi)的滑塊運(yùn)動(dòng)速度1 (上圖)和連桿轉(zhuǎn)速ω3(下圖)

仿真實(shí)例二.戰(zhàn)斗減員問題仿真:

該戰(zhàn)爭模型只考慮雙方兵力的多少和戰(zhàn)斗力的強(qiáng)弱。 假設(shè):(1) 用x(t)和y(t)表示甲乙交戰(zhàn)雙方時(shí)刻t的兵力,不妨視為雙方的士兵人數(shù);(2)每一方的戰(zhàn)斗減員率取決于雙方的兵力和戰(zhàn)斗力,用f和g表示; (3)現(xiàn)只對(duì)甲方進(jìn)行分析。甲方士兵公開活動(dòng),處于乙方的每一個(gè)士兵的監(jiān)視和殺傷范圍之內(nèi),一旦甲方某個(gè)士兵被殺傷,乙方的火力立即集中在其余士兵身上,所以甲方的戰(zhàn)斗減員率只與乙方兵力有關(guān),可以簡單地設(shè)f與y成正比,即f=ay。a表示乙方平均每個(gè)士兵對(duì)甲方士兵的殺傷率(單位時(shí)間的殺傷數(shù)),稱乙方的戰(zhàn)斗有效系數(shù)。a可以進(jìn)一步分解為a=rypy,其中ry是乙方的射擊率(每個(gè)士兵單位時(shí)間的射擊次數(shù)),py是每次射擊的命中率。由這些假設(shè)可得本問題的連續(xù)時(shí)間模型(方程):

又設(shè)系統(tǒng)輸入為甲乙方的射擊率rx,ry,每次射擊的命中率px,py,雙方初始兵力x0,y0。系統(tǒng)輸出為哪一方獲勝以及獲勝時(shí)的剩余兵力。要求有輸入、輸出界面及仿真過程。如何對(duì)微分方程進(jìn)行求解,并判斷哪一方獲勝是本問題仿真的關(guān)鍵。

使用GUIDE(圖形用戶接口開發(fā)環(huán)境)接口實(shí)現(xiàn)以上簡單的一階微分方程。

調(diào)入該模型程序,按F5運(yùn)行,出現(xiàn)如圖6所示界面。

在界面中輸入?yún)?shù),點(diǎn)擊“執(zhí)行仿真計(jì)算”按鈕,就會(huì)在結(jié)果欄中顯示哪一方獲勝,及其剩余人數(shù)。

設(shè)甲乙雙方射擊率都為0.03,初始兵力都為1000,每次射擊的命中率分別為0.023和0.026。執(zhí)行仿真計(jì)算后可知是“乙方獲勝”,剩余兵力為339。如圖7所示。

4 總結(jié)

努力加強(qiáng)系統(tǒng)仿真原理教學(xué),以較簡單的經(jīng)典系統(tǒng)建模實(shí)例的仿真模型的建立為依托,讓學(xué)生在仿真實(shí)例的課堂教學(xué)中逐步明確并不斷加深對(duì)建模仿真整個(gè)流程的理解。仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域和非工程領(lǐng)域,相關(guān)文獻(xiàn)十分豐富,涵蓋面十分廣闊的,而課堂教學(xué)的課時(shí)十分有限。如果我們把系統(tǒng)模擬與仿真這門學(xué)科比作是一片森林,文獻(xiàn)可看作是其中的樹木,仿真的實(shí)際應(yīng)用則可看作生活于森林中的動(dòng)物,當(dāng)然動(dòng)物也依賴于這片森林的鄰域森林(其他學(xué)科)。課堂教學(xué)只是帶學(xué)生來到這片森林邊沿,仿真原理、理論教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察了眼前的樹木,而課堂仿真實(shí)例教學(xué)則是與學(xué)生一起欣賞了樹枝上美麗的小鳥。 對(duì)這片森林更深入的了解需要學(xué)生自己出發(fā)去跋涉的、去游歷、去探索、去欣賞。當(dāng)然,帶學(xué)生到這片森林應(yīng)該先哪個(gè)邊沿,才能讓學(xué)生對(duì)這片森林有準(zhǔn)確的了解并迅速喜歡上這片森林,需要帶領(lǐng)者對(duì)這片森林整體的和更準(zhǔn)確的了解,也需要到過這片森林的同學(xué)們的意見反饋。

參考文獻(xiàn):

[1] Law A M.Simulation Modeling and Analysis[M].北京:清華出版社,2000.

[2] 許國志.系統(tǒng)科學(xué)與工程研究[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2001.

[3] 肖田元.系統(tǒng)仿真導(dǎo)論[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.

第5篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

在現(xiàn)代信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，積累經(jīng)驗(yàn)并應(yīng)進(jìn)行改革探索，并針對(duì)應(yīng)用型人才需采用虛擬和實(shí)際相結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合的模式。可以看出，現(xiàn)代仿真技術(shù)在信息學(xué)科教學(xué)，特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。仿真技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，必將加快信息學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深化改革，促進(jìn)了教育觀念的改變是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新的實(shí)驗(yàn)手段。

信息學(xué)科教學(xué)中仿真技術(shù)的應(yīng)用

目前，國內(nèi)外眾多高校在信息類課程的教學(xué)過程中，對(duì)計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)做了大量有意義的探索，并取得了相對(duì)豐碩的研究成果。

（1）通信專業(yè)教學(xué)中的仿真技術(shù)。近年來，隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段和設(shè)計(jì)方法通常不能夠適應(yīng)目前通信系統(tǒng)急劇增加的復(fù)雜性要求。在通信專業(yè)的實(shí)際教學(xué)過程中，基于相關(guān)常用的仿真軟件，通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)也已逐漸成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及對(duì)其定性進(jìn)行驗(yàn)證的重要手段[5,6]。例如，對(duì)通信系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)并測試其性能；同時(shí)，在復(fù)雜的環(huán)境中無線電通信以及抗干擾通信系統(tǒng)的抵抗衰落和多徑效應(yīng)能力。但由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的實(shí)際測試設(shè)備價(jià)格高昂，而且系統(tǒng)也往往具有不可測試特性。例如，在日常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教育單位不太可能對(duì)實(shí)際營運(yùn)中的通信網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試。因此，這使得高校相關(guān)信息專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)面臨挑戰(zhàn)。這樣，基于相關(guān)軟件與算法對(duì)其進(jìn)行仿真就成為一種理想的選擇。通常，通信系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的軟件實(shí)現(xiàn)、通信過程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的智能化性能分析等系統(tǒng)及其部分功能的模擬大都基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來完成。其中，仿真算法可以直接映射為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的硬件。而基于仿真工具的軟件無線電技術(shù)使得通信信號(hào)處理方法得到廣泛應(yīng)用。此外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)通信系統(tǒng)不同模塊的性能分析也有著不可替代的作用。例如，在基帶信號(hào)處理過程中可以通過合適的仿真軟件來實(shí)現(xiàn)傳輸信號(hào)的相應(yīng)變換。從而得出預(yù)編碼、自適應(yīng)均衡、信道編解碼、信源編解碼以及信息安全算法等等。此外，在復(fù)雜、時(shí)變的信息傳輸環(huán)境中，現(xiàn)代通信系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)算法更將會(huì)趨于復(fù)雜[7,8]。例如，在科研和教學(xué)中涉及到的信道估計(jì)的自適應(yīng)算法、MIMO技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)中的多用戶檢測算法、信道編解碼算法等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，必須利用仿真技術(shù)對(duì)算法在實(shí)際通信環(huán)境中的適應(yīng)性進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。

（2）基于硬件設(shè)計(jì)教學(xué)中的仿真技術(shù)。實(shí)現(xiàn)微處理器和數(shù)字信號(hào)處理芯片是現(xiàn)代信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)。系統(tǒng)中各個(gè)硬件模塊的實(shí)現(xiàn)通常基于硬件仿真技術(shù)的理論與先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)的相互結(jié)合進(jìn)行分析。因此，仿真技術(shù)在信息專業(yè)教學(xué)過程中硬件的控制實(shí)現(xiàn)中也就有著重要的應(yīng)用[7]。在實(shí)際硬件仿真教學(xué)中，基于不同仿真平臺(tái)，例如Max+plus、QuartusII等軟件,通過VHDL、VerilogHDL等語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的物理器件性能進(jìn)行仿真。在目前很多信息系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，這主要表現(xiàn)為從基于硬件的集成電路模式逐步轉(zhuǎn)為一些硬件仿真軟件編程來實(shí)現(xiàn)的映射模式。

（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)中的仿真技術(shù)應(yīng)用。在通常信息學(xué)科的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)中，其復(fù)雜性已經(jīng)很難通過傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析來完成。而在更高層的協(xié)議設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中所涉及的仿真代碼可以將其設(shè)為相應(yīng)通信協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)的核心代碼。因此，在信息學(xué)科教學(xué)中，仿真方法在網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議的復(fù)雜性中也有著重要的應(yīng)用[9，10]。為了準(zhǔn)確、快速地對(duì)信息學(xué)科教學(xué)過程中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能完成評(píng)估。同時(shí)，如果采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以避免掉大量的理論性能分析過程中出現(xiàn)的障礙。另外，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行建模，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)參數(shù)的選擇和調(diào)整，并能夠快速模擬系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境中的行為表現(xiàn)。基于上述的仿真技術(shù)，可對(duì)教學(xué)中所應(yīng)用的信號(hào)處理算法、信息傳輸協(xié)議等及其相關(guān)性能做出評(píng)估以便進(jìn)一步改進(jìn)。因此，算法和協(xié)議的仿真成為實(shí)際系統(tǒng)中功能實(shí)現(xiàn)的重要手段。為了考查網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和利用效率，在實(shí)際的現(xiàn)代信息系統(tǒng)中提出了各種復(fù)雜且具有層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議，進(jìn)而構(gòu)建結(jié)合無數(shù)節(jié)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)。可以看出，基于仿真平臺(tái)的仿真技術(shù)對(duì)實(shí)際環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真分析評(píng)估中有著不可分割的地位。

總之，在信息學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐中，基于平臺(tái)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)有著重要的應(yīng)用。透過仿真技術(shù)，學(xué)生基于已有的理論可以對(duì)比傳統(tǒng)信息理論技術(shù)所研究的對(duì)象深入學(xué)習(xí)和研究。此外，通過仿真技術(shù)可以在仿真過程中實(shí)時(shí)修改系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)能夠評(píng)估參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響，使其更加接近真實(shí)環(huán)境。

常用仿真軟件

目前，在信息學(xué)科的實(shí)際教學(xué)中，適用于系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的軟件仿真軟件較多，例如Matlab，Labview，SystemView等。其中，Matlab／Simulink是目前廣泛應(yīng)用于科研和教學(xué)中較為常見的仿真與計(jì)算平臺(tái)。均可完成教學(xué)中所遇到的仿真實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算，例如可以通過Matlab實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)仿真中的數(shù)值計(jì)算、算法驗(yàn)證等分析等領(lǐng)域。而Simulink是Matlab中最重要的組件之一，它對(duì)系統(tǒng)能夠提供一個(gè)動(dòng)態(tài)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境，并具有適應(yīng)面廣、效率高和靈活等優(yōu)點(diǎn)。此外，Scilab也是一個(gè)開放源碼的科學(xué)計(jì)算仿真軟件。而常用的硬件仿真軟件早些時(shí)候所常用的Max+plus、QuartusII；英國Labcenter公司開發(fā)的用來電路分析與實(shí)物仿真軟件ProteusISIS；以及FPGA的仿真軟件Foundation和ISE等。

上述這些常用的軟硬件仿真軟件，在信息科學(xué)專業(yè)教學(xué)中的工程建模、科學(xué)計(jì)算以及性能分析等方面有著重要的應(yīng)用，特別是在信息相關(guān)專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)中有著廣泛的作用。因此，開設(shè)計(jì)算機(jī)仿真課程能系統(tǒng)地利用科學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)仿真工具，深入理解信息學(xué)科中專業(yè)課程的基本思想、原理和實(shí)踐。

第6篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

[關(guān)鍵字]三維仿真 城市規(guī)劃 城市仿真技術(shù)

[中圖分類號(hào)] TU984 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-5-295-1

1 三維仿真技術(shù)的概述

三維仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真環(huán)境中，獲得一種身臨其境的感受。例如《韶關(guān)市城市規(guī)劃三維輔助決策系統(tǒng)》，利用地理信息系統(tǒng)、三維空間建模、遙感等現(xiàn)代信息技術(shù)，以數(shù)字地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)以及三維城市要素模型等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在三維虛擬空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)局部的規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)方案與區(qū)域景觀的實(shí)時(shí)、多方案綜合分析與決策。

2 三維仿真在城市規(guī)劃中應(yīng)用的意義

2.1 提供可視化功能支持

三維仿真技術(shù)可以依靠相關(guān)的軟件進(jìn)行輔助操作，對(duì)城市規(guī)劃方案和規(guī)劃過程進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠提供可視化的支持，能適當(dāng)?shù)膶?duì)規(guī)劃的對(duì)象進(jìn)行高度、方向、顏色等方案篩選和比較，使得規(guī)劃的決策更為科學(xué)、合理、直觀。同時(shí)，相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)輔助圖，三維仿真技術(shù)擁有更強(qiáng)的決策和設(shè)計(jì)功能，可以降低規(guī)劃決策的失誤率，規(guī)避設(shè)計(jì)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。如，2006年9月，人民大會(huì)堂公映的大型傳奇史詩影片《圓明園》，通過先進(jìn)三維仿真技術(shù)，將“圓明園”真實(shí)的再現(xiàn)在世界人們的眼中。

2.2 多樣化的數(shù)據(jù)服務(wù)

利用三維仿真技術(shù)進(jìn)行三維模擬和三維仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以利用三維仿真系統(tǒng)查詢相對(duì)對(duì)象的信息資料，為規(guī)劃設(shè)計(jì)者提供各城市單位或部門的信息資料。在韶關(guān)市城市規(guī)劃三維輔助決策系統(tǒng)中，在功能方面提供了三維基礎(chǔ)功能、規(guī)劃信息查詢、規(guī)劃方案評(píng)審、規(guī)劃輔助分析、規(guī)劃輔助設(shè)計(jì)、三維管網(wǎng)管理等六大功能，并利用現(xiàn)有韶關(guān)地下管線綜合管理信息系統(tǒng)和韶關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接。

2.3 提高規(guī)劃項(xiàng)目的管理效率

通過制作項(xiàng)目模型或者提供靜態(tài)的三維效果圖來展示項(xiàng)目的整體規(guī)劃過程，這具有很大的局限性，無法完成規(guī)劃對(duì)象的修改和管理。城市三維仿真技術(shù)可以設(shè)計(jì)一個(gè)可操作的三維仿真系統(tǒng)，為開發(fā)機(jī)構(gòu)或城市規(guī)劃單位提供高精度的數(shù)據(jù)服務(wù)和視覺質(zhì)量。在需要修改或增減項(xiàng)目工程的過程中，可以直接導(dǎo)入或更新相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以及時(shí)作出方案調(diào)整和實(shí)施，提高規(guī)劃項(xiàng)目的整體管理質(zhì)量和效率。

3 仿真技術(shù)在城市規(guī)劃的應(yīng)用

3.1 城市總體規(guī)劃的應(yīng)用

城市總體規(guī)劃設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)部分：城市戰(zhàn)略研究規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和城市分區(qū)規(guī)劃。在這個(gè)階段，城市規(guī)劃者需要把握城市的整個(gè)規(guī)劃方向和城市發(fā)展動(dòng)向，整合城市規(guī)劃中的各種信息資源和數(shù)據(jù)資料，為城市的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)做出詳盡、科學(xué)、直觀的規(guī)劃方案。仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市自然地貌現(xiàn)狀進(jìn)行還原再現(xiàn)，而將仿真技術(shù)運(yùn)用到城市總體規(guī)劃之中，可以對(duì)整個(gè)城市實(shí)現(xiàn)自然地貌的仿真模型再現(xiàn)，為城市設(shè)計(jì)者提供科學(xué)的、直觀的城市地貌現(xiàn)狀。同時(shí)，仿真技術(shù)可為依據(jù)城市總體現(xiàn)狀進(jìn)行三維模擬和三維模型動(dòng)態(tài)展示，實(shí)現(xiàn)可視化的視覺效果。例如，廣州亞運(yùn)村設(shè)計(jì)競賽方案三維評(píng)審系統(tǒng)就是一個(gè)三維仿真技術(shù)在城市規(guī)劃應(yīng)用領(lǐng)域的新嘗試。

3.2 城市景觀設(shè)計(jì)的應(yīng)用

城市景觀設(shè)計(jì)反映城市的整體風(fēng)貌，城市的整體風(fēng)貌依靠科學(xué)的環(huán)境資源布局來實(shí)現(xiàn)。利用仿真技術(shù)對(duì)城市景觀進(jìn)行設(shè)計(jì)和環(huán)境模擬，可以對(duì)城市建筑的空間形態(tài)、建筑形式、城市天際線、城市景觀、城市色彩等多方面進(jìn)行綜合考慮，做出更為準(zhǔn)確的、直觀的設(shè)計(jì)方案。仿真技術(shù)的應(yīng)用有助于城市規(guī)劃設(shè)計(jì)者進(jìn)行多功能技能操作，從整體上把握城市空間形態(tài)的展示要點(diǎn)和亮點(diǎn)的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出城市的整體風(fēng)貌和城市特色之處。同時(shí)，仿真技術(shù)利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行實(shí)際景觀設(shè)計(jì)的環(huán)境模擬，創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖形界面，將設(shè)計(jì)的內(nèi)容和效果展示在大眾面前，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，讓大眾和客戶有一種身臨其境的感受。對(duì)于城市規(guī)劃評(píng)審、公示、展覽、規(guī)劃項(xiàng)目的宣傳及招商引資等各方面都有著重要的指導(dǎo)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 城市土地規(guī)劃現(xiàn)狀研究

城市規(guī)劃需要把握整個(gè)城市土地利用的決策動(dòng)向，就需要對(duì)城市土地利用現(xiàn)狀信息資料進(jìn)行完整的把握，所以城市土地利用現(xiàn)狀信息資料尤為重要。規(guī)劃設(shè)計(jì)者可以依靠當(dāng)?shù)氐暮娇招l(wèi)星影像、DEM 高程數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，構(gòu)建仿真三維模型，通過三維模型，可以更廣泛的了解和把握整個(gè)城市的土地利用范圍、現(xiàn)狀以及城市周邊的概況，對(duì)城市的整體信息資料的掌握和城市規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的確定有著重要意義。仿真技術(shù)還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計(jì)算陰影面積來研究建筑物的高度對(duì)周邊建筑物的日照的影響等，通過三維空間環(huán)境下的實(shí)時(shí)建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調(diào)整等功能，來進(jìn)行城市土地利用現(xiàn)狀和規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的篩選。如，韶關(guān)城市規(guī)劃三維輔助決策支持系統(tǒng)提供了日照分析功能，更好的展示了建筑物日照效果。

4 小結(jié)

城市規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多層次、多整合的形式來實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的總體規(guī)劃。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，三維仿真作為重要的輔助設(shè)計(jì)形式，以其高效設(shè)計(jì)和可視化功能，在城市規(guī)劃領(lǐng)域中廣泛運(yùn)用。三維仿真技術(shù)可以通過模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，使得城市規(guī)劃部門、項(xiàng)目開發(fā)商和公眾都能感受到一種身臨其境的視覺體驗(yàn)，三維仿真運(yùn)用到城市規(guī)劃中是一個(gè)重要的決策，也是一種具有非常可觀的前景應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]余明，過靜君.三維仿真虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用[J]，測繪科學(xué)， 2009， 13： 52-54.

第7篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真；自動(dòng)化專業(yè)；教學(xué)改革

Application research of the computing simulation technology using in the teaching process for the automation major

Bai Rui， Zhang Jian

Liaoning university of technology， Jinzhou， 121001， China

Abstract： In order to use the superiority of the computing simulation technology， a teaching reform approach is proposed， where the computing simulation technology is introduced in the teaching process for the automation major in the technical university. The main research contents include the applications of the computing simulation technology in the teaching， experiment， course design and graduation project， and the hardware-in-the-loop simulation. The proposed teaching reform can improve the existing teaching approach， and also can improve the innovation ability of the student.

Key words： computing simulation； automation major； teaching reform

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)[1]。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可方便改變仿真參數(shù)、仿真條件等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和評(píng)價(jià)的重要工具。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為信息科學(xué)中的核心技術(shù)之一，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。鑒于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)勢，目前，已經(jīng)逐漸被引入到大學(xué)教學(xué)過程中，并成為一種新穎的教學(xué)手段和方法。

自動(dòng)化學(xué)科是一門科學(xué)性與工程性并重的學(xué)科，理論性和實(shí)踐性的緊密結(jié)合是該學(xué)科的重要特征[2]。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)高校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，但目前還存在一些問題：

（1）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)還沒有深入到自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，目前僅停留在課堂演示的層面上，手段單一化，因此還難以更好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢。

（2）目前只是采用單純的計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，而硬件和軟件相結(jié)合的半實(shí)物仿真技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外仿真領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，我們教學(xué)過程中并沒有充分利用計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的這一先進(jìn)技術(shù)和理念。

（3）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)雖然已經(jīng)初步應(yīng)用到自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)過程中，但是還沒有形成完善的規(guī)則制度、評(píng)價(jià)體系、應(yīng)用范圍和適用課程等詳細(xì)資料，從而使計(jì)算機(jī)仿真和教學(xué)過程相結(jié)合這一新穎的教學(xué)手段缺乏系統(tǒng)完善的理論依據(jù)、實(shí)施手段和方法路線等，不夠系統(tǒng)化、規(guī)范化和制度化。

為解決上述問題，筆者以自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)為背景，深入細(xì)致地研究計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)相結(jié)合這一新穎有效的教學(xué)方法。研究包括計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在多個(gè)教學(xué)過程中深入全面的使用，半實(shí)物仿真等先進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的系統(tǒng)化、規(guī)范化等內(nèi)容。研究將能夠顯著地豐富和完善現(xiàn)有的教學(xué)手段和模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而為“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃提供一種新的思路和方法，可獲得良好的教學(xué)效果。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在自動(dòng)化教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

1.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在課堂授課中的應(yīng)用

對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)課程的某些知識(shí)內(nèi)容，僅僅依靠板書或者幻燈片等教學(xué)手段并不能夠使學(xué)生透徹真正地理解。利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)這些知識(shí)內(nèi)容在課堂上進(jìn)行仿真演示，通過改變仿真參數(shù)和仿真條件，獲得不同的仿真結(jié)果，能夠使知識(shí)內(nèi)容的傳授更加生動(dòng)和直觀，從而加深學(xué)生的理解。

因此，首先要全面深入地分析自動(dòng)化專業(yè)各個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容、課程性質(zhì)等特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢，確定出在哪些專業(yè)課程中、哪些知識(shí)內(nèi)容中需要引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。目前，筆者所在單位針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的一些主要專業(yè)課程，如“交流調(diào)速控制系統(tǒng)”“直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)”“過程控制系統(tǒng)”“集散控制系統(tǒng)”“電力電子技術(shù)”和“電機(jī)拖動(dòng)”等課程，開發(fā)了多個(gè)計(jì)算機(jī)仿真演示軟件，并將這些計(jì)算機(jī)仿真演示軟件應(yīng)用于課堂教學(xué)過程中。

1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

目前，多數(shù)課程的實(shí)驗(yàn)手段都是單一的利用實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行。受硬件設(shè)備等限制因素影響，一臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置還難以完成多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)不僅可以在一定程度上解決教學(xué)資源限制的問題，更重要的是，在仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以方便地觀察在實(shí)驗(yàn)裝置中難以直接觀測的內(nèi)部參數(shù)變化和動(dòng)態(tài)波形，通過對(duì)仿真曲線分析可以更加深刻、形象地理解各個(gè)知識(shí)內(nèi)容，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，啟發(fā)學(xué)生的探索性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

因此，針對(duì)上述主要專業(yè)課程，開發(fā)多個(gè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)軟件，并作為各個(gè)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成以“實(shí)物裝置實(shí)驗(yàn)為主，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)為輔”的課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系。

1.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

結(jié)合相關(guān)專業(yè)課程設(shè)計(jì)的目的及性質(zhì)，設(shè)計(jì)并規(guī)劃出相應(yīng)的、與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的課程設(shè)計(jì)題目以及課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，并應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)過程中。目前，筆者所在單位已經(jīng)將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到某些專業(yè)課程的設(shè)計(jì)中，如“交流調(diào)速控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”“過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”“電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)”“電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”等，引導(dǎo)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

1.4 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

畢業(yè)設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容多數(shù)是針對(duì)冶金、化工等工業(yè)過程進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中雖然對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但多數(shù)情況下難以將所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場中進(jìn)行驗(yàn)證，因此學(xué)生也不能清晰地知道自己采用的控制方法以及開發(fā)的控制程序是否正確。為解決這一問題，可以將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行仿真驗(yàn)證。首先完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)，然后利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)控制方法和控制程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證，從而使學(xué)生能夠更加深刻理解和掌握畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果。

2 先進(jìn)仿真技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用—工業(yè)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)、開發(fā)及教學(xué)應(yīng)用

與工程實(shí)踐的緊密結(jié)合是自動(dòng)化專業(yè)的重要特征之一[3]。但受教學(xué)手段和教學(xué)資源的限制，在目前的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中，學(xué)生很難將自己的設(shè)計(jì)方案以及開發(fā)程序應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)對(duì)象中，這樣就導(dǎo)致了學(xué)生難以檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)效果，從而也難以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。雖然計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)在自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)過程中得到了應(yīng)用，但目前的應(yīng)用只局限于使用仿真軟件的層面上，即課堂演示、課程實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容都是使用軟件的方式。

為了解決這一問題，筆者將半實(shí)物仿真（Hardware-in-the-loop-simulation）等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)過程中。半實(shí)物仿真是將控制器（實(shí)物）與在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的控制對(duì)象仿真模型連接在一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。在這種實(shí)驗(yàn)中，控制器的動(dòng)態(tài)特性、靜態(tài)特性和非線性因素等都能真實(shí)地反映出來，因此它是一種更接近實(shí)際的仿真試驗(yàn)技術(shù)。

筆者將硬件和軟件結(jié)合，研制出由實(shí)際的PLC控制系統(tǒng)、PC機(jī)和計(jì)算機(jī)仿真軟件所組成的半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。與純粹的仿真軟件相比，該仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠更好地提高教學(xué)效果。半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用我校羅克韋爾工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)設(shè)備，主要組成部分包括羅克韋爾的ControlLogix PLC、檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置、工業(yè)過程的模型計(jì)算機(jī)。ControlLogix PLC、檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置均為工業(yè)過程控制中的實(shí)際設(shè)備，工業(yè)過程的模型計(jì)算機(jī)通過運(yùn)行仿真軟件來模擬實(shí)際的工業(yè)過程。采用上述半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以將自己的設(shè)計(jì)方案和控制程序在該平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證，從而能夠提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)目的。

3 結(jié)束語

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)進(jìn)行緊密的結(jié)合，探討如何將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)更好地應(yīng)用在自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)過程中。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)分別應(yīng)用在課堂授課、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)中，并將先進(jìn)的仿真技術(shù)—半實(shí)物仿真引入到教學(xué)過程中。所研究的內(nèi)容能夠豐富現(xiàn)有的教學(xué)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝培峰，崔建江，肖文棟，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2003.

第8篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；單片機(jī)；開發(fā)應(yīng)用

現(xiàn)階段，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得電能路徑技術(shù)、仿真技術(shù)等在單片機(jī)的開發(fā)以及利用過程中發(fā)揮著重要的作用。事實(shí)上，單片機(jī)仿真技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用過程中主要借助集合有解決機(jī)器以及多類I/O暫停系統(tǒng)的硅片而展開相關(guān)的工作。一般情況，需要相關(guān)的技術(shù)人員將仿真技術(shù)的數(shù)據(jù)存放在硅片之上，繼而以此為基礎(chǔ)推動(dòng)系統(tǒng)化、全面化以及層次化的仿真技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建，并由此帶動(dòng)單片機(jī)的開發(fā)以及發(fā)展。

一、單片機(jī)仿真技術(shù)概述

近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展以及運(yùn)用，使得單片機(jī)仿真技術(shù)逐漸產(chǎn)生，并在實(shí)際的應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)相關(guān)效益的取得。

事實(shí)上，在構(gòu)建單片機(jī)智能化體系的過程中，微小解決機(jī)器作為該體系中的重要組成部分，其在實(shí)際的運(yùn)用過程中不僅能夠控制、檢測復(fù)刻電能路徑，還能夠?qū)﹄娔苈窂降碾娮枇M(jìn)行適時(shí)的調(diào)節(jié)，繼而由此推動(dòng)相關(guān)環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。基于此，就使得相關(guān)部門以及人員在進(jìn)行單片機(jī)仿真技術(shù)研究的過程中，控制好電阻力對(duì)于微小解決機(jī)器的影響，繼而由此實(shí)現(xiàn)對(duì)于電能有效調(diào)節(jié)。

一般而言，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用促進(jìn)了我國單片機(jī)發(fā)掘技術(shù)的發(fā)展，并促進(jìn)了仿真技術(shù)模擬體系的構(gòu)建。事實(shí)上，相關(guān)的專家以及技術(shù)人員在進(jìn)行單片機(jī)發(fā)掘技術(shù)的研究過程中，逐漸加強(qiáng)了對(duì)于協(xié)調(diào)技術(shù)的使用，繼而以此為基礎(chǔ)，推動(dòng)仿真技術(shù)在模擬平面的正常運(yùn)用。

相關(guān)的實(shí)踐顯示，在單片機(jī)開發(fā)的過程中使用模擬仿真技術(shù)，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)生產(chǎn)成本的降低，還能夠促進(jìn)單片機(jī)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的降低。總的來說，隨著相關(guān)技術(shù)人員以及專家在進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)的過程中加強(qiáng)了對(duì)于仿真技術(shù)的使用，從而促進(jìn)了單片機(jī)的發(fā)展，繼而由此推動(dòng)相關(guān)效益的取得。

二、Proteus仿真軟件的引入

事實(shí)上，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的不斷發(fā)展以及應(yīng)用，催生了大量的仿真技術(shù)以及模仿體系。事實(shí)上，這種情況的出現(xiàn)一方面實(shí)現(xiàn)了相關(guān)部門以及人員在進(jìn)行單片機(jī)仿真軟件研發(fā)的過程中，相關(guān)的人力、物力以及財(cái)力的節(jié)約，而另一方面則高效促進(jìn)了單片機(jī)仿真技術(shù)的誕生。

作為單片機(jī)仿真模擬體系中最為常見的一環(huán)，Proteus仿真軟件在實(shí)際的運(yùn)行過程中，實(shí)現(xiàn)了虛擬電能路徑以及數(shù)據(jù)電能路徑的一體化。而這一狀況的出現(xiàn)不但能夠促進(jìn)電能路徑與模擬體系的有效結(jié)合，還能夠在此基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電能路徑的結(jié)構(gòu)、單片機(jī)數(shù)據(jù)編碼等方面內(nèi)容進(jìn)行虛擬的制定和演練，并最終以此為依托，推動(dòng)PCB檢測體系的構(gòu)建以及相關(guān)作用的發(fā)揮。

目前，Proteus單片機(jī)仿真軟件在實(shí)際的運(yùn)用過程中，逐漸與課堂教學(xué)試驗(yàn)融為一體。這種情況的出現(xiàn)就使得相關(guān)的教學(xué)質(zhì)量得到了顯著的提升，并促進(jìn)了仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)合成技術(shù)的有效整合，推動(dòng)軟件開發(fā)費(fèi)用的降低。現(xiàn)階段，我國的相關(guān)部門以及技術(shù)人員在進(jìn)行Proteus仿真軟件開發(fā)的過程中，主要依托計(jì)算機(jī)開發(fā)、數(shù)字化等多種先進(jìn)技術(shù)展開相關(guān)的工作。除此之外，在實(shí)際的軟件開發(fā)作業(yè)過程中，需要相關(guān)的技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)于模擬研發(fā)環(huán)節(jié)期間的管控，從而以此為基礎(chǔ)，促使商品的初始狀態(tài)在模擬模仿氛圍中得以真實(shí)展現(xiàn)。

三、單片機(jī)開發(fā)中仿真技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國的相關(guān)部門在實(shí)際的生產(chǎn)管理過程中加強(qiáng)了仿真技術(shù)在單片機(jī)開發(fā)過程中的應(yīng)用，繼而以此為基礎(chǔ)推動(dòng)了相關(guān)作業(yè)效率以及質(zhì)量的提高。關(guān)于仿真技術(shù)在單片機(jī)開發(fā)的應(yīng)用過程中所需關(guān)注的相關(guān)的內(nèi)容，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下。

（一）性能要求

在推動(dòng)仿真技術(shù)在單片機(jī)開發(fā)過程中的運(yùn)用，需要相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際的操作過程中嚴(yán)格遵循單片機(jī)仿真技術(shù)的相關(guān)原理。不僅如此，在實(shí)際的運(yùn)用過程中，還需要相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)于單片機(jī)仿真機(jī)器性能要求的了解以及把握，繼而在此基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)多向研發(fā)應(yīng)用器材的構(gòu)建。事實(shí)上，這一措施的實(shí)施，不僅僅能夠促進(jìn)單片機(jī)器材使用效率的提高，還能夠?qū)纹瑱C(jī)的器材在研發(fā)過程中反復(fù)投資現(xiàn)象的規(guī)避，繼而以此為核心，為單片機(jī)的開發(fā)以及運(yùn)用創(chuàng)造良好的條件。

（二）多路開發(fā)器整體結(jié)構(gòu)

此外，在借助仿真技術(shù)進(jìn)行單片機(jī)的開發(fā)過程中，需要加強(qiáng)相關(guān)研究人員對(duì)于多路開發(fā)器整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。事實(shí)上，上述相關(guān)措施不僅可以為單片機(jī)完成仿真技術(shù)提供原理，還可以幫助多路開發(fā)器在模擬模仿計(jì)算機(jī)體系中達(dá)到仿真技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

通過對(duì)仿真多路開發(fā)器的研究以及分析可以得知，技術(shù)人員在進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)過程中，加強(qiáng)了對(duì)于仿真多路開發(fā)器的開發(fā)，并在此基礎(chǔ)上開設(shè)了多個(gè)開發(fā)用戶，其目的就是在于能夠以此為依托，推動(dòng)仿真技術(shù)使用效益的不斷提高。事實(shí)上，多路控制器的構(gòu)造，能夠在正常運(yùn)行過程中對(duì)開發(fā)用戶、多路請(qǐng)求電路等方面進(jìn)行有效的控制。不僅如此，由于單片機(jī)開發(fā)板位于仿真多路開發(fā)器中的核心位置，所以能夠推動(dòng)單片機(jī)仿真技術(shù)在實(shí)際的作用過程中朝著標(biāo)準(zhǔn)化、合理化、科學(xué)化的方向發(fā)展。

（三）多路開發(fā)器電路設(shè)計(jì)

事實(shí)上，相關(guān)技術(shù)研究人員在對(duì)仿真多路開發(fā)器的原理進(jìn)行研究分析的過程中發(fā)現(xiàn)：多路控制器在實(shí)際的運(yùn)行過程中能夠?qū)Χ喾N客戶主體機(jī)器進(jìn)行科學(xué)、合理的控制。而客戶主體機(jī)器能夠在這種控制之下，依據(jù)單片機(jī)開發(fā)板的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，一般情況下，其能夠以“多對(duì)一”、“一對(duì)一”的形式推動(dòng)模仿應(yīng)用任務(wù)的完成。

所謂的“多對(duì)一”，指的就是多類客戶主體機(jī)器對(duì)應(yīng)一個(gè)單機(jī)片開發(fā)板，基于此就可以得知，所謂的“一對(duì)一”，指的就是一個(gè)客戶主體機(jī)器對(duì)應(yīng)一個(gè)單片機(jī)開發(fā)板。

一般情況下，多路開發(fā)器電路在實(shí)際的設(shè)計(jì)、構(gòu)建過程中，主要依托電磁繼電器以及74LS04反相器推動(dòng)相關(guān)作業(yè)有效進(jìn)行。不僅如此，多路開發(fā)器作為構(gòu)建一類單片機(jī)遠(yuǎn)程控制電能的數(shù)字化通訊設(shè)備，在實(shí)際的使用過程中能夠推動(dòng)前文所述的“多對(duì)一”、“一對(duì)一”的模仿應(yīng)用任務(wù)的完成。

結(jié)語：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的進(jìn)步，使得仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在單片機(jī)的開發(fā)過程中發(fā)揮著重要的作用。本文基于此，主要分析了單片機(jī)開發(fā)的內(nèi)涵，并就現(xiàn)在常用的protues仿真技術(shù)軟件進(jìn)行了具體的闡釋，最后又針對(duì)仿真技術(shù)在單片機(jī)開發(fā)中的作用進(jìn)行了分析。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)技術(shù)的使用，我國的仿真技術(shù)必將獲得長足的發(fā)展，推動(dòng)單片機(jī)的開發(fā)以及運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛曉鯤.仿真技術(shù)在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用探討[J].科技視界，2015，（6）：124-125.

[2]程聰.關(guān)于仿真技術(shù)在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用之探索[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2015，（1）：145-146

[3]李俊仕.試分析單片機(jī)開發(fā)中仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（24）：258.

[4]李蒙.基于STC89單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)[D].天津大學(xué)，2016.

第9篇：仿真科學(xué)與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；計(jì)算機(jī)仿真；創(chuàng)新；實(shí)踐

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(shí)，獲取書本知識(shí)能力強(qiáng)。但同時(shí)也存在創(chuàng)新意識(shí)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(shí)踐，結(jié)合本學(xué)院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)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(shí)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(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)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(jì)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(huì)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(shí)驗(yàn)并列的第三種認(rèn)識(shí)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(jì)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(duì)象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)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(jì)算機(jī)仿真知識(shí)與技能。計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識(shí)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(jì)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(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；另一方面，授課對(duì)象專業(yè)方向較多、授課學(xué)時(shí)有限等特點(diǎn)，如何解決在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對(duì)計(jì)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(shí)踐，以達(dá)到計(jì)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(duì)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(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個(gè)交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xiàng)目教學(xué)法是一種以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、以項(xiàng)目為基本教學(xué)單元，將理論教學(xué)和實(shí)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(gè)教學(xué)過程中的主體地位。因此，為了滿足各個(gè)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(jì)算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對(duì)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(xiàng)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(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本來是實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對(duì)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(gè)專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計(jì)若干個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，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(shí)際工程的能力。4.采用多個(gè)工程應(yīng)用實(shí)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(shí)際認(rèn)知的研究對(duì)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(shí)和技術(shù)手段，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真建模的建立，并對(duì)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(shí)際工程問題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)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(duì)系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強(qiáng)化計(jì)算機(jī)仿真在實(shí)際工程的應(yīng)用概念，在此基礎(chǔ)上，以項(xiàng)目形式，開展課程學(xué)科前沿以及將該門課程與現(xiàn)代技術(shù)融合等專題討論。6.增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。利用各種平臺(tái)，擴(kuò)充計(jì)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(duì)的科研課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。

四、項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)效果

基于項(xiàng)目教學(xué)法計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，滿足機(jī)械工程學(xué)院各個(gè)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(jì)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(jì)算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業(yè)方向研究生的普遍認(rèn)同。本人指導(dǎo)的研究生，發(fā)表與該課程相關(guān)的學(xué)術(shù)論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

五、結(jié)束語