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計算機仿真技術的優點范文1
關鍵詞:計算機;仿真技術;信息處理;結合;探究
1計算機仿真技術概述
計算機仿真技術(ComputerSimulation)指的是通過運用建模、仿真以及圖像處理分析等方式把不可視的物體轉變成為可視形象化模擬，從而使得人們能夠借助于此了解該物體性質、規律等。結合實踐來看，建?？梢哉f是該技術的重要組成部分，通過建?？梢詫崿F在實際情況下難以或無法實現對物體內部構造模擬，隨后再輔以相關技術，讓我們能夠全面而準確地掌握物體。正是憑借于這一優勢，使得計算機仿真技術被廣泛地應用到諸如建筑、航天、交通以及制造等多種行業，并逐漸成為行業中不可獲取重要技術。
2計算機仿真技術分析
計算機仿真技術就是通過計算機對物體進行虛擬模擬的技術，結合實踐來看，其主要涉及建模思想、圖像處理分析與數字化等技術。通過研究可知，該技術在運用過程中一般經歷以下幾個步驟:
2．1對物體進行數據模型構建
實踐中，計算機仿真技術運用第一個步驟便是對物體進行數據模型構建。在此過程中，主要使用歸納與演繹兩種分析方法，有時我們只需單獨使用某一方法便可以實現數據模型構建，有時則需要將這二者結合，這需要技術人員根據相關要求決定。以演繹法為例，首先計算機將物體模擬的數字化數據進行采集，隨后系統在此基礎上根據所設定參數對上述數據開展演繹分析，將該物體數據模型構建起來。
2．2物體仿真模型實現
當物體數據模型構建起來后，技術人員需要對其進行仿真模型實現。簡單來說，就是技術人員通過使用編程語將所構建數據模型進行程序化處理，從而使得該模型實現仿真。需要注意的是，在物體仿真模型實現時，所使用編程語言眾多，技術人員必須在充分結合數據模型特征以及相關要求基礎上進行數據分析，隨后準確地使用編程語言將其模型化，最后通過程序化管理，確保仿真模型實現。
2．3仿真模型驗證
在上述工作完成后，為了確保所構建物體仿真模型有效性，技術人員需要對其進行驗證。此項工作的重點主要是在于對該模型中數據根據相關方法開展驗證，隨后技術人員根據相關標準對驗證結果進行判斷，從而確定該仿真模型是否達到要求。
3計算機仿真技術與信息處理結合探究
正如上文所述，計算機仿真技術的實現在很大程度上依賴于信息處理，將二者相結合對仿真來說不但有助于有效地提升其效果，同時也可以使得仿真實驗功能不斷完善;而對于信息處理而言，則可以在把抽象的信息進行可視化、虛擬真實化處理前提下，有效地提高其處理準確性以及效率。有鑒于此，加強二者地結合與應用逐漸成為了當前主要發展趨向。對此，下面筆者將二者一些結合進行簡單闡述。
3．1計算機仿真技術與光信息處理結合
光信息處理具有速度快、容量大、可并行等優點，是一類極為先進的信息處理技術。而計算機技術對二維圖像信息的處理有著顯著的優勢，將二者進行有效結合，可以有效識別圖像特征、增強圖像處理能力。例如CAI、CAD等軟件都是現階段科學研究工程實際的新手段。
3．2計算機仿真技術與軟件信息處理結合
除了上述與光信息處理相結合外，計算機仿真技術與軟件信息處理結合也是當前極為重要的一種形式，而在此其中以matlab軟件最為典型。該軟件作為計算機重要軟件之一，不但涉及矩陣運算以及信息處理等眾多方面，同時還具有很高的靈活性。除此之外，該軟件在信息處理上還具有諸如運算安全性高、輸入快捷以及功能豐富等諸多優點，因而使得其成為了當前計算機仿真技術與軟件信息處理重要的結合與應用。結合實踐來看，技術人員在運用matlab軟件時，首先將所要處理的信息輸入到其中，隨后該軟件按照相關設定開展仿真模擬，然后計算機在此基礎上對信息開展可視化處理，如此一來將極大程度地提升信息處理工作準確性以及效率。
4結束語
總而言之，計算機仿真技術是現階段應用較為廣泛的計算機技術，并且定將在未來發展的道路上越走越遠。而對于信息處理來說，大部分信息處理技術已被植入到計算機仿真技術當中，將二者相互結合起來，不能呈現出巨大的優勢，并且極具發展空間，具有極為廣闊的研究價值。
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計算機仿真技術的優點范文2
為了應對工業工程在有關工業系統設計、管理及優化等綜合性實驗課程開發難度較大的問題，該文提出將計算機仿真技術與項目教學、案例教學相結合，實現了“教、學、做”一體化，并且，在顯著改善實驗教學條件、提升實驗教學效果的同時，減少了設備消耗，尤其是耗材的使用量，節省了實驗經費，而且克服了時間與空間上的限制，使得工業工程綜合實驗課的開課率和學生的專業綜合能力得到顯著提升。
關鍵詞：
計算機仿真；工業工程；實驗教學
計算機仿真技術是繼數學推理與科學試驗之后認識世界自然規律的第三類基礎方法。基于計算機仿真技術的虛擬教學是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境，讓學生在模擬的情境下進行探究和學習。這種教學方法生動形象，接近現實工作場景，有利于提高學習興趣，使學生在短時間內進入相應情境，真實的體驗如在現實中執行任務的感覺，以達到更快掌握技術手段的目的，而且這種教學方法可以利用計算機軟件的優勢創造出靈活多樣的工作場景且不受行業限制，使學生對實踐問題的認識更深入，采用的應對方法更靈活。由此“計算機仿真技術”便成為專業學習及實際應用中的重要方法和技術手段。工業工程作為管理科學與工程的二級學科，其人才培養目標是培養出面向生產、管理、服務的高級專業技術和管理人才，面向的工作崗位主要有制造業現場管理、產能計算、生產計劃與控制、項目管理、精益生產等，以及服務業的流程優化、工作研究等。其中，制造業涉及行業范圍廣、產品種類多、工序過程各異，因此，在教學過程中需要通過一系列系統的實驗項目培養學生專業的問題提煉能力及問題分析能力，并采用專業的技術方法和手段有針對性的對問題本質進行處理。然而，正是由于工業工程方法應用行業的廣泛性及多樣性，使得我們不可能如其他5類工程學科般擁有自己典型的實驗實訓設備，亟需我們在實踐教學過程中探索新的教學方法與實驗支撐技術。
1工業工程實驗課程教學現狀分析
工業工程類實驗課程的教學，在傳統的教學模式中，主要是以“理論課+實驗室”的模式，強調學生對工業工程專業基本方法和技能的掌握與應用，如，工作研究、動素分析、人機工程、物流工程、流程優化、現場改善等基本技能與方法論。傳統的實驗教學過程中，基本上遵照如下流程：首先，引導學生進行以上理論課的學習，使學生知道、了解并掌握這些基本的專業手法與技能；其次，通過開設相關實驗課程讓學生對所學的這些技術方法展開實踐，從而幫助學生達到訓練并養成工業工程專業素養的目的。然而，目前所開設的相關實驗課程均是就某一獨立技術方法而展開的較為單純的技能訓練，如，工作研究的實驗主要是針對動作研究、動素分析、生產節拍平衡開展具體分析過程實踐，幫助學生深刻體會這些基本專業手法的實際應用場合；人因工程，主要是通過系列人因實驗帶領學生親身體驗，感受高度、亮度、顏色、頻繁度、規律度等人因影響因素帶給人視覺、聽覺等感官的切實感受，從而探討基于人因的合理化設計、布局及工作安排；設施規劃布局則是基于物流分析方法，通過物流強度度量，分析部門間的相關性強度，從而為合理布局、物流優化提供有效參考。以上這些實驗均對學生在工業工程專業基本方法技能的培訓上起到了有效效果。然而，卻并未在促進學生養成工業工程職業素養上發揮強化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系統工程、系統建模及仿真優化等這類有關工業工程系統設計、管理及優化的主干課程的綜合性實踐項目，要設計出針對本專業基本技能方法的綜合性實踐項目，需要的制造業相關設備、產品品種等數量巨大，且耗費大、成本高，很難從實際操作入手，計算機仿真方法不失為解決此問題的一種有效方法。基于計算機仿真技術的虛擬教學則以其高效率、低成本、內容豐富、性能有效和安全等優勢得到越來越多的應用和推廣。因此，應該將“項目教學”“案例教學”“教、學、做”一體化和基于計算機仿真技術的虛擬教學的方法結合起來，充分發揮各自的優點，提升實踐教學效果?；谟嬎銠C仿真技術的虛擬教學很容易與其它先進的教學方法相結合，因此，在工業工程類實驗課程的教學中，將基于計算機仿真技術的虛擬教學與其它教學方法相結合，有助于提高實驗課程教學效果，而且成本低、效率高，使學生可以不受場地、行業、設備與產品的限制，使學生更好的掌握專業技能和方法，并通過基于計算機仿真平臺開發的綜合性實踐項目，鍛煉學生的工業工程系統設計、管理及優化的綜合能力，培養學生的專業素養，從而促進本專業人才培養效果的提升，計算機仿真技術在工業工程類實驗課程的教學中具有重要的意義。
2計算機仿真技術在實驗課程教學中的應用
計算機仿真技術為人們提供了一個理想的實踐教學手段，目前國內外已經普遍將其應用于軍事訓練、課程教學、運動訓練以及醫學研究等方方面面。美國是計算機仿真技術虛擬現實的起源地，現在美國計算機虛擬仿真技術的發展水平也比較高，在這個領域代表了國際先進水平，也是第一個把虛擬仿真技術應用在教育教學中的國家，目前在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件等幾個方面，形成了一個比較系統的虛擬仿真教學儀器架構。如，美國的卡羅萊納州立大學利用Java技術建立了基于Web的探索式虛擬物理實驗室，主要有以下幾個模塊：基于JavaApplet的虛擬實驗設備和實驗設施、相關的實驗課程模塊、實驗結果評價模塊、協作模塊。在歐洲，英國在計算機仿真技術虛擬現實的相關領域處于領先地位，研究出了虛擬仿真軟件包，并應用在教學儀器和工業安全培訓等方面。如，英國的諾丁漢大學在教育和學術方面對虛擬仿真技術進行了研究與探索，其目標主要在于探索桌面虛擬仿真的輸入設備應用上。此外，該小組還和其他學校緊密合作，將其仿真系統應用在了特殊學生教育中。在中國，目前各個大學和科研機構也廣泛采用計算機仿真技術建立虛擬場景進行相關領域的教學與研究。例如：中國科技大學開發出第一套基于虛擬仿真的教學儀器系統——利用虛擬仿真技術進行幾何光學實驗平臺的開發，系統將計算機輔助教學儀器的智能化儀器、計算機技術、虛擬仿真和物理教學儀器等有機結合，把物理教學儀器系統推進到了新的領域；北京潤尼爾網絡科技有限公司以北京郵電大學強勢的網絡、通訊、電子三門學科為基礎，采用JavaApplet技術、B/S結構、J2EE框架，為解決高校日趨緊張的實驗設備及實驗場地等實驗教學問題，由北京郵電大學網絡教育技術研究所組織精英力量，經過多年研究，開發出了配套的虛擬實驗系統。通過對國內、外的基于計算機仿真的虛擬現實教學應用情況進行對比，我們發現：當前，國外基于計算機仿真的虛擬實驗比國內開發時間早，應用相對成熟，不管是在仿真器材還是仿真軟件上都比較豐富、且功能較多；同時，國外很多成熟的仿真實驗產品價格普遍偏高，且技術難度也不太適合本科學生，更適合研究所或工程師使用。盡管如此，我國還是有很多現行的成熟的計算機仿真軟件供我們選擇，這些成熟的仿真軟件具有界面友好、可擴充性、支持二次開發等特性，甚至大多實現模塊化利于定制化實驗的開發，基本上能滿足國內高等院校實驗教學需要及豐富的仿真實驗需求。因此，國內很多高校及科研院所普遍采用購買成熟的仿真軟件產品，基于自身的仿真實驗需求進行對應的二次開發，從而設計出適合自己的基于計算機仿真的虛擬實驗平臺，并得到了很好的應用發展。就工業工程類實驗課程而言，現在市面上流行的仿真軟件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供給我們一個良好的仿真實驗平臺，供我們在這些平臺上進行綜合性實踐項目的構建和開發。
3基于計算機仿真技術的實驗教學模式開發
在深度分析學生學習特點和企業真實需求的基礎上，基于建構主義學習理論和混合式學習理論，按照社會發展對人才培養的要求，結合計算機仿真實驗教學設計的基本原則，借鑒信息化和項目教學、案例教學設計方法，探索出基于實踐項目、真實案例和工作任務的計算機仿真實驗教學模式，實現了“教、學、做”一體化的實驗設計。該模式由“項目導入、制定計劃、實施計劃和成果展示與評價”4個環節組成，其中，計算機仿真實驗教學貫穿了該模式的所有環節。下面簡單介紹該模式的具體實施方案。
（1）在“項目導入”環節，專業教師的活動包括：借助選定的計算機仿真實驗平臺，導入項目任務及目標、展示項目結果，讓學生對項目有一個直觀的認識，然后再布置具體的實踐任務；利用計算機仿真實驗平臺，讓學生明確自己應當完成的具體任務和完成任務后可以獲得哪些知識以及達到什么樣的技能水平；在充分考慮學生的現有知識和能力水平的基礎上，適當采取分工協作方式，安排具體的任務完成時間及成果的評定方法等。
（2）在“制定計劃”環節，學生的活動包括：通過自主學習、分工協作等方式，對具體實踐項目的目標、任務進行分析；確定任務所涉及的專業方法和技能手段，充分應用已掌握的專業知識和能力，借助計算機仿真實驗平臺，設計出仿真實驗模型幫助決策與優化；確定仿真實驗任務的實施步驟，為仿真實驗任務的實施做好充分的準備。
（3）在“實施計劃”環節，學生的活動包括：在計算機仿真實驗平臺上，按照擬定的計劃，逐步完成實踐項目的仿真任務；在完成實踐項目仿真任務的過程中，學生通過應用所學專業知識和技能，建構自己的專業知識，從而幫助自己養成專業素養。
（4）在“展示與評價”環節，學生的工作包括：在計算機仿真實驗平臺上展示自己的實踐項目仿真成果；參與討論和評價；通過對比分析，學生對自己的實踐項目展開進一步的仿真優化處理。
4結語
將計算機仿真技術與項目教學、案例教學更加緊密的結合起來，能夠更好的實現“教、學、做”一體化，并且，在顯著改善實驗教學條件、提升實驗教學效果的同時，減少了設備消耗，尤其是耗材的使用量，節省了實驗經費，而且克服了時間與空間上的限制，使工業工程綜合實驗課的開課率和學生的專業綜合能力得到顯著提升。計算機仿真技術在專業實驗教學方面的應用前景廣泛,值得深入研究。
作者：趙燦燦 單位：首都經濟貿易大學安全與環境工程學院
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計算機仿真技術的優點范文3
在現代信息實驗教學中，積累經驗并應進行改革探索，并針對應用型人才需采用虛擬和實際相結合、軟件與硬件相結合的模式?？梢钥闯觯F代仿真技術在信息學科教學，特別是實驗教學中具有廣闊的應用發展前景。仿真技術的應用和發展，必將加快信息學科實驗教學的深化改革，促進了教育觀念的改變是培養創新人才的新的實驗手段。
信息學科教學中仿真技術的應用
目前，國內外眾多高校在信息類課程的教學過程中，對計算機的仿真技術做了大量有意義的探索，并取得了相對豐碩的研究成果。
（1）通信專業教學中的仿真技術。近年來，隨著通信技術和計算機技術的快速發展，傳統的設計手段和設計方法通常不能夠適應目前通信系統急劇增加的復雜性要求。在通信專業的實際教學過程中，基于相關常用的仿真軟件，通信系統的仿真技術也已逐漸成為現代通信系統設計以及對其定性進行驗證的重要手段[5,6]。例如，對通信系統整體設計并測試其性能；同時，在復雜的環境中無線電通信以及抗干擾通信系統的抵抗衰落和多徑效應能力。但由于現代通信系統的實際測試設備價格高昂，而且系統也往往具有不可測試特性。例如，在日常的實驗教學中教育單位不太可能對實際營運中的通信網絡性能進行測試。因此，這使得高校相關信息專業的教學實踐環節面臨挑戰。這樣，基于相關軟件與算法對其進行仿真就成為一種理想的選擇。通常，通信系統中各個功能模塊的軟件實現、通信過程中各個節點之間的智能化性能分析等系統及其部分功能的模擬大都基于現代計算機仿真技術來完成。其中，仿真算法可以直接映射為系統設計中的硬件。而基于仿真工具的軟件無線電技術使得通信信號處理方法得到廣泛應用。此外，計算機仿真技術對通信系統不同模塊的性能分析也有著不可替代的作用。例如，在基帶信號處理過程中可以通過合適的仿真軟件來實現傳輸信號的相應變換。從而得出預編碼、自適應均衡、信道編解碼、信源編解碼以及信息安全算法等等。此外，在復雜、時變的信息傳輸環境中，現代通信系統的數字信號處理相關算法更將會趨于復雜[7,8]。例如，在科研和教學中涉及到的信道估計的自適應算法、MIMO技術、通信網絡中的多用戶檢測算法、信道編解碼算法等技術的實現，必須利用仿真技術對算法在實際通信環境中的適應性進行驗證和評估。
（2）基于硬件設計教學中的仿真技術。實現微處理器和數字信號處理芯片是現代信息系統設計的硬件基礎。系統中各個硬件模塊的實現通?；谟布抡婕夹g的理論與先進的微型計算機的相互結合進行分析。因此，仿真技術在信息專業教學過程中硬件的控制實現中也就有著重要的應用[7]。在實際硬件仿真教學中，基于不同仿真平臺，例如Max+plus、QuartusII等軟件,通過VHDL、VerilogHDL等語言對系統進行設計，同時對系統的物理器件性能進行仿真。在目前很多信息系統的電路設計中，這主要表現為從基于硬件的集成電路模式逐步轉為一些硬件仿真軟件編程來實現的映射模式。
（3）網絡協議教學中的仿真技術應用。在通常信息學科的網絡協議教學中，其復雜性已經很難通過傳統的數學分析來完成。而在更高層的協議設計教學過程中，通信網絡協議中所涉及的仿真代碼可以將其設為相應通信協議可以實現的核心代碼。因此，在信息學科教學中，仿真方法在網絡及其協議的復雜性中也有著重要的應用[9，10]。為了準確、快速地對信息學科教學過程中的網絡協議性能完成評估。同時，如果采用計算機仿真技術可以避免掉大量的理論性能分析過程中出現的障礙。另外，通過對實驗室中網絡系統進行建模，從而進一步實現參數的選擇和調整，并能夠快速模擬系統在真實環境中的行為表現?；谏鲜龅姆抡婕夹g，可對教學中所應用的信號處理算法、信息傳輸協議等及其相關性能做出評估以便進一步改進。因此，算法和協議的仿真成為實際系統中功能實現的重要手段。為了考查網絡系統信息傳輸的實時性和利用效率，在實際的現代信息系統中提出了各種復雜且具有層次結構的協議，進而構建結合無數節點的通信網絡?？梢钥闯?，基于仿真平臺的仿真技術對實際環境中網絡協議仿真分析評估中有著不可分割的地位。
總之，在信息學科的教學實踐中，基于平臺的計算機仿真技術有著重要的應用。透過仿真技術，學生基于已有的理論可以對比傳統信息理論技術所研究的對象深入學習和研究。此外，通過仿真技術可以在仿真過程中實時修改系統參數，同時能夠評估參數變化對系統整體性能的影響，使其更加接近真實環境。
常用仿真軟件
目前，在信息學科的實際教學中，適用于系統中各個功能模塊的軟件仿真軟件較多，例如Matlab，Labview，SystemView等。其中，Matlab／Simulink是目前廣泛應用于科研和教學中較為常見的仿真與計算平臺。均可完成教學中所遇到的仿真實驗和數值計算，例如可以通過Matlab實現信息系統仿真中的數值計算、算法驗證等分析等領域。而Simulink是Matlab中最重要的組件之一，它對系統能夠提供一個動態建模、仿真和綜合分析的集成環境，并具有適應面廣、效率高和靈活等優點。此外，Scilab也是一個開放源碼的科學計算仿真軟件。而常用的硬件仿真軟件早些時候所常用的Max+plus、QuartusII；英國Labcenter公司開發的用來電路分析與實物仿真軟件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，在信息科學專業教學中的工程建模、科學計算以及性能分析等方面有著重要的應用，特別是在信息相關專業的課程實驗以及畢業設計中有著廣泛的作用。因此，開設計算機仿真課程能系統地利用科學計算和系統仿真工具，深入理解信息學科中專業課程的基本思想、原理和實踐。
計算機仿真技術的優點范文4
【關鍵詞】仿真技術 實踐教學 數控技術 應用
一、前言
仿真技術是以相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合技術。它集成了計算機技術、網絡技術、圖形圖像技術、多媒體、軟件工程、信息技術、人工智能等多個高新領域的知識。在教學活動中，特別是實驗教學中引入仿真技術，將使教學方式發生根本性的變化，并能夠獲得顯著的教學效果[1]。
二、目前高職院校機電專業的實踐教學存在的問題
高職教育培養的是在生產、建設、管理、服務等第一線工作的高層次技術應用型人才，這一目標確定了“技術應用型”的中心地位。高等職業教育文化知識、專業理論知識的學習主要是為技術培養奠定基礎的，而技術的培養主要是通過實踐教學來完成的。因此，實踐教學必然成為高等職業院校教學活動的重要組成部分，處于中心地位，其開辦得成功與否決定了高職辦學的前途與命運。目前高職院校機電專業的實踐教學普遍存在以下問題：
1、實踐教學設施投入不足
由于實踐教學對師資、設備、基地建設和產學合作等硬件要求很高，所以投入不足、維護費用高、實訓設備老化等問題，就導致現有的實訓設備無法滿足學生一對一動手的需要，實踐教學內容的先進性和超前性也比較差。
2、某些實驗實訓存在有安全隱患
許多專業實驗實訓設備使用高壓鋼瓶、高壓電等危險設施；化學實驗中難免用到劇毒物質，會有廢棄物的排放，直接影響師生的健康，造成環境污染；機械加工類的實訓學生如果違規操作的話也會容易受傷，存在很大的安全隱患。
3、社會、企業參與不積極
這主要表現在實踐教學的運作過程中，行業、企業的主體作用發揮不夠。在我國，企業追求經濟效益的最大化與高職教育追求人才培養“零適應期”的目標存在矛盾，學生在實習期只能看不能動或者僅僅停留在表面，無法深入了解。因此，我國實踐教學雖也注意發揮企業作用，但尚未真正過渡到“雙主體”，即以學校和企業為主體的階段。
三、計算機仿真技術在實踐教學中的應用
近年來隨著科學技術的不斷發展，特別是計算機技術的發展，為現代化教學手段的實施提供了有力的媒介。充分運用計算機技術、多媒體技術、仿真技術就可以很好地解決傳統實驗教學的弊端，有效提高實驗教學質量。高校應加快實驗教學手段更新的步伐，運用先進的計算機技術對現有的實驗教學進行必要的改革。其中計算機仿真技術在實驗教學中的應用（仿真實驗）就是一個很好的思路，它改變了傳統的教育模式，使得教與學的方式發生了革命性的變化[2]。下面以數控技術專業為例，介紹一下運用計算機仿真技術進行實踐性教學的情況。
數控技術專業的實踐教學具有實踐性強、知識抽象等特點，仿真技術應用于數控實踐教學至少在以下幾個方面擁有明顯的優點：
1、形象性
數控加工仿真系統能創造一個與實際近乎相同的特殊環境，仿真操作面板與機床實際操作面板可以完全吻合，仿真操作與實際機床操作在面板控制部分近乎完全一致。通過軟件，學生可以從任意角度觀察數控機床加工過程，仿真過程形象生動。
1、可以極大的減少學校的投入
職業院校引入數控加工仿真系統，最直接的好處是節省了原材料、工量具、儀表設備等的投入；節省了實驗實訓室的用房面積；節省了實習耗材。
2、安全性高，便于學生自主學習
數控加工仿真系統不會對操作對象如儀表、元件、工件、刀具等造成實質性損害，更不會因操作失誤對學生造成人身傷害，還可以通過仿真中的聲、光、文字警報等對學生操作錯誤進行提醒和糾正。學生可以大膽的、獨立的進行學習和練習。
3、交互性強，方便了教師授課
數控加工仿真系統不同于電化教學，電化教學中學生是被動式、單向式，雖然直觀但不具備交互性。數控加工仿真系統過程中，學生與實習對象能進行交互，可以大大激發學生學習興趣。
4、可以學習多種機床、多種系統的不同操作
當前，數控機床的種類和生產廠家眾多，學校無法一一購買。仿真軟件提供了現在常見的數控機床和主流數控系統。教學時可根據需要選擇相應的機床和系統進行授課，使學生到工廠后能在最短的時間內融入到生產中去。
5、可以極大的提高學習效率，提高學生學習興趣
數控加工仿真系統可縮短材料、儀器或工量具的準備過程，也節省了實習完成后的回收時間，極大的提高了實習效率；仿真軟件以和實際機床相同的用戶界面及其可操作性，在很大程度上可以激發學生的學習積極性，只要有電腦，學生就能按照自己的進度，自主的選擇實訓內容。
雖然仿真技術能解決傳統實踐教學中存在的一些問題，但是不能認為仿真技術可以代替現場實踐。仿真系統缺乏真實性，學生對工藝參數是很難理解的。如：500轉/分鐘和1400轉/分鐘，0.2mm/轉和0.96mm/轉，切削深度2mm和6mm的切削用量在加工一個工件時對加工精度、機床剛性、刀具耐用度、生產效率有多大影響等。學生要具備扎實的控制儀器的經驗和動手能力，仍需要在現場操作，仿真技術與實際操作相結合能更有效達到實踐教學的目標。
總之，仿真技術應用于實踐教學大大提高了學生的素質和綜合職業能力、激發了學生的獨立思考和創新意識、降低了實訓成本，但傳統的實踐手段仍是職業院校培養學生實踐能力的基礎。找到二者的最佳結合點是目前仿真實踐技術應用和發展應該解決的問題。
參考文獻
計算機仿真技術的優點范文5
關鍵詞：計算機技術；汽車工程；研究分析
引言
科技的不斷變化與發展，使得計算機信息技術不斷地應用于各個領域之中，并獲得了長久的發展與提升。計算機仿真技術，顧名思義就是利用計算機特有的功能，將汽車零部件以及整輛汽車的運行數據，建模方式通過計算機模擬程序進行簡單的實驗研究。將這種模擬技術應用于汽車工程制造之中，可以大大提高其工作效率，通過計算機可以對汽車的任意程序進行技術跟蹤，實驗測試，維護管理，故障檢修等一系列各個階段，縮短產品的開發周期，降低了生產成本，但與此同時，也加速了產品的更新換代，提高了產品的競爭力。
1 基于數值模擬方法的仿真分析
1.1 汽車結構方面的應用
對汽車的整車和部件進行強度分析、剛度分析、運動校核、疲勞耐久性分析及 NVH（Noise，Vibration andHarshness） 分析等。主要使用基于有限元方法、邊界元方法、統計能量分析方法和計算流體力學等開發的軟件。
有限元軟件的開發與利用，不僅僅是因為其計算精準，而是它獨有的適應能力，能夠適應各種復雜的計算程序，特別是對低頻結構的振動模擬與分析?？梢越Y合不同的功能進行靜力學分析，動態學分析，振動等。就目前而言，是比較常見的一種模擬方式，因此被廣泛的運動到汽車結構設計當中，對于汽車工程設計的發展起著至關重要的作用。
SYSNOISE 軟件就是運用有限元方法和邊界元方法進行聲學建模和聲振建模。統計能量分析在預測和分析車內空氣噪聲方面側重于應用，而預測和分析車內結構噪聲方面卻側重于研究，如用統計能量分析方法進行駕駛室模型的動態響應預測。
通過數值模擬方法的分析可以達到提高優化整車及零部件的結構、提高承載能力、延長使用壽命、降低車輛噪聲和減少重量的目的，從而改善整車的動力性、舒適性和經濟性等性能。
1.2 汽車被動安全方面的應用
被動安全主要是指汽車在不可避免的情況下所發生的交通事故，能夠在事故發生時保護車內的駕駛人員以及其他人員的安全，或者將傷害降低到最小，此時，就需要反復的進行計算機試驗研究才能將損害降低最低，達到最大的優化利益。由于這種試驗相對成本較高，所以不能經常性的做實車碰撞試驗，只能根據計算機的方式進行測試，當試驗到一定階段的時候才能進行實車碰撞試驗，這在很大程度上就降低了成本。實車碰撞結果產生的問題，計算機會自動根據實際情況進行安全設計改良與革新，最終將導致研發周期的延長。為此，計算機模擬技術在汽車被動安全中是十分重要的。
2 基于 MATLAB/Simulink 的仿真分析
MATLAB/Simulink 是對動態系統進行建模、仿真和分析的一個軟件包，也可以稱之為一體化仿真環境。它支持線性和非線性系統、連續時間系統、離散時間系統及連續和離散混合系統，而且系統可以是多進程的。
在 MATLAB/Simulink 環境下，系統模型可以根據實際結構搭建，調整方便，結果輸出直觀。Advisor 不僅可以對傳統汽車（ 包括輕型車和重型車） 進行仿真，而且對電動汽車（包括純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車） 也可以進行仿真分析，可以預測多種循環工況下的車輛性能、能量消耗、排放、控制策略實施情況以及零部件的效率。
3 硬件在環仿真分析
硬件在環仿真，最初應用在結構復雜、價格昂貴的系統的開發和測試上，是將被仿真系統的一部分用數學模型描述，并把它轉化為仿真計算模型，其他部分以實物（或物理模型） 方式引入仿真回路，可以對虛擬運行環境中的設備進行逼真的模擬，其特點是實時性。這種定義比較早的“半實物仿真”定義更準確。
通常硬件在環仿真的輸入和輸出是連續的或模擬的，在這種情況下，連續的輸入必須使用 A/D 轉換器轉換為數字的形式。這種仿真可以充分發揮物理仿真和數學仿真的優越性，避免各自缺點。硬件在環仿真環境實現了物理硬件和軟件模型的互換，從而可以在原型車不存在的情況下進行部件或整車的仿真，也可以對潛在的部件及其組合方案進行評價、篩選，直到確定最優方案。
功能強大的高逼真度 HIL 實時仿真不僅可以縮短開發周期，加快了產品上市速度，而且由于測試期間無需使用實際硬件而降低了設備成本以及相關的維護成本。HIL 仿真最顯著的優點是可以對實際情況進行模擬，而不會產生實際危險。
4 虛擬現實技術
虛擬現實技術是二十世紀八十年代末開始新型的一種實用技術，采用計算機技術進行視聽覺融為一體的，在某種特定環境下，進行的一種虛擬環境試驗，這種試驗就如同親臨現場般一樣真實。隨著科學技術的不斷進步與發展，這種技術不斷地被應用于汽車工程建設之中，并推動了汽車工程建設的發展。利用虛擬技術可以將汽車進行數字化，然后將其模擬的環境結合起來，用真實的駕駛員進行一種仿真模擬駕駛，駕駛員可以真實感受到汽車的振動，噪音等就如同在現實生活中一樣，同時，可以進行各種危險技術的模擬實驗，所有這一系列的數據參數以及結果都將在虛擬技術中得以體現，這樣不僅僅實現了虛擬技術的現代化，更加節省了投資，可以反復的使用，測試，并不存在任何的風險。
5 高層體系結構技術
高層體系結構技術是美國在1995年提出來的一種構件計算機仿真技術的建模技術，最顯著的特征就是可以通過應用層將與環境分離，最大限度的利用新技術進行標準的服務功能，該系統也有較強的適應能力，這種技術在汽車工程中得到了廣泛的使用，隨著不斷變化發展與完善，并逐漸應用于航空航天等事業。無人駕駛飛機就是在該系統的基礎上發展起來的。這種虛擬訓練與交通工程仿真技術不斷的結合，并越來越完善。
6 結束語
隨著科學技術的不斷進步與發展，人們生活水平的不斷提高，對于各種計算機技術的應用越來越廣泛，虛擬技術將不斷的應用于汽車工程建設中，并將作為主要的發展動力推動其向前不斷的變化發展，從某種程度上而言，高層建筑結構體系結構系統太過復雜，為此在汽車工程上還不能廣泛的被使用，但在整個交通系統中卻得到了廣泛的使用與推廣。在汽車工程中不斷的運用計算機仿真技術，可以大大提高汽車工程工作效率，就目前而言，汽車零部件與系統的開發已經成為現代汽車行業競爭的主要兩大元素之一，汽車要想立于競爭的不敗之地，必須提升其硬件技術的水平，將駕駛員與主觀評價等訓練技能相結合在一起，進一步完善與加強虛擬技術的訓練，相信在不久的將來一定會推動汽車行業的發展。
參考文獻
[1]張林波.有限元疲勞分析法在汽車工程中的應用[J].計算機輔助工程，2006.
計算機仿真技術的優點范文6
論文摘 要:實驗室擔負著向學生傳播知識與技術、培養學生動手的能力和創新能力的重要使命。隨著社會經濟的發展及教學改革地不斷深入, 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出,實驗教學模式的改革已經迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統模式與存在的問題,并提出了提高電子信息類專業實驗教學質量的方法[1]。
0 引 言
實驗教學是學校教學活動的重要組成,教學質量的好壞是對學校人才培養層次與質量的直接體現。實驗作為實驗教學活動的主要內容, 在改善教學質量方面發揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時,更重要的作用體現在對學生的創造性思維與想象力的培養上。通過實驗教學,學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關注,以往的教師灌輸式的理論教授方式,學生被動接受的教學模式,已無法滿足社會經濟發展的要求。當前,社會需要的是主動型、能力為主的人才培養。加強學生創新能力的培養,必須切實轉變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念,重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用,根據當前社會經濟對人才的要求, 改革傳統的實驗教學模式,改革實驗教學手段,優化更新實驗教學的內容,切實提高實驗教學質量。
1 實驗教學的傳統模式與存在的問題
國內高校工科教育當中,實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發展與技術要求不相符,加上近幾年高校擴招,實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入,豐富實踐教學的內容、加強實驗條件的改革及建設,在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況,我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如:在全國高校本科的教學水平評估中,實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且,各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動,紛紛實行了“雙基”型實驗室,與此同時,建設了“實驗教學示范中心”。當前,傳統實驗教學模式的缺點主要有以下幾點:驗證性的實驗所占比例較大,與綜合性、設計性、創新性實驗之間的比例失調;實驗模式單一、實驗室設備陳舊;實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。
2 提高電子信息類專業實驗教學質量的方法
2.1 實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗
在實驗教學中引入計算機仿真技術,能夠充分調動學生主動學習的積極性,培養學生的學習興趣。同時,教師能夠通過計算機技術對學生的實驗操作的全過程進行觀察,對學生進行良好的跟蹤與指導,更好地進行學生實驗結果的采集工作,先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果,提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術后,理論與實驗教學,教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決,實驗教學更加靈活化,教學內容在時空上得到進一步的延伸,更好地激發了學生進行實驗的熱情。
將計算機仿真技術引入到實驗教學中,通過相應技術進行的虛擬實驗,為學生提供了更為靈活開放的實驗環境,能夠更好地培養學生在實驗過程中獨立思考能力,增強學生的的學習創新意識。對于實驗教學內容,仿真技術的應用,將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體,實驗的能動性與趣味性明顯提高,同時實驗內容的充實,有利于學生綜合實踐以及探索創新能力的培養。當前,已經有越來越多的高校重新進行了實驗室的規劃建設,通過計算機仿真技術進行虛擬實驗是實驗教學改革發展的新方向。將與實驗教學相關的計算機軟件技術引入到高校實驗室中,為實驗科研提供了良好的平臺,對于激發學生學習的主動性與積極性,培養創新能力具有重要作用。計算機仿真技術的應用,一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內容,另一方面,還能夠明顯降低實驗成本,提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學,能夠發現,教學過程中引入proteus仿真軟,通過該軟件對單片機的硬件系統進行模擬,克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程,除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗,這有力地推動了實驗課程教學改革,更有利于學生創新能力的培養。仿真技術的另一重要應用主要表現在學生的業余愛好上,如挑戰杯、電子設計大賽等等,學生就能夠用計算機來實現仿真,首先用計算機仿真出實驗的模型,再在計算機上進行相應的模擬調試,最終用硬件來實現。在整個仿真的過程中,學生可以自由發揮自己的潛能,通過大量的仿真對比,來達到設計目的,也可大膽反復地調試,避免了器件的損壞。電子設計競賽中,由于proteus開發環的運用,培訓過程中不需投入任何硬件的條件下,學生卻普遍反映,對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明,運用proteus進行系統仿真成功后進行的實際制作,可明顯的提高單片機系統的設計效率。此外,遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義,對于教學改革是一種很好的嘗試。
2.2 實驗中引入Matlab軟件內建的Simulink組件技術
目前,我國開設了電子信息類專業的高校中,大部分都將Matlab軟件作為重要的實驗教學平臺,對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。Simulink組件作為Matlab的重要組成,能夠為用戶提供一個仿真分析與動態建模的集成系統環境。該環境下,只需利用鼠標進行簡單直觀的操作,就能夠完成復雜系統模型的構建,在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應性強、效率高,結構仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優點,Simulink組件技術已經被廣泛地運用于處理數字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時Simulink能夠通過連續、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模,該組件還可支持多速率系統,不同的系統組成部分的采樣速率不同。此外,Simulink為動態系統模型的創建,提供的圖形用戶接口(GUI) ,使在進行模型方塊圖的創建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成,為用戶提供了一種更便捷、更直接的創建方式,同時能夠立即獲得系統仿真結果。
該組件的這一特性,一方面可以使算法的驗證更為簡單,減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間,而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中;另一方面,可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法,而不會由于代碼調試方面的問題影響了創新實驗的開展。以自適應濾波中的經典RLS 算法為例,如果直接采用Matlab編程方式,在進行代碼調試時,就會消耗掉大量的精力,代碼長度將達到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設計的思想,只需要鼠標對模型的拖拽,就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于Simulink提供了豐富的元件庫,采用圖形化的表示方法,學生在進行算法驗證的時候只需調用成熟的模塊進行參數設計即可。這樣的實驗方法事半功倍,思路清晰,參數的調整也十分便捷,廣受學生歡迎。由此可見,引入Simulink組件后的實驗,既不會影響實驗效果,又能夠提高實驗效率,對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。
3 結 語
當前,社會對人才綜合素質的要求不斷提高,進行實驗教學改革已經迫在眉睫,而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步,把計算機仿真技術與Simulink組件技術應用到實驗教學中可以充分調動學生主動學習的積極性,充分發掘學生的創造能力,在學習到先進技術的同時,提高學生對社會的適應能力。
參考文獻
