仿真技术的应用精选(九篇)

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第1篇：仿真技术的应用范文

【关键词】汽车电子设计仿真技术应用

仿真技术是一门利用系统模型对实际或设想的系统进行动态验证的技术，仿真技术综合控制论、系统论、相似原理和信息技术，以计算机和专用设备为工具，能够模拟汽车或飞机驾驶训练，在汽车工业中有着广泛的应用。现代的汽车制造业，对电子设备依赖程度越来越大，随着人们对汽车安全性能要求不断提高，仿真技术在汽车电子设计中得到了广泛应用。仿真技术在汽车电子设计中的应用，缩短了汽车电子系统的研发周期，提高了汽车电子系统设计的安全系数，并帮助工程师在电子系统应用于实践之前发现问题，大大的提高了汽车电子系统的研发效率，推进了汽车工业的发展。

1仿真技术概述

1．1仿真技术在汽车电子设计中的应用优势

信息时代的来临，汽车中应用的电子设备越来越多。电子设备在汽车中的应用，不仅提高了汽车的安全系数，还优化了汽车的驾驶体验，推动了汽车行业的发展。但在汽车新产品研发时，却由于汽车电子系统研发成本过高，限制了汽车行业的发展。仿真技术的出现，为汽车电子系统设计提供了强大的工具。利用仿真技术，工程师可以利用计算机和仿真软件，来模拟汽车的运行状态，并在虚拟现实中对汽车电子系统的设计进行仿真验证。这一研发模式，极大的缩短了汽车电子系统的研发周期，并降低了汽车电子系统研发的资金投入量。我国作为发展中国家，近年来汽车工业的飞速发展正是基于仿真技术的应用实现的。随着计算机互联网技术的发展，仿真技术在汽车研发和制造领域的技术优势更是与日凸显，如何在汽车电子设计中应用好仿真技术，已经成为决定汽车制造企业研发能力的关键之一。

1．2SABER仿真软件与汽车电子设计

SABER仿真软件是美国Analogy公司于1987年推出的模拟机混合信号仿真软件，该软件能够同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号和模数混合信号设备进行仿真，被广泛应用于电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、水利、光学和控制系统等研发和数据采样中。该系统在汽车电子设计中的应用，代表着我国汽车电子设计技术进入新的阶段。SABER软件能够分析从SOC到大型系统之间的设计，并模拟数字电路及混合电路，通过仿真内核的运算和模拟，给出与真实实验相似的实验数据，从而帮助设计人员检验设计方案。在现代汽车制造工业中，包括ABS防抱死系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统均能够运用SABER仿真软件进行仿真检验，帮助设计人员发现设计中存在的问题。该系统目前已经被很多西方汽车制造研发企业定位行业标准，推动了我国汽车制造业和世界汽车制造业的技术发展。

2汽车电子设计中仿真技术的运用

汽车电子设计中仿真技术的运用，主要分为建立数学模型、系统原理仿真和仿真模型的检验修改三个阶段。通过在汽车电子设计中应用仿真技术，有效的降低了汽车电子系统设计验证的资金投入，并提高了工程师的工作效率和质量。

2．1建立数学模型

数学模型的建立，是运用仿真系统设计和检验汽车电子系统的第一步，也是最基础和最关键的一步。计算机仿真软件的根本运行原理就是将实际系统运行的规律转为数学方式，即微分和差分方程来表达。为了实现对汽车电子系统的发展检验，在建立数学模型时，需要将系统原理图中的所有部件及其运动状态转化为数学模型，转化完成的数学模型综合到一起，才能形成一组模拟仿真系统。因此，在建立数学模型中，零部件的数学建模质量将直接影响到仿真系统的真实性，并决定了仿真系统的运算结果是否与系统的实际运行相似。为了提高数学模型的建立效率，工程师在建立一系列数学模型时，会对相似的元件归类为同一种数学模型，这样虽然会拉大仿真软件与现实的差距，但却能够极大的缩短开发周期，实现开发成本的节约。

2．2系统原理的仿真

汽车电子设计中应用仿真技术时，是采用计算机程序运算，来模拟汽车电子系统中各个子系统和零部件在工作中的电压、电流、功率等参数变化，通过对这些参数变化的波形分析，来找到实际试验与模拟仿真质检单额区别，从而发现涉及疏漏或问题，对电子系统的设计实施改进措施。在汽车电子系统设计中，仿真系统能够实现对双电压系统、供电系统、起动机和发电机系统以及双电压42V系统的仿真验证。汽车的双电压系统设计，将汽车的高电压设备和低电压设备区分开来，不仅是保证汽车安全性的关键，还是降低汽车能耗的重要技术。通过运用仿真技术，能够对双电压系统的运行效率和安全性进行验证，以确保汽车电子设计中双电压系统的安全性和可靠性。14V电压系统主要用于各控制单元，该系统对波形有极高的要求。如果14V电压系统存在问题，将其应用于汽车时将会由于峰值电压和电流产生的脉动，对蓄电池造成干扰，发生蓄电池电位波动性变化，导致其他控制系统的控制信号失灵，给汽车的行车安全带来致命的威胁。运用仿真软件，能够检验14V系统对蓄电池干扰的影响度，确保其不会影响到控制系统的工作，避免由于电位波动导致控制系统失灵。起动机和发电机由于都具有相同的转矩特性，所以可以设计一种设备集合这两种机器的特点。如果设计成功，并投入大规模的生产中，则可以获得的利益是难以想象的。这种将两种设备集于一体的技术是科学家努力创新而创造出来的财富。这种系统可以让发动机在很快的时间内启动，并且发动机启动以后，切换到发电的模式，使汽车的重启动更加容易。双电压系统中的42v供电系统，如果在设计中电子元件选择错误，将会由于电压随转速变化的提高，导致电子元器件被烧毁，带来巨大的行车安全隐患。而采用模拟仿真技术，则能够测试电子元器件的所需承受的电压峰值，更加科学的进行选择，保证系统安全。

2．3仿真系统的检验和修改

仿真系统只是运用计算机技术和数学原理对汽车电子设计的运行状态进行模拟实验，其与实际试验还是有很大差距的。因此，在运用SABER软件中，需要通过严谨的实验对比，确定仿真结果与现实存在的差距，并在此基础上对电子设计进行优化，以不断提高汽车电子系统设计的质量，促进汽车工业的发展。综上所述，在现如今的汽车研发与制造中，运用仿真技术对设计方案进行检验和修改，已经成为汽车研发的必须技术之一。近年来，我国汽车工业发展迅速，这离不开我国汽车电子设计中仿真技术应用的日渐成熟。相信随着仿真技术的发展，我国汽车研发和制造将会迎来新一轮的发展，为我国经济的发展做出更大的贡献。

参考文献:

［1］张珂．汽车电子设计中仿真技术的应用分析［J］．中国电子商情:科技创新，2014(12):33～33．

第2篇：仿真技术的应用范文

关键词:虚拟仿真;高职教育;建筑工程;实训教学

我国正处于社会信息化深入发展阶段，传统建筑业也在进行自我革新，朝着工业化、信息化以及智能化发展，衍生出工业装配式技术、BIM信息模型技术等。高职教育也在不断探索新技术新方法，2006年，教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高［2006］16号)中就实训基地建设方面提出了要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。2017年，国务院印发《国家教育事业发展“十三五”规划》中明确指出我国教育进入高质量新阶段，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。高职建筑工程技术专业需适应时代的变迁与行业的发展。对此，本文将结合南京城市职业学院建设中的虚拟仿真实训体系探讨这项技术在建筑工程专业中的应用。

一、虚拟仿真技术在建筑工程专业实训体系中的应用

(一)高职建筑工程技术专业实训的困境简单来说，建筑工程技术专业培养的是基于施工员岗位的“懂建筑、精施工、会管理”的高素质技术技能人才，实训体系在整个人才培养方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行业的特殊性，校内外实训基地的建设都普遍存在困难。校内实训基地受限于场地和经费，难以重现建筑过程中各项技术，即使一些条件较好、投入较多的学校，建设的一些实训项目也是以展示观摩为主，动手实践部分较少;采购的设备数量有限，难以满足全部学生的操作需求;一些操作难以反复，不利于学生探究性学习。在校外实习基地方面，由于建筑项目周期长并且具有一次性特征，工程进度难以和课程学习相匹配。此外，考虑施工现场的安全隐患和企业自身的经济效益，企业难以多次接待学生短期的参观学习。基于以上困境，不少高职院校建筑工程专业更像是简配版本科土木工程的“学科型”教学体系，工学结合不紧密，学生难以将学到的理论知识运用到实际工作岗位中去。

(二)虚拟现实技术的分类基于以上因素考虑，有必要将虚拟仿真技术融入专业的实训体系建设。虚拟仿真技术主要有以下三种类型:1．桌面虚拟仿真系统利用平面显示器呈现立体的虚拟环境，通常将施工二维平面图纸转换为三维模型，学生可通过鼠标等设备与虚拟环境进行交互，可以在环境中进行观察，将抽象的平面概念具象化，也可模拟某项施工技术过程，将书本枯燥生涩的理论知识转换为更容易接受的立体影像。这项技术成本较低，目前也使用得较为广泛。2．全沉浸式虚拟现实系统使用头盔、机械手柄、身体动作追踪等仪器设备将使用者完全沉浸在虚拟的三维环境中，使用者可以精确的与虚拟环境进行交互，视觉、听觉、触觉与实际环境完全隔离，完全置身于虚拟环境中，在虚拟环境中进行操作、体验。这项技术成本较高，很多高职院校虽有投资，但数量有限。3．分布式虚拟系统通过互联网构建一个多用户的虚拟环境平台，采用统一的结构、标准、协议和数据库将不同时间空间的虚拟终端整合，多名用户之间可以自由交互协同工作。这项技术目前在国外使用较多。

(三)构建三阶段虚实结合的实训教学体系建筑工程技术专业学生应具备识读工程施工图纸、查阅相关图集、测量放线的基础技能，参与工程施工、编制施工组织计划及专项施工方案、工程预决算的核心能力以及BIM技术相关的拓展能力。南京城市职业学院建筑工程技术专业根据人才培养目标，以施工员、资料员典型的工作任务、职业标准为依据，构建三阶段虚实结合的实训体系。校内构建虚实结合的实训体系:实训项目较为容易实现的，一般以实体操作为主，例如钢筋加工、绑扎钢筋、全站仪测量等;实训项目周期长，不易反复操作的，以虚拟仿真技术为主，如建筑工程项目施工———专业岗位仿真训练平台。同时，还配有建筑工程项目管理、招投标沙盘实训项目，大型施工现场布置实体模型。虚拟仿真技术填补了核心课程实训的空白，完善了校内实训体系。校外构建三阶段的实习体系。第一阶段认岗。该阶段主要在基础技能的第一学年，学生通过工程制图，建筑结构等课程的学习后，进入一线施工现场，与已学知识进行匹配，对专业和岗位进行感性认知活动。第二阶段跟岗。学生在第二学年学习了核心课程后，在校外实习基地进行为期两周的跟岗实习，在工程施工现场对已学习的核心技能进行验证和反思。第三阶段顶岗。学生在完成学校的所有学习、获得职业资格证书后，真正进入一线，成为一名工作者，用专业技术解决实际问题，完成学生到专业从业人员的过渡。三阶段的实习可以将校内不同阶段虚实结合的专项实训项目整合起来，体会各工序之间的联系，将不同课程融会贯通，提升学生对知识的掌握和技能的运用。

二、虚拟仿真技术在教学中的应用

(一)现有教学方法与学生不匹配随着高考招生制度的不断改革，高职生源不断多样化，学生素质参差不齐，理论基础薄弱，学习主动性不高。传统的课堂教学，即便配合了多媒体资源、信息化教学平台的使用，也很难集中学生的学习注意力。一方面，这样的教学方法本质上还是以教师的灌输为主，学生是被动的接受知识，知识还是被填到大脑中去，一旦填鸭的过程中出现了不理解、听不懂的环节，后面的学习全部崩塌。另一方面，高职学生的学习生涯很少出现学习的高光时刻，学生对自己的学习能力持否定态度，从内心排斥学习，畏难情绪严重，自信心不足。因此，不少学生在社团活动时候大放异彩，在上课学习时，大脑就停止思考。

(二)虚拟仿真技术下的情境化教学根据建构主义学习理论，学生是学习的中心，是知识信息的加工主体。由建构理论衍生出的情境化教学、探究性学习、问题导向等教学方法能够不断挑战学习者已有的知识架构和经验，从而在交互的过程中形成新的知识。学生在活动中主动学习，而教师是建构过程的引路人。虚拟仿真技术下的三维立体虚拟环境，具有沉浸性和交互性特征，学生置身其中，有很强的临场感，促使学生主动获取知识信息。同时，三维具象化的事物降低了学习的难度，增加了学生学习的自信心。以建筑施工组织中的施工现场布置为例，传统的教学中，教师会引用工程案例将场布中涉及的规范进行罗列。由于施工现场涉及多种对象，罗列的规范很多，注意事项琐碎，学生的上课效果较差，难以完成课程目标。在引入了桌面虚拟仿真技术的三维场布软件后，场布理论课程就转变为场布实训项目。项目源自真实施工案例，在教师的指引下，学生依据施工工程所处城市位置、周围道路环境，考虑风向和天气因素，借助软件中已有的各种施工现场的模型(如在建建筑、围挡、道路、临时设施、工程车辆、大型机械等)，对施工现场进行搭建和布置。搭建施工现场的过程就是学习施工现场规范的过程，同时，在搭建的过程中，学生对规范的理解运用各不相同。虚拟环境允许学生按个人理解对学习对象进行操作，观察不同操作下不同的结果，来验证自己对知识信息的接收加工是否正确，这是一个主动学习和修正过程。虚拟仿真技术下的情境教学，大大提高了学生学习的参与度与主动性，提升了学习效果。

(三)虚拟仿真竞赛由于专业的特殊性，高职建筑专业竞赛总体主要集中在建筑工程识图、CAD软件类等，如省级和国家级的技能大赛就有此类赛项。此外，还有一些工程测量和建筑模型类的比赛。而针对专业核心技能的施工技术、施工组织设计以及工程项目管理类较为少见。虚拟仿真技术的出现，降低了这类竞赛的举办难度，只需电脑和网络便可开展。如某BIM施工项目管理应用技能大赛，包含施工组织设计、三维建模及建筑工程项目策划等。以赛促教的同时也为专业营造出浓厚的学习竞争氛围，走出去多比赛也拓宽了学生的眼界，增强了学生的自信心。

三、虚拟仿真技术的困境和发展

(一)虚拟仿真实训室投入成本过高虚拟仿真实训室虽然能够支持建筑工程技术专业不少实训项目，但是建设成本很高。以一款全景沉浸式虚拟仿真系统为例，虽然该设备可以模拟仿真全站仪测量各种不同地形，但建设投入达两百万。同时，随着建筑行业新技术、新工艺的不断发展，虚拟仿真实训项目也面临软硬件的升级改造，后期的运行维护也需要学校持续的投入。

(二)虚拟仿真对空间想象能力的影响虚拟仿真技术利用信息化手段将抽象的符号具象化，建筑工程专业同样要求学生具有将二维图纸转换为三维立体建筑物实体的能力。由于高职学生空间想象能力较差，所以虚拟仿真技术有助于学生的学习，降低学习如建筑构造等课程的难度。但是如果过分依赖虚拟仿真，学生的空间想象能力反而得不到锻炼和提高。这就要求教师在教学时合理使用虚拟仿真这个工具，教学时需要安排学生进行空间转换的思考过程。

(三)虚拟仿真对注意力的影响虚拟技术打造的虚拟环境通过视觉、听觉、体感向学生传递图形、文字、声音等信息。打造沉浸式体验学习的同时也传递了大量丰富的信息，学生会对情境中某些信息产生更强的临场感，投入更多的注意力，而对其他信息的注意力减少，无法实现学习的目的。例如，安全生产课程通过虚拟现实(VR)技术让学生体验了高空坠落、脚手架坍塌等情境，模拟情境很真实，但学生体验到的是坠楼的刺激，反而忽视了安全的意识、课程的目的。所以，在虚拟仿真的学习过程中，教师要加强引导，同时合理设计虚拟仿真学习的脚本和内容。

(四)多用户虚拟仿真环境“ActiveWorld”平台是国外广泛使用的一款多用户虚拟环境。多名不同地点学习者可以在同一个虚拟环境中自由交互、协同工作。目前，国内使用的虚拟仿真项目多为单人、单项。学习者只能与计算机虚拟的环境交互，实训的内容也是较为单一的观察性学习或是操作性学习。虚拟仿真技术应朝着多用户平台发展，虚拟的环境更综合、更完整，学习者彼此之间以虚拟身份共同探索、观察、讨论和分析，开展更富有效果的合作式学习，特别适合远程教学。同时，参与学习的各方可以共同建设虚拟环境，做到共建共享，节约资源，降低成本。

第3篇：仿真技术的应用范文

随着汽车发动机及排放技术的发展，催化器的设计也对工程师提出了越来越高的要求，本文主要介绍了计算机仿真技术，特别是CAE和CFD技术在汽车催化转化器设计中的应用。CAE以及CFD技术的应用，大幅缩短了汽车催化器设计的周期，且降低了设计成本，使催化器产品的可靠性得到显著提升。相关的分析工作表明催化器支架设计前，应首先对整体结构的模态进行评价，根据振动形式的分布来确定支架的布置方向；流场的合理性对产品的性能产生重要影响，载体前端部分要尽量避免过小的转弯半径导致的紊流现象。

[关键词]CAE；模态；刚度；冲压工艺

1前言

近年来，随着汽车产业的高速发展，汽车已经走进众多的家庭，正逐步从奢侈品变为城市生活的必需品。汽车产业的发展带给人们出行便捷的同时，也带来了日益严重的环境问题，对人体健康造成了损害[1]。因此尾气排放成为了评价整车性能的重要标准。国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的制定和执行，愈发体现出了催化器对整车性能的重要性，随着发动机技术的不断发展，对催化器的设计也提出了更高的要求，紧耦合式歧管、涡轮增压技术都使催化器的结构朝着异形化的方向发展，催化转化器在设计中不但要满足高温、强震动下的刚度要求，更要实现最优化的内部流场结构。

2模态分析对结构设计的影响

作为汽车发动机排气系统的重要组成部分，催化器决定了汽车排放性能的优劣。随着汽车排放标准的不断提升，催化器的位置也越发靠近发动机热端，目前常见的排放系统，常常将催化器布置在发动机排气歧管或是涡轮增压器的出口位置，这也使得催化器处于高温、强振的工作环境中。为了满足排气系统的使用寿命的要求，在催化器的设计阶段，就必须考虑结构的强度、刚度和耐久性能，而这其中，催化器的模态对催化器的性能至关重要，目前的四缸发动机设计准则中，一般要求催化器在高温下的一阶模态达到210Hz[2]。

2.1边界条件的设定

2.1.1温度边界条件催化器是一种典型的流固耦合模型，尾气的高温对催化器的性能有很大的影响，根据材料力学性能的试验数据，800℃时的不锈钢材料性能大约只有常温下材料性能的1/6，因此进行模态分析时必须要考虑温度场带来的影响。由于发生化学反应，使得载体区域壁面温度较高，约为800~900℃，非载体区域的壁面温度在400~500℃之间。

2.1.2材料属性的定义在模态计算时，需要定义的材料属性有弹性模量、泊松比以及材料的密度，这其中弹性模量随温度的升高会产生明显的下降。通过实验手段测得不锈钢材料弹性模量随温度的变化关系，根据实验数据曲线拟合成二次多项式：将此公式作为模态分析时弹性模量的输入。材料的密度随温度的变化并不明显，因此按照常温下的材料密度值进行设定，泊松比一般取在0.2~0.3之间。对于排气管内的气体，假设其为理想气体，是单向的牛顿流体，在进行计算时，设定其可压缩性对计算结果会产生明显影响，马赫数MH=V/a，V为当地速度，a为当地音速；当MH＜0.3时，为不可压缩，当MH≥0.7时肯定为可压缩流体，如果用不可压缩法计算，结果就会有明显的差别[3]。

2.2计算结果

2.2.1初始设计结构在初始设计中，考虑到发动机安装空间的情况，将催化器支架设计成为图1中右侧的结构，该支架与中间段轴线呈倾斜布置，该方案的一阶模态160Hz，没有达到催化器的设计要求。而在后续的台架试验中，催化器的确在在中间段位置出现了多次断裂。说明该设计方案的确不能满足刚度要求。改进方法主要针对催化器支架进行，通过对支架的位置、走向进行优化及整体刚度的调整[4]。

2.2.2改进方案将支架设计成了对称的“双L”型结构，并且支架的布置方向与中间段轴线垂直。该支架作用下的整体模态达到300Hz，满足设计要求，并且支架没有增加安装孔位，便于装配。该方案在台架试验中也取得了良好的效果，200小时振动耐久试验以及250h热冲击试验均达到了满意的效果；另外，良好的装配工艺性，也在后续的量产中收获了不错的效果，装配效果更加稳定。

2.3模态计算与支架设计

通过多个类似催化器支架的设计，得到这样的设计经验：支架的走向对整体结构的模态有明显的影响。产品振动的角度和中间段轴线基本垂直，这恰好与改进方案中的支架走向一致；而初始设计方案中的支架走向与催化器主体结构的振动方向存在一定的角度，从而影响了支架的效果，使刚度无法满足要求。因此，我们在催化器支架的设计初期，首先要关注主体结构的振动形式，并根据振动的方向来设计支架走向，保证催化器支架能最大限度的提升整体结构的刚度。

3CFD分析对催化器流道设计的影响

催化转化器的内部流场结构会对排气性能产生很大影响，在设计时需要充分考虑流场对气流走向、压力损失、流速均匀、载体前端流场偏心等参数的影响。在早期的排气系统设计中，设计师更多通过经验来判断流场的结构是否合理；而随着CFD技术的不断发展，人们已经能通过计算机仿真来真实的模拟流场内部的气流情况。图2是某涡轮增压发动机催化器的设计方案，由于装车环境的限制，流场在前锥出现较大拐角。通过CFD分析，我们得到了图2所示的流场分布结果。能够看出，流场在载体及后锥等部分气流速度分布规则、流场均匀，而在前锥位置，由于过大的拐角，导致气流在拐弯后的锥形区域形成涡流。载体前部涡流会影响流入载体截面气流的均匀性，影响催化转化效果；另外，严重的涡流可能会加快衬垫的吹蚀，造成载体堵塞等严重失效。因此，我们对催化器前锥进行了优化，我们发现，气流在拐弯后没有足够的直线管道来帮助气流方向恢复稳定，因此优化时应该考虑在拐弯后增加适当的直线管路；另外，气流在拐弯内侧部分气流速度最大，并在该处形成离心现象，导致后方气流整体向下偏移，影响载体截面气流的偏心率，所以增大拐弯半径，降低气流的离心现象，也会对整体气流有优化作用；最后我们发现，过大的锥形区域也给涡流的产生提供的空间，设计时合理的减小该锥形空间，能够减小涡流产生的规模，提高整体流场的稳定性。根据该思路，对催化器前端的结构进行了优化，综合考虑各个因素后，将载体向后平移了15mm，这样就为催化器前端创造了更大的空间，考虑到尽量减小锥形区域，因此设计成图3所示相对扁平的锥体结构，再配合一根弧度更大的弯管，完成了优化后的方案。优化后的流场在催化器前端的流动更加平稳，由于弯管的弧度增大，气流在拐弯前后的分布更加均匀，锥形空间的减小也大大限制了涡流区域的影响，通过进一步计算，该方案气流在载体截面的均匀度为0.98、偏心率为0.1，应该说流场的分布情况满足了设计要求。

4结论

1）在催化器支架设计时，应充分考虑整体结构在发动机上的布置形式、布置方向及其随发动机工作时的主要振动方向，催化器的主要振动方向是其刚度的薄弱方向；

2）催化器支架设计前，应首先对整体结构的模态进行评价，通过CAE手段得到其整体结构在各阶固有频率（主要是一阶固有频率）下的振动形式，根据振动形式的分布，来确定支架的布置方向；

3）流场的合理性对产品的性能产生重要影响，载体前端部分要尽量避免过小的转弯半径，小半径弯管不但工艺实现比较复杂，对流场的均匀性也带来不利影响；另外，在角度突变的区域应该避免出现较大锥形空间出现。

[参考文献]

[1]陶丽芳.汽车发动机排气系统性能分析研究[J].重庆大学硕士学位论文,2005.

[2]赵海澜.汽车排气系统悬挂点优化[J].计算机辅助工程,2006.

[3]李湘华,张小娇.柴油机排气歧管流场分析与结构优化[J].柴油机,2006.

[4]吴永桥,鄢奉林.汽车排气总管的静力分析和模态分析[J].汽车工程,2000.

第4篇：仿真技术的应用范文

关键词：仿真技术　电工电子教学　ewb　应用

        随着经济全球化的来临，企业对技工素质要求越来越高，在技校生源素质偏低的情况下，如何创新教学方法手段，提高教学效率和质量，多快好省地培养大批高素质人才，是一个需高度重视的重要课题。笔者在学校计算机电气教学部和电子教研组领导的大力支持与指导下，在所教班级的电工电子教学中进行计算机仿真教学实验研究，将仿真技术引入课堂教学和实验实训中，显著地提高了教学效率、效果，节约了教学成本，有效地提高了学生学习应用新知识、新技术的能力，受到了学生的普遍欢迎和好评。本文结合这一教改试验的实践，拟对仿真技术的应用作一些探讨。

        一、仿真教学的优越性及常用仿真软件的特点

        仿真教学，是指应用软件和技术借助windows平台进行辅助教学活动。随着仿真技术的不断发展，仿真教学越来越受到人们的青睐。与传统教学方法相比，仿真教学具有以下明显的优越性：一是仿真软件中的虚拟仪器和元器件与实物非常接近，易学易懂，学生爱学爱用，兴趣高，且不受场地限制；二是仿真演示和仿真实验实训直观、清晰、生动，使抽象的概念原理直观化、形象化，有利于突破难点、加深记忆；三是仿真教学、仿真实验实训不必直接接触强电，不用进行元件安装和焊锡操作，从而避免溅锡伤人、线路短路触电等危险，达到安全的目的；四是采用仿真实验、实训，可随意调出软件中元器件库虚拟仪器及各种元器件进行模拟设计、安装，利用虚拟仪器对设计好的电路进行调试及分析，不仅测试仪器的图形与实物相似，而且测试结果与实际调试基本相似，如同置身于实验室中，既节省了购买大量元器件和高档仪器的费用，又避免了仪器损坏和元件消耗。这种仿真实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成，也可由学生在课外参照有关习题完成。通过人机对话的方式，使每个人都能亲自动手接触电路，进行元件接线、参数设定，边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对比，还可随时调整和修改元件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响。通过这样的实验来验证理论，加深了学生对理论的认识，教学效果良好。

        近年来，随着计算机网络技术的普及，仿真技术得到了迅速发展。国际上一些著名公司先后设计开发了一系列仿真软件，为仿真教学提供了强有力的技术支撑。例如，multisim2001就是加拿大interactive image technologies公司推出的电路设计和仿真分析软件，它将电路原理图、电路仿真及pld设计三者合一，利用该软件可以建立模拟、数字及其混合电路，并进行仿真。其特点是：易学，实用性强，界面简洁，元件库齐全，仿真功能强大。又如加拿大interactive image technologies公司设计推出的ewb（electronics workbench），不但是一个非常优秀的电子设计软件，也是一个非常优秀的电子技术模拟实验平台，它提供了示波器、函数发生器、万用表、频谱仪和逻辑分析仪等虚拟电子设备，还提供了14种分析工具、4种扫描分析、8000多个元器件模型，其选用的仪器和元器件与实际情况非常相近。使用者可方便地进行原理的输入和仿真测试，观察电路的工作状态、稳定性、灵敏度，还可以观察条件、参数变化时电路的变化情况，学生们只要能正确使用常规仪器，都能较快地掌握软件所提供的虚拟仪器的使用方法。ewb界面直观，操作方便，为电类课程的实验、设计等教学环节提供了极大的便利。现在，许多技工学校都建立了一定数量的多媒体教室，而且还在普通教室里安装了多媒体设备，从而为应用仿真软件辅助教学创造了条件。因此，在教学中推广应用仿真技术是完全可行的。

        二、应用仿真技术辅助教学的实践

        电子技术、电子电路、脉冲与数字电路等电子类课程概念抽象、直观性差、原理难懂，加上技校学生普遍素质偏低，对理论教学缺乏兴趣，故此传统教法的教学效果比较差。针对技校生的实际，笔者将仿真技术应用到上述课程的教学活动中，达到了事半功倍、省时高效的效果。

        1.应用仿真技术演示抽象内容，激发学生兴趣

        兴趣是最好的老师。在电子技术课程教学中，笔者常应用仿真技术巧妙精彩地导入要讲的内容，以激发学生的求知欲。例如在讲授半导体特性这一课题时，学生对电子流和空穴流往往难以理解，为此，笔者应用仿真技术在屏幕上模拟出电子流和空穴流的流动过程：在电场力作用下，电子连续不断地向电源装置的正极移动，形成了一条电子流；而空穴则向电源的负极移动，形成了一条空穴流。它们形成的电流方向一致，外电路的电流等于电子电流和空穴电流之和。通过这样的演示，同学们不但兴趣盎然，而且较好地理解了半导体导电的这个重要特征。

        2.应用仿真技术演示电路特点，突破教学难点

        将抽象的原理、概念、公式推导直观化，有利于学生理解和记忆，从而突破教学难点。例如电子线路中有关整流滤波电路的教学，传统教法是由教师通过分析电容的充放电过程对输出直流电压的影响，得出一个输出电压的波形图，然后对波形图进行分析，推导出求电容容量c的关系公式，但学生往往感到公式抽象，实际中不会应用数学公式。为了突破这一难题，笔者就利用multisim2001软件，模拟该电路，操作步骤如下：①选择程序中的multisim2001，进入原理图形设计环境的工作界面；②执行菜单options\preferences设置图纸大小、颜色、字体、连线宽度、边框等；③在元件工具栏中找出所需的元件，把它们拖放在工作区域，放置好元件后，再给元件连线；④先用手动连线，然后由multisim2001自动完成连线；⑤对元件进行参数调整，先选定元件，然后双击鼠标左键，改变对话框中的各顼内容，达到改变元件参数的目的。经过上面几个步骤最终可得到整流滤波电路图。整流滤波电路图搭建好后，就可以从仪表工具栏中调出示波器并合理摆放，然后将示波器a通道接输入信号端，b通道接输出端。该示波器的界面与实验室里常用的示波器的面板很相似，其基本操作方法差不多。启动电路仿真开关，示波器屏幕上出现输入和输出两个波形。这时可以通过调节按钮不断改变电容的容量c的大小，观察示波器波形变化，通过波形图的比较就可以直观地看出脉动系数与电容容量c之间的关系：当容量c增大到一定数值后，输出的直流电压基本是平滑的，继续增大c，直流电压的变化不明显。这就给我们选择滤波电容容量提供了实际依据。经过这样的仿真演示，同学们就较好理解了这一问题，从而有效地突破了教学的难点。

        3.应用仿真技术将仿真实验引入课堂，有利于一体化教学

        以往进行理实一体化教学，教师需要带学生到实验室上课，或将实验仪器设备搬到普通课堂，十分不便。为达到省时高效，笔者将ewb的仿真实验功能引入课堂，进行一体化教学，开展师生之间、生生之间的互动交流，教学效果显著。例如，在教集成运算放大器应用的“反相与求和电路”课题时，就应用ewb仿真软件在大屏幕上打出图1所示的仿真实验接线测试图（见图1）。 

         

        图1、反相与求和电路ewb模拟实验接线测试图

      图1中ic为理想集成运放，当ui2不接时为反相比例运算电路，u0=-　uil，通过改变r1和r3的值，可以改变输出与输入电压的比例。当接上ui2时为反相比例相加运算：u0=-（　ui1+　ui2），通过改变输入电压ui1、ui2或改变r1、r2和r3的值，在输出端可获得比例相加的输出电压。笔者应用ewb仿真，边演示，边讲解，十分方便地分别演示接上或不接上输入电压时输出端输出电压变化的情景，使学生直观地看到，当改变ui1、ui2或r1、r2和r3的值时可以获得不同的输出电压，应用ewb将此电路稍作改动即可验证同相求和电路、微分电路和积分电路。在讲、练的同时，笔者还要求学生在课堂中即时操作或进行生生互动交流，通过这样的讲练结合，教学效率明显提高了。

        4.应用仿真技术开展模拟实训，实行“虚实结合”

        过去，因受场地、经费、器材等硬件条件限制，电类专业的实习课题和时间安排往往达不到规定的要求，不利于学生实践能力的提高。随着仿真技术的应用，在教学中，笔者选取有代表性的课题，开设了一定比例的模拟实训，实行实物实训与模拟实训相结合，发挥了模拟实训省时、高效、安全、经济的长处，解决了过去实训课完全依赖实验仪器，且电子元器件损耗大和实验仪器损坏后维修不及时的问题。笔者的做法是，对基本测量技术、常用仪器仪表及元器件使用、基本电路设计等电子专业的基本功，原则上都进行实物实训；对用真实仪器难以显示或需消耗昂贵元器件的课题，通常采用模拟实训；对设计性、综合性的实训项目，通常安排学生先进行ewb模拟预习，在理解实验原理的基础上再安排实物实训。这样将虚实两种实验结合起来，可以大大提高实训实验效率和质量，节约教学成本。

        5.应用仿真技术充实、丰富第二课堂活动，提高学生的创新能力

        搞好第二课题活动，有利于学生为适应就业市场竞争而提高就业能力。所以，笔者在课余积极指导电子专业学生开展第二课堂活动，利用ewb进行电子线路应用、设计的模拟训练，有效地促进了研究性学习，提高了学生的电路设计水平。例如，我结合脉冲波形的产生与整形的教学，指导学生应用ewb软件进行单稳态触发器电器电路仿真实验，用信号发生器产生触发信号作为输入信号，通过示波器观察输入、输出波形。在仿真实验的基础上进行电路设计，再应用ewb模拟验证，然后动手制作实物，使学生的电子制作水平显著提高。

        三、实施效果及思考

        在学校计算机电气教学部和电子教研组领导的大力支持与指导下，本人在所教班级的《电子线路》、《电子cad》等课程教学中进行仿真教学试验，均取得了良好的效果，显著提高了教学效率，充分调动了学生学习的积极性，提高了教学效率，节约了教学成本，受到了同学们的普遍欢迎和好评。通过班级的问卷调查表明，学生们普遍认为，仿真教学在课堂气氛、吸引力、学习兴趣、理解知识、记忆程度、学习效果等各个方面都明显优于传统的知识讲授，值得推广。这一项教改试验的成功实践表明，仿真技术作为一种高新技术，可以通过计算机及多种输入输出设备创建一种虚拟的情况，让学生产生与现实生活一样的感觉，使学生的学习兴趣和学习积极性大大提高，变被动学习为主动学习，提高学习效果。

        总而言之，仿真教学虽然不能完全取代真实的传统教学和实训，但只要我们充分发挥仿真技术的特点，使仿真教学与传统知识讲授有机结合、融为一体，就一定能有效地减少教师无效的工作时间，提高工作效率，节约教学资源，充分调动学生的学习积极性，变被动接受灌输为主动建构知识，从而提高学习效率和效果，实现多快好省地培养高素质技能人才的目标。

参考文献

[1]崔建明 电工电子技术[m].北京：高等教育出版社，2008。

第5篇：仿真技术的应用范文

【关键词】仿真技术；电子产品；设计研究

随着我国仿真技术的水平不断提高，目前已经被各行各业广泛应用到科学研究的工作中，并且仿真技术水平已经成为了评价一个国家在计算机技术领域的硬性指标，仿真技术的发展在很大的程度上与国家发展密切相关，成为了国家安全的核心技术。在设计和开发电子产品的过程中，其设计非常复杂，对内容的要求也非常的精细，如果设计人员不小心就可能会导致整个线路的崩溃，因此必须要重新开始，然而，仿真技术的应用不但大大减少了设计研发的周期，并且还有效的减少了电子产品的研发成本。

1电子产品仿真技术

电子产品仿真技术的应用和操作的过程，主要就是通过一种现代技术进行的计算机模拟的手段模型理论及相关信息。人们可以通过仿真技术的应用更好的认识客观事物，彻底地打破了探索性实验和理论研究的束缚，进而使用仿真技术进行高度模仿事物进行展示。仿真技术的广泛应用，可以促使人们可以更清楚、更细致的去认识未知的一些事物。随着仿真技术的不断发展，在我国电子产品的科学研究中的应用更为广泛，并且应用领域呈不断扩大的趋势，有效的实现了我国电子产品科学研发成本低、更新换代的速度较快，并且能够有效保障电子产品的质量，进一步实现了我国电子产品科学技术产业可持续发展。

2仿真技术在电子产品中的应用

随着我国仿真技术的不断提高，功能日渐强大，各种电子产品的设计中仿真技术的应用越来越多，仿真技术的发展越来越受到我国电子产品研发机构的喜爱和信赖。当前有很多非常知名的电子产品公司都在使用仿真技术对电子产品进行设计，利用仿真技术设计开发制成的、并且应用比较广泛的电子产品有：自动扫地机器人、自动开盖垃圾桶、自动冲水马桶、防盗报警器、全自动洗衣机等，这些电子产品已经逐渐的应用到了人们的日常生活和生产当中。依据很多的电子产品的设计实践证明，在设计和开发电子产品的过程中利用仿真技术能够非常快速的设计和完成电子线路，而且还可以利用设计完成的电子线路，完成对电子产品的使用和模仿，很大程度上有效地提高了设计和开发电子产品的效率。在设计和开发电子产品的过程中，其设计非常复杂，对内容的要求也非常的精细，如果设计人员不小心就可能会导致整个线路的崩溃，因此必须要重新开始，然而，仿真技术的应用不但大大减少了设计研发的周期，并且还有效的减少了电子产品的研发成本。随着我国信息化技术的不断发展，在未来社会发展的过程中对仿真技术电子产品的应用会越来越广泛，并且会随着社会的发展越来越趋于智能化。当前很多的电子产品中MUC就是其核心部件和核心机构，电子产品的智能化发展迅速，正一步一步走进人们的生产和生活当中。

3仿真技术在应用中的实际作用

3.1操作简便

仿真技术在实际的应用中的操作极为简单。仿真技术的操作非常便捷，利用仿真技术可以在同一个条件下完成电子线路的仿真和设计的工作。通过仿真技术的编辑和设计对电子产品的线路进行设计，并且还可以使用预览模式对其设计的电路进行仿真和预览。其实简单地说就是整个设计过程中，只要通过鼠标点击就可以完成，这样就大大的简化了设计电子产品的过程。

3.2电子产品的程序设计

利用仿真技术中ISIS编辑区就可以完成电子产品软件程序的编辑工作，同时可以将所编辑的内容编汇成统一的目标代码，这一系列的程序操作在仿真技术中都可以通过特定的方法进行操作。对于那些出现问题的仿真技术编程软件还可以将其自动的生成错误信息报告，并且在错误信息报告中也可以根据错误源飞出的范围查找出错误原因。

3.3仿真和调试

根据以上的操作步骤完成之后，对电子产品要进行调试的内容进行加载，首先，要在仿真技术软件中找出Editcomponent对话框，然后，在这个对话框当中正确输入本次所要调试的目标，并且在软件中要先设置清楚晶振频率是，然后点击仿真就可以进行仿真了。例如：在纯水机的仿真技术操作中，在满水或强冲等情况下可以对纯水机的操作进行模拟，并且其仿真的效果非常真实。

3.4电路板设计

在仿真技术中具有较高的布线功能，可以通过ARES实现对电路板的更改、电线摆放等功能。在仿真技术中，对电路板的设计非常人性化，不仅可以有效实现自动布置和撤销的功能，还可以依据设计者的思路，手动操作进行电路板线路的布设。

3.5制板过程

在完成前期的仿真工作和设计工作之后，要对设计的电子产品进行PCB的制板工作。

3.6制作完成

电子产品研发与设计中，仿真样品制作额按成是最后一步，将样本安装并成功调试以后就可以用在电子产品的研发当中。只要在制作的过程中将样本的按照省却的设计要求进行安装，然后对接点进行焊接就可以完成制作了。

4结语

综上所述，仿真技术在设计的过程中应用非常灵活，并且可以非常快速的完成电子产品的调试和设计工作，在当今科学技术不断进步过程中实现了快速、高效完成电子产品的设计和研发工作，使电子产品的设计变得更加的精致和细腻。仿真技术的发展对电子产品的设计和研发具有积极的推动作用，在未来的发展中也会有更多的电子产品应用软件被研发出来，为我国电子产品设计产业的可持续发展做出贡献。

【参考文献】

[1]韩志科，王筱吟，包海波.工业仿真设计促进制造业升级的作用机制研究[J].科技与经济，2014，v.27；No.16105：54-58.

[2]李伯虎，柴旭东，熊光楞，朱文海，全春来，张和明，王行仁.复杂产品虚拟样机工程的研究与初步实践[J].系统仿真学报，2013，03:332-337.

第6篇：仿真技术的应用范文

依据企业现有的三坐标数控镗铣床用CATIA软件进行机床部件的三维实体造型建模，如主轴、床身、导轨、刀库等；接着以STL格式输入到VERI－CUT软件系统中进行组装，组装时应把握其装配约束关系（即几何约束关系、运动约束关系和排斥约束关系）设定机床坐标系、部件坐标系和它们之间的关系，然后根据机床的拓扑关系进行装配。虚拟仿真数控机床建模完成后，要设置各运动部件的运动参数，如工作行程范围、刀具补偿等，其中主轴中心到主轴端面的距离和主轴线的偏移距离参数较为重要，应正确设置，以免影响仿真结果的正确性。

2虚拟仿真数控镗铣床应用研究

通过虚拟仿真数控机床的建立，除对机床的运动进行论证和虚拟设计好所应用的机床夹具外，主要是对数控加工过程进行仿真论证，以解决刀具运动轨迹错误、刀具干扰选择错误等问题，同时，利用虚拟仿真技术可以进行加工过程的优化，以充分利用机床和提高生产率。

2．1验证数控加工过程的错误

进行仿真验证时，通过系统应用等软件将零件的加工信息转换为STL格式输入到仿真加工系统生成数控加工程序，最后进行仿真加工，验证程序轨迹是否存在错误。在实际工作中，由于输入数据有误造成仿真加工时零件形状错误与输入图形信息不符，如刀具未进行补偿、未抬刀、啃刀等，此时可返回原图形信息输入模拟数据，进行检验校正干涉碰撞错误，这是数控加工经常产生的错误之一。验证时观察刀具对非加工部件，如对工作台、夹具等的干涉、碰撞及对工件非加工表面的碰撞，也可对经常发生的干涉现象进行专门的验证。

2．2优化数控加工程序

应用VERICUT软件时，其带有在知识库基础上建立的优化模块，根据所加工小样的类型选择加工机床参数、应用刀具参数、金属切削数据库等知识进行加工过程的优化，其优化内容主要为粗加工、精加工及高速切削加工时的优化。

2．2．1粗加工优化

为提高生产效率、达到尽快去除粗加工余量的目的，根据已给出的进给量对刀具走刀路径上应去除的金属材料进行速度优化，实现粗加工安全、稳定、高效率。

2．2．2精加工优化

切削力的变化是影响加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素，为此在刀具切入、切出时应调节进给率，使其切削力产生较小的变化，减少振动，从而提高加工质量、延长刀具的使用寿命。值得注意的是，在用球状铣刀加工倾斜面或曲面时进给量会有较大影响，加以适当调节则可使切削平滑、顺利地进行。

2．2．3高速切削加工优化

在工件刀具不产生振动的前提下，高速切削是切削加工的发展方向，通过高速切削不仅可提高生产效率，同时会降低工件的表面粗糙度值。减少切削力的优化方法主要是控制进给量，保持较为稳定的切削力和切屑去除率，通过实际应用对球状铣刀加大进给率，提高主轴转速进行精加工的效果较好。当然也可采用优化切削速度，即对主轴转速进行精加工优化，达到提高表面质量的目的。

3应用特点

利用虚拟仿真技术对数控加工进行仿真试验，通过一段时间应用获得较为显著的效益，主要表现在以下几方面。

3．1提高生产效率

通过仿真切削加工的优化，提高了加工过程的合理性，针对不同加工对象优化切削速度和进给量，使其达到最优切削状态，减少刀具的非正常损坏，从而减少辅助时间，提高加工效率。

3．2提高加工质量

据统计，飞机制造业新机研制过程中加工废品的30％是由于工人操作不当造成，60％是由于数控程序错误造成，10％是其他原因而形成；为此，利用该仿真系统可模拟加工过程，提高了数控编程的正确性，可以大大减少废品的产生。

3．3减少数控机故

数控加工时，刀具的碰撞、干涉会导致较大的损失，采用虚拟仿真技术可以避免并减少机床和刀具在加工时不必要的损失。缩短新产品的研制周期新产品研发时，加工出合格的关键零、部件是其中重要环节之一。传统方法试制单一零件耗时费力，容易出现废品，而通过虚拟仿真技术则可基本上验证了所编数控程序的正确性和可靠性，为新品试制节省了大量时间，降低了新品试制的成本和研发周期。

4结语

第7篇：仿真技术的应用范文

关键词 电子仿真技术；电工维修

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)122-0171-01

随着电子电工技术以及计算机软件技术的迅猛发展，电子仿真技术不断渗透到电子电工技术的各个领域。电工维修作为电子电工技术中重要的一部分，十分需要电子仿真技术应用推广到该领域。我们可以利用电子仿真软件进行电路的相关设计，有效地锻炼电工的电子设计能力和开发能力。也就是通过实际的设计电路，电工维修工作者才会更加熟悉电路，更有利于进行维护工作。另外，作为电子仿真技术的特色之处就是其能够充分调动使用者的主动性，让使用者自己动手去搭建，能够提高使用者实际动手能力。它能够多方面地调动使用者的积极性，激发使用者学习兴趣和欲望，提高使用者掌握的效率。例如在电子仿真软件焊接操作的五个步骤，就是提供给你视频教学和实用的场景，教你一步一步去实现焊接的过程。下面我们重点讨论如下两个电子仿真技术在电工维修中的应用。

1 电子仿真软件ELECTRONICS WORKBENCH在电工维修中的应用

在电工维修中，利用ELECTRONICS WORKBENCH软件作为电路设计，能够有效地锻炼了电工维修工作者的电子设计能力和开发能力，不仅使使用者的能力得到提升，另一方面还节约了成本代价。在实际使用电子仿真软件进行电路设计时，首先是搭建电路，寻找电路中的各个元件，然后将各个元件进行连接，设定相应的参数，最后运用示波器观察各个点的输出波形的结果。如果不采用这种电子仿真软件，则对于接触示波器比较少的使用者在使用真实的示波器时，可能由于陌生或紧张造成示波器的损坏，这样就会大大增加电工维修工作者的成本，浪费了大量时间。而使用电子仿真软件中的示波器，就不会出现这种问题，可以很清晰地得到波形结果。由于电子仿真软件中的示波器外观和真实示波器类似，因此，熟悉了电子仿真软件中的示波器，上手真实的示波器是很容易的。这样就会避免对实际设备的损坏，即节省时间，又节省了成本，更有利于电工维修工作者的自我成长和创新精神的培养。

在实际的电路设计过程中，电路维修工作者主要面临的问题是电源故障，主要包括：直流电和交流电错位、直流电源的正负极反接等；对于由于元器件短路带来的故障，例如在实际的操作过程中，电工维修工作者很不小心可能会把三极管的两个管脚短路，导致三极管烧坏的现象。这些问题可以利用电子仿真软件先事先操作一遍，在进一步提高正确率的情况下，再进行实际操作，进一步减少设备损坏，有效节约设备

成本。

2 电子仿真软件网络虚拟实验室在电工维修中的应用

作为当前的一项热门技术，虚拟技术拥有广阔的应用前景，现在已经在军事与航空技术、机器人领域、通信行业、医疗等相关领域应用广泛。当然，虚拟技术在电工维修领域也有应用的地方，即虚拟实验室。所谓虚拟实验室，就是可以借助一些新兴技术，例如：多媒体技术、电子仿真技术以及现实虚拟技术等，来实现电工维修工作者实际的软硬件的工作环境。这样对于一些高危环境的工作，具有很大的意义。因为这种虚拟的环境和实际的环境相近，这样就可以提前熟悉工作内容和预知环境所产生的状况等。目前，国外的网络虚拟技术应用已渐渐成熟，成立许多网络虚拟实验室，而国内在网络虚拟技术的研究正处于起步发展的阶段，需要进一步研究分析。从国内外地对网络虚拟实验室的相关研究来看，我们可以把它主要分成如下两类。

1）软件仿真形式的网络虚拟实验室。这种实验室是完全依托于软件的，以仿真软件为基础，为电工维修工作者提供虚拟的工作环境，让其通过网络的途径进入实验室进行学习和共享资源，在其中可以利用上述讲的电子仿真软件ELECTRONICS WORKBENCH进行电子电路设

计等。

2）直接操作远程试验的网络虚拟实验室。这种实验室并不是完全依托于软件的，它控制的对象是实实在在的实验设备。也就说电工维修工作者可以利用该电子仿真软件接收来自客户端的故障问题和参数设置，然后利用相关的电子仿真软件进行仿真分析，最后将分析得到的故障解决方案和新的参数设置通过实验室传送给客户端，甚至电工维修工作者可以对实际的实验设备的参数进行一边调整，一边看真实的运行过程以及输出结果。这种仿真技术，利用了有限的资源，提高了电工维修工作者的工作效率，是目前虚拟网络实验室研究的一个重要方向。

3 总结

由于电子仿真软件具有强大的电路设计、电路绘图、设备虚拟、对故障设备分析处理等功能，其可操作性强，作为电工维修的训练和学习的有效手段，其在电工维修领域起到越来越重要的作用。电子仿真技术不但能够提高电工维修工作者的业务知识水平，更能开阔电工维修工作者的视野和工作的积极性，促进电工维修行业的发展和进步。

参考文献

第8篇：仿真技术的应用范文

关键词 三维技术；质感；视觉；动画

中图分类号J2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）138-0070-02

动画作为一种应用广泛的艺术形式，已经在我们的日常生活中得到广泛的普及，虽然动画作为一种艺术形式而存在的寿命不过百年，但它的起源却非常悠远，可追溯到距今二三万年的远古时代。动画作为人类文明中的宝贵财富，是集现代性和复古性的艺术形式之一。如今随着科技的不断发展，动画技术已经深入到我们日常生活的各个角落，在我们的生活中，尤其是娱乐消遣中占有极大的比重。动画技术变幻莫测，却又与我们的生活紧密相连。现代的动画，不仅仅只是作为一种艺术而存在，动画产业也渐渐站稳了脚根，得到了很好的发展。如今，由于电脑技术不断向这高科技发展，动画产业也深深受其影响，逐渐完成了由二维动画向三维动画的转变。三维仿真技术为动画的发展提供了更广阔的发展空间和更大的竞争力。三维仿真技术在动画中的运用，值得我们对其进行深入的探讨，并对其应用进行研究。

1 三维仿真技术的含义

三维仿真技术即我们所称的3D动画，随着影视制作的需求和软件技术的布点发展，三维仿真技术应运而生，并受到业界的欢迎。三维动画的制作模式如下：首先，设计师根据操作的实际需要，在计算机内建立一个虚拟空间，虚拟空间建成后，按照脚本或者客户需求，设计师对角色或者场景进行相应的设计和表现，再依据现实生活中的经验，根据人物、事物的动作、状态对其运动的方向和轨迹进行模拟设计，设计完成后，再对人物进行蒙皮、事物进行细节的勾画设计。在完成对人物和事物的塑造后，便可依据脚本来进入运动状态，形成一个极具动感和现实感的三维动画。

2 三维仿真技术的特点

1）对于无法完成的实景拍摄，三维动画可对其进行模拟，以排除危险因素；2）三维动画的制作不似实景拍摄，易受天气及气候的影响；3）对于操作人员的物性以及硬性技术要求较高可以用三维动画进行模拟，降低成本 ；4）可进行随意变更，回炉再造周期短；

5）对于实拍来说，成本更易控制；6）通过三维动画代替危险性较高的镜头 ；7）对无法重现的镜头进行三维模拟；8）美化产品，达到特效制作；9）三维仿真技术制作时间与场景实拍相比较而言，时间长，处理精细。并且制作越精细越逼真，成本越高。

3 三维仿真技术的在动画中的应用

三维技术在动画制作中得以广泛运用，不仅仅是由于电脑技术以及软件操作技术所带来的便捷性，除此之外，三维技术在动画中的运用突破了传统二维技术制作的局限性，使屏幕内的内容更加丰富、更加动感，并且能够给人耳目一新的感觉，因此三维技术在画面的制作中，得以更广泛的推广及运用。[2]三维动画不仅仅是对于动画片的运用，还可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等。

三维技术在动画的应用中，主要是对现实事物的虚拟再造以及不存在事物的合理想象。由于三维动画存在着自身优势，被越来越频繁地运用到动画制作中。三维技术的发挥，使得动画领域得以不断发展和拓展。

一部完整的动画制作不仅仅如我们在荧幕上看到的那样简单，总体上，动画制作分为前期策划、中期制作、后期合成三个方面。[3]

在动画制作流程中，不论是前期策划的剧本及角色的设置、中期制作中道具及场景的布置，还是后期合成效即片头片尾的制作等等，都离不开三维技术的

运用。

3.1 三维技术在前期策划中的运用

制作短片之前，剧本的选择非常重要。剧本决定了人物设计、情节结构以及故事发展的主线和副线。在前期工作中，剧本确定后，根据剧情，制作人员会写出文字分镜头，并对画面与镜头进行相应的融合和分配，以使剧情连贯，构成完整的叙事。在此期间，三维技术无需发挥太大作用，只用于动画完成之前，画面效果以及人物形象的的预估作用等等。

3.2 三维技术在中期制作中的作用

在中期制作中，三维技术开始派上较大的用场。其中包括道具、角色的设计，角色骨骼的绑定、蒙皮等等。中期制作流程任务量庞大，场景的复杂程度、人物的个性化、道具的精确性都为三维技术的运用提供了宽阔的空间。

在道具场景的设计工作中，主要运用Polygon，NURNS，SUBDIV三种技术对道具进行建模工作，并根据剧情以及故事的风格，设计出相应的模型，与场景需求相匹配，在模型设计过程中，应充分利用三维技术。[4]刻画出道具的棱角和轮廓，使物体看起来更鲜活、更接近实物。

在人物角色设计中，为了体现角色的个性化和人物特征，制作过程总共分为两部分：首先利用三维技术进行角色建模，其次利用三维技术进行角色的材质贴图制作。在角色的建模过程中，不仅仅是对人物形象的设计，还有关于人体结构、肢体运动、肌肉走势等等，都应注意变通。本项目中主要运用的是Polygon技术，制作好人物模型后，在完成相应的细节设计。

人物模型设计好后，要对骨骼进行绑定，而后进行人物的蒙皮，以达到仿真效果。在这一过程中，先从人物躯体的主干开始运作，再经由四肢、头部，进入Animation应用，使用骨骼组建命令进行骨骼的接合。在蒙皮环节，运用pain-skin-weights-tool，对人物进行蒙皮。蒙皮及骨骼设计完成后，即可对人物做出表情设定，肢体语言设置等等。

制作动画的过程中，主要是运用三维技术完成，主要包括非线性动画、路径动画、关键帧动画、驱动关键帧动力学动画、运动捕捉等等。主要的技术运用还是应依据动画短片的特点、剧情走向、人物设置等等，挑选出与实际需求相适应的三维技术。

3.3 三维技术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。在特效场景的制作环节中，主要是运用After Effects工具制作与场景相符的特效现象，以丰富画面，增加动感。音效及合成相对简单，只需要在音效剪辑软件中输入原材料，仅是适当的合成剪辑，便可适用于动画中。

4 结论

随着电脑技术的不断发展，三维技术已在动画制作中得到了越来越广泛和灵活的运用。三维技术已经深入了动画制作的整个流程之中，并以其高度的灵活性使得动画的特技制作越来越娴熟，使动画具备了更好的品质。在动画的发展历程中，只有不断投入三维技术的使用，使创造性的思维方式与精湛的三维技术相结合，方能不断推进动画产业的发展和应用，从而呈现出更多的优秀作品。

参考文献

[1]王军.动画技术大[J].兵器工业出版社，2011：35.

[2]王俊伟.3DMAX标准教程[J].清华大学出版社出版，2013：56.

[3]于鹏.PHOTOSHOP7.0[J].清华大学出版社出版，

第9篇：仿真技术的应用范文

关键词：虚拟仿真；Matlab；电力电子技术；实验实训

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）02-0134-02

作者简介：王波（1982-），男，浙江义乌人，博士研究生，副教授，研究方向：电工、电子和自动化

一、引言

电力电子技术是目前最活跃、发展最快的一门新兴学科，且广泛应用于工业、交通、IT、通信、国防以及民用电器、新能源发电等领域，它的应用领域几乎涉及国民经济的各个工业部门。

二、电力电子技术课程教学现状

当前高职院校基本都采取理论教学加实践操作的模式进行电力电子技术课程的教学。首先，讲解电力电子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后对各种变流电路（包括整流、逆变、斩波和交流变换等）的电路构成、工作原理和波形等进行分析；最后在实验实训台上进行实操、搭建电路、观察波形等进行验证。电力电子技术课程本身属于电类各专业课程中较难的课程之一，教学对象又为高职学生，他们理论基础差，计算能力弱，因此教学重心一定偏向实操。然后，在对电力电子电路进行实验实训分析的过程中，由于电力电子器件具有非线性等特点以及电力电子电路的复杂性，造成实验实训结果不明显，单从示波器显示波形不能很好地检测电路的正确性。而且电力电子技术的实验实训都涉及到220V或者380V的高电压，具有一定的危险性。往往造成学生实验实训项目做得迷迷糊糊，不知道结果是否正确，即使知道错误了也很难进行排故，导致学生学习兴趣减低，形成恶性循环。

三、虚拟仿真技术在电力电子技术教学中的应用

虚拟仿真技术是近年来随着计算机技术迅猛发展而逐步形成的一类实验研究的新技术，它在各类专业各种类型的课程当中被广泛应用。虚拟仿真技术的优点主要有：（1）实验硬件门槛低，基本不需要专业的实验设备，只需要普通计算机即可；（2）实验过程安全可靠，不涉及高电压、高电流；（3）实验过程迅速、结果清晰明显，能快速地在计算机屏幕上显示所需要的所有结果，一目了然；（4）纠错排故简单，基本的仿真实验修改只需要在仿真环境下进行器件或者连接的修改。鉴于以上优点，虚拟仿真技术在电力电子技术课程实验当中进行应用十分合适，并能有效地提高电力电子技术课程的教学效果。目前，可对电力电子电路及系统进行虚拟仿真的软件较多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。这些模拟仿真软件的出现，为电力电子电路及系统的分析提供了方便、有效的手段，大大简化了电力电子电路及系统的设计和分析过程。其中Matlab软件由于其Simulink环境下提供的SimPow-erSystems工具箱在电力系统分析、电力电子电路分析中令人满意的表现、友好的界面和模块化的形式受到广大用户的青睐。根据电力电子技术课程教学的要求，结合课程实验操作内容，我们设计、建立并实现了涵盖高职教学要求的十五个电力电子技术Matlab仿真项目。下面以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行模拟仿真的方法和步骤。

四、仿真实例

本节以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。直流升压斩波电路是典型的直流斩波电路之一，它通过电容、电感元件的储能以及电力电子器件（此处使用IGBT）的通断控制，使负载上得到比电源电压高的电压。根据电路原理图，在Matlab的Simulink中建立直流升压斩波电路仿真模型，步骤如下：

1.仿真平台建立。启动MATLAB，进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项，进入所需的仿真环境，点击File/New/Model新建一个仿真平台。

2.模块提取。在Simulink环境中拉取所需要的模块到仿真平台中，具体做法是点击左边的器件分类，电力电子仿真实验一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems两个，分别在它们的下拉选项中找到我们所需的模块，用鼠标左键点击所需的模块不放，然后直接拉到仿真平台中。

3.仿真模型建立。将提取的各模块，按照原理图布局好位置并进行连线。具体做法是移动鼠标到一个模块的连接点上，会出现一个“+”字型光标，按住鼠标左键不放，一直拉到所要连接的另一个模块的连接点上，放开左键，连线就完成了。

4.参数设置。参数设置分为模块参数设置和仿真参数设置。模块参数设置如下：直流电压源的幅值设置为100V。电阻负载设置为1Ω。控制脉冲电压由脉冲发生器产生，电压幅值设置为3V，周期设置为0.001S，脉冲宽度比的大小设置可改变输出负载电压的大小。IGBT、功率二极管、信号分解器、电感和电容可保持默认设置。示波器根据需要输出的波形个数设置输入端口数。仿真参数设置如下：将开始时间设置为0，终止时间设置为0.01，算法设置为ode23tb。

5.仿真。完成以上步骤后便可以开始仿真，仿真结束后双击示波器观察波形。直流升压斩波电路在控制脉冲电压宽度比为80%和40%时的仿真波形如图3所示，与理论分析值一致。五、小结虚拟仿真技术随着计算机技术的发展在近些年得到了长足的发展，越来越多的课程在教学中引入了虚拟仿真技术，它对课程教学效果的提供具有较大的作用。文章在分析教学现状的基础上，引入了使用Matlab软件的虚拟仿真技术，并以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。

参考文献：

[1]王波.虚实结合、理实一体的电力电子技术课程改革的探索与实践[J].时代教育，2015，（7）.

[2]牛天林，樊波，张强，等.Matlab/Simulink仿真在电力电子技术教学中应用[J].实验室研究与探索，2015，34（2）.