虚拟仿真技术的优势精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的虚拟仿真技术的优势主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：虚拟仿真技术的优势范文

【关键词】虚拟仿真技术 高职机电 教学应用

虚拟仿真技术在实际训练教学过程中有明显优势，能够保证学生得到充分的锻炼和培训，在机电专业教学中引入仿真技术，还可以使原料、设备和工具等做到节约，降低操作能耗和环境污染，还能避免设备的损坏。虚拟仿真技术不仅不会对操作设备造成严重损害，也不会对操作人员的失误造成伤亡。虚拟仿真技术在高职机电专业中的应用在本文中还会有进一步分许和阐述，供高职院校参考。

一、高职机电专业教学面临的困境

高职学校在学术实际训练方面的设施设备部完善。当前，各个高职学校大都面临着硬件资源不充分，教育经费不足的情况，没有能力购买更多的实际训练实验器材和场地。面对这种情况，高职机电专业应该通过计算机虚拟仿真技术的使用替代实际操作，这样既能保证学生的锻炼，达到实验的效果，还不至于浪费资源，污染环境。

实际训练场地开放过少。场所开放太少，高职院校作为面向社会，用人单位和学生的服务单位，主要是开展科研和培训等业务，但是却受训练场地的约束，开放时间不足以满足社会和学生的需求。学生很难有足够的时间到实验室进行训练，影响了学生的动手实践能力的提高，目前的高职学生，使用电脑已经得到普及，通过虚拟软件的运用，能够让学生即使不到实验室也能得到实验训练。

高校在实验设备和器材上的维修和保护都需要一笔不小的经费。硬件设施很容易损伤，而且高额的维修费用学校不一定负担得起，而设备又必须经过多次的实训耗材，为实训带来了沉重的代价，并加大了实验室管理人员的压力。通过虚拟仿真技术的利用，不但不用维修设备，还能为实验训练节省许多实验耗材。

二、在虚拟技术的使用下构建虚拟实验室

课堂教学和实验中仍然存在很多问题：首先，当前的教学仍然存在理论教学为主的情况，实验实习只是作为教学辅助；其次，学生的实验操作存在问题，受场地和时间的限制，学生只有在上课时间才可以实验室，平常几乎没有时间和机会进行操作锻炼；最后，实验设备不足以满足学生在实验上的需求，硬件设施落后，且维修成本高。虚拟仿真技术主要为了提高学生的技术操作能力，有构想性、交互性和多感知性的等特点，有利于教师开展实训教学和专业训练，在解决高职教育的就业和实习方面具有重要意义。

目前，大多数课程都能通过虚拟仿真技术得以实现实验教学，建设虚拟仿真实验室能够降低高职学校的办学成本，并促进虚拟仿真技术和有关人才的发展，在解决教育资源匮乏上有十分重要的理论现实指导意义。高职院校在引进虚拟仿真技术时需要结合本校实际情况，创设仿真资源，合理选择，不同的高职院校针对机电专业的教学内容，就业定位等不完全相同，市场上的虚拟仿真软件不可能面面俱到，因此，应该扩宽引进渠道，为虚拟仿真技术的购置要选取多种方法，建立仿真资源，在教学上为机电专业提供支持和帮助。

三、虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的运用

弥补设备不足的问题。保障实训教学的完成，并节省成本的使用。为使实践教学项目的效果得到彰显，过去落后的实践教学方法急需一笔巨大的资金，投入到教学设备的购买和置办方面，而且在教学过程中很容易消耗大部分原材料，传统的设备和仪器都将被淘汰，不能适应当前的教学需要。站在教学资源的情况来说，虚拟仿真技术实际上减少的资金投入总共包括占地面积、建筑、设备、原材料和教师等方面，据考察，大致能够降低3/10-4/5。还能减少实训带来的环境污染，让学生在良好的环境下学习，得到实践，提高教学效果。

替高职院校节省出一笔不小的经费。信息技术的迅速发展，高职教育中的传统媒介具有较强的信息滞后性。科学技术的发展不断进步，传播也需要有一定的载体，例如硬件设施和教学资源的配置等。随着知识经济时代的到来，信息技术的发展更加迅速，传统的硬件教学模式和实训教学设备不久就可能因为技术落后而从社会上淘汰，然而，设备的改造和更新又存在困难，只能购买先进的设备设施来解决这一教学困难。当前我国的教学资源本就不足，不但使得教学资源更加减少，还可能因为教学过程中没有使用相应的设备而陷入停滞状态，更不利于学校的发展。运用虚拟仿真技术建设实验室就能有效解决这一问题，可以让实训次数有所增加，促进软件的升级和改良，不用把硬件资源全部更换。虚拟仿真技术最有特点的就是不用消耗任何原料，而且可以多次重复实训的教学内容。虚拟仿真技术以其先进和容易改善的特点备受教育界青睐，不但减少了教育经费不必要的使用，让教学内容不断的在虚拟条件下更新进步，还能使实训教学与技术发展相适应，在变化的教学中满足学生和社会的需求。

提高学生学习兴趣。虚拟仿真技术是教学中优秀的辅助工具，能适用于教学交流和实训情景多个教学活动，虚拟的教学环境更容易让学生激发学习兴趣。虚拟仿真技术形象生动，直观和互动性较强，也能及时对学生情况做出反馈，学生学习过程中的假设模型都能以虚拟仿真技术进行虚拟，优势十分明显，学生通过观察虚拟假设得出的结果，还利于培养学生的创造性思维。因此，虚拟仿真技术利于学生较早熟悉实训环境，尽快掌握专业知识与技能，调动学生学习热情。

四、结束语

虚拟仿真技术在解决高职教育的实训问题上具有重要意义，解决了设备不足，器材落后，硬件更新慢等困难，把虚拟技术运用到机电专业教学中，提高教学效果，解决面临的实际问题，有利于推动高职院校机电专业的教学内容和课程改革，促进了虚拟仿真技术在高职院校中的运用与发展。

参考文献：

[1]熊淑平.虚拟仿真技术在高职教学中的应用探析[J].黄河水利职业技术学院学报，2013.

第2篇：虚拟仿真技术的优势范文

关键词：虚拟仿真技术；实践教学；学习场景；教学训练

一、概述

虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。虚拟现实技术是先进的人――计算机接口技术，其实质是利用计算机产生一个三维的、基于感知信息的临场环境。人可以参与和控制环境，同时环境能够对人的控制行为做出动态的交互反应。系统仿真技术是随着计算机技术的发展而形成的新兴学科，它是通过建立真实系统的数学模型，利用计算机来达成对系统的分析、研究、设计等目的。目前，虚拟仿真技术在军事、教育、医学、工业设计等多个领域都得到了应用。在教育教学领域，虚拟仿真技术能够进行教学活动或实验操作的模拟，具有经济性好、安全性高以及可重复等多种优势，已经开始替代某些费时、费力、费钱的真实试验和教学演示，对传统的教学活动产生了强烈冲击，引发了教学领域产生一系列深刻的变化。

虚拟现实仿真技术在高职实践教学中应用研究的意义：利用虚拟仿真技术可以构建一个虚拟的实训场地和教学场景，在没有实际设备的情况下可以有效提高教学效果。并且可以减少高职院校因设备不足的高额开支。通过仿真技术可以进一步整合教学资源，提高实训设备的利用率，提高学生知识和技能。在教学中对仿真技术感兴趣的学生可以做再次开发，这样能更好的提高实践教学效果和学生的实践应用能力。

二、虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的研究内容

传统设计是设计者根据产品用户的需要，将所设计产品的结构通过图纸表现出来，经过计算或者经验认证后，再投入生产试制中进一步检验其结构设计的正确性与合理性。而虚拟现实仿真技术在实践教学应用研究中主要体现在以下几个方面：

1. 利用虚拟现实仿真技术开展三维模块实践教学的应用研究

Solidworks作为一款三维设计软件，功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，学生能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的设计应用到虚拟设备中。

在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。

（1）全动感用户界面：

①只有SolidWorks 才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。

②崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。

③用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。

④特征模版为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征，并与同事共享。

⑤SolidWorks 提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。

（2）装配设计：

①在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。

②SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。

③用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。

④镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。

2. 利用虚拟现实仿真技术开展三维动画交互实践教学的应用研究

虚拟现实系统的目的是为了开发虚拟现实应用，所以任何一个完整的细腻显示系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能的图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或者虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟显示应用软件开发平台。VRP（Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP）即虚拟现实平台，VRP是一款由中视典数字科技有限公司独立开发的具有完全自主知识产权的直接面向三维美工的一款虚拟现实软件。VRP可广泛的应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害等众多领域，为其提供切实可行的解决方案。

三、虚拟现实仿真技术在实践教学中拟解决的关键问题

1. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，有效地避免了高校实验实训设备不足的影响因素。学生通过虚拟实验项目的学习与训练，减少其真机操作时出现许多失误问题。

2. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，教师利用虚拟现实仿真技术教学时，与实训室技师经常切磋技艺、探讨操作问题，提高了教师的实践教学水平。

3. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，改变了学生被动学习的方式，提高了学生学习兴趣、综合实践能力和高职实践课堂教学效果。

四、结束语

随着科学技术的不断进步，虚拟现实仿真技术也进入了一个充满活力和具有广阔市场前景的高新技术领域，它的出现也渐渐取代了传统模式中许多教学的新方法与新手段。目前，利用我院现有和二次开发虚拟现实仿真实训软件系统，进一步完善学院虚拟仿真实训室的硬件和软件设施，构建虚拟实训室崭新的教学与学习场景，实施机电产品虚拟仿真设计、制造、装配等模块实践教学的应用与研究。对提高我院课堂教学改革实践效果，具有深远的意义。

参考文献

[1] 尹湛华，朱海洋. 虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势[J]. 南昌高专学报，2008（08）

[2] 王岚等. 虚拟实现EON Studio应用教程[M]. 天津：南开大学出版社，2007

第3篇：虚拟仿真技术的优势范文

【关键词】电子仿真技术 电气维修 软件 应用

随着社会经济的突飞猛进，电子仿真技术逐渐进入到人们的视野当中。就现阶段而言，电子仿真技术作为一项新型的解决电气维修问题的手段，逐渐受到更多的关注和重视。但随着电气维修中的问题越来越多，涉及的范围也越来越广泛，电子仿真技术的应用恰好能帮助解决一些电气维修问题，并为之提供高效的工作环境。电子仿真技术操作性强，在电气维修领域有很大的功能，如进行电路设计、处理、解决电路问题以及对出现故障的设备进行问题分析，加强电气维修工作对电子仿真技术的学习力度，是新时代提升电气维修工作者实际工作技能的手段之一，也是跟随时代步伐、与时俱进的一大体现。

1 电子仿真技术

电子仿真技术是一门涵盖了PSpice、Edison仿真软件、电路图工作过程当中所要运用到的图像编辑和图像处理程序以及电路文本文件等综合性技术软件。换言之，电子仿真技术是一门包含了多种软件和技术的综合技术，其工作原理是以现有信息技术和系统理论为指南，以计算机和其它设备为依托，进行实际操作和演练。

信息化时代已悄悄进入我们的生活当中，基于信息化的时代背景，电子信息技术及计算机技术早已广泛被应用在各大行业和领域当中，电子仿真软件是将集电子信息技术和计算机技术结合起来，组成一个由真实设备和其它计算机系统组成的结构。随着社会的发展和计算机的越来越普及，电子仿真技术也在慢慢的突破传统工业生产的领域，开始往更广泛的领域发展，如生物、经济领域等。电子仿真技术主要分为硬件和软件，仿真硬件即以计算机系统为基础，其它多媒体软件为辅助，计算机系统包括模拟和数字计算机两种形式，这两种形式是计算机系统软件应用的一种特殊体现形式。通过将电子仿真软件应用电气维修领域中，有利于快速解决问题，大大的提高工作效率，降低成本。

2 电子仿真技术在电气维修中的应用

由于电子时代的到来和各种电子技术的发展，传统的电气维修技术已得不到满足，因此对于新的电气维修技术就有了急切的渴求。基于此，一种集高科技及应用性强的维修技术即电子方针技术随之而衍生并备受关注，这就是虽处于起步阶段但早已被业内人士看重并熟知的电子仿真技术。除此之外，电气维修行业除了要对基本维修技能及电路设计、处理等有系统的了解和对问题进行快速的判断和诊断，还需要能够通过实际电气设计维修熟悉的参数测量和处理优势，因此这导致电气维修人员需要通过熟练掌握其中问题设置参数才能完善处理各种一环和问题，电子仿真技术恰好能帮助电气维修工作者传达设置参数，从而提高工作者的工作效率。目前电子仿真技术在电气维修中的应用主要分为如下两种：

2.1 电子仿真软件在电气维修中的应用

将电子仿真软件应用到电气维修当中不仅能节约维修成本，而且能锻炼和提升维修工作者应用电子软件的能力。对于电子仿真软件在实际电气维修操作过程首先是将电路中的元件找出来再通过电子仿真软件匹配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。通过电子仿真软件的应用能减少仪器的损坏和节约维修师傅的时间，节省了大量人力物力及财力，原理是传统电气维修所使用的方法会让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，从而导致成本的增加。相反地，电子仿真软件在电气维修中的应用则不会出现上述现象，通过电子仿真软件可以非常清楚的看到波形结果，这是由于电子仿真软件中装载的示波器和真实示波器相似，非常容易上手，这样就能减少仪器的损坏和节约维修师傅的时间，同时也能提升电气维修工作者能力。

2.2 电子仿真软件网络虚拟实验室在电气维修中的应用

作为当前的一项热门技术，虚拟技术拥有广阔的应用前景，涉及领域广，在军事、航空、通信以及医疗、电气维修等方面有应用十分广泛，而在电气维修领域也有应用的地方，即虚拟实验室，是指通过新兴技术，如多媒体、电子计算机以及电子仿真技术为电气维修者实现一个安全可靠的工作环境，这种虚拟制造出来的工作环境与真实的环境相似，那么就可以让工作者熟识工作内容并且在问题和状况发生之前有所察觉。就现阶段而言，我国网络虚拟技术还不太成熟，正处于起步阶段，较之国外而言还有许多需要改进的地方。目前我国对网络虚拟实验室的探讨和研究可从以下两方面来分析：

2.2.1 软件仿真形式的网络虚拟实验室

软件仿真形式的网络虚拟实验室指的是通过以电子仿真软件为出发点，创造出与真实工作环境相似的虚拟工作环境，从而让电气维修工作者通过网络途径进行研究学习以及电路编辑、设计以及问题处理等。这种形式既能节约成本，同时也能降低实际操作过程问题的发生机率。

2.2.2 直接操作远程试验的网络虚拟实验室

这种直接操作远程试验的网络虚拟实验室与软件仿真形式最大的区别在于，前者是所借助的真实存在的实验设备。其工作原理就是：电气维修工作者在实际操作过工程中通过接收电子仿真软件传达出来的具体参数及对实际问题进行仿真分析，在相关电子仿真软件对其进行分析并取得实际解决方案和具体参数之后传达给电气维修工作者，最后由电气维修工作对操作设备进行调试，一般采用边调整边观看设备运行状态及输出结果。这样能最大限度的提高电气维修工作者的工作效率，并有效减少资源的浪费。

电子仿真技术操作性强，在电气维修领域有很大的功能，如进行电路设计、处理、解决电路问题以及对出现故障的设备进行问题分析，加强电气维修工作对电子仿真技术的学习力度，是新时代提升电气维修工作者实际工作技能的手段之一，也是跟随时代步伐、与时俱进的一大体现。电子仿真技术不仅对电气维修领域有着非同凡响的意义，也能拓展电气维修工作的事业，提升他们的工作积极性，从而促进电气维修行业的飞速发展。

参考文献

[1]王晓.电子仿真技术在电工维修中的应用[J].科技与生活，2011，（24）：171-171.

[2]张仁育.电子仿真技术在电工维修中的应用[J].科技创新与应用，2015，（18）：189-189.

[3]王迎军.电子仿真技术在电工维修中的应用探讨[J].中国电子商务，2014，（16）：245.

第4篇：虚拟仿真技术的优势范文

关键词：计算机仿真；工业工程；实验教学

计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，接近现实工作场景，有利于提高学习兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验如在现实中执行任务的感觉，以达到更快掌握技术手段的目的，而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制，使学生对实践问题的认识更深入，采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。工业工程作为管理科学与工程的二级学科，其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才，面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等，以及服务业的流程优化、工作研究等。其中，制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异，因此，在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力，并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而，正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性，使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备，亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。

1工业工程实验课程教学现状分析

工业工程类实验课程的教学，在传统的教学模式中，主要是以“理论课+实验室”的模式，强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用，如，工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中，基本上遵照如下流程：首先，引导学生进行以上理论课的学习，使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能；其次，通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践，从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。然而，目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练，如，工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践，帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合；人因工程，主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验，感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受，从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排；设施规划布局则是基于物流分析方法，通过物流强度度量，分析部门间的相关性强度，从而为合理布局、物流优化提供有效参考。以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而，却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目，要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目，需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大，且耗费大、成本高，很难从实际操作入手，计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，应该将“项目教学”“案例教学”“教、学、做”一体化和基于计算机仿真技术的虚拟教学的方法结合起来，充分发挥各自的优点，提升实践教学效果。基于计算机仿真技术的虚拟教学很容易与其它先进的教学方法相结合，因此，在工业工程类实验课程的教学中，将基于计算机仿真技术的虚拟教学与其它教学方法相结合，有助于提高实验课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地、行业、设备与产品的限制，使学生更好的掌握专业技能和方法，并通过基于计算机仿真平台开发的综合性实践项目，锻炼学生的工业工程系统设计、管理及优化的综合能力，培养学生的专业素养，从而促进本专业人才培养效果的提升，计算机仿真技术在工业工程类实验课程的教学中具有重要的意义。

2计算机仿真技术在实验课程教学中的应用

计算机仿真技术为人们提供了一个理想的实践教学手段，目前国内外已经普遍将其应用于军事训练、课程教学、运动训练以及医学研究等方方面面。美国是计算机仿真技术虚拟现实的起源地，现在美国计算机虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的国家，目前在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学仪器架构。如，美国的卡罗莱纳州立大学利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于JavaApplet的虚拟实验设备和实验设施、相关的实验课程模块、实验结果评价模块、协作模块。在欧洲，英国在计算机仿真技术虚拟现实的相关领域处于领先地位，研究出了虚拟仿真软件包，并应用在教学仪器和工业安全培训等方面。如，英国的诺丁汉大学在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行了研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其仿真系统应用在了特殊学生教育中。在中国，目前各个大学和科研机构也广泛采用计算机仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如：中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，系统将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学仪器等有机结合，把物理教学仪器系统推进到了新的领域；北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用JavaApplet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的虚拟实验系统。通过对国内、外的基于计算机仿真的虚拟现实教学应用情况进行对比，我们发现：当前，国外基于计算机仿真的虚拟实验比国内开发时间早，应用相对成熟，不管是在仿真器材还是仿真软件上都比较丰富、且功能较多；同时，国外很多成熟的仿真实验产品价格普遍偏高，且技术难度也不太适合本科学生，更适合研究所或工程师使用。尽管如此，我国还是有很多现行的成熟的计算机仿真软件供我们选择，这些成熟的仿真软件具有界面友好、可扩充性、支持二次开发等特性，甚至大多实现模块化利于定制化实验的开发，基本上能满足国内高等院校实验教学需要及丰富的仿真实验需求。因此，国内很多高校及科研院所普遍采用购买成熟的仿真软件产品，基于自身的仿真实验需求进行对应的二次开发，从而设计出适合自己的基于计算机仿真的虚拟实验平台，并得到了很好的应用发展。就工业工程类实验课程而言，现在市面上流行的仿真软件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供给我们一个良好的仿真实验平台，供我们在这些平台上进行综合性实践项目的构建和开发。

3基于计算机仿真技术的实验教学模式开发

在深度分析学生学习特点和企业真实需求的基础上，基于建构主义学习理论和混合式学习理论，按照社会发展对人才培养的要求，结合计算机仿真实验教学设计的基本原则，借鉴信息化和项目教学、案例教学设计方法，探索出基于实践项目、真实案例和工作任务的计算机仿真实验教学模式，实现了“教、学、做”一体化的实验设计。该模式由“项目导入、制定计划、实施计划和成果展示与评价”4个环节组成，其中，计算机仿真实验教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案。

（1）在“项目导入”环节，专业教师的活动包括：借助选定的计算机仿真实验平台，导入项目任务及目标、展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认识，然后再布置具体的实践任务；利用计算机仿真实验平台，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以获得哪些知识以及达到什么样的技能水平；在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，适当采取分工协作方式，安排具体的任务完成时间及成果的评定方法等。

（2）在“制定计划”环节，学生的活动包括：通过自主学习、分工协作等方式，对具体实践项目的目标、任务进行分析；确定任务所涉及的专业方法和技能手段，充分应用已掌握的专业知识和能力，借助计算机仿真实验平台，设计出仿真实验模型帮助决策与优化；确定仿真实验任务的实施步骤，为仿真实验任务的实施做好充分的准备。

（3）在“实施计划”环节，学生的活动包括：在计算机仿真实验平台上，按照拟定的计划，逐步完成实践项目的仿真任务；在完成实践项目仿真任务的过程中，学生通过应用所学专业知识和技能，建构自己的专业知识，从而帮助自己养成专业素养。

（4）在“展示与评价”环节，学生的工作包括：在计算机仿真实验平台上展示自己的实践项目仿真成果；参与讨论和评价；通过对比分析，学生对自己的实践项目展开进一步的仿真优化处理。

4结语

将计算机仿真技术与项目教学、案例教学更加紧密的结合起来，能够更好的实现“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。计算机仿真技术在专业实验教学方面的应用前景广泛,值得深入研究。

参考文献

[1]徐洪梅,熊建设,石雷.计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2006,23(8):88-90.

[2]张祖鹰.浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践[J].商场现代化,2007(7X):387.

[3]胡晓波,李琰,王艳芳.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].实验室科学,2007(2):121-122.

[4]曹旭帆,叶舟,高灵.基于计算机仿真技术的实验教学改革方案[J].实验技术与管理,2008,24(12):99-101.

[5]徐玮玮.仿真实验在教学中的应用及其意义[J].科技信息,2009(34):I0352-I0353.

[6]陈龙,张亚君.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2009,26(8):73-75.

[7]徐红,刘羽.计算机专业虚拟实验教学环境的改革与实践[J].实验技术与管理,2009,26(2):90-92.

[8]张明,李良荣.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(6):117-119.

[9]刘颖,张东亮,李旺彦.计算机仿真技术在教学中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护,2011(22):143-144.

[10]白锐,张健.计算机仿真技术在自动化专业教学过程中的应用研究[J].中国现代教育装备,2012(21):58-59.

[11]张敬南,张谬钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理,2013,30(12):101-104.

[12]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索,2013,32(12):5-8.

[13]刘扬武.分析计算机仿真技术在高校网络协议实验教学中的应用[J].电脑知识与技术,2014(15):76.

[14]宋菲.计算机仿真技术在《电路分析》课程教学中的应用研究[J].中国电子商务,2015(1):290-290.

第5篇：虚拟仿真技术的优势范文

关键词 虚拟制造技术；信息化；仿真技术

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0010-02

当今随着科技进步和人类生活水平的提高，消费市场已经逐步进入需求个性化、多样化、快速响应的时代。在竞争日趋激烈的全球市场环境下，消费产品企业必须能够更好地满足市场快速反应的需求，即要以更短的产品开发周期，个性化的产品服务，更高的产品质量，更低廉的制造成本和更好的售后服务来赢得客户市场。为应对快速变化的产品变更，制造企业的生产加工活动必须与时俱进，具备柔性的生产加工能力。随着近年来计算机软硬件技术的快速发展和生产管理理念升级，20世纪90年代以来产生了很多创新的概念和方法，虚拟制造（Virtual Manufacture，VR）就是其中一种全新的制造体系和模式创新方法。在虚拟制造系统中，充分利用信息技术、三维仿真技术、计算机技术对制造系统进行系统化组织与分析，在基础上采采集相关的数据进行系统建模，从而不断优化整个设计过程。整个过程采用虚拟制造技术，并没有制造实物产品，而是利用计算机进行模拟整个制造过程。从而可以做出更为准确的决策与优化方案，大大提高了企业的快速响应和市场开拓能力，降低企业决策风险。

1 虚拟制造技术简介

1.1 虚拟制造技术简介

目前，信息技术技术发展日新月异，信息技术的迅猛发展给制造业的发展提供了巨大支持。从世界制造业发展潮流来看，信息技术与制造业的不断融合是必然的趋势。在这个领域产生了很多新概念，其中虚拟制造技术引起了广泛的关注。所谓虚拟制造技术是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及软件技术的支持下，实现产品设计工艺规划、制造流程、性能分析、质量检验，并进行过程管理与控制。从这个概念我们可以看出，虚拟生产技术并没有生产出实物产品，这是与传统的制造加工过程最明显的不同。虚拟生产技术将传统的设计加工过程在计算机上进行虚拟演示，在计算机整个模拟过程中，设计师可以清楚看到产品虚拟加工的整个过程，设计人员可以随时在虚拟的空间中根据市场需要和用户需求对产品设计进行不断的修改和完善。虚拟制造技术的出现只有几年的时间，但对制造业的影响是巨大的，虚拟技术摆脱了传统制造业设计、生产的不可逆性，优化了产品的设计流程，提高了产品的设计质量，缩短了产品的研发周期，在极短的时间内迎合市场需求，生产出用户受欢迎的产品，占领市场，赢得竞争优势。

1.2 虚拟制造的关键技术

虚拟制造技术是制造技术的一大突破，也是未来制造技术发展的潮流。事实上，虚拟生产技术涉及范围很广，应用也比较广泛，其核心技术分别是信息技术、仿真技术以及虚拟现实技术。

1.2.1 信息技术

在现代制造技术中的信息技术主要包括管理信息系统（MIS）技术、生产排程系统、仓储管理系统（WMS）、配送优化系统等。通过虚拟制造系统应用，可以模拟这些系统运行情况，设计合理的系统功能和数据库结构。

1.2.2 仿真技术

计算机仿真技术是以计算机系统为基础，根据用户的要求建立实际系统的数学模型，并使之转换为仿真模型，在不同的工况下在计算机系统中运行演示，从而真实地展现实际系统运行状态的过程。仿真技术主要优点有：

1）减少方案设计与开发时间。

2）减少运营瓶颈的风险。

3）降低方案改善成本。

1.2.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学及时而发展起来的计算机领域的新技术。

它包括以下关键技术：

1）动态环境建模技术。

2）三维显示和传感器技术。

3）实时三维图形生成技术。

4）系统集成技术。

2 虚拟制造技术在家电制造业中的应用

家电是制造业中竞争最为激烈的领域之一，我国的家电企业经过短短几十年的发展，通过人性化的产品设计、敏捷的市场反应能力和低廉的制作成本，目前已经在以高科技为依托的家电市场上找到了立足点，特别是以电视、空调、冰箱为代表的大家电在国内市场占有率超过70%。家电业为了提高产品的市场竞争力，对产品的制造技术的应用力度明显加大，随着CAD，CAM等技术的广泛应用，家电产品在产品设计和质量标准上得到了大大改善，产品更新换代速度加大，市场竞争力不断加强，其中虚拟制造技术的使用更使得家电产品设计与制造发生了根本性的改变。下面本文分别对虚拟制造技术在家电制造业中的虚拟设计、虚拟产品制造来阐述虚拟制造技术在家电制造业的应用。

2.1 虚拟设计在家电产品设计中的应用

设计阶段是家电产品走入市场的最重要阶段，这个阶段对产品的质量和成本具有重要影响。在家电产品设计阶段利用虚拟技术是家电设计领域的一大突破，家电设计师们利用虚拟技术对家电产品这个过程进行计算机模拟，与以往的实物模型设计不同，采用虚拟技术后，设计师们对虚拟的家电产品进行零部件装配，大大提高了设计效率和质量。还可以通过动画演示来展示家电产品的性能和结构，发现问题及时进行修改和补充，尤其是对家电产品的零部件进行有限元分析，来对家电产品的可加工性、可采购性、可装配性等因素进行分析，并参考客户反馈的意见进行优化综合优化设计，必要时用快速成型样机予以验证。

虚拟产品设计主要包含以下两类。

1）增强的可视化系统。

利用先行的CAD系统进行建模，在对数据格式进行转换后输入虚拟环境系统进行进一步的设计；目前的虚拟设计系统大都属于这种类型。

2）基于虚拟现实的CAD系统。

CAD技术最早的应用就是在设计中，将虚拟技术用于CAD系统中，创建虚拟现实的集成化CAD系统，这种系统不再是传统的二维交互手段进行建模，而直接是进行三维设计，用户可以在这种虚拟环境中进行设计活动，大大提高设计效率。另外，这种系统也支持其它的输入方法，如语音识别、手势和眼神跟踪等。整个系统操作方便、简单易懂，设计人员经过简单了解后就可以进行操作，不需要进行专门的培训，因而拥有广阔的应用市场。

2.2 虚拟产品制造在家电生产中的应用

虚拟产品制造在家电生产中的应用主要是虚拟家电产品生产线制造流程。利用计算机仿真技术，模拟产品生产整体流程，对生产线规划方案进行评估，择优选择设计方案，大大降低产品生产风险，降低后期生产线改造成本，并对部分难以通过手工分析的复杂控制逻辑模块进行仿真分析，验证优化生产线控制逻辑，以实现设备、人员、物料、生产计划的最优化运作。图1为虚拟制造分析流程。

图1 虚拟制造分析流程

进行生产系统仿真分析主要包含以下步骤：系统分析收集数据抽象系统模型建立仿真模型运行仿真模型仿真实验输出结果并分析。图2为仿真技术在生产线规划中的应用。

2.3 应用虚拟制造技术可以给家电企业带来的好处

1）为家电制造企业提供高质量的设计产品，虚拟制造技术在家电生产领域的应用，改变了家电产品设计模式，降低了设计成本，设计师们可以在计算机虚拟环境中正确处理家电产品生产成本与效率之间的关系，帮助管理者做出正确的决策，获取最大利润。

2）家电产品开发中使用虚拟制造技术，可以在建模方法、虚拟运动仿真中的运动链简化和等价转换的精度评价等技术或应用上有所创新，

3）家电制造企业采用虚拟制造技术，可以迅速根据市场的发展以及用户的要求来修改产品设计，实现了家电产品的定制化设计和生产，为家电产品迅速占据市场形成竞争优势提供了巨大帮助。

图2 虚拟制造中的生产系统仿真技术

3 总结

结合本文所述和相关文献知识，虚拟制造技术是制造技术的一大突破，虚拟制造技术在制造行业的使用可以大大提高制造业的生产效率，降低成本。对家电制造行业而言，随着家电市场竞争的日益白热化，传统的家电生产方式已经滞后于家电市场的发展以及用户的实际需要，急需创造新的制造技术突破口。在这方面，虚拟制造技术的使用更使得家电产品设计与制造发生了根本性的改变，帮助家电企业迅速的适应市场需求、形成竞争优势。当然，虚拟制造技术在我国发展不过短短几年，还处于理论研究阶段，对于我国制造行业而言，要积极借鉴国外成熟的虚拟制造技术理论，与我国实际相结合，在生产实践中不断完善和强化，最终进行大规模的推广和应用。

参考文献

[1]王爱云.虚拟制造技术研究现状及展望[J].矿山机械，2007（12）.

[2]（德）施普尔，等.虚拟产品开发技术[M].机械工业出版社，2000.

[3]张阿维，雷晓凤.虚拟产品设计技术研究[J].纺织器材，2002（7）.

[4]周祖德，陈幼平.虚拟现实与虚拟制造[M].武汉：湖北科学技术出版社，2005.

第6篇：虚拟仿真技术的优势范文

【关键词】计算机；仿真；发展

1引言

自改革开放以来，计算机技术发展不断加快，信息处理技术也得到了进一步的提升，让仿真技术拥有更为广阔的应用控制。为了更好地做出全面的运行行为分析，需要做好计算机仿真的应用与研究，最终满足提高计算机仿真技术的目的，使其在各个领域的作用都可以得到良好发挥。

2计算机仿真的发展

随着图形图像技术与计算机技术的发展，计算机仿真技术也有所提高，纵观历史发展之河，计算机仿真主要发展分为几个阶段。第一，模型试验。这属于一种古老的方式，是基于物理模型的一种试验，不仅费时费力，还浪费材料。第二，数字化仿真。通过计算机技术做好相应的分析，但是计算机分析的结果却存在局限性，无法作辅导直观的表达。第三，图像化仿真。通过三维图形技术的利用，将计算结果表达出来，具备重复使用以及科学性的优势。第四，虚拟现实技术。不但可以利用图形图像技术来对仿真结果进行表达；另外，通过触摸仪器的利用，也可以为人们传递逼真的现实环境，让人们愿意沉浸其中。

3计算机仿真技术特点

第一，根据实际的需求，可以对模型参数进行调整、修改以及补充。人们可以获取想要的结果，改善研究计划。相比传统的物理实验，仿真技术操作成本更低，不存在风险，而且更加灵活。第二，计算机模拟结果是一个极短时间的仿真，可以及时地提供生产实践指导。第三，仿真结果不仅准确，而且可靠。只要仿真模型、仿真程序以及系统模式是科学合理的，其结果就一定是准确的。传统的模拟技术属于迭代的过程，在一定程度上，一个真正系统的性能，抽象的模型，在通过假设与实验之后，受试者阅读输出与验证模型，根据相关的参数以及模型的变化进行判断，不仅效率偏低，而且还会受到环境、安全等因素的影响，很难让仿真结果符合人们的意愿。计算机仿真技术以及科学技术是基于系统仿真结果而建立起来的，在动力模型试验的条件之下，不会受到过大的环境影响，其效率更高、安全性更高，能够对时间规模进行改变，进而成为设计、运行、评估、培训系统，特别是复杂系统的关键工具。

4计算机仿真的步骤及关键技术

开展计算机仿真的步骤。第一，建立出数学模型。通过专家经验以及观测数据表达的分析，利用各种手段做出考虑，然后建立一个数学模型。第二，将数据模型程序化，利用先进的自动编程软件，通过交互式的操作，就可以将数据模型程序化完成。第三，仿真实验。在进行仿真实验之前，需要设计一套实验方案，并按照实际要求运行仿真模型，以满足实验需求。在计算机仿真的计算中，包含几个关键技术。第一，智能化仿真。通过科学技术，在整个仿真过程中植入人类的思维行为，并以知识作为其核心，进行开发研究，通过仿真技术和人工智能的相互结合，就能够仿照出接近于现实的物体和景物，满足人们的实际需求。第二，仿真面向具体的对象。由于人们主观的意识，通过功能设计的研究与发展，对图片与动画进行整合，就能够实现对象对信息的获取，最终带动系统活动。第三，人机仿真和谐。站在多媒体、虚拟以及可视化的仿真角度，就可以将计算机仿真的实际作用反映出来。第四，分布交互仿真。通过现代化网络计算机技术的运用，可以实现仿真设备的互连，让空间与时间相互配合，这样就能够达到仿真环境的虚拟。

5计算机仿真技术的应用

5.1军事领域

在军事领域中运用计算机仿真技术，主要是贯穿武器装备的设计、研制、生产、使用和维护。设计阶段，需要针对设计的实物做好仿真模型的试验，这样可以将产品设计的风险降低；研制过程，通过仿真技术，可以完成项目的检测与调试，避免出现不必要的环节，同时，研制进度也能加快；生产阶段，通过仿真模型，可以实现武器装备的测试，以确定产品是否能够满足质量标准；维护阶段，通过仿真模型可以对产品性能进行综合化评估，并建立出预控方案。在军事领域中运用计算机仿真技术，就可以将研制武器装备的周期加快，这样也可以节约成本，降低风险，将产品的综合性能提高到新的高度。

5.2教育教学领域

在教育教学领域中运用计算机仿真技术，可以满足课堂教学质量与效率的要求。通过仿真模型的教学试验仿真与动态试验的相互结合，就可以将抽象化的内容实体化，如此就能让学生对仿真计算的方法以及网络模型有一个更深入的了解，最终满足教学所需。5.3工业领域随着工业的不断发展，工业领域涉及到的项目与系统等都具备一定的特殊性与复杂性，通过计算机仿真技术，就可以提高生产的经济性与安全性，也可以对工业项目生产的机理和规定有更进一步的了解，提供理论依据以支持工业产品的性能指标。一般来说，主要是在石油化工、设备仪器、电子产品和汽车等领域使用。

6计算机仿真技术未来的发展

随着计算机科学技术的发展，计算机仿真技术发展也在不断完善。在新的发展空间、发展条件之下，计算机仿真技术发展集中在两个方面。

6.1网络化计算机仿真技术

由于当前计算机仿真系统所开发出来的并不兼容，也不能实现相互之间的转移，导致共享存在一定的难度。由于开发成本过高，并且需要耗费大量的时间，所以一直无法满足物尽其用的功能。为了将这一部分问题解决，实现网络化的计算机仿真技术，就能够达到资源共享的目的。在未来，这一趋势必定会拥有极为广阔的发展前景，并且也可以避免因为二次开发所造成的投资成本费用的大幅度增加。另外，在这一过程中，还可以得到一定共享费用的回收，带来一定的经济效益。

6.2虚拟制造技术

随着虚拟制造技术不断端深入，使得计算机仿真技术也拥有另一个重要的发展方向。在20世纪的末期，虚拟制造技术得以发展。在计算机上运用虚拟制造技术，主要是实现从产品的设计阶段到产品的出厂阶段以及企业各个级过程的控制与管理，都需要通过计算机仿真技术才能够将其实现。另外，通过虚拟制造，也使得制造技术不必再对原本的生产经验过于依赖，可以实现多维度的制造预测，这样就能够促进机械制造领域更好、更快的发展下去，让其拥有更为广阔的前景。

7结束语

随着计算机技术的不断发展，计算机仿真技术发展已经成为计算机领域的一大趋势，并且在未来的发展道路上也可以获得提高与完善。所以，以计算机为基础的仿真技术，再配合上通信技术与计算机技术，就可以促进信息化以及社会现代化的发展，再以此为基础，就可以推动仿真技术的发展。因此，我们可以清楚地了解到，不断地扩大计算机仿真技术应用领域，才能够将其应用效果扩大，让其拥有更为广阔的发展空间。

参考文献

[1]贺秀玲,姜运芳,施艳.计算机仿真技术与信息处理结合探究[J].煤炭技术,2013,07:224-225.

[2]徐庚保,曾莲芝.计算机仿真系统述评[J].计算机仿真,2012,04:1-5.

第7篇：虚拟仿真技术的优势范文

Abstract： The microprocessor class is a professional course with very important practice in electric field， and is also a very abstract course， while traditional microprocessor class teaching form makes learning boring， teaching difficult. To solve this problem， and improve learning interest and teaching quality， based on the characteristics and advantages of virtual simulation software， the paper proposed applying the virtual simulation technology to the related links of teaching， and analyzed the promoting effect of virtual simulation software on microprocessor class teaching.

关键词： 虚拟技术；微处理器；教学

Key words： virtual technology；MPU；teaching

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0252-02

0 引言

随着计算机技术、电子技术的不断发展，为了提高生产效率和保证运行的安全性，各类微处理器已经被广泛应用于我们生活中的多个领域，工业自动化流水线的检测控制和数据处理，通信设施的网络通讯和数据传输，家用电器的自动控制，汽车安全检测保障系统，机器人，医疗等等。因此，目前大多数电类相关专业都开设了关于微处理器的相关课程，当然根据需要所学习的微处理器的型号不尽相同。

对于传统的微处理器教学基本上都是以课堂理论教学为主，辅以相当课时的实验操作。而微处理器的应用无论是硬件设计还是软件设计都有很强综合性和抽象性，其不仅涉及到对模拟电子技术、数字电子技术、传感器检测、控制等诸多基础类课程的综合应用，而且要在使用汇编语言、高级语言等进行软件设计时具有良好的逻辑性、条理性、灵活性。这就使得微处理器类课程相对较为枯燥，难以理解，难教难学，“可学性”和“可授性”难以达到教学目标。因此，将虚拟软件应用到微处理器类课程的教学当中，使微处理器对于学生是“看得见，摸得着”，让学生在课堂中就能够进行操作应用，不仅可以提高其学习兴趣和主动性，而且能够更好的掌握微处理器的应用开发技能。

1 虚拟仿真软件

虚拟仿真技术的发展不仅使得电子设计类生产设计开发的成本得到大幅度的降低，而且开发设计周期大大缩短。虚拟技术的发展不仅对生产设计开发有着深远的意义，而且有助于教学过程中对理论知识的理解和实践。

目前电子设计类的虚拟仿真软件有很多种，如Proteus、SPICE、EWB、Matlab、Protel等等，这些虚拟仿真软件不仅具有大量的电子元器件库，而且配备了较为齐全的虚拟仪器、仪表。通过使用这些虚拟仿真技术软件在计算机中进行电子电路的仿真设计，不仅使得电路设计简单方便，而且不需要进行实际的焊接，节省了设计时间，而且在使用相应的仪器仪表进行调试时不用担心损坏，另外，通过虚拟软件还可以进行多种电路分析，同时也可以进行PCB电路板的制作等。

1.1 Proteus仿真软件 在诸多的虚拟仿真软件中，英国Lab Center Electronics公司研发的Proteus软件在开发微处理器系统方面具有独特的优势，其不仅具有模拟电子技术、数字电子技术、数模混合电子设计与仿真功能，更是目前世界上最先进的基于微处理器应用系统软、硬件设计的仿真软件。[1]其包含了51系列、PIC系列、ARM系列、AVR系列等多种类型的微处理器模型，而且还有多种传感器和的前向通道和后向通道的芯片和控制执行机构模型，可满足大多数控制、检测等系统的设计仿真。

1.2 编程软件 为了实现微处理器应用系统功能，不仅需要完成硬件的功能性、抗干扰性设计，而且还要完成软件程序的逻辑性、功能性设计。目前常用的微处理器程序设计软件有Wave、Keil、ICC、codevision、MPLAB等，其中keil C软件是51系列微处理器使用最为普遍的，而AVR系列微处理使用的是ICC，PIC系列微处理使用的是MPLAB。

这些程序设计软件很好的利用了Proteus软件提供的第三方动态接口，两者配合使用可使软件程序设计、编译、调试与硬件系统仿真完美的进行结合，形成功能强大的微处理器仿真平台。[2]

2 教学应用和影响

2.1 课堂教学 传统的微处理器类课程教学偏重于理论讲解，学生除了少数的实验学时能认识真正的芯片、电路以及简单的程序验证外，很少能够亲身体会电路设计和程序编写。这就使得在学习过程比较枯燥，难于理解。而且由于教师在传授相关知识的过程中无法以实际微处理器为例进行演示，看不到实际效果，也使得教授过程比较困难。

将虚拟仿真技术引入课程，在课堂理论授课的过程中利用计算机辅助技术将微处理器的工作状态和程序运行状态进行演示，能够生动的反映相应的动作，就使得抽象的理论形象化、直观化，便于学生理解和教师讲授。通过这种教学模式不仅提高了学生的学习兴趣、理解程度，改善了教学效率和质量，而且丰富了教师的教学内容，改善了教学手段。

2.2 实验教学 微处理类课程学习的目的是应用，它是一门实用性很强的课程，所以理论学习是为实践服务的，而在以往的实验教学环节中，大部分的实验是验证性的实验，缺少设计性、综合性试验，即实验设备上的电路都是设计成型的，学生独立设计的部分较少，而且大部分程序也是给出的，这就使得学生独立思考、设计部分较少。

而利用虚拟仿真技术，让学生运用虚拟仿真软件对实验内容进行设计，独立完成对硬件部分的设计和软件程序的编写，并演示实验相关要求的现象和结果。这使得学生的实验兴趣大大提高，而且由于电路和程序都是学生自主、独立完成的，学生的学习自信心也得到很大的增强。另外，由于虚拟仿真软件中的元器件参数是可以修改的，并且不需要焊接、安装的工序，就可以快速得到仿真结果，学生可以针对自己的设计提出各种设计方案，不但锻炼了提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发了创新意识，而且也培养训练了学生的系统设计能力。

2.3 实践教学 一般而言实践类课程是指课程设计和毕业设计等综合性设计类型的教学模式。这类教学模式大部分都是由指导教师布置设计题目或设计范围，而由学生通过查阅相关资料进行设计分析，形成以理论设计为主的设计报告，这就缺少了对理论设计结果或过程的实践验证。

而将虚拟仿真技术应用到实践教学环节，学生只需要使用电脑就可以完成实践类课程的设计任务，利用虚拟仿真软件设计后在进入实验室操作或实际制作，既可将理论设计通过虚拟仿真软件演示出来，又避免为了验证理论正确性需要实际设计、制作系统的缺陷。这种实践理论设计和虚拟仿真结合的方式，既发挥了虚拟软件实效、经济的优势，节约、合理利用实验室硬件资源，又培养了学生设计制作的能力。

2.4 竞赛和创新活动 国内和国际有很多电类竞赛类项目及创新活动可供在校学生参加，而各类大赛和创新活动不仅仅检验学生对知识的掌握程度，而且还要求学生具有很强的知识应用和实践设计能力。在竞赛和创新中使用虚拟仿真软件进行辅助设计，不仅可以缩短设计开发周期，而且减小了硬件成本的投入。使得学生能够更加全面的接触和使用各类电子类器件，利用动态元件仿真模型，不仅是人机交互方式仿真可以成为现实，而且使仿真形象生动，创造出极为接近现实的环境。[3]

当然，虚拟仿真软件很好的辅助了教学，改善了教学手段，生动了教学内容，形象地将抽象不易理解的知识用虚拟仿真的方式体现出来，使学生增强了学习兴趣，培养了自主学习能力。但是知识的学习和实践的应用是不能够单纯的依靠虚拟仿真的，学生对真正的元器件的封装、检测、使用等相关知识也是需要掌握的，同时也要熟悉操作各类仪器、仪表，学习实际系统的布局、布线、安装调试等多方面的知识。所以，要使虚拟仿真技术能够更好地为教学服务，采用虚实结合的方式，一方面强调仿真实验对教学的辅助作用，另一方面认识到实际动手能力的重要性，两者相辅相成，有机结合。[4]

3 结束语

虚拟仿真技术在微处理器类课程教学中的应用不仅可以使课堂上抽象难懂的知识便于学生理解和接受，而且便于学生课后巩固所学知识，更有助于学生学习兴趣和动手能力培养。同时，利用虚拟仿真技术能够使教学和实践、理论和应用很好的结合起来，引导学生的创新意识和培养学生的创新能力，通过对仿真结果的分析和运行，增强了学生的自信心。实践证明，合理的利用虚拟仿真技术，在教学中科学分配虚实之间的比例，这将成为微处理类课程教学发展的重要方向和重要手段。

参考文献：

[1]王本有，黄欣钰，汪德如等.虚拟仿真平台在单片机教学中的应用[J].皖西学院学报，2010（5）：32-35.

[2]张莉.虚拟试验平台下单片机项目式教学的实践[J].黄石理工学院学报，2009（5）：67-70.

第8篇：虚拟仿真技术的优势范文

【关键词】汽车维修；教学；仿真技术；应用

一、前言

随着社会经济与信息技术的快速发展，对于汽车维修教学所提出的要求也不断增加和提高，而如何培养高技术的维修人才也成为了当前汽车维修教学所研究的一个重要课题。在汽车维修教学中，若缺乏相应的实战练习，很容易使学生基本操作技能得不到提高，但是若在教学中，每个环节都采取实地练习，势必会加大教学的成本，而这对于学校而言，也是其当前面临的一个主要难题。

二、在汽车维修教学中应用仿真技术的优势

仿真技术作为一门多学科综合技术，其基础主要有控制论、信息技术、系统论以及相似原理，将计算机或者专用设备来作为技术实施的主要工具，通过系统模型对设想系统、实际系统实施动态试验。

在汽车维修教学中，汽车零件的拆卸、装配等均是非常耗时的工作，而这些工作的完成时间对于维修任务的完成效率而言，也会造成不同程度的影响。针对这种情况，要想更快且更好地来完成各项维修任务，就必须要熟练掌握汽车拆装技能，基于拆装规范要求来进行作业，但是要想达到上述这些要求，就必须要加强学生的实训，由于在实训教学过程中，所需的设备以及器材较多，所需的教学实习场地也相对比较大，使得很多学校不太重视这方面的内容，而最终导致学生实践操作能力低下。鉴于这种情况，在汽车维修教学中，引入仿真技术，将汽车各零件的构成、分解、检验、调整、拆卸以及装配等结合在一起，借助于计算技术来虚拟再现这些场景，这样学生就能够通过计算机来进行汽车构造原理以及维修操作的模拟，继而使其能够更好地掌握实际操作技能、方式以及要领等。在汽车维修教学中应用仿真技术不仅可使维修工的培养时间有效地缩短，减少教学实习场地与训练器材等所投入的费用，同时在很大程度上也使教师工作量得到了减少，有利于最大经济效益以及社会效益的实现。

三、在汽车维修教学中仿真技术的具体应用

（一）汽车维修仿真系统

在仿真技术的基础上来构建汽车维修模拟仿真系统，该系统具备以下四种功能：

第一，可使汽车这种虚拟部件得到动态且实时地展示。在教学中，学生可通过在计算机上的操作，轻松完成对发动机或者变速器等的解剖、翻转以及平移等各种操作。同时该系统还可将汽车部件和各部件之间的装配关系全视角的展示出来，使学生能够更为直观、快捷以及形象地了解汽车构造特征，并在其头脑中构建一个全方位形象，继而为学生维修操作技能的提高打好基础。

第二，可逐步分解并装配、调整汽车的整个构造以及各部件，通过仿真模拟汽车的拆装维修过程与调整过程，来构建虚拟场所，学生在这一场所中通过分析，可及时解决其在汽车维修中遇到的各种问题。在该系统中最基本的一个内容就是根据技术规范要求以及步骤顺序等逐步分解整车或者各部件，反之根据技术要求与具体步骤来把这些分散零件组装成为整车。除此之外，在整个装配阶段，还需实施大量调整工作。在实际教学中，学生只需要对虚拟部件进行观察和分析，选用正确工具，利用鼠标来选择相应的部件，最后在计算机所弹出的这一数据输入对话框中将力矩数据输入到其中，就可完成相应的虚拟拆装作业。

第三，该系统可自动演示汽车整个分解过程以及装配过程。在汽车维修教学中，初学者可通过该系统事先对整车以及各部件分解过程与装配过程进行观看，继而使其在头脑中对于汽车维修有一个基本的认知。而使用人员则可基于自身的实际需求，选择不同部位或者视角来进行学习，通过这种具有针对性的学习，可使学生更快地掌握各种维修操作技能。

第四，可实现评估与考核的模拟。通过计算机统计能力与数据分析能力的应用，来构建具备考核功能的模块，该模块不仅可进行单机自测，同时还不会受到数量上的限制实现网络的模拟考核，既可同时出题进行统一的考核，也可进行分组考核，在该模块中，每一个项目都具备相应的自动评分功能。在评估考核指标中主要包含维修时间、结果及计算机自动统计操作所得到的分数，根据该考核结果，教师可综合评定学生。

（二）应用实现措施

第一，通过仿真技术所具备的三维模拟技术来进行整车三维造型的模拟，在这一环节中，可通过PROE、3D-MAX、UG或者MAYA等软件来进行模拟，基于汽车维修中具体维修项目，真实且全面地对汽车零件、装配以及其物理特性等进行模拟，确保所模拟的内容和工程实际情况相同，并非一种简单实体造型，最后，再将其统一输出成为一种纯三维模型的格式。

第二，在模拟好三维造型以后，借助于当前先进VIRTOOLS虚拟引擎的应用，通过3D部件来进行三维场景的构建，以此达到模拟交互的目的，同时还应设置相应的步骤关卡。通过制作这种虚拟场景，使每一个3D部件均有属于自身个性特征以及交互的能力，当在和使用人员进行交互的过程中，可根据不同需求做出相应的反映，并反馈出相对应的数据。

第三，构建全面且真实的汽车维修数据库。可通过ACCESS与SQL-SERVER等软件来进行网络数据库以及单机版数据库的构建，基于汽车维修项目的实际需求来构建相对应的数据库。最后，还应进行各项管控、考核程序的编写，从而确保汽车维修教学活动有序地进行。

（三）应用效果

第一，便于学生思维的启迪，使学生的想象力更为丰富，学生通过在这种虚拟场景中的训练获得相应的操作技能和结论，在经过分析和整理后，成为一种新成果或者新结论，继而提升学生感知效果。除此之外，这种教学还便于学生理解能力以及认知能力的提升，在以往的教学中，学生在知识的理解和掌握上一般停留于表面，而这也使得其认知效果达不到预期的目标。而在汽车维修教学中应用仿真技术，可将在电子教学中所遇到的问题得到及时地解决，同时在这种虚拟场景的训练过程中，学生所获得的信息更加直观、生动和形象，便于学生的理解与记忆。

第二，在汽车维修中应用仿真技术，在虚拟场景中，通过虚拟技术，学生可以自己来进行故障的设置，基于自设的这些故障来实施检测以及试验，通过这种方式，可有效避免学生在实地训练中可能遇到的各种危险。同时采用该技术，还可有效缓解在教学中所存的教学资源短缺这一问题。

四、结束语

综上所述，文章所介绍的这一汽车维修模拟仿真系统在实际应用中，所获得成效良好，不仅调动和激发了学生学习动力与兴趣，使汽车维修教学效率得到了提高，同时还便于学生对理论知识的理解，进一步提高了学生的操作技能水平。

参考文献：

[1] 张华，依志国.虚拟仿真技术开启汽车维修金钥匙――校企合作开发奥迪电气故障诊断虚拟实训软件[J].中国校外教育（理论），2010，（12）：974.

[2] 吴定才.基于VR/PROE仿真技术在汽车教学训练中的应用（续）[C].//2009年四川省第九届汽车学术交流年会论文集.2009：8-15.

[3] 黄永亮.仿真技术在汽车维修教学中的应用探讨[J].电子制作，2013，（9）：234-234.

第9篇：虚拟仿真技术的优势范文

关键词 电子计算机；电力拖动；虚拟实验

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0132-02

Abstract： The emergence of electronic computer technology and development， is the cross time in the history of science innovation. Along with the development of the computer， that is associated with the electronic computer technology also emerge such as blowout， and the birth of the computer simulation technology is one of many new technology. Apply the simulation technology to the electric drive system of virtual experiment， the abstract theory of intuitive display in order to facilitate understanding. Combined with the virtual experiment also has the advantages of low cost and high efficiency， therefore to pay attention to and the use in the electric drive system.

Key word： electronic computer；electric drive；virtual experiment

随着社会经济的发展，以及人们素质的普遍提高，社会对人们的要求也日益提高。但是由于种种方面的限制，诸如资金的不足，实践活动的缺乏等种种因素，导致实际操作能力与创新能力缺乏。而虚拟实验技术的引用能够大大缓解以上种种因素的限制。具体到电力拖动的虚拟实验技术当中，MATLAB等软件的运用，成为了虚拟实验开发与创新技术培养的全新方式。

1 虚拟实验

1.1 概述

虚拟实验是在计算机仿真基础上发展起来的一项应用技术。利用计算机的强大功能可虚拟仿真实际的物理系统。众多计算机仿真软件的不断被研发出来，并应用于科研技术设计之中，做出了极为巨大的贡献。PISPCE和MATLAB是当今较为常见的计算机仿真软件，其中MATLAB是虚拟实验的主要开发软件。

1.2 优势

在如今大多电机课程实验设备条件下，运用直流电机作为调速对象，仅仅只能开出直流调速系统实验。传统实验虽然拥有众多优势，但是劣势也显而易见，诸如体积巨大，维护繁琐，故障频出，购置需要大量资金等。同时在培养方面也具有巨大局限，如容纳人数的数量方面受到限制，对实验计划和方案制定会提出很高的要求，容错率很低，难以满足人才培养的需求。因此，由于传统实验存在的种种不足，衬托出了虚拟实验多种优势。基于计算机平台上的虚拟实验技术将以上劣势化为优势，对仪器和设备几乎没有需求，同时节省资金和空间。

2 具体运用

通过在计算机外接设备上的点击与拖动，将虚拟的各种仪器，按实验的目标与步骤整合成一个完整实验系统的过程，就是虚拟实验。而实验条件的变动，数据的收集汇总，实验结果的分析归纳三个方面全部完成，才意味着整个实验的达成。本文以带有RLC滤波器的交流电机变频调速实验作为实例，实验中包括电机、电力电子、驱动控制三个方面，分析虚拟实验的强大作用，并与传统实验进行比较。

2.1 模型的建立

将电压源型逆变器、电动机主回路以及RLC滤波器通过使用MATLAB中PSB库中的元件模型完成建立。一般出现超过功率变换电路的情况，并产生多环节控制，多信号反馈，多非线性环节的特征，说明控制电路规模较大，需要大量运用集成电路。但是，基于对电路的控制，其输入输出特性是我们研究所要了解的主要目标，而其内部的电压与电流则是可有可无的旁枝末节，导致无法使用虚拟实验来进行电路的控制。所以想要实现仿真的方式，可以通过SIMULINK数学函数进行SPWM的调制电路模型的驱动控制。而右图即为所示。

2.2 模型参数的构建

通过鼠标对元件图标的点击，在出现的参数设置对话框输入诸如电机的额定电压、功率、频率、转动惯量和定转子数据等各种必要参数。通过滤波效果进行滤波器的RLC参数的设计与运算。在接收变频调速的恒压频比所产生的调制信号之后，通过SPWM调制和驱动模块内部函数的计算，再与设计的三角载波进行比较。

2.3 设置仿真模型

设置仿真参数是在仿真模型开始之前必须完成的步骤。包括对开始与终止的时间、步长以及解电路运算方式等仿真类型和相对与绝对的误差等方面进行设置。较快模拟速度的得出需要使用如ode23tb、ode15s这样的刚性系统的参数运算方式。同时，MATLAB软件参数锁设定的虚拟时间与现实的时间并不一致，只是一种对于时间流逝的表现手段。若是缩小步长，则会造成采样点数的增加，使得现实中的执行时间变长。

2.4 实验成果观测

验证参数设计以及电路结构是否合理，是虚拟实验的主要目标。而上述实验能够经过观测器观测电机速度的变化方式与电压的波形，并依靠给定频率的大小，在进行理论的分析之后，对结果的正确性进行判断。而下面两图中的前者是电机转速的变化图，后者则是在固定的载波频率与固定的调制频率之下的逆变器输出线电压幅度频谱。两张图示将谐波各次的大小、总谐波的有效值和基波有效值三个方面十分明了的展示出来。由于电机的运行效率和机器寿命受到谐波的影响，因此，为了减少电机受高次谐波损害，将RLC滤波器安装于电机与逆变器的中间成为了有效的解决方法。总谐波畸变率在经过RLC参数的设计与电机端电压频谱的观测之后可以保持在10%之下。

2.5 实验结果总结

由上面的实验可以得知，作为旋转机械的电机设备，作为是大功率电力开关的逆变器设备等传统实验设备，存在损耗高、构建繁琐、危险性强、价格昂贵等种种弊端。因而既可以对已有系统展开研究又能对处于构想中的设备进行探索，虚拟实验展现了极为显著的优越性。比如上述实验中，在模型库中虽然并不存在满足观测要求的频谱分析仪，但是在运用MATLAB函数展开构建之后，使不可能成为了可能。而虚拟实验的自定义、自主性强的特点，成为了其另一个巨大的优势。同时，虚拟实验具有良好的通用性、与其他系统开展数据交换的便利性以及升级与扩展的成长性，使其在实验数据的分析处理方面显得极为高效迅速。

3 结束语

虚拟实验的优越性，通过上文的分析与具体的实验体现的淋漓尽致。但是，十全十美的系统终归是不存在的，虚拟实验尽管在各个方面上都具有显著的优势，然而也无法取代传统实验。建立极为准确的数学模型，始终是虚拟实验仿真技术中的一个难关，各种限制会使之与实际情况产生差异，这也是传统实验存在的必要性体现。因此，只有现实实验与虚拟实验相互配合，才会使电力拖动等电子电路设计技术得以真正的进步与发展。

参考文献

[1]木合亚提.“电力拖动自动控制系统”课程实验的改革[J].实验室研究与探索，2010（29）：131-133.

[2]卢卫娜，陈秀敏，马玉泉，等.仿真技术在电力拖动实验教学中的应用[J].大学物理验，2011，24（6）：55-58.

[3]孙新柱，张浩，陈跃东，等.《电力拖动控制系统》虚拟实验平台的开发[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2013，34（3）：62-65.