仿真技术论文范文

【关键词】三维仿真教学法；内涵阐释；构建；构造课程

随着世界仿真技术的高速发展和教育思想、教育理论的进一步现代化，教育领域中引入仿真技术并广泛运用到教育的各个方面已成必然趋势。发达国家已经把仿真技术与多媒体技术相结合进行辅助教学，而且日臻完善。发展中国家和不发达国家也开始把仿真技术引入到教学中作为本国教育现代化的努力方向和奋斗目标。

一、三维仿真教学法的内涵阐释

教学方法是指在一定的教育思想、教学理论、学习理论指导下老师向学生传授知识，进行教学活动的方式方法，它是教育思想、教学理论、学习理论的集中体现。三维仿真教学法是指模仿真实的实体结构，建立实体的三维模型，并通过三维模型进行虚拟拆装和工作原理演示来进行教学，以达到理论与实践结合的一种教学方法。它实际上是将虚拟现实技术引入教育领域，也是虚拟现实向教学领域延伸和应用的一个重要方面。三维仿真教学法通过多媒体技术与仿真技术相结合，生成一种逼真的模拟在自然环境中的视觉、听觉、触觉和运动等行为一体化的虚拟环境，使老师或学生以自然的方式与虚拟环境中的客体进行体验和人机交互。采用三维仿真教学法的教学方式不再是单纯依靠书本、教师授课的形式，从而弥补了传统教学所不能达到的教学效果。三维仿真技术结合多媒体技术可以方便、准确、形象、逼真地对形态造型、技能、实验和声音等进行再现，甚至可以进行复杂的人体虚拟。

在进行构造课程（如：物理、建筑学、机械制造、汽车构造学等）理论教学中，构造类课程是一门具有自身特点的课程。尤其是一些复杂的结构采用文字表述和平面构造图显示，学员仍然无法还原为完整的空间结构，所以教学效果不是很理想。如果将三维仿真教学法应用于构造课程理论教学中，通过建立三维模型，并将三维模型通过三维仿真软件处理得到可交互的三维模型，并将其直接嵌入到多媒体课件中。此交互模型可直接用鼠标操作，可进行放大、缩小、旋转、虚拟拆装等操作，使学生对任何一个结构都有更加直观的认识和了解，教师对结构的讲解也更加方便和简洁，从而达到事半功倍的效果。笔者尝试将三维仿真教学法应用于汽车结构课程教学，实践证明，效果明显。

二、三维仿真交互多媒体课件的构建

1.零件尺寸整理及建模。各零件尺寸整理及建模主要在Pro/E中完成。具体Pro/E中的建模操作不冉赘述，但要注意尺寸整理一定要准确表达，避免数字模型的失真。尺寸整理与放样完成后建立各零部件的三维模型。每个模型文件要保存为（*.stl）格式，以备导入3DSMAX后使用。

2.在3DSMAX中对三维模型进行整理。进入3DSMAX操作界面，在File菜单中导人各个零部件并赋材质和贴图处理，并且把各个零部件都摆放在正确的相对空间位置，最后把它们组合成一个整体并重新命名。最后将模型从3DSMAX导出（*.C3D）格式的模型文件。

3.在Clut3D中导入模型、添加交互行为并渲染作品。在Cult3D软件中导入（*.C3D）格式的模型文件。Cult3D软件中的操作关键在于交互行为的添加。其步骤如下：（1）完成交互操作。将Cult3D的Arcball行为施加于所有零部件；（2）运用Event中的触发事件、复位事件等对三维模型进行控制，实现三维模型总成的旋转、缩放、虚拟拆装等；（3）将添加交互行为的模型保存为（*.CO）文件，此文件能在internet、PowerPoint中使用。

4.将三维仿真交互模型嵌入课件。下面主要将三维仿真交互模型嵌入PowerPoint文档为例来进行介绍。在PowerPoint中点击控件工具箱命令，在其它控件按钮中选择Cult3D

ActiveXPlayer选项即可嵌入相应的（*.CO）文件。这样制作的三维仿真交互课件就可以在课件播放时交互操纵这个三维仿真模型。这种三维仿真交互课件可用于课堂教学，也可到网络上让学生自学。

三、仿真教学法的教学评价和优势分析

（一）教学评价

为了了解三维仿真教学法在构造课程中的应用情况和教学效果，笔者曾多次把制作的三维仿真交互多媒体课件应用于课堂教学并进行了问卷调查。问卷的对象有两类：一是从事过构造教学的教师，一类是授课的学生，调查总人数为870人。问卷调查结果如表1所示。调查表明，在构造课程教学时使用三维仿真教学法可以明显地提升教学效果，有效地帮助教师进行教学。

（二）仿真教学法的优势分析

在《机械设计与制造》、《汽车构造》等构造课程教学中，由于机械结构关系复杂，工作原理抽象，一直是相关构造课程中的难点与重点问题。三维仿真交互多媒体课件利用三维可交互模型等虚拟仿真技术，结合三维动画、平面图形、声音讲解，文字图片等手段对相关结构和工作原理详细进行描述和分析。三维仿真教学法就是通过多媒体技术与虚拟仿真技术相结合，可以生成一种逼真的模拟在自然环境中的视觉、触觉、听觉和运动等行为一体化的虚拟环境，使人们以自然的方式与虚拟环境中的客体进行人机交互。由此可见，采用三维仿真教学法进行教学，使构造课教学提升到了一个更高的层次，这也是构造类课程的一个发展趋势。

四、结论与展望

通过对三维仿真交互课件的构建和在教学中的尝试，教学后的良好评价，已经能够证明三维教学法在构造课程中应用的可行性和先进性。三维仿真教学法和三维仿真交互课件的使用为构造教学提供了一种全新的手段和方法，特别是在教学改革的环境下，在更加注重师生交互性和教学实践性的教学模式下，必将更加充分发挥三维仿真教学法在构造教学中的优势，使其更好地为任职教育服务。

参考文献

[1]线恒录.强化实践教学提高实践能力[J].中国高等教育.2004（4）

仿真技术论文范文篇2

论文关键词：输配电线路施工技术仿真系统设计

论文摘要：由于社会对于电力的总的需求不断增大，同样对于输配电线路的施工技术要求也更加严格，输配电线路施工技术仿真系统的设计成为电力部门非常重视的问题，文章讲述了输配电线路施工技术仿真系统概况和输配电线路施工技术仿真系统功能设计详情，讲述了目前输配电线路施工技术仿真系统的设计策略及应用。

一、输配电线路施工技术概述

目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多，但是这些人员的能力水平都是各不相同的，操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面，就难以替身操作人员的实践能力，参加培训的人员因为实践比较少，所以技能就比较差，正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。

二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状

（一）输配电线路施工技术仿真系统概况

输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到输配电线路施工技术所需的信息，然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。

输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段，提高培训的效率，强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发，通过Internet软件平台及面向对象程序设计和数据库技术，综合设定，使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。

输配电线路施工技术仿真系统的开发，主要是首先起源于国外对于计算机仿真系统的应用，尤其是西方国家如英国、美国等大型企业开发计算机仿真系统，并取得了显着的效果，这样参加培训的人员可以在很短的时间内获得具体输配电线路施工技术作业经验，其技能可以与在现场工作2年的人员比，因此很多国家都看到了计算机仿真技术的优越性，计算机仿真系统也越来越多的应用到各个领域中。目前我国对于仿真系统的应用也是在一些危险性较大的领域，例如大型的锅炉装置、化学化工及变电站的应用中，后来有人提出在输配电线路施工技术作业中应用，但是目前仿真系统在输配电线路施工技术作业中应用仅仅停留在提出的阶段，还没有完全开发出完善的输配电线路施工技术仿真系统。

（二）输配电线路施工技术仿真系统功能设计

目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一，即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造，输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。

关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能，对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作，其主要功能是可以控制受培训者的机器，包括受培训者机器的开始暂停关机等功能，另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源，输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计，首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下，即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面，主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。

输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计，该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心，利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式，以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外，在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术，这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者，在功能上要更加完善，即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响，使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后，还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术，逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化，比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况，同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充，这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。

通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段，同时也彻底改变了传统的培训模式，它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术，进一步确保电网安全，同样也大大提高了作业者的劳动生产率，为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显着的作用。

三、结论

输配电线路施工技术仿真系统仿在不断的发展和完善中，供电有限公司每年都会投入很大的资金和时间等用于施工技术人员的培训及考核，着力开发完善的输配电线路施工技术的仿真系统，使得输配电线路施工技术的仿真系统能自由安排培训项目，并且允许人员在培训中发生各种错误，同时演示出因为操作错误造成的种种后果且不带来任何实际危害，不受其他客观条件的限制，此外还可以人为制造各种故障来综合培训操作人员处理操作中故障的能力。输配电线路施工作业人员进行重复性集中培训，从而使的操作人员在短期内接受较多的培训项目，缩短总的培训周期。可节约大量的培训时间与经费。所介绍的输配电线路施工技术仿真系统目前已经投入运行，实际应用表明该系统能极大地提高培训的质量，在短时间内提高施工技术人员的技术水平，对电力系统的建设起到了重大的推动作用。目前很多设计成果效果较为显着，但是为了进一步提高输配电线路施工技术仿真系统的应用水平，还需要更好的完善输配电线路施工技术仿真系统，争取达到创造更高的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]杨永生，郝小欣.分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用[J].电网技术.2000(9)

汤晓青，周林，栗秋华.输配电线路施工技术仿真系统的设计与实现[J].四川电力技术.2007(2)

姜芳芳，来文青，龚庆武.虚拟现实在变电站仿真系统中的应用[J].高电压技术.2005(7)

王邦志，林昌年，蒲天骄.变电站集中监控仿真系统的设计与实现[J].电网技术.2004(8)

张永翔，段绍辉，杨卫东，林昌年.深圳供电局变电培训仿真系统[J].电网技术.2000(1)

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关键词:液压仿真技术应用与发展

中图分类号:TP27文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0097-01

仿真技术是液压系统设计的必要手段,已经被业界广泛认可。液压仿真技术始于20世纪50年代,刚开始是运用传递函数法进行仿真,也只能分析系统的稳定性及频率响应特性,这是一种用于单输入单输出的系统的仿真技术。进入20世纪70年代后,随着液压流体力学、现代控制理论、故障诊断技术、信息化技术的发展,液压仿真技术也得到了一定发展,已经可以建立液压系统的分析数学模型。近年来,加快了复杂的液压系统的研究,这使得从以前对象单一的形式化模型及数字化信息空间的定量研究发展到对于对象建立起定性和定量相结合,将信息、智能集成在一个复杂的信息空间中的定性和定量的研究。液压仿真技术由三个部分组成:数据建模;模型解算;仿真结果分析。在我国,液压仿真技术起步比较晚,虽然取得了很大的进步,比如国内的液压软件仿真系统DLYSIM的研发成功,但是目前我国与国外的液压仿真技术还有很大的差距。

1液压仿真技术存在的主要问题

目前液压仿真技术存在的主要问题有以下几类问题:结构要求更加复杂,系统建模不容易;技术要求更高,系统仿真的精度和可靠性不高达不到要求的水准;结构不断复杂化,仿真模型库不完善问题越来越突出;各类仿真软件不断被开发,但是仿真软件的通用性不好的问题大量存在;液压技术不断发展,客户对液压仿真技术要求越来越高等。而液压仿真技术目前主要有以下几个关键点:一是加强液压元件和系统建模理论的研究,深入探索液压系统的机理,为液压仿真技术的发展提供充分的理论基础;二是继续开展液压专用仿真软件的开发和研制,为行业提供更加方便快捷的仿真工具,提高整个行业的操作效率;三是提高仿真结果的精度,以满足越来越高的客户要求,使仿真软件更加专业化;四是提高行业设计人员的素质,提高创新发展的能力;五是优化输出结果的描述和分析的方法,让结果分析更加明确清晰,效率更高。

2现代化仿真技术在液压系统中的应用

随着信息化技术的不断发展,仿真技术也越来越成熟,利用计算机和硬件编程作为工具来研究液压系统动态特性已经成为一种发展趋势。仿真技术是以计算机技术、信息化技术、系统编程技术及其应用有关的专业技术为基础,以各种相似原理和物理效应的设备为工具,利用一些假想的简化模型结构对实际情况进行模拟研究的一种技术。它综合了计算机、网络、故障诊断、液压驱动技术、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的最新成就,不仅可以用于产品或系统的性能测试,而且可以用于产品研制开发的整个过程及由多个系统综合构成的复杂系统。

随着仿真技术的发展,仿真类型也在不断丰富,根据计算机类型的不同,仿真可以分为模拟仿真、数字仿真、数字模拟混合仿真和全数字仿真。模拟仿真是传统的类型,它主要是以模拟计算机为主要工具,对液压系统的模拟进行运算和研究。而数字仿真是现代化的仿真手段,它是以数字化计算机为主要工具。

仿真技术在液压领域的应用主要包括以下几点。

(1)通过理论推导建立已有液压元件或系统的数学模型,用实验结果与仿真结果进行比较,验证数学模型的准确度,并把这个数学模型作为今后改进和设计类似元件或系统的仿真依据,深入探索液压系统的机理,为液压仿真技术的发展提供充分的理论基础,这也能很好的解决目前仿真模型库不完善的问题。

(2)通过建立数学模型和仿真实验来模拟现实问题,在建模时对于不同的情况我们要采用不同的方案,例如采用有限元分析,甚至有时候还要适当简化模型,这样来找到模拟计算难度和切合实际问题之间的平衡。然后设置相应的各种数据参数,在设置参数时,我们首先要进行理论上的选择,然后针对实际情况做出一些相应的修改。最后确定已有系统参数的调整范围,这样有利于掌握仿真的范围也可以缩短系统的调试时间,减少犯错的几率,也提高了效率。

(3)通过仿真实验研究测试新设计的元件各结构参数对系统动态特性的影响,要注重各个元件的配合和基本参数,如液压泵的压力、液压泵的排量和流量、液压泵的功率以及液压泵的效率等,确定参数的最佳匹配,提供实际设计所需的数据,并把数据整理入库,完善液压仿真技术的数据库。

(4)通过仿真实验验证新设计方案的可行性及结构参数对系统动态性能的影响,从而确定最佳控制方案和最佳结构。在这个过程中我们要综合所有应该考虑的因素,不仅仅是技术方面的,还有一些技术以外的重要因素,比如造价、环境状况和实现难易程度等。

3液压仿真技术的发展趋势

3.1创新建模方法

在整个液压仿真技术中,建模是一个重要的基础,一个正确的模型,可以很好的反应需要解决的问题和得到想要的数据。因此应大力发展系统自动建模技术、一体化开放性的图形建模技术、具有在线自动调试功能的建模技术和采用高精度自适应的模型,来提高模型的可操作性和准确度,为液压系统的分析提供技术支持。

3.2开展人机交互的仿真研究

人机交互技术已经成为信息化技术追求的目标,不仅是仿真技术,其他计算机技术也在加大这方面的研究。人机交互旨在提供更好的操作技术,使操作更加方便,也更加智能化。

3.3进行面向对象化的仿真技术研究

面向对象化的仿真技术是近几年发展起来的新型技术,它突破了传统的仿真方法的观念,它根据组成系统的对象及其相互作用关系来构造仿真模型。它分析、设计和实现系统的观点与人们认识客观世界的自然思维方式一致,因而增强了仿真研究的直观性和理解性。

4结语

随着信息技术的发展,我国液压仿真技术也越来越成熟,但是还有很多关键问题还有待解决和提高,所以我们要不断创新液压仿真技术,加强对整个行业的重视和投入。液压仿真技术正在朝着智能化、数字化方向发展,相信不久的将来液压仿真技术会带给我们更多的惊喜。

参考文献

[1]王士刚.液压系统动态仿真模型可视化建模技术研究[J].大连理工大学学报,2004(2).