仿真技术的应用范文

时间:2023-11-13 11:22:03

仿真技术的应用

仿真技术的应用篇1

关键词:模拟仿真技术;液压传动系统;维修;教学

经过几个世纪的发展,汽车已经走入千家万户,在追求极致性能的当下,汽车零部件结构越来越复杂。高校在开展汽车发动机、底盘和电气系统维修实操教学时,学员操作上的失误很可能会导致零部件损坏,造成教学成本的提高。同时,实训设备数量的缺少限制了学员的练习次数,导致其基本技能水平不能有效提高。为了解决这些问题,大部分高校将模拟仿真技术运用到了汽车维修教学中,学员在使用仿真软件学习的过程中能对各种训练环节进行真实模拟,切实体会汽车修理的整个过程。农用机械本质是复杂机械的组合体,近年来向着智能化、自动化方向发展,随着农民老龄化严重,在操纵机械时不能很好地应用机械出现操纵不当、维护不及时等问题,使机械故障频发。通过模仿汽车维修模拟仿真技术解决农机维修可视化问题,对农机技术状况进行诊断,根据结果进行调整、更换、优化,全面恢复农机使用性能,大大降低维修教学成本。目前模拟仿真技术应用在农用机械液压控制元件上可分为如下几类:1)对实体液压系统或元件进行数字建模,仿真模拟,将仿真结果与实验数据进行分析,验证理论研究准确度,通过数据校准,使仿真数据接近理论设计,为产品更新换代提供依据。2)对于已完成设计系统,通过仿真试验调整参数,结果作为理论依据,进而缩短调试周期。3)对于新一代元件设计,仿真元件各部分指数对动态性影响,进而确定结构参数,为设计提供依据。4)对于新一代系统设计,对控制方案进行验证,研究整体参数对动态性能影响,以此获得最佳控制方案[1]。同时液压系统结构复杂,可视程度低,故障发生的主要原因是液压油污染。液压油作为传动介质,受流动性、压缩性、粘稠性及温度、压力等环143境因素影响,故障表现往往比机械传动复杂,容易出现噪音、振动、爬行、渗漏、冲击等异常工作状态,且故障原因不易寻找,在课堂中难以呈现[2]。本文将对农用机械液压维修模拟仿真技术展开探讨分析,以期该技术在教学中能得到广泛应用。

1模拟仿真技术在农用机械液压维修教学中的应用前景

以武警士官学校教学实际为例,农用机械液压传动系统维修(以下简称农用机械液压维修)主要依托报废件拆装和实车拆装开展教学活动。报废液压件的拆解教学,优点在于可以加深学员对零部件结构和工作原理的理解,其缺点也相对突出,即缺乏与整车结合,不利于学员掌握农用机械液压系统常见故障的成因及解决办法。液压元件的实车拆装,可以更好的解决以上问题,但学员操作不规范极易造成精密部件的损坏,使整车不能正常工作。同时,实训设备的短缺不能满足大量培养高技术人才的需求。在教学中运用模拟仿真技术就体现出了其优点。1)模拟仿真技术可以将农用机械全车液压系统及其零部件以动态图和三维图的形式展现出来[3]。学员在仿真平台既可以实现对液压零部件的拆装,又能根据不同的故障现象对全车液压系统进行诊断排查。2)模拟仿真技术的应用可以很好地满足高技术人才培训的需求[4]。模拟仿真软件只需要一个电子平台就可以实现教学资源重复利用,有效解决了实训教学需要大面积的场地问题;有效缩短了实训教学的时间;有效提高了学校接收学员的数量,使学校能够以较少的师资力量培养更多的学员。3)采用模拟仿真与实物教学相结合的教学方式,可以为学校节省近10%的教学成本。模拟仿真软件可以实现零部件的无限次拆装,学员熟练掌握模拟拆装以后再进行实物拆装,就可以极大地降低操作失误率,从而减少配件购买次数降低教学成本。

2模拟仿真技术在农用机械液压维修教学中的应用途径

根据已有经验,模拟仿真技术在农用机械液压维修教学中的具体应用途径为:创造三维模型、进行场景模拟构建、建立故障诊断数据库、搭建考评系统。

2.1创造三维模型

农用机械整车液压系统及零部件三维模型的构建是一项重大而艰巨的任务。其主要利用力学、结构学、运动学、物理学等理论知识,对于各零部件进行模型构建。同时,采用动态的形式模拟各个部件的整合分装等。这要求工程师不仅要对所研究的液压元件或系统的基本原理和具体构造有深入的了解,还要具备深厚的数字建模能力。三维模型技术开发的第一步需要查阅农用机械产品说明书及相关资料,保证模型数据的精确,包括各零部件的外部尺寸、内部构造、油路连接、装配位置等。第二步需要利用3DMAX、SolidWorks等专业的三维造型软件,建立农用机械液压传动系统各零部件的数字模型,统一建模格式后装配形成模型。农用机械液压系统通常包括工作液压系统、转向液压系统、先导控制系统,其中主要零部件包括工作泵、转向泵、控制阀、液压缸等,应分别对各个零部件进行三维建模,建立各总成模型组,最后装配形成各系统数字模型。第三步需要对农用机械整车进行建模。工程师除要根据实车数据建立整车外观模型,还要考虑模型与液压传动系统的适配性,严格按照实际将液压元件与外观模型进行装配。

2.2进行场景模拟构建

三维模型创建完毕后,需采用3D技术对农用机械整车液压系统的维修场景进行模拟。模拟的场景包括整车液压系统组装和分拆以及零部件的维修和调整。液压系统场景应包括以下功能:1)模型接受驾驶舱操纵指令,仿真液压系统功能,发送信号到与液压系统连接的装置;2)模型应包括发动机转速及主泵流量、排量特性;3)响应模型所有变量,例如时速、牵引力、操作质量、燃油消耗率等;4)模型应能反映原始液压系统性能,并遵守建模规范;5)液压系统应能提供提升、下降、侧倾、卸载、制动、转向等功能;6)模型应包括失效情况下紧急预案[5]。建立复杂系统模型模拟仿真一般采用自内到外的建模方式。首先建立功能复杂核心动力装置,然后根据所模拟液压系统的特性,将所有功能区域有效结合,逐步完善整个模型。从整体到部分提高学员的观察能力、逻辑思维能力及最终工作技能。除此之外,场景模拟软件应实现良好的人机互动,学员在操作时系统能根据输入信息做出准确判断,对错误的操作及时进行纠正,并在结束时对学员的技术水平做出客观评价。场景模拟技术开发的关键在于以下两方面,一是对三维模型进行交互式处理。首先将三维模型导出为STL格式;然后将其导入3DSMAX进行贴图、煊染和动画制作,并导出为C3D格式;然后将渲染好的C3D格式的三维模型导入到安装有Cult3DExporterfor3DMAX插件的Cult3D软件中,就可输出为具有交互功能的三维模型了;二是利用3DVR技术将模型嵌入虚拟场景并进行交互编辑。该过程需要将具有交互功能的三维模型导入OpenGL中,在VC++环境下进行模型的可视化交互控制[6]。

2.3建立故障诊断数据库

在三维模型和场景模拟的基础上,采用数据库的形式对农用机械液压系统常见故障进行统计分析,存储的数据包括故障点、故障表现、排除和解决方法等。教师可以在仿真软件中调用已有数据对液压系统设置单个或多个故障点,学员则可以在软件中根据故障现象,对液压系统进行排查,准确发现故障点,并采取有效方法解决故障问题。可开展各类故障模式分析,如液压系统多元件故障模式识别试验研究;故障树分析法;液压缸内泄漏特定故障模式[7]。

2.4搭建考评系统

在模拟仿真教学软件的基础上增加考评系统,构建“实模结合—数据融通—量化评估—即时反馈”的考核方式。教师可利用软件考评系统组织模拟考核,并通过系统收集学员成绩,随时掌握学员技能水平,为改进训练方法提供可靠依据。该技术的开发需要工程师与一线教学人员进行密切配合,对操作步骤进行逐项分解,并确定分值。

2.5软件结构

图1为农用机械液压传动系统模拟仿真软件结构图。

3结语

模拟仿真技术可以在课堂上充分刺激学员的视觉、听觉等感官,切实有效地帮助学员提高农用机械液压传动系统零部件拆装调整、整车故障诊断等基本技能。有效解决了传统农用机械液压维修教学中存在的实训场地面积大、耗费人力、培训人数少等一系列问题。在未来模拟仿真技术一定会充分发挥其作用,在更多领域的教学活动中不断发展壮大。

参考文献:

[1]王秋敏.模拟仿真技术及其在液压系统中的应用[J].山东机械,2005(5):34-36.

[2]苏乃权,周瑞强,蔡业彬,等.基于动网格的液压缸内部流场的数值模拟仿真[J].装备制造技术,2017(5):4-6+11.

[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.

[4]赵海宾.仿真技术在汽车维修教学中的应用[J].学术论坛,2015(15):187.

[5]姚志超.基于工程模拟器的液压系统仿真模型开发与应用[J].软件导刊,2017,16(7):140-142.

[6]薛志斌,张倩.基于OpenGL的3DS模型的可视化与控制的实现[C].∥第21届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(CCSSTA21st2020),2020:212-215.

[7]董朋鹏,陈莹,朱辰钟.基于AMESim的液压油缸故障模式模拟仿真研究[J].科技资讯,2018,16(25):61-65.

仿真技术的应用篇2

【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.

作者单位

仿真技术的应用篇3

关键词:项目教学法;计算机仿真;创新;实践

一、前言

研究生教学有其突出的特点,他们中多数人理论基础扎实,获取书本知识能力强。但同时也存在创新意识和创新能力不足、工程应用背景不够的缺点。本人通过十多年研究生教学的实践,结合本学院研究生专业方向、课程内容针对性强等特点,对如何在研究生教学改革中突出培养学生的自学能力、创新能力,增强学生的创新意识与工程应用能力等问题进行了一些改革创新。

二、课程定位及课程特点

随着现代工业的发展,科学研究的深入与计算机软、硬件的发展,计算机仿真技术已成为分析、综合各类系统,特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具,计算机仿真技术已经广泛应用在各技术领域、各学科内容和各工程部门。仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用,国内外众多学者认为,仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”,因此仿真技术被认为是“使能”技术。计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分,具有综合性、多学科交叉等特点。为了拓宽机械工程专业基础,提高培养对象的整体素质,更好地适应社会对机械工程专业人才的需求,高校工科专业的研究生应掌握一定的计算机仿真知识与技能。计算机仿真技术课程是我校机械工程学院面向所有研究生各专业方向的研究生开设的一门专业基础课程,考虑专业应用需求并结合教学实践情况,课程目的是通过本课程的学习,要求学生掌握计算机仿真技术方面的基本理论,基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为今后分析、综合各类工程系统或非工程系统提供一种有力的工具,以便能灵活应用所学的计算机仿真技术为本专业工作服务。一方面,基于仿真技术课程的内容方法较多,实践性强的特点;另一方面,授课对象专业方向较多、授课学时有限等特点,如何解决在有限的教学课时内讲授内容繁多的仿真内容、对计算机仿真技术课程进行教学方法和手段的改革探索和实践,以达到计算机仿真技术教学目标。

三、教学内容的设置和教学方法的选择

课程开设初期,由于只是机械电子工程专业方向的同学选修,所以所讲内容基本针对该专业方向进行设置。随着选修人数的不断增加,以及选修学生所属专业方向的扩大,专业方向包括:机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程(专业学位)等,基本涵盖了机械工程学院的所有专业方向。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科,紧密相关的课程包括数值计算方法、计算机编程、计算机图形学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、优化设计等课程。如何讲出本课程的特点,并充分结合相关课程内容,必须在教学内容的选排上下功夫。项目教学法是一种以任务驱动、以项目为基本教学单元,将理论教学和实践教学有机融合在一起,强调综合能力的培养在研究生教育中的重要性,突出学生在整个教学过程中的主体地位。因此,为了满足各个专业方向学生的要求,使他们能够掌握一门工程分析技术,为后续的学术论文和硕士学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段,本人在讲授该门课程的过程中,逐年对教学内容、教学手段和教学考核方法等不断进行调整和完善。1.采取项目专题方式进行教学内容的讲授,调整授课内容,采用专题教学方法使课程主题内容分明,有利于将仿真方法讲深、讲透。2.扩展所授课程内容涵盖的范围,包括数值计算、优化设计、图形可视化、控制系统特性仿真、控制系统设计以及与外部软件的接口等内容,以满足各专业方向学生的需求。3.增加与课程相结合的实验教学内容。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术,仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。因此并结合各个专业研究生的不同研究方向,灵活设计若干个专题实验,使学生学以致用,培养学生将该门课程应用于实际工程的能力。4.采用多个工程应用实例进行教学,从系统应用、数学建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等,使学生从生产实际认知的研究对象,提升到理论高度的学习,应用所学的各科理论知识和技术手段,进行数学建模、仿真建模的建立,并对模型求解以及特性进行分析,获得直观结果,提高学生学习兴趣,最终解决实际工程问题,培养学生解决工程实例问题的能力。5.结合学科前沿,进行课堂讨论。研究生在初步掌握了对系统的模型、仿真算法设计、仿真及结果分析这一流程后,为强化计算机仿真在实际工程的应用概念,在此基础上,以项目形式,开展课程学科前沿以及将该门课程与现代技术融合等专题讨论。6.增加实验环节,培养研究生工程实际应用能力。利用各种平台,扩充计算机仿真技术资料,提供最新的仿真案例,结合教学团队的科研课题,设计实验项目,培养研究生工程实际应用能力。

四、项目教学法的教学效果

基于项目教学法计算机仿真技术课程的教学方法改革与实践,满足机械工程学院各个专业方向研究生的需求,教学方法和手段的完善,使研究生自主学习能力、创新能力和工程应用能力等得到了进一步的提高。计算机仿真技术作为工科研究生的必备研究手段和技术,使学生掌握一门工程分析技术,为后续的课题研究、学术论文和学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生选课,工程硕士每年20人左右选课,课程得到了各专业方向研究生的普遍认同。本人指导的研究生,发表与该课程相关的学术论文近20篇,撰写的硕士论文均用到计算机仿真技术。

五、结束语

根据工科研究生自身特点、研究方向以及课程体系设置等情况,本文以计算机仿真技术课程教学为例,基于项目教学法为主要方法,对课程的特点、教学内容设置、教学方法实施等方面进行了总结,达到本门课程的教学目的,满足研究生的培养要求和培养目标。

仿真技术的应用篇4

电子设计是汽车设计周期中的重点,在设计管理上存在一定的难度,传统的设计方式需要借助各种液压、机械与电子零部件等来对汽车各子项系统功能进行验证,周期与成本控制难度比较大。为提高汽车电子设计的效率,可以将仿真技术应用到其中,选择合适的仿真软件等,来对汽车系统进行建模与分析,可以节约大量的试验设备与试验时间,达到缩短设计周期,降低成本的目的。

一、EDA仿真技术分析

EDA仿真技术现在已经被广泛的应用到汽车电子设计中,主要是利用计算机为工具,设计人员通过EDA软件平台,用硬件描述语言VHDL进行文件设计,最后通过计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局以及仿真等,最终完成对特定目标芯片的适配翻译、逻辑映射与编程下载等。将EDA仿真技术应用到汽车电子设计中,可以有效提高电路设计的可操作性,降低了工作量。其中EDA技术中存在的Multisin仿真设计软件可以在汽车电子线路中实现软件仿真技术所具有的虚拟设计功能[1]。

Multisin仿真设计软件可以完成对模拟、数字以及混合电路进行电路性能仿真与分析,主要包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式等,交由比较高的仿真分析能力。第一,直观的图形界面。在软件操作界面,绘制电路所需要的元器件,以及仿真所需要的测试仪器可以直接拖放在屏幕界面上,通过鼠标就可以将各个器件连接起来。并且还可以直接通过仪观察到数据、波形以及特性曲线等。第二,较高的仿真能力。软件引擎为SPICE3F5和Xspice的内核,通过Electronic workbench带有的增强设计功能可以完成数据与混合模式仿真性能的优化,如MCU仿真、RF仿真、VHDL仿真等[2]。第三,丰富的元器件。可以完成对原件各种参数的编辑与修改,并且可以利用模型生成器与代码模式创建模型等功能,来达到创建自己元器件的目的。将此种仿真软件应用到汽车电子设计中,可以有效减少资源的浪费,缩短系统设计周期。并且,通过仿真设计软件所具有的虚拟性特点,设计人员能够在计算机平台内完成模拟试验,对于存在的错误可以及时更改,最后将完善的设计方案落实到硬件上,提高设计方案的可行性。

二、仿真技术在汽车电子中应用分析

1.建立数学模型。计算机仿真即利用数学形式将实际系统的运行规律表达出来,一般情况下为微分方程或者差分方程,最后通过计算机以数值求解的方式完成方程的解答。在进行仿真设计前,应先将电子系统原理图中所有零部件抽象化并建立数学模型。一般情况下,为满足系统计算机仿真要求,应开发一个或者一组模型。通过对电路特性的研究,针对不同物理器件来建模,存在部分情况需要对大型电路或者系统建模。系统零部件数学模型质量与仿真设计结果有着直接联系,应合理设置各模型的参数属性,并且在不断计算与试验中对数模进行修正与完善。在受到外界一定条件影响下,从系统一定初始状态出发,所经历的尤其内部固有特性决定了整个动态工程,通过对系统、输入与输出之间的动态关系,就可以确定其性能属性。

2.系统原理仿真。在仿真设计过程中,通过仿真软件将数学模型转变为计算机上运行的仿真模型,并根据仿真模型来编制仿真程序。在实现系统的仿真设计后,可以随时得出各个子系统或者零部件的瞬时工作状态以及性能参数变化,包括电流、电压、功率以及转矩等参数的波形变化,通过对各类波形与试验结果的对比,即可确定设计中存在的问题,最终对其进行改善即可。

3.双电压系统。对于双电压系统,需要将用电设备分成两各部分,即中小功率负载与大功率负载。小功率负载主要通过14V电压完成供电,如中控锁、室内灯、仪表、收音机等主要车身电子设备;大功率负由42V电压供电,如电控机械制动装置、三元催化转换加热器、电控机械气门正时装置以及电控悬架等,主要为汽车发动机、底盘系统电子设备等。汽车双电压供电系统中含有两个关键性部件,即DC/DC变换器以及启动发电机,其中对于DC/DC变化器,主要是将交流发电机输出的42V高电压转换成为14V电压;而启动发电机一般会安装在发动机与变速器之间,通过半导体整流-逆变功率变化器,实现交流发电机的功能,发出42V高电压,同时也可以在发动机启动时实现启动作用,在启作用实现时,其直接作用于启动发动机,启动时间仅为0.5s,设备所具有的噪音比较小[3]。

4.仿真模型修改完善。通过对汽车电子系统的仿真设计,一般情况下得出的初步结果与理想值存在一定的偏差,为达到电子设计结果,就需要对初步结果进行研究分析,通过与试验结果进行全面对比,完成系统严厉与数学模型的修改。通过仿真软件可以实现分析工作,如直流工作点分析、顺态分析、交流小信号分析等,在进行分析时,应在模型参数值浮动的范围内随机取样,然后完成所取数值的分析,测定器件参数在特定范围内浮动对输出的影响,进而可以不断完善模型设计。

结束语

现在仿真技术逐渐被应用到新车型的开发中,并且取得了一定的成果,尤其是在选择发动机容量参数上取得显著的效果。想要进一步提升仿真技术在汽车电子设计中的应用效果,必须要不断加强对此方面的研究,选择合适的仿真软件进行设计,争取进一步缩短汽车开发的周期,提高设计的综合效益。

参考文献

[1] 郭引弟,王艳超.仿真技术在汽车电子设计中的应用[J].电子技术与软件工程,2013,13:127-128.

[2] 雍建军,章一舫.仿真技术在汽车电子设计中的应用[J].汽车电器,2010,05:8-11.

[3] 李元胜.电动汽车电路系统设计与Multisim仿真[D].青岛大学,2014,54,65-66.

(作者单位:西华大学)

作者简介

仿真技术的应用篇5

关键词:数字电子技术;仿真电路;电路工作原理

一、引言

数字电子技术是电类各专业的主要专业基础课,是学习后续专业课程及今后从事电类专业所必需的基础和技能,具有理论性、实践性强的特点,该课程理论知识比较抽象,仅仅靠教师在课堂上讲授理论知识会使学生感到枯燥无味,理论分析中的一些烦琐公式缺乏直观性,学生感到难以理解和接受,产生畏难情绪。另外,由于受实验室设备和场地等条件的限制,学生无法及时领略电路的实际应用。比如,实验课内容与理论教学内容难以同步,学生动手实践的机会有限等,导致理论教学效果受到影响。笔者在多年教学实践活动中摸索发现,在理论教学过程中引入电路仿真软件进行辅助教学,可使抽象的理论知识变得直观、易懂,还可以增强学生对电路的感性认识,明显改善教学效果,提高课堂效率。

二、仿真电路有助实现理论和实验的有机融合

目前电子技术教学采用理实一体化教学模式,让学生在“学中做、做中学”。随着计算机软件技术的迅速发展,电路仿真软件的种类越来越多,功能越来越强大,使得实验室搬进课堂的梦想成为现实。利用仿真软件进行辅助教学,具有直观而形象的特点,可使实验与理论有机地结合,在教学中寓教于乐,提高学生的学习兴趣,帮助学生轻松理解概念和电路工作原理。

应用仿真电路的连接和演示在理论教学中增加了动手实践环节,教师通过教学互动引导学生积极参与搭建仿真电路,一边学理论,一边动手连接电路,一边观察电路现象,验证实验结果,并分析电路工作原理,使理论课教学不再枯燥,使抽象的概念变得具体、直观、生动,学生易于理解和掌握,加强了对理论知识的理解,加深了对电路工作原理的理解和掌握,提高了电路分析能力,实现理论与实验的有机结合。仿真电路的引入极大地提高了课堂教学效率,激发了学生的学习兴趣,

三、仿真电路可弥补实验室实验的不足

教师在理论教学中可以利用仿真软件引导学生做一些实验室中不便做的实验,如故障现象观察等。有些电路故障比如短路或断路会造成电路元器件损坏,甚至是实验仪器和设备的损毁,对这样的故障现象教师只能对学生讲解分析,不便让他们观察到。如果教师使用软件进行仿真实验,不仅可以演示参数不同的电路元器件对电路性能的影响,还可人为设置电路故障让学生观察各种故障现象,学生通过仿真电路可以很快通过测试观测结果是否正确,这样有助于他们对故障进行分析,开展各种探索性、研究性实验。应用仿真电路软件进行仿真实验具有快捷、安全、简便等优势,能够避免传统实验中人樯柚霉收隙陨璞冈斐傻挠跋欤顺利完成传统实验无法进行的项目,同时还可以观察到实物实验不能观察到的电路现象和规律。此外,仿真实验还可有效降低实验成本,弥补实物实验的不足,提高学生学以致用的成就感以及分析问题、解决问题的能力。

四、仿真软件不能完全取代实践教学

仿真软件虽然能很好地辅助教学,激发学生的学习兴趣。但是,也要清醒地认识到仿真实验教学不是万能的,它始终属于辅教学,不能完全取代实践教学,仿真实验所接触的元器件以及仪器仪表都是一些电路符号,这与实际电路操作在材料、体积、外观和封装上有很大差别,而且与实际电路操作的灵活性、不可预见性还有很大的距离,过度依赖仿真实验,就会使学生缺乏对真实元器件的组装、性能检测等方面的知识,会削弱学生对真实元器件的认知程度以及实验仪器、仪表操作技能的训练,影响学生解决实际问题的能力。因此,数字电子技术教学要注重实训环节,教师必须处理好仿真电路和实践教学之间的关系,在使用仿真电路的同时也要加强学生对真实仪器设备和元器件的熟悉程度,使仿真电路真正服务于教学,帮助学生理解理论知识,培养实践技能。

五、结束语

利用仿真软件进行教学辅助,显示出传统教学不可比拟的优越性,软件以其强大的功能和丰富的内容为数字电子技术的学习带来了方便,同时也为教师的教学提供了直观的教具。仿真电路实验与实际电路实验要取长补短,充分发挥各自的优势,只有合理使用仿真电路,将二者有机结合,才能最大限度地发挥仿真软件的辅助功能,才能使教学取得最佳的效果。

参考文献:

[1]刘小兵.数字电子技术实践教学中引入仿真教学改革探讨[J].现代企业教育,2014(14).

[2]王琰.基于Multisim《数字电子技术》课程教学实施与应用效果评价[J].湖北广播电视大学学报,2014(7).

仿真技术的应用篇6

关键词:电子仿真技术,课程群,课程建设

中图分类号:TP399文献标识码:A

一、概述

1.电子仿真技术

目前,应用于应用电子技术专业课程方面的仿真软件比较多,如Pspice、Multisim(EWB)、EDA、MATLAB等。利用计算机和多媒体技术来搭建虚拟的操作平台,可以达到非常真实的效果,因此,其在现代信息化的课程教学过程中得到了广泛应用。

Multisim是Interactive Image Technologies(IIT)公司在20世纪末推出的一种电路仿真软件,其软件界面形象直观,操作方便,易学易用,学生可以在较短时间内掌握方法。

Multisim广泛应用于电子类相关课程的理论和实验教学中,其最早的版本为EWB5.12,该版本对一般的电工学实验可以通过仿真来实现;其最新版本为Multisim 12,目前普遍使用的是Multisim V8,它的功能更加强大,不仅能够在最基础的课程如电工学、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术等这些职业基础课程中进行仿真分析,而且也能在很多其他职业能力课程如电子设计自动化、电子产品设计与开发、电气设备原理与检修、毕业设计等多门课程中进行仿真分析,为学生的学习和老师的教学带来非常直观的视觉效果。

另外,相对于其他EDA 软件, Multisim V8更加形象和直观,而且,它能进行模数混合电路的仿真,几乎能够百分之百地仿真出真实电路的效果,给广大电子电路学习者提供了方便。

2.应用电子技术课程群

根据应用电子技术专业的人才培养目标,即面向电子行业生产、建设、管理、服务一线,培养拥护党的基本路线,德、智、体、美等方面全面发展的,能胜任电子及信息工程领域的安装、调试、维修、管理、营销及一般电子产品设计与开发等岗位的高素质技术技能型专门人才。

我们将专业基础课中的电工应用技术、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术和专业能力课中的电子设计自动化、单片机原理与设计、电子产品设计与开发、电气设备原理与检修、毕业设计这九门课程归纳为一个应用电子技术课程群。在建设应用电子技术课程群的过程中,将现代化的电子设计自动化技术引入到传统的课堂理论教学和实践教学环节,再辅以教学方法模式的革新,提高学生的电子技术综合设计与实践工程应用能力。

在教学过程中引入Multisim等仿真软件,使学生在学习硬件的同时,学会用仿真软件验证相关原理及电路,从而丰富教学内容,更新课程的教学思路,提高课程的实践性与应用性。将学生置身于一个“提出问题―解决问题―实践验证”的情境之中,使教学方式由“知识传授”向“发现知识和知识创造型”转变,大大提高了学生的兴趣和学习的积极性。

二、电子仿真技术在专业基础课数字电子技术中的应用

在数字电子技术的课程教学过程中,数字电路最常用的三种表达方式分别是真值表、逻辑电路图、逻辑函数表达式,这三种表达方式也是这门课程中的重点内容,要求学生必须掌握它们之间的相互转换。对初学者来说,这也是一个难点。如果将Multisim仿真软件应用其中,可以起到很好的学习效果。

首先,Multisim仿真软件的仪表栏中就提供了一种虚拟的仪器仪表――逻辑转换器,它能够实现一个数字电路的逻辑电路图、对应的真值表、逻辑函数表达式三者的相互转换,这给初学者提供了一个非常直观、形象的演示效果。如下图1所示,用逻辑转换器分析电路的真值表、逻辑表达式(最小项表达式及最简表达式)。

双击逻辑转换器并选择好,输入变量A,B,C,再按下第一个转换按钮,就可以得到如图2所示的对应电路的真值表;再按下第二个转换按钮,就可以得到如下图3(a)所示的最小项表达式;再按下第三个转换按钮,就可以得到如下图3(b)所示的最简表达式,表达式都位于最底下的一行。

在数字电子技术的课程教学过程中引入Multisim等仿真软件,不仅让学生学会了某种仿真软件,丰富了教学内容,更重要的是提高了学生的学习兴趣,简化了学习任务的难度,让学生更容易接受和理解;而且,也可以帮助学生检验课后的练习和作业题是否正确,大大提高了课程的实践性与应用性。

三、电子仿真技术在专业能力课电子产品设计与开发中的应用

电子产品设计与开发是一门综合性和实践性很强的课程,对学生以前所学知识有更高的要求。但是,这门课程对于学生进行毕业设计、顶岗实习以及将来出去工作都有着非常重要的作用,所以,这门课程采取虚拟和实践相结合的方式,非常实用。

在小型电子产品设计的初期,先用Multisim仿真软件进行分析和设计,设计好合适的思路,选取好合适的元件和参数,并且在仿真软件上调试出较好的实验现象以后再进行实物制作,这样不仅大大节约了实训耗材,更重要的是可以让学生大胆地尝试电路设计,不用担心安全事故的发生,学生进行设计和探索的积极性也会大大提高。

例如,如果设计一个如图4所示的流水灯电路,学生在设计电路的过程中,会碰到各种各样的问题。比如有的学生设计的电路发光二极管不亮,有的学生设计的发光二极管间隔等待的时间过长,等等。学生碰到这些问题时,肯定就会着力想找出自己电路的故障原因。通过仿真软件来查找原因会比较安全,而且也比较方便,不需要拆掉实物,这对电路学习者来说,提供了很大的方便。例如,如果将图4中的RP1调为90%,流水灯很快就亮了。当看到这些不同现象的时候,学生自然就会思考原因了,这种变被动为主动的教学方法,大大提高了教学效果。

通过这种学生自主尝试的学习方式,不仅可以帮助学生提高学习的积极性和主动性,更重要的是学生能够非常安全、快捷地进行电路的分析和设计,大大提高了学习的效果,也避免了大量的实训耗材的浪费。

四、结语

从应用电子技术课程群中选取其中几门课程的应用实例可以看出 ,将电子仿真技术应用于课程群的教学过程中,通过电子仪器仪表进行虚拟实验是非常方便、直观和形象的,对课程群各门课程的教学很有用。同时,老师们也可以应用如电子仿真技术这些先进的信息技术进行科学研究,这对提高老师们的科研能力和科研水平起着非常重要的作用。总之,将现代化的信息技术和手段应用于现代职业教育的教学和科研工作中,是顺应时展的需求,能够达到教学相长的教学目的。

参考文献:

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仿真技术的应用篇7

关键词: 物流;仿真;成本;库存

中图分类号: TP391.9 文献标识码: A

一、仿真技术的发展及特点

仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计中的系统。计算机仿真则是借助于计算机对系统模型进行实验的一种方法,它是50年代初期随着计算机技术的应用而逐渐发展起来的。仿真技术发展到今天大致分为三个阶段,在20世纪50到60年代,仿真是在实体上进行,实时性强且精度较高,但实施难度和费用较大。在20世纪60到70年代,系统的一部分由计算机代替,另一些组合由实物充当,一定程度上保留着实时性。从20世纪70年代至今,是计算机仿真或数字仿真阶段。计算机仿真技术有以下一些显著的特点:

1. 可以替代许多难以实施或无法实现的实验。

2. 可以解决用理论分析或数学解析难以求解的大型系统问题。

3. 可以降低投资风险、节省研究和开发费用。

4. 可以避免实际实验的财产消耗。

5. 可以缩短实验时间,并不拘于时空限制。

二、仿真的类型和基本步骤

计算机仿真的类型有离散事件(系统)仿真(Discrete-Event Simulation)、连续系统仿真(Continuous Simulation)、混合系统仿真(Combined Discrete continuous Simulation)等。

物流系统的仿真是典型的离散事件系统仿真,其核心是时钟推进和事件调度的机制。离散事件系统是指系统状态在某些随机时间点上发生离散变化的系统。这种引起状态变化的行为称为“事件”,因而这类系统是由事件驱动的;而且,“事件”往往发生在随机时间点上,亦称为随机事件,因而离散事件系统一般都具有随机特性;系统的状态变量往往是离散变化的。

在计算机仿真中涉及的三个基本要素是系统、模型、计算机,联系着它们的三项基本活动是模型建立、仿真模型建立(一次建模)、仿真实验,这三要素和三项基本活动是所有计算机仿真的基础。计算机仿真的基本步骤归纳为:

1. 选择合适的计算机仿真软件

2. 建立仿真模型

3. 编写各种控制程序

4. 运行仿真系统

5. 仿真结果分析和优化

三、仿真技术对物流系统研究的影响

随着物流行业生产自动化水平的不断提高,生产节奏越来越快,物流系统越来越复杂并且内部关联性越来越强,生产管理者对生产改进的每一决策,都需谨慎考虑,措施不当,往往需要付出高昂的代价。而正是由于系统的复杂性,快节奏和柔性,要想预测每一个决策给系统带来的后果,己经是人的大脑无法胜任的了。计算机仿真技术正是弥补了这一不足,成为自动化物流系统管理者的有用工具,成为生产系统规划设计人员的得力助手,成为公司检验其物流系统及决策是否真的高效的唯一可用技术。在设计一个新的工厂或系统,对己有系统添加新设备或重新优化,仿真都是非常必要的。仿真技术近年来应用越来越广,其对物流系统研究的影响主要表现为以下几个方面:

1.有利于解决随机因素的影响

仿真模型的一个特点是它是一个随机模型,系统的参数受随机因素影响所发生的变化在模型中得到充分体现。这一点是其他方法所无法比拟的。

2.仿真帮助系统优化

仿真可以让人们依据对系统模型动态运行的效果,多次修改参数,反复仿真。仿真是一种间接的系统优化方法。现在,人们越来越认识到,对于多目标、多因素、多层次的系统来说,并不存在绝对意义上的最优解。优化只是相对而言的。即使是最优化方法,其本身由于若干的假设、抽象和简化所造成的误差,已经使“最”字打了折扣。

3.仿真对各种复杂的系统具有良好的适应性

仿真所建立的模型,完全是实际系统的映像。即它反映系统的物理特征、几何特征,又可以反映系统的逻辑特性。因此,对于各种复杂的物流系统,无论是线性的还是非线性的,无论是静态的还是动态的,都可以用仿真方法来研究。

4.符合人们的思维习惯,有助于系统分析

研究分析物流系统的方法,大体上可分为两种类型。一类是解析法,另一类是非解析法。解析法是把物流系统抽象成一种数学表达式,通过求解数学表达式找到最优解。这是一种完全通过逻辑推理来获得启发和借鉴的方法,如运筹学中的线性规划和动态规划等。解析法有比较悠久的发展历史,在实际中应用广泛,是比较成功的方法。但是,解析法过于拘泥于数学抽象。非解析法不依据抽象的假想,而是以现实为依据。仿真方法是一种非解析法。仿真所依据的,是对系统的实际观测所获得的数据建立起来的动态模型。这种方法所建立的模型,即表达了系统的物理特征,又有其逻辑特征。

四、仿真技术在物流研究中的应用领域及发展前景

计算机仿真技术在物流研究中主要应用于以下几方面:

1.物流系统规划及设计

在没有实际系统的情况下,把系统规划转换成仿真模型,通过运行模型,评价规划方案的优劣并修改方案,这是仿真经常用到的一方面。这可以在系统建成之前,对不合理的设计和投资进行修正,避免了资金、人力和时间的浪费。系统仿真运行准确地反映了未来物流系统在有选择的改变各种参数时的运行效果,从而使设计者对规划与方案的实际效果更加胸有成竹。

2.物料运输调度

复杂的物流系统经常包含若干运输车辆、多种运输路线。合理的调度运输工具,规划运输路线,保障运输路线的通畅和高效等都不是一件轻而易举的事。运输策略存在着多种可能性。如何评价各种策略的合理性?怎样才能选择一种较优的调度策略?运输调度是物流系统最复杂,动态变化最大的,很难用解析法描述运输的全过程。建立运输系统模型,动态运行此模型,再用动画将运行状态、道路堵塞情况、物料供应情况等生动地呈现出来。仿真结果还提供各种数据,包括车辆的运行时间、利用率等等。通过对运输调度过程仿真,调度人员对所执行的调度策略进行检验和评价,就可以采取比较合理的调度策略。

3.物流成本估算

物流过程是非常复杂的动态过程。物流成本包括运输成本、库存成本、装卸成本。成本的核算与所花费的时间直接有关。物流系统仿真是对物流整个过程的模拟。进程中每一个操作的时间,通过仿真推进被记录下来。因此,人们可以通过仿真,统一计物流时间的花费,进而计算物流的成本。这种计算物流成本的方法,比用其他数学方法计算,更简便、更直观。并且,可以建立起成本与物流系统规划、成本与物料库存控制、成本与物料运输调度策略之间的联系。从而用成本核算结果来评价物流系统的各种策略和方案,保证系统的经济性。实际仿真中,物流成本的估算可以与物流系统其他统计性能同时得到。

4.库存控制

通过对物料库存状态的仿真,可以动态地模拟入库、出库、库存的实际状况。根据需要正确地掌握入库、出库的时机和数量。

随着计算机的普及发展,计算机仿真方法在物流系统分析的应用越来越普遍,它在如下几方面有着广泛应用前景:

(1)由于有些物流系统的复杂性,应用数学方法难以构造模型,提出解析解,此时可采用仿真的方法构造模型,以求得系统模型的解答。

(2)对于新设计的物流系统,在未能确定它的优劣情况之前,不必急于无根据地花费大量的投资来建立,可应用仿真对新的物流系统的可行性和效率提出明确的评价判断。

(3)仿真具有通过试验达到优化的目的。可应用这一手段,对控制与决策中的多方案进行多次运行,按既定的目标函数,对不同的决策方案进行分析比较,从中选择最优方案,进行辅助决策。

(4)对物流系统运行机制进行分析。在仿真模型运行过程中,可根据需要,记录有关数据和信息,从而为分析物流系统提供依据。

(5)对物流系统的发展战略进行研究,应用计算机模型可以对从过去到未来的国家、地区或者企业的物流系统的发展规律进行仿真运算,研究系统的因果关系,得出结论,以促进系统的改进和发展。通过建立物流系统的仿真模型,扩展了物流系统研究的边界,有助于描述物流系统的各种现象,加强直观感,从而能够更深刻地理解和分析物流系统。

作者单位:沈阳化工学院

参考文献:

[1]吴耀华.物流系统的三维虚拟仿真[J].E制造(e-Manufacturing ), 2002,8:48-53.

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仿真技术的应用篇8

陈润文(1974-),男,河源理工学校教师,本科,机械讲师。主要研究方向:机械自动化。

摘 要:随着计算机在中职学校教学的普及和仿真技术的日益提高,把仿真技术引入到实习教学中,特别是机电、数控专业的实习,成为了很多学校采用的一种手段。本文就围绕如何在中职学校教学中运用仿真技术进行一番探索。

关键词:中职;学校教学;仿真技术

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1005-1422(2014)03-0117-02

近年来,社会对技能型人才的要求越来越高,中职学校学生的实习教学也日益重要,中职的实习教学,开始由传统的实习内容向新技术新工艺实习内容的转变,对职业教育也提出了新要求。由于机床等设备的购置、使用、维护费用动辄几万到十几万,对资金来源缺乏充足保障的中职学校来说,要想按照传统的实习模式,为每个学生提供一个实习工位和充足的材料消耗显然是不现实的。而气动仿真软件的开发和多媒体技术在教学中的应用,能很好地解决这个问题。

一、仿真实习的可行性

仿真可以分为物理仿真和计算机仿真两大类。物理仿真的优点是直接、形象、易信,但模型受限、易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述,建模编程,且在计算机中运行实现。它不怕破坏、易修改、可重用。实践证明,作为职校实习教学,一些常设专业,如电工、数控、汽车驾驶、服装等,在常规实习开设的同时,完全可以逐步引入仿真实习训练。虽然仿真技术初衷是用于科学研究,通过仿真进行科学预测和检验,但职校实习引入仿真,最明显的好处是节能降耗,在一定程度上可缓解实习工位和实习材料的不足。例如,我校两台CNC加工中心设备承担200多名学生的数控实习任务,很大程度上依赖于数控仿真实习。一些职校的汽驾专业利用仿真器进行模拟驾驶训练,也可获得良好的教学效果。

二、仿真实习的优点

仿真技术应用于中职学校的实习教学,至少在以下几个方面拥有明显的优点:

1.仿真实习能创造一个与实际近乎相同的特性环境。如西门子数控机床仿真软件,仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全吻合,仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致,通过软件,学生可以观察数控机床加工过程,加工的毛坯变为成品的过程历历在目,仿真过程形象生动。

2.仿真实习不同于电化教学,因为电化教学学生是被动式、单向式地习得知识,虽然直观但不具备互动性。仿真实习过程中,学生与实习对象能进行互动,可以大大激发学生的学习兴趣。学生参与仿真,建立起使人感到身临其境的“互动式虚拟现实世界”。仿真过程具有“沉浸――互动――构想”三个基本特征,以虚拟现实技术创造虚拟环境,特别强调学生参与其中的身临其境的沉浸感,同时学生与虚拟环境之间可以有多维信息互动作用,学生从定性和定量综合集成的虚拟环境中,可以获得对实习对象的感性和理性的认识。

3.仿真实习不会对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害,更不会因操作失误对学生造成人身危害。如数控机床仿真,不会因为学生操作失误,造成设备本身损坏,如撞刀、毛坏报废等;而且,仿真中的声、光、文字警报,完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正。

4.职校引入仿真实习,最大的好处是对原材料、量具、仪表设备的节约。如数控仿真,虚拟毛坏替代实际材料,虚拟冷却液替代实际冷却液,极大降低实习消耗,且刀具不会因为进给量过大而损坏。

5.仿真实习可缩短材料、仪器或量具的准备过程,实习完成后,也节省了回收时间。在仿真实习过程中,学生可以轻松对实习过程初始化,对未能完成的实习进行状态存贮,对已完成的实习进行调入回顾,极大提高了实习效率。

三、如何引入仿真实习

职校引入仿真实习特别是计算机仿真应具备两个条件:(1)选择合适的仿真软件;(2)配备一定数量的计算机。其实,职校的大部分工种专业都可以引入仿真实习。但各工种适用仿真实习的程度目前还有所不同,这主要制约于各工种的技能特点和仿真软件的发展状况。比如,职校电工专业可以引入电工基础实验仿真、电气元件性能仿真、电子线路测量仿真、PLC控制仿真等。目前,电力系统的仿真软件发展较为迅速,例如,大型电力系统仿真软件具有以下功能:能模拟千余个节点的大型电力系统的稳态运行,包括断路器与隔离开关的倒闸操作;发电机及负荷的有功、无功和电压的调节;变压器的分接头的调节,电力系统调频、调压等运行状态,并能在瞬间反映在屏幕上。可以瞬间调出整个电力系统及各个发电厂或变电所的实时运行的主接线图,图上的数据是一致的。能模拟大型电力系统的故障运行,可以人为地制造包括各输电线路、发电机及变压器的各种故障,可以在屏幕上观察系统在故障下运行情况。另外,数控仿真、汽驾仿真已通过实践证明相对成熟。

四、仿真实习的注意事项

仿真实习作为一种新的教学模式,可给实习教学带来许多改变和效益,但必须指出的是,仿真实习毕竟不是对真正的实际对象进行操作,本身有一定的局限性。必须注意,采用仿真实习后,可缩短但决不能完全抛开真实的实习过程。这表现在以下几个方面:(1)无论采用物理仿真还是计算机仿真,其原理只是逼近,而不是等同于客观过程;(2)由于仿真软件在中职教学领域的发展还处于起步阶段,仿真水平还有待进一步提高。(3)部分工种专业仿真难度大,仿真过程难以达到实习训练要求。所以,职校引入仿真实习,应作为节能降耗的手段,在一定工种范围内进行。无论哪个工种专业采用仿真辅助实习,都要给学生安排必须的实际操作实习,一方面让学生掌握实际操作,另一方面也是对仿真实习的检验和提高。同时,仿真实习对学生所生成的安全观念淡簿的影响,只有通过实际操作才能加以纠正。

・教学教法・谈仿真技术在中职学校教学中的应用

五、仿真实习的现状

利用仿真软件进行设计、验证,实现了我们的目的,教师借助软件把学生容易犯的错误给警示出来,这就不会像在实验时担心出现安全问题,保证了学生的人身安全。同时,教师还可以利用仿真软件,对实习项目进行深入研究,在这样教学的过程中,使学生学到了分析问题、解决问题的方法,分析问题时,把复杂的问题简单化,简化成一个一个的小问题,解决问题时,由易到难,由简单到复杂,逐步地进行改进、实现,不要想着一下子就能解决问题。这也能够培养学生认真踏实、一丝不苟的工作作风。

当然,再好的仿真软件也代替不了实际物体,但它可以使抽象的物体形象化,使教学变得轻松、有趣。而且仿真技术也有缺陷,并不是十全十美的。因此,有条件的学校还是要购置一些实验实训设备,结合着仿真软件教学,效果会更好。在数控CNC仿真和电气仿真中较为集中,部分正版仿真软件价格不菲。国外职业教育实习仿真软件发展较快,但由于涉及知识产权和软件汉化等制约因素,国内引入这些仿真软件还需假以时日。但可以肯定的是,职校实习仿真类软件将具有较大的应用需求和发展空间。

中职学校的实习教学不应该总停留在传统的实习模式上,仿真实习有利于全面提高学生素质和综合职业能力,激发学生的独立思考能力和创新意识,但传统的实习手段,基础教学和基本功的训练、学习仍是职业学校培养学生实操能力的基础;两者不可偏废,不能因为有新的手段方法而抛弃传统教学方法,也不能因为有好的传统方法而不引进新的手段。学校要抓住科技发展带来的契机,恰当引入仿真实习,利用先进的科技手段为学校节能降耗,从而降低办学成本,提高办学效率。将传统的实习手段和现代的仿真实习两者完美结合,培养出的学生一定能适应社会经济发展的需要。

参考文献:

[1]易际明,彭浩舸,吴莉华.Pro/ENGINEER Wildfire 模具设计与数控加工[M].北京:清华大学出版社,2004.

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