仿真技术及其应用范文

仿真技术及其应用篇1

【论文摘要】将虚拟仿真技术引入教学领域后对传统教学手段产生了强烈冲击。本文针对航空电子装备教学中如何应用虚拟仿真技术给出了应用方法和体会。

1．引言

自 20世纪 9o年代以来，以计算机仿真技术 、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的“虚拟仿真实验室”开始在世界各地出现，并逐步渗透到教学领域。作为一种新型的实验教学手段，虚拟仿真教学对传统的教学手段产生了强烈冲击，并引发了教学领域一系列深刻的变化。种种迹象表明，虚拟仿真教学将是今后实验教学改革的一个重要发展方向。本文结合多年来在航空电子装备教学中应用虚拟仿真技术的经验，探讨在航空电子装备教学软件中应用虚拟仿真技术的方法和体会。

2．虚拟仿真技术简介

虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。

2．1虚拟现实技术

虚拟现实技术就是利用三维建模技术，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟三维场景，并能响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应。虚拟现实的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形 生成技术、立体显示和传感器技术等。虚拟现实技术主要侧重于对真实物体物理特征的仿真，也称为视景仿真，它主要用于产品设计与展示、商业广告、游戏设计等。

在航空电子装备教学中，大量用 到对装备的外观 、结构 、组成 、连接 、机安装位置的展示 ，传统教学大都采用实物展示 的方法 。近年来随着大量航空电子装备 的更新换代，因受经 费、场地及使用寿命等因素的限制 ，传统教学方法 已远远不能满足要求 ，而采 用虚拟现实技术的展示方法则 以其廉价 、无场地限制和效果 良好得以广泛应用。

目前有大量成熟的软件平台可以进行视景仿 真的开发，主流平台creator vega vega prime vtree opengvs quest3d vrtolls eon、web3d、java3d、glstudio等。其中，multigen公司的虚拟现实数据库 openflight已经成为 了工业标准 ，在军事 、航空航天等领域应用都 比较成熟 。在航空 电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用r vega prime、glstudio和 eon作为视景仿 真开发的技术平台 ，解决物理模型的创建、场景显示等问题。该平台可以达到照片级 的视景仿真效果 ．同时采用嵌入 opengl技术来解决物理模型 的交互问题。

2．2系统仿真技术

系统仿真技术是伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科 ．它通过建立实际系统 的数学模 型 ，利用计算机运算来达到对被仿真系统的分析、研究、设计等目的。系统仿真技术主要侧重于对真实系统的内在机理、运动方式 的仿真，也称为行为仿真。系统仿真技术最初主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大实际系统试验难以实现等少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。

在航空电子装备教学中，对装备工作原理的讲解既是重点也是难点。传统教学方法主要通过教员的讲述，配合一些静态的图形帮助学员理解 ．教学效果主要依赖于教员的授课水平和技巧 。近年来．我们尝试将系统仿 真技术应用到航空电子装备教学中，根据被仿真装备的工作原理，建立系统的数学模型，并根据装备的不同工作状态，对模型进行动态运行．结合虚拟现实技术实现的逼真场景．较好地模拟实际装备的工作情况。利用该技术开发、研制的教学软件不但可供教员教学使用．也可供学员自学，并达到了较好的教学效果。 

目前，有许多成熟的系统仿真开发平台软件．如 simulink、systemview等，这些软件以其功能强大和使用方便、易用性受到广大用户欢迎．但价格较为昂贵，且大多未提供对外的仿真数据接口．仿真系统应用的灵活性、扩展性和可变性受到很多限制。当然也可自行开发适用 的仿真开发平台软件。在航空电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用的是自行开发的系统仿真平台软件。

3．虚拟仿真技术在航空电子装备教学中的应用方法和步骤

3．1建立仿真模型

这里所说的仿真模型既包括反映航空电子装备外观、结构的三维物理模型 ，也包括揭示其内在工作机理及行为的数 学模 型。对三维物理模型的建立，主要依据装备本身的物理状态，其原则就是在尽量减小面数的同时提高逼真度。对系统数学模型的建立，则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化，本着够用为度的原则 ，以尽量减小运算量。建立数学模型时 ，还应考虑到系统运行时的参数调整。

3．2创建仿真装备的虚拟场景并驱动

对于虚拟场景的驱动，根据使用方式的不同采用了不同的方式如果进行的仅是装备外观、结构的展示，可使用eon进行动作的编辑和驱动；如果需要对装备进行虚拟操作仿真，则使用 glstudio软件先进行操作面板、虚拟仪表的编辑和制作，然后再利用 vega prime驱动以实现更复杂的交互操作。

3.3系统集成

系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式将其有机的整合在一起，使之成为_个完整的 、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台如 vb、vc++等。由于上述虚拟现实驱动软件如 eon、glstudio及vega prime等均以activex控件方式提供 了可用 于常用 软件开发平台的运行插件，因此，系统集成变得十分方便。编写程序时，只需考虑软件功能的安排，注意程序间的兼容性即可。

系统集成时，还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来，即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台，与视景仿真处于不同的系统进程中．因此这种驱动是通过两进程间的实时通信来完成的。这里还需要考虑进程间的同步问题。

4．结语

仿真技术及其应用篇2

关键词：输配电线路 施工技术 仿真系统 设计

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，并取得了显著的效果，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著的作用。

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著，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)

[2] 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)

[3]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)

[4] 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)

[5] 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)

仿真技术及其应用篇3

关键词：计算机仿真软件；电力电子技术应用；方法

电力电子技术在电力领域占据着举足轻重的位置，在变换、控制电能方面发挥着不可替代的作用。当前，电力电子技术发生了变革：半控转变为全控。电路日趋繁杂的形势，给生产实践带来了严峻的挑战。近年来，计算机仿真软件在电力电子领域获得了广泛的应用，并取得了一定的成绩。实践证明，计算机仿真软件的导入，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等提供强有力的仿真环境。文章从常用计算机仿真软件；常用计算机仿真软件的特点；计算机仿真软件在电力电子技术领域的应用方法三个方面进行了详细探讨。

1常用计算机仿真软件

计算机仿真技术是在现代信息技术的基础上发展起来的一类综合性技术，包括信息技术、网络技术、图形及图像处理技术、多媒体技术、软件技术、数据分析处理技术、自动化技术以及系统工程技术等，其目的是对系统的设计方案和运行进行了解。目前常用的计算机仿真软件有MATLAB、pspice、PSCAD等。其中，MATLAB计算机仿真软件的应用环境主要有科学计算、可视化等，其功能全面,能够满足各个行业建模仿真的需求。对于MATLAB而言，Simulink是其核心组成部分，其可以构建出集综合分析、仿真等于一体的工作环境。pspice用于模拟电路、数字电路和集成电路的仿真。具有电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。PSCAD计算机仿真软件除了可以简易模拟直流输电系统及其他相关控制系统等复杂电力系统之外，还可以对研究电力系统电磁暂态模拟产生积极的作用。此外，其与实时数字模拟器RTDS硬件的联合使用可用于研发模拟器，例如：大型互联电力系统。

2常用计算机仿真软件的特点

2.1图形界面友好，操作简单易用

在使用过程中，计算机仿真软件大都表现出图形界面友好、操作简单易用的特点。具体操作时，点击、拖曳相应的功能模块，并依据电气联结关系进行连接。实践证明，其不仅操作简便，而且与电力电子技术知识存在着很强的联系。对于学习者而言，只要具备基本的计算机软件、电力电子技术知识，就能够迅速掌握应用技巧。

2.2建立仿真工程的步骤相似

在实际操作中，这些计算机仿真软件的工作步骤存在着共性，换句话说，其工作步骤相似。通常，其计算机仿真软件工作步骤主要由建立仿真工程文件、电气连接元件、运行仿真操作、分析仿真数据等构成。

2.3节省物力

所谓的节省物力指的是事件及仪器设备。一般来说，计算机仿真软件应用于正式设计实际电路之前，通过随意设置电路参数、更换电路元件等实验，以对设计进行分析，从而提高设计的科学性、合理性。与此同时，计算机仿真软件还在简化实际电路操作步骤方面具有一定的作用，对提高设计人员工作成效颇有益处。

2.4软件升级迅速及时

通常，计算机仿真软件在升级方面呈现出迅速、及时的特点，换句话说，伴随着科学发展而发生变化。经调查发现，新能源的迅猛发展带动了计算机软件的发展，主要表现为模型（风机、光伏发电等）的增加。此外，计算机仿真软件为满足用户日益增长的需求，其版本亦不断优化、升级。

3计算机仿真软件在电力电子技术领域的应用方法

3.1计算机仿真软件在电力电子技术模拟方面的应用方法

在晶体管三极管电路实验中，其参数的一致性较差，极易导致实验数据产生误差。而将计算机仿真图形的引入，对检验误差大小、观察瞬时电路参数等有所帮助。此外，计算机仿真软件在实现改变元件参数值环节中毋须替换电子元件，并可以在相同时间内观察到更多特性曲线的变化在实际操作中，可通过改变局部电路参数，带动其输出特性发生变化，进而更好地观察电路变化、学习、掌握电力电子技术应用技巧。

3.2计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面的应用方法

实践证明，计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面发挥着巨大的作用。笔者以“晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真”为案例进行分析。在设计过程中，计算机仿真软件的导入除了降低了人的劳动强度，还提升了分析、设计能力，从而确保原理图存有较小误差。此外，其还能“降本增效（控制设计成本，加速设计进程）”。就计算机仿真软件（MATLAB、PSIM、PSCAD等）具体操作而言，其包括根据设计电路搭建仿真模型、设置参数进行仿真、变换触发角分析波形等环节。其中，搭建仿真模型分为建立仿真文件，提取电路、器件模块，构建系统模型三个部分。仿真参数设置主要体现于电源参数、三相晶闸管整流器、6脉冲发生器设置变步长算法等方面。变换触发角分析波形，通过改变不同的控制角，观察记录输出电压指的变化：阻性负载、阻感性负载等。由此可见，计算机仿真软件的引入，省略了以往较为繁琐的绘图、计算过程，可直观、迅速作出相应的分析等，大大降低了电路设计的周期，同时亦提高了设计质量。

4结束语

总而言之，计算机仿真软件在电力电子技术领域中发挥着极其重要的作用。当前，计算机信息技术迅猛发展、电路日趋繁杂，为满足用户不断增长的需求，电力电子技术方面的编程语言取得了长足的发展——计算机仿真软件蓬勃兴起。计算机软件具有图形界面友好，操作简单易用；节省时间及仪器设备；软件升级迅速及时等优点。计算机仿真软件的存在，对降低电力电子技术设计、运作成本，缩短设计周期等具有积极的意义。希冀相关人员能够加强自身学习，以掌握应用计算机仿真软件的技巧，进而提升我国电路系统质量。

参考文献

[1]裴云庆,段雅莉,王兆安.电力电子系统的计算机仿真及参数优化算法[J].西安交通大学学报,2009,11(20):221-223.

[2]晶闸管模型及其电路的计算机仿真[J].南京航空航天大学学报,1991(4):91-98.

仿真技术及其应用篇4

关键词：系统仿真设计

一、系统仿真技术

所谓仿真就是建立系统的模型（数学模型、物理效应模型或数学-物理效应模型），并在模型上进行实验和研究一个存在的或设计中的系统。这里的系统包括技术系统，如土木、机械、电子、水力、声学、热学等，也包括社会、经济、生态、生物和管理系统等非技术系统。仿真技术的实质也就是进行建模、实验。现代仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关联的。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，而计算机出现及计算技术的迅猛发展，则为仿真提供了强有力的手段和工具。因此，计算机仿真在仿真中占有越来越重要的地位。

仿真技术得以发展的主要原因是它带来了重大的社会和经济效益。系统仿真的应用大致可分为：对已有系统进行分析时采用仿真技术；对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术；在系统运行时，利用仿真模型作为观测器，给用户提供有关系统过去的、现在的、甚至是未来的信息，以便用户实时作出正确的决策；

在系统运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修订计划或决策；利用仿真模型作为训练器，训练系统操纵人员或管理人员。在工程领域仿真技术可以降低系统的研制成本，可以提高系统实验、调试和训练过程的安全。

一般认为，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。传统仿真技术中，一个仿真系统要首先建立起系统的数学模型--一次仿真模型，然后再改写成适合计算机处理的形式-仿真模型。仿真模型可以说是系统二次近似模型。建立起仿真模型后，才能书写相应的程序。

仿真基本上是一种通过实验来求解的技术。通过仿真实验要了解系统中各变量之间的关系，要观察系统模型变量变化的全过程，此外，为了对仿真模型进行深入研究和结果优化，还必须进行多次运行，系统优化等工作，因此，良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。

二、虚拟现实技术

虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境--虚拟环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而也大大推进了计算机技术的发展。目前，虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。

虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下主要特征：

（1）依托学科的高度综合化；

（2）人的临场化；

（3）系统或环境的大规模集成化；

（4）数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量、数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。正是这些特征，使操作者沉浸其中，并通过多种媒体对感官的刺激，对所需解决的问题有了清晰和直观的认识，从而，也使模型的建立和验证更加方便。

三、系统仿真技术与虚拟现实技术的结合

传统的系统仿真技术很少研究人的感知模型的仿真，因而无法模拟人对外界环境的感知(听觉、视觉、触觉)随着多媒体技术、计算机动画、传感技术的发展，计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明，人类对于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于数字和文字等抽象信息的理解能力。将仿真技术与虚拟现实技术相结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和实验的模拟，使仿真的过程和结果可以实现图象化、可视化，使仿真的系统具有了三维、实时交互、属性提取等特征，极大地促进了仿真技术的发展，同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。

四、仿真与虚拟现实技术在结构工程中的应用

仿真与虚拟现实技术近年来在机械、电子、水利、社会、经济、生态、生物等各个领域都得到了广泛的应用。

在结构工程中，仿真与虚拟现实技术已经应用于如下几个方面：

1．在工程结构分析中的应用

工程结构在各种荷载作用下的反应，其破坏特征和极限承载力是人们所关心的。当结构形式特殊，荷载及材料特性复杂时，人们往往求助于模型试验来测定其受力性能，但模型试验往往受到场地和设备的限制，只能做小比例模型试验，难以完全反映结构的实际情况。若用仿真与虚拟现实技术，则可以进行足尺寸的试验，还可以很方便地修改参数。此外，有些结构难于进行直接试验，用计算机模拟仿真就更能体现出优越性，如建筑物及构筑物在地震作用下的倒塌分析，桥梁受到汽车高速碰撞的检验试验等只有采用仿真与虚拟现实技术，分析才能大量进行。又如在高速荷载作用下，结构反应很快，人们在真实试验中只能观察到最终结果，而不能观察试验的全过程。如果采用计算机模拟仿真试验，则可观察其破坏的全过程，便于破坏机理的研究。对于长期的徐变过程则可在模拟中加快其变化过程，让人们清楚地看到其过程。在运用传统的有限元法进行结构分析时，结构应力的结果通常采用内力图等力线的形式描绘出来，给人以直观的印象。利用仿真与虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小，用不同颜色表示出不同的等力面；也可以任意变换角度，从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化，概念更易于理解。

2．在岩土工程中的应用

岩土工程处于地下，往往难于直接观察，而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来，有很大实用价值。例如，地下工程开挖经常会塌方冒项。根据地质勘察，我们可以知道断层、裂隙和节理的走向密度，通过小型试验，可以确定岩体本身的力学性能及岩体夹层界面的力学特性、强度条件，并存入计算机中。

在数值模型中，除了有限元方法外，还可采用分离单元。分离单元在平衡状态下的性能与有限元相仿，而当它失去平衡时，则在外力和重力作用下产生运动直到获得新的平衡为止。分析地下工程的围岩结构，边坡稳定等问题时，可以把节理断层划分为许多离散单元。这一过程可以在显示器和大型屏幕上显示出来，最终可以看到塌方的区域及范围，这就为支护设计提供了可靠依据。

3.防灾工程中的应用

长期以来，人类一直与洪水、火灾、地震等自然灾害进行着坚持不懈的斗争。由于自然灾害的原型重复实验几乎是不可能的，因而仿真与虚拟现实技术在这一领域的应用就更有意义。目前已有不少抗灾、防灾的模拟仿真系统制作成功，例如洪水泛滥淹没区的洪水发展过程演示系统。该系统预先存储了泛滥区的地形地貌和地物，有高程数据可确定等高线，只要输入洪水标准(如百年一遇的洪水)及预定河堤决口位置，计算机就可根据水量、流速区域面积及高程数据算出不同时刻的淹没地区，并在显示器和大型屏幕上显示出来。人们从屏幕上可以看到水势从低处向高处逐渐淹没的过程，这样对防洪规划以及遭遇洪水时指导人员疏散是很有作用的。又如在火灾方面，对森林火灾的蔓延，建筑物中火灾的传播均已开发出相应的模拟仿真系统，这对消防工程起到了很好的指导作用。

4．在模拟施工过程中的应用

建筑施工是复杂的大型的动态系统，它通常包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关系复杂，直接影响着混凝土浇筑的进程。模拟施工过程是为了通过仿真手段，去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对实际施工进行仿真。而目前施工过程的模拟只是从几何形体方面模拟施工的过程，即按楼层关系由下而上，每一层按柱、梁、板的几何形状加以着色来实现对施工过程的模拟。现有的模拟只是对进度计划起到了一定作用，并没有对施工过程起到真正的作用。基于以上原因，需对施工过程建立合适的模型，以达到模拟仿真的效果。例如，大型水利枢纽混凝土在运输浇筑系统的模拟仿真模型，是由运输子系统和浇注子系统构成的，模型是按进程交互的仿真策略建立的，按这种条件建立的模型能与仿真程序间保持紧密的对应关系，程序所要模仿的行为比较直观、清晰。程序流程直接与模型结构和系统状态相对应。

另外，仿真与虚拟现实技术在结构工程领域内，还可应用在建筑系统工程管理、建筑信息管理、建筑物及构筑物的空气流场、空气品质分析等方面。

我国是一个发展中国家，有着大量繁重的基本建设任务，特别是在十五计划纲要中，提出进一步加强水利交通、能源等基础设施建设和西部大开发战略。这一大好形势，为结构工程高新技术的信息化和集成化，为结构工程学科及相关学科的发展提供了良好的机遇。仿真与虚拟现实技术作为结构工程高新技术之一，开创了结构工程学科的新纪元，其技术潜力巨大、应用前景十分广阔。

参考文献

（1）汪成为、高文、王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及其应用.清华大学出版社，1997

（2）陈清来.建筑结构的现代设计设计思想和发展.工程设计CAD及自动化，1996年，（4）

（3）张跃、张丛哲。土木工程中虚拟现实技术的发展与展望，计算机世界，1998，（5）D版：1-3.

（4）袁耀明.从可视化到视算一体化.系统仿真学报，1996（5）

（5）张丛哲、张跃.计算机辅助设计(CAD)中虚拟现实技术.计算机世界,1998，（5）D版：5。

（6）黄柯隶.系统仿真技术，国防科技大学出版社，1998

仿真技术及其应用篇5

关键词：系统仿真 设计

一、系统仿真技术

所谓仿真就是建立系统的模型（数学模型、物理效应模型或数学-物理效应模型），并在模型上进行实验和研究一个存在的或设计中的系统。这里的系统包括技术系统，如土木、机械、电子、水力、声学、热学等，也包括社会、经济、生态、生物和管理系统等非技术系统。仿真技术的实质也就是进行建模、实验。现代仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关联的。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，而计算机出现及计算技术的迅猛发展，则为仿真提供了强有力的手段和工具。因此，计算机仿真在仿真中占有越来越重要的地位。

仿真技术得以发展的主要原因是它带来了重大的社会和经济效益。系统仿真的应用大致可分为：对已有系统进行分析时采用仿真技术；对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术；在系统运行时，利用仿真模型作为观测器，给用户提供有关系统过去的、现在的、甚至是未来的信息，以便用户实时作出正确的决策；

在系统运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修 订计划或决策；利用仿真模型作为训练器，训练系统操纵人员或管理人员。在工程领域仿真技术可以降低系统的研制成本，可以提高系统实验、调试和训练过程的安全。

一般认为，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。传统仿真技术中，一个仿真系统要首先建立起系统的数学模型--一次仿真模型，然后再改写成适合计算机处理的形式-仿真模型。仿真模型可以说是系统二次近似模型。建立起仿真模型后，才能书写相应的程序。

仿真基本上是一种通过实验来求解的技术。通过仿真实验要了解系统中各变量之间的关系，要观察系统模型变量变化的全过程，此外，为了对仿真模型进行深入研究和结果优化，还必须进行多次运行，系统优化等工作，因此，良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。

二、虚拟现实技术

虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境--虚拟环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而也大大推进了计算机技术的发展。目前，虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。

虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下主要特征：

（1）依托学科的高度综合化；

（2）人的临场化；

（3）系统或环境的大规模集成化；

（4）数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量、数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。正是这些特征，使操作者沉浸其中，并通过多种媒体对感官的刺激，对所需解决的问题有了清晰和直观的认识，从而，也使模型的建立和验证更加方便。

三、系统仿真技术与虚拟现实技术的结合

传统的系统仿真技术很少研究人的感知模型的仿真，因而无法模拟人对外界环境的感知(听觉、视觉、触觉) 随着多媒体技术、计算机动画、传感技术的发展，计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明，人类对于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于数字和文字等抽象信息的理解能力。将仿真技术与虚拟现实技术相结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和实验的模拟，使仿真的过程和结果可以实现图象化、可视化，使仿真的系统具有了三维、实时交互、属性提取等特征，极大地促进了仿真技术的发展，同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。

四、仿真与虚拟现实技术在结构工程中的应用

仿真与虚拟现实技术近年来在机械、电子、水利、社会、经济、生态、生物等各个领域都得到了广泛的应用。

在结构工程中，仿真与虚拟现实技术已经应用于如下几个方面：

1．在工程结构分析中的应用

工程结构在各种荷载作用下的反应，其破坏特征和极限承载力是人们所关心的。当结构形式特殊，荷载及材料特性复杂时，人们往往求助于模型试验来测定其受力性能，但模型试验往往受到场地和设备的限制，只能做小比例模型试验，难以完全反映结构的实际情况。若用仿真与虚拟现实技术，则可以进行足尺寸的试验，还可以很方便地修改参数。此外，有些结构难于进行直接试验，用计算机模拟仿真就更能体现出优越性，如建筑物及构筑物在地震作用下的倒塌分析，桥梁受到汽车高速碰撞的检验试验等只有采用仿真与虚拟现实技术，分析才能大量进行。又如在高速荷载作用下，结构反应很快，人们在真实试验中只能观察到最终结果，而不能观察试验的全过程。如果采用计算机模拟仿真试验，则可观察其破坏的全过程，便于破坏机理的研究。对于长期的徐变过程则可在模拟中加快其变化过程，让人们清楚地看到其过程。在运用传统的有限元法进行结构分析时，结构应力的结果通常采用内力图等力线的形式描绘出来，给人以直观的印象。利用仿真与虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小，用不同颜色表示出不同的等力面；也可以任意变换角度，从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化，概念更易于理解。

2． 在岩土工程中的应用

岩土工程处于地下，往往难于直接观察，而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来，有很大实用价值。例如，地下工程开挖经常会塌方冒项。根据地质勘察，我们可以知道断层、裂隙和节理的走向密度，通过小型试验，可以确定岩体本身的力学性能及岩体夹层界面的力学特性、强度条件，并存入计算机中。

在数值模型中，除了有限元方法外，还可采用分离单元。分离单元在平衡状态下的性能与有限元相仿，而当它失去平衡时，则在外力和重力作用下产生运动直到获得新的平衡为止。分析地下工程的围岩结构，边坡稳定等问题时，可以把节理断层划分为许多离散单元。这一过程可以在显示器和大型屏幕上显示出来，最终可以看到塌方的区域及范围，这就为支护设计提供了可靠依据。

3. 防灾工程中的应用

长期以来，人类一直与洪水、火灾、地震等自然灾害进行着坚持不懈的斗争。由于自然灾害的原型重复实验几乎是不可能的，因而仿真与虚拟现实技术在这一领域的应用就更有意义。目前已有不少抗灾、防灾的模拟仿真系统制作成功，例如洪水泛滥淹没区的洪水发展过程演示系统。该系统预先存储了泛滥区的地形地貌和地物，有高程数据可确定等高线，只要输入洪水标准(如百年一遇的洪水)及预定河堤决口位置，计算机就可根据水量、流速区域面积及高程数据算出不同时刻的淹没地区，并在显示器和大型屏幕上显示出来。人们从屏幕上可以看到水势从低处向高处逐渐淹没的过程，这样对防洪规划以及遭遇洪水时指导人员疏散是很有作用的。又如在火灾方面，对森林火灾的蔓延，建筑物中火灾的传播均已开发出相应的模拟仿真系统，这对消防工程起到了很好的指导作用。

4． 在模拟施工过程中的应用

建筑施工是复杂的大型的动态系统，它通常包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关系复杂，直接影响着混凝土浇筑的进程。模拟施工过程是为了通过仿真手段，去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对实际施工进行仿真。而目前施工过程的模拟只是从几何形体方面模拟施工的过程，即按楼层关系由下而上，每一层按柱、梁、板的几何形状加以着色来实现对施工过程的模拟。现有的模拟只是对进度计划起到了一定作用，并没有对施工过程起到真正的作用。基于以上原因，需对施工过程建立合适的模型，以达到模拟仿真的效果。例如，大型水利枢纽混凝土在运输浇筑系统的模拟仿真模型，是由运输子系统和浇注子系统构成的，模型是按进程交互的仿真策略建立的，按这种条件建立的模型能与仿真程序间保持紧密的对应关系，程序所要模仿的行为比较 直观、清晰。程序流程直接与模型结构和系统状态相对应。

另外，仿真与虚拟现实技术在结构工程领域内，还可应用在建筑系统工程管理、建筑信息管理、建筑物及构筑物的空气流场、空气品质分析等方面。

我国是一个发展中国家，有着大量繁重的基本建设任务，特别是在十五计划纲要中，提出进一步加强水利交通、能源等基础设施建设和西部大开发战略。这一大好形势，为结构工程高新技术的信息化和集成化，为结构工程学科及相关学科的发展提供了良好的机遇。仿真与虚拟现实技术作为结构工程高新技术之一，开创了结构工程学科的新纪元，其技术潜力巨大、应用前景十分广阔。

参考文献

（1） 汪成为、高文、王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及其应用.清华大学出版社，1997

（2） 陈清来.建筑结构的现代设计设计思想和发展.工程设计CAD及自动化，1996年，（4）

（3） 张跃、张丛哲。土木工程中虚拟现实技术的发展与展望，计算机世界，1998，（5）D版：1-3.

（4） 袁耀明.从可视化到视算一体化.系统仿真学报，1996（5）

（5） 张丛哲、张跃. 计算机辅助设计(CAD)中虚拟现实技术.计算机世界, 1998，（5）D版：5。

（6） 黄柯隶.系统仿真技术，国防科技大学出版社，1998

仿真技术及其应用篇6

【关键词】计算机；仿真技术；发展；应用

1计算机仿真技术简介

随着计算机技术的发展，计算机仿真成为可能，使用专门的软件，借助多媒体技术可以给人身临其境的感觉。仿真技术的发展，很大程度上得益于控制工程技术的发展，在控制工程中需要使用计算机进行仿真实验。计算机仿真技术的应用能够加快产品开发周期，提高产品质量，提高工作效率，减少经费开支。

2计算机仿真技术原理

通常情况下，计算机不能够对外界信息进行认知，因此需要建立相应的数学模型来反映事物的本质特点。通过数学模型能够清楚地反映出研究对象的特点，通过模型转换，使用计算机算法等将数学模型转化成计算机能够处理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是计算机仿真的关键，再进行仿真实验，通过仿真实验对之前设置好的模型进行模拟，获得仿真结果。对仿真实验的结果进行评价通常采用反向验证和置信通道法。

3计算机仿真技术应用

随着信息技术的发展，计算机仿真技术得到了广泛的应用，改变着传统的生产生活方式。计算机仿真在交通工程、制造领域、教育领域等都得到了较好的应用。

3.1交通领域

人和车辆是交通的主要组成部分，要考虑安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通过虚拟技术，增加各种诱发因素，进而对某一路段的交通安全情况进行评价。计算机仿真可以有效地对交通安全进性评价。仿真过程能够实现可视化操作，能够更加直观地进行分析，不同于传统的数值仿真。比如，对某路段进行交通安全评价时，传统的绝对数和事故率方法可以进行评价，还可以在虚拟环境中设置不同的交通工具，考虑人的行为感知的情况下，进行评价。

3.2制造领域

制造业是国家的第二产业，对各行各业影响深远，汽车制造是制造业的重要组成部分。实验课题难度大，成本高。计算机仿真可以很好地解决这个问题，比如对碰撞试验来说，通过建立相应的数学模型，可以对实验过程进行模拟。

3.3教育领域

使用计算机进行模拟仿真分析已经成为当前重要的研究方法，在教学模拟实验中，采用多媒体可以很好地提高教学水平。计算机模拟实验能够在相关实验设计思想和方法的指导下，改变传统教与学、理论与实践的关系，发挥研究人员的主动性。计算机仿真模拟可以加深对相关理论的理解，提高实验水平。

3.4计算机仿真技术在其他领域的应用

计算机不仅仅在交通、制造、教育领域得到大量应用，在军事领域、消防、音乐等领域均有较广泛的应用。通过计算机仿真，可以使用模拟驾驶器进行模拟，从而降低战机、战车、燃油的损耗，在进行军事武器研发时，可以缩短研发周期，降低研发成本。计算机仿真在消防中的应用，可以对现场的温度、空气流动速度、火荷载、逃生路线等进行模拟，从而提高应对突发事件的能力，提高设计科学性。

4计算机仿真技术的发展方向和趋势

4.1计算机仿真技术发展方向

网络化仿真。仿真系统开发兼容性不强、开始周期长，费用昂贵，难以实现信息共享，随着计算机技术和网络技术的发展，计算机仿真技术取得了较大水平的提高。利用网络技术的优势，可以实现仿真系统共享。系统的网络共享能够提高资源的利用效率，避免不必要的重复开发，减少科研经费。虚拟制造技术。虚拟制造技术发挥计算机仿真技术的虚拟现实技术的优势，使用计算机完成对产品的管理和控制，虚拟制造技术已经成为计算机仿真技术发展的重要方向。

4.2计算机仿真技术发展趋势

随着计算机技术和仿真技术的发展，仿真技术很好地解决了各学科发展中的问题，很大程度上提高了工作效率，更加形象直观地进行仿真实验，节约了产品开发周期，降低了开发成本，提高了产品质量。计算机软硬件性能得到了较大水平的提高，进一步促进了仿真技术的发展。仿真技术主要朝着面向对象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向发展。

4.2.1面向对象仿真建模发挥计算机的符号处理能力，可以提高人们对仿真对象的认知速度，与传统的人工建模有着较大的进步。面向对象的仿真建模，可以最大程度提高系统的建模能力。此外，面向对象的仿真建模操作难度小，更容易使用，可以发挥仿真技术的优势。

4.2.2分布式仿真分布式仿真将不同分布位置的计算机通过网络进行连接，形成时间空间相互祸合虚拟仿真环境。分布式仿真系统由几个子模型组成。部分是仿真系统中，主要有动态、静态数据分割技术、功能分割技术等。

4.2.3智能仿真在仿真的不同阶段引入知识表达和处理技术，可以缩短仿真建模时间，提高模型效率，帮助用户做出最优决策，及时修正模型，界面更加智能化，增加仿真系统的寻优能力。

4.2.4其他仿真一些仿真可以实现高度的可视化，对仿真过程进行形象展示，便于研究人员真实地对仿真过程进行分析，易于理解。动画仿真能够将声音、视图等元素加入其中，交互性更强。

5结语

计算机仿真伴随着其他学科的发展而快速发展，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真技术很好滴解决了其他学科的问题。计算机仿真经历了从简单的原型到物理模型，再到今天的动态显示仿真过程，并可实现可视化操作。多媒体技术、人工智能、可视化等技术同仿真技术的结合，仿真技术的发展和应用将更加广泛。在不远的将来，计算机仿真技术在生产生活中会发挥更大的作用，促进社会经济的发展。

参考文献

[1]王莉.计算机仿真技术在自动化物流系统中的应用[J].自动化与仪器仪表,2015(04):51-52+55.

[2]周杰.档案高仿真复制技术——档案馆应用传统手工复制和计算机高仿真技术的研究[J].档案学研究,2013(05):54-57.

[3]胡媛,吴正一,胡小峰,戴星.计算机仿真技术在优化就医序列中的应用研究[J].中国医院管理,2013(06):33-35.

[4]李剑虹,涂赣峰,戚喜全,毛继红,吕定雄,冯乃祥.我国铝电解槽计算机仿真技术的研究发展及现状[J].材料与冶金学报,2010(03):173-179.

[5]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(21):387.

仿真技术及其应用篇7

关键词：虚拟仿真技术；机械装调实训；功能要求；注意事项

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.131

机械装调实训教学是高职院校机电类专业的核心课程，其在于培养学生对各种典型机械部件结构、工作原理的了解，以及对其安装、调试、维修的掌握。在传统采用机械实物的教学中，虽保证了教学情境与实际情况的一致，但其存在工位数量难以满足需求、机械设备更换成本高、存在安全隐患等问题。而虚拟仿真技术的应用刚好能解决这些问题。

1 机械装调实训教学对虚拟仿真技术的功能要求

（1）展示机械部件结构。将虚拟仿真技术应用于机械装调实训教学中，便需要为学生展示机械部件结构，如对机械部件进行移动、缩放或旋转，以使学生能清晰地、全面地了解机械结构，同时还需具备展示典型部件结构及剖面图的功能。[1]在实际的装调实训中，学生首先需仔细阅读和分析配图，然后再根据拆装图与装配图进行装调，故在虚拟仿真软件中，还要提供总配图、拆装图和装配图，以使学生能根据自身的需要随时查阅分析。

（2）展示物体相关信息。在机械装调实训教学中，要求学生了解并掌握部分典型的部件结构。因此，虚拟仿真软件除了要展示名称、用途、基本工作原理、材料等基本信息外，还要展示出物体的外形、大小、维修保养等信息。同时，根据某些课程的需求，还要展示出机械的拆装工艺流程，以及拆卸规范要求等，为学生提供详细的信息，促进其实训教学效果。

（3）交互式拆装功能。为方便学生的学习，虚拟仿真软件还需具备交互式拆装功能，以使学生能清楚每一个步骤、每一个细节的拆装。具体来说，其应当具备自由选择拆装工具、自动拆卸、手动推动拆装；还原、撤销拆装或调试过程；物体运动路径、运动方式的编辑功能；机械拆装先后顺序；拆装提示功能设置；子物体组合功能设置等功能。

（4）方便观摩的功能。为方便学生的观摩，虚拟仿真软件还需具备动画演示功能。如此，当学生在装调过程中遇不熟或不懂问题时，就可以打开或暂停动画演示，仔细观察，进而增强其熟悉度与认知度。此外，虚拟仿真软件还应当具备记录拆装、连接等过程的功能，以实现对这些过程的回放以及相关参数的设置，使学生能对自己装调操作有更深入的掌握。

（5）考核功能。虚拟仿真软件的考核功能目的在于考察学生是否正_掌握机械装调知识。具体来讲，其考核的内容主要有对部件拆装的考核，包括工具的选择、拆装方式、拆装顺序等）；此外，其在应当具备对试卷、试题库进行编辑选择的管理功能，以使考核更加全面，更具针对性。

2 虚拟仿真技术在机械装调实训教学中应用的注意事项

（1）合理构建虚拟仿真实训平台。虚拟仿真实训平台的构建需建立在对社会及企业对机械装调技术与实训相关专业的需求之上，因此在构建前应先对市场进行调研，以了解当前及未来一段时间内专业岗位对机械装调技能的要求与标准，进而制定出针对性的教学情境，使学生学之有用。[2]同时，要根据学生的学习习惯、学习方式，设计好仿真虚拟平台的交互方式和呈现方式，以吸引学生注意力。此外，虚拟仿真教学实训平台的内容，除满足市场需求外，还要与企业的岗位直接对接，以培养能直接胜任实际工作的人才。

（2）仿真实训不能取代实际操作实训。虚拟仿真实训的应用虽然能在一定程度上弥补实际操作实训的不足，激发学生的学习兴趣，提高教学效果，但其还无法真正替代实际操作实训，尤其是在机械部件安装调试中涉及到的各种工具、各种型号零部件的装配与调整等。在虚拟仿真实训中，虽然学生也可使用各种工具进行操作，但由于这些工具都是设置好的程序化的理想工具，未充分考虑到实际操作中可能发生的突况，加之在使用工具时只是通过鼠标的点击来操作完成，学生未亲自使用工具动手操作，从而影响了学生的实践操作技能。此外，通过仿真实训进行危险性操作时，不会造成损失，这样容易导致学生养成不遵守操作流程、不认真细致的坏习惯，故在实际的教学中不能过分依赖于虚拟仿真技术，而是要将虚拟仿真与实操实训相结合，使两者优势互补，共同促进学生技能的提升。

（3）加强培训和技术支持。 从目前来看，虚拟仿真教学系统的合理设计、开发与有效使用，仍需要教师教学能力、教学理念的提高。为此，首先，学校应当加大对教师的培训力度，通过开展各种虚拟仿真技术交流会、推广展示最新技术活动等方式，增强教师对虚拟仿真技术的了解与掌握，以使教师能更好地应用虚拟仿真技术开展教学；其次，虚拟仿真技术的开发与教学系统的应用是比较困难的，因此单靠教师的力量是不可行的，这就需要学校加强与企业的合作，充分发挥出校企合作的优势与作用，将开发工作交由企业完成，教师则专注于教学设计与教案编写中，从而不断完善和改进虚拟仿真技术及其教学系统。[3]这不但促进了资源的合理配置，更促进了企业研发的有效性和教师使用虚拟仿真技术的积极性。

3 结束语

通过上文分析可知，在机械装调实训教学中虚拟仿真技术的应用对促进教学资源的有效配置和共享发挥了重要的作用。虚拟仿真技术的应用不仅可降低学校实训的教学成本，还可提高教学质量和水平，激发学生的积极性。但需注意的是，虚拟仿真技术需符合学生的学习习惯和市场的实际需求，并要平衡好实操实训与虚拟仿真技术两者的应用，以进一步促进实训教学质量的提高，培养更多优秀且实践能力强的学生。

参考文献：

[1]胡咏梅.虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用[J].工程技术：文摘版，2016（08）：00245-00245.

[2]娄军委.高职建筑装饰专业实训虚拟仿真系统的建设与教学实践研究[J].浙江工商职业技术学院学报，2016，15（02）：57-60.

[3]韦婵良.虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用[J].江西建材，2016（18）：282-282.

仿真技术及其应用篇8

与传统的仿真环境对比，建筑工程多媒体仿真以及核心技术具有明显的优越性，主要体现如下：传统仿真对象为建模，支持建筑实体的仿真对象表现为多种媒体；在仿真机制下，建筑实体的仿真对象具有固有性、虚拟等媒体特征，形成自动生成的运动方程；支持建筑工程仿真系统可进行科学的实验纠正，交互控制实验等；集管理、查询、操作等功能为一体，支持仿真数据的处理等。对于建筑工程的仿真而言，还需要采取相应的核心支持技术，比如：工程数据场三维显示技术、曲面空间数据场静态四维技术、动态显示及控制四维技术、媒体对象集成处理技术等。多媒体仿真系统的层次结构，如图2所示。

2多媒体仿真系统设计机制

多媒体仿真系统的建立，符合建筑工程领域的特征，紧密结合建筑工程建模、结构分析等技术。在高耸结构随机荷载作用下经过分析其运用规律，可利用不同的媒体表现方式反映建筑工程多媒体仿真的原型系统等。多媒体仿真系统设计的基本思路包括：建模、分析、表现等，进行合理分布整体结构，优化设置仿真对象建模、仿真执行求解、仿真表现等模块。多媒体仿真系统的功能模块涉及了不同的专业以及不同的学科，综合应用到不同类型的多媒体计算机技术等。多媒体仿真系统的每个功能模块可实现行为模型、形态模型等，在实际的操作过程中全面建立多媒体模型，其仿真对象为多媒体仿真系统，以高效仿真执行及演示不同的多媒体表现，并且其多媒体仿真系统的特点具有明显独特性，SIMUWHIS系统的体系结构，如图3所示。

3SIMUWHIS系统的主要功能模块应用

3.1仿真建模器的应用

SIMUWHIS系统的基础模块为仿真建模器，具有重要的模拟作用，仿真建模器具有两个系统仿真对象。在抽象化的数理逻辑空间以及形象的媒体表现空间上，具有塔架和风荷载等建模，可建立数理逻辑空间以及媒体表现空间之间的映射关系。确保对象仿真模型，才能从根本上保证仿真过程的准确性。因此，仿真建模器在系统运行中发挥关键性的作用。

3.2风振响应解析器的应用

风振响应解析器作为SIMUWHIS系统内部的核心部分，主要是在于建立仿真执行的数理规律，确保计算仿真执行数据的精准性。SIMUWHIS系统静动力分析器通过应用仿真建模器构建的模型数据，将仿真结果数据输出来，为仿真演示器提供充分的数据。因此，风振响应解析器可连接仿真建模器，SIMUWHIS系统静动力分析器的主要功能包括：在等效的静力风荷作用下，进行求解与塔架体系杆件相关的静力响应，获取数据后，不但可为塔架杆件结构设计选择提供充分的依据，还可为此系统初阶校正工具提供最初原始数据，同时，还可按照之前的塔架设计资料，可让客户对本系统实施测试，测出其中的可靠性；在结构输入中采取脉动风荷载方式，解析解塔架在随机荷载作用力状态下的速度、位移、加速度等，从而求出相应的塔架结构运动轨迹。

3.3系统仿真演示器的应用

SIMUWHIS系统的仿真演示器作为多媒体仿真系统的外在表现环境，并且经过处理系统模型数据与解析器演算的系统行为数据，获取形象空间的媒体数据，将仿真延伸到非数字的模型所描述的领域，使其仿真的结果更准确。系统仿真演示器的主要功能主要包括：真实地表达塔架以及其场景，展示塔架风振响应的表现，动态演示塔架里程行为等；采取三维空间坐标，合理判断SIMUWHIS系统仿真对象的相互作用，科学选择仿真对象的表现媒体，控制仿真对象与多种媒体表现达到一致等。

4多媒体仿真技术在建筑工程的应用

4.1在工程结构分析中的应用

针对结构形式比较特殊，荷载以及材料较为复杂的情况下，我们大多采取模型试验进行测定其受力性能，但是由于场地与设备的限制，会对模型试验形成直接的影响。在工程结构分析中应用仿真与虚拟现实技术，均可完成足寸尺的试验，使参数的修改更加方便快捷。同时，部分结构比较复杂，难以直接进行试验，采取计算机模拟仿真技术更具有优势。有限元法作为结构分析的传统方法，通常是以内里图等力线形式描绘结构应力，但是采取仿真的虚拟现实技术，可通过颜色的变化，明确三维物的各个点大小。同时，从不同的角度与点位置进行观察，更能理解工程师的思维，掌握相关概念。

4.2在工程项目招标投标中的应用

在短时间内，业主以及评标专家需要深入了解招投标文件的编制，相关工程是否有中标的机会。特别是比较大型工程的招标投标环节，部分企业在企划阶段便开始做好充分的准备。在工程项目招标投标中应用虚拟仿真系统，可表现不能预演的施工过程，有利于减少了工作量与建筑投资，节省施工时间，提高各项资源利用率，并且不需要项目经理到现场答辩，便可经过对比，选择具有优越性、经济性的方案，在最大程度上提高了承办商中标的几率。

4.3在模拟过程中的应用

建筑施工作为一项动态系统，具有综合性、复杂性，复杂多样的工序复杂主要包括：立模、假设钢筋、浇注、振捣、拆模以及养护等。各个工序相辅相成，具有相互影响的关系，对混凝土浇筑进程造成直接的影响。但是，目前采取的模型只能对进度计划起到作用，无法真正控制整体工程的进展。在施工过程中建立完善的模型，可利用仿真手段及时解决施工中存在的各种问题。同时，在结构工程领域中实现仿真与虚拟现实技术，还可以进行管理建设系统以及建筑信息，监测建筑环境的空气流通问题等。

5结束语

综上所述，通过分析多媒体的仿真技术在建筑工程领域的应用方法，构建一个高耸结构风振响应的多媒体仿真系统的原型，从而建立多媒体的仿真系统，将建模、结构分析、仿真演示于一体，使多媒体仿真技术在建筑工程设计中发挥更大的价值。在长期的原型系统设计与研制过程中，多媒体仿真可为新型建筑设计分析系统提供很大的技术支持，在建筑工程过程中可广泛应用系统建模、过程控制、结果表现等方法，以保证工程建设的顺利进行，实现经济效益和社会效益的最大化，维持我国建筑企业的可持续发展。