现代仿真技术范文

时间:2023-11-15 11:21:18

现代仿真技术

现代仿真技术范文第1篇

[关键词]仿真理论 仿真技术 仿真应用

随着计算机科学技术的高速发展,系统仿真技术和计算机技术紧密的融合在一起。目前,有的高校采用多媒体技术和虚拟现实技术进行系统仿真的教学。

仿真技术是利用计算机并通过建立模型进行科学实验的技术。它具有经济、可靠、实用、安全、可多次重用的优点,是利用模型对系统进行研究的一门多学科综合性技术。

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,而计算机技术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。

一、仿真学科的理论体系

1.相似理论

相似理论是研究事物之间相似规律及其应用的科学,是仿真科学的基本理论。其基本内容包括相似定义、相似定理、相似类型和相似方法。

2.模型论

模型论是以各应用领域内的科学理论为基础,建立符合仿真应用要求的、通用的、各领域专用的各种模型的理论和方法。

3.仿真系统理论

研究和论述构建符合应用需求的仿真系统理论和技术。包括仿真系统的体系结构和构成,仿真系统的设计及其公共关键技术,仿真系统的研制和运用仿真系统的规范、标准等。

4.仿真方法论

结合各应用领域的不同要求,研究仿真基本思想和方法,包括定量仿真方法和理论、面向对象仿真方法;智能仿真方法等。

5.仿真的可信性理论

表述仿真过程及结果评价、控制的概念和方法的基本理论、研究仿真环境和真实环境的相似性理论和方法,研究提高仿真可信性的各种方法、技术和规范。

6.仿真科学和技术的应用理论

论述仿真运行实验设计、仿真管理、仿真过程的可视化、仿真及其结果综合分析的理论。

二、几种主要的仿真技术

1. 仿真建模

仿真建模是一门建立仿真模型并进行仿真实验的技术。建模活动是在忽略次要因素及不可测量变量的基础上,用物理或数学的方法对实际系统进行描述,从而获得实际系统的简化或近似反映。

2.面向对象的仿真

面向对象仿真是当前仿真研究领域中最引人关注的研究方向之一,面向对象仿真就是将面向对象的方法应用到计算机仿真领域中,以产生面向对象的仿真系统。

3.智能仿真

智能仿真是把以知识为核心、人类思维行为作背景的智能技术引入整个建模与仿真过程,构造智能仿真平台。智能仿真技术的开发途径是人工智能与仿真技术的集成化。仿真技术与人工智能技术的结合,即所谓的智能化仿真;仿真模型中知识的表达。

4.虚拟现实技术

虚拟现实技术是现代仿真技术的一个重要研究领域,是在综合仿真技术、计算机图形技术、传感技术等多种学科技术的基础之上发展起来的,其核心是建模与仿真,通过建立模型,对人、物、环境及其相互关系进行本质的描述,并在计算机上实现。

5.分布仿真技术

分布仿真技术作为仿真技术的最新发展成果,它在高层体系结构上(HLA,high level architecture),建立了一个在广泛的应用领域内分布在不同地域上的各种仿真系统之间实现互操作和重用的框架及规范。HLA的基本思想就是使用面向对象的方法设计,开发及实现系统不同层次和粒度的对象模型,来获得仿真部件和仿真系统高层次上的互操作性与可重用性。

三、仿真的一般步骤

仿真过程的三个主要活动是“系统建模”、“仿真建模”、“仿真实验”,而联系这些活动的要素是“系统”、“模型”、“计算机”。其中:系统是研究的对象,模型是系统的抽象,仿真是通过对模型进行实验来达到研究的目的。

要对一个系统或对象实施计算机仿真,首先必须把握系统的基本特征,抓住主要的因素,引入必要的参量,提出合理的假设,进行科学的抽象,分析各参量间的相互关系,选择恰当的数学工具,然后在此基础上建立相应的数学模型。仿真建模的过程是在已有的一些先验知识的基础上,试探地写出研究对象所满足的或近似满足的数学规律,再结合实际的研究目的,对猜测性的数学关系进行反复修改和优化,从而得到既符合客观实际又易于在计算机上实现的数学模型。

四、仿真技术的应用及发展

仿真技术来自于军事领域,但它不仅用于军事领域,在许多非军事领域也到了广泛的应用。例如:在军事领域中的训练仿真;商业领域中的商业活动预测、决策、规划、评估;工业领域中的工业系统规划、研制、评估及模拟训练;农业领域中的农业系统规划、研制、评估,灾情预报、环境保护;在交通领域中的驾驶模拟训练和交通管理中的应用;医学领域中的临床诊断及医用图像识别等。

随着现代信息技术的高速发展,仿真技术也得到了飞速的发展,在军用和民用领域中更深更广的应用也促进了仿真技术的进步。分布仿真技术作为仿真技术发展的最新成果,在国民经济建设和国防建设中发挥了更大的作用。目前,国际上许多国家在“仿真是迄今为止最有效的综合集成方法,是推动科技进步的战略性技术”这一观点上已达成了共识。21世纪仿真技术的研究与应用将取得更大的发展。

参考文献:

[1]贾连兴:仿真技术与软件[M].北京:国防国业出版社,2006

[2]康凤举:现代仿真技术与应用[M].北京:国防国业出版社,2006

[3]周明:计算机仿真原理及其应用[M].武汉:华中理工大学出版社,2005

现代仿真技术范文第2篇

[关键词]计算机仿真 计算机模拟 虚拟

中图分类号:U73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)46-0235-01

随着计算机技术和网络技术的飞速发展, 计算机仿真技术和虚拟现实仿真在各行各业得到了广泛应用, 使用计算机进行仿真的研究和应用也是如火如荼。计算机仿真 (Computer Simulation)又称计算机模拟 (Computer Analogy), 它是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 是系统仿真的一个重要分支。系统仿真就是建立系统的模型,并在模型上进行实验的过程。系统仿真技术实质上就是建立仿真模型并进行仿真实验的技术。因此, 通俗的说, 计算机仿真就是指在实体尚不存在、或者不易在实体上进行实验的情况下, 对考察对象进行建模, 然后通过计算机编程考察对象在系统参数以及内外环境条件改变的情况, 达到全面了解和掌握考察对象特性的目的。本文主要在介绍计算机仿真技术的基础上, 谈谈计算机仿真技术的应用。

1、计算机仿真技术的综合概述

1.1 计算机仿真技术的定义

计算机仿真系统是建立在现实理论和相关技术的基础之上的,其中包括信息处理技术、计算机技术以及控制理论、仿真理论等。它是以计算机为载体,以其他物理设备为主要工具,通过建立仿真模型对现实系统进行动态试验,并结合相关学科知识和信息资料对动态试验的结果进行分析和研究,以此对抽象问题做出决策。计算机仿真技术已经成为一门新的学科,是利用计算机技术和仿真理论来研究问题对象的重要技术手段和方法。

1.2 计算机仿真技术的发展

自从计算机仿真技术诞生以来,就受到世界各国的广泛关注和高度重视。它是以计算机为基础,根据问题对象的实际要求,建立真实的数学模型,并将其转换成仿真模型。在不同的决策问题下,利用计算机系统来演示运行状态,从而将抽象问题真实地展现在计算机系统显示器上,它涉及计算理论、控制理论以及各种实际系统的专业理论知识,并且综合多学科领域的一项综合性技术。当前,计算机仿真技术在国防、能源、交通、航空航天等军事领域和其它领域得到广泛的应用。计算机仿真技术起源于美国,后来被多个国家引进和推广,并且将该项技术列为国防军事重点发展的关键技术,由此可见,计算机仿真技术在现代科学技术领域中的地位和作用。

2、计算机仿真的步骤及关键技术

计算机仿真的步骤一般为:(1)建立数学模型。应考虑观测数据的表达和专家的经验,利用各种手段对计算机进行分析,建立一个特有的数学模型。(2)数据模型的程序化。利用先进的自动编程软件,进行交互操作,完成数据模型的程序化。(3)仿真实验。在仿真实验之前,应提前设置一套详细的实验方案,根据具体的要求进行仿真模型的运行,以达到实验的效果。

目前,计算机仿真计算的关键技术主要包括:(1)智能仿真。通过先进的科学技术,把人类的思维行为植入整个仿真过程中,以知识为核心进行不断的研究、开发,使人工智能和仿真技术有机的结合起来,仿造出与现实相近的景物和物体,以满足现代人们生活的需求。(2)面向对象的仿真。由人们的主观意识,通过功能设计研究开发,整合为图片、动画,以实现对象能够清楚的获取信息,引起系统的活动。(3)人机和谐仿真。从可视化仿真、虚拟仿真和多媒体仿真多个角度反应出计算机仿真的实际作用。(4)分布交互仿真。利用现代计算机网络技术可实现多方面仿真设备的互连,使时间与空间相互的配合,以达到一种虚拟的仿真环境。

3、计算机仿真技术应用

计算机仿真技术首先在军事领域得到应用的,目前,它在军事和民用领域得到了广泛的应用,以下我们主要讨论其应用的几个主要方面:

3.1军事领域。主要运用在虚拟战场、战场的战术使用训练、战场评估、武器对抗效能评估等。目前这方面的仿真软件有国内神州普惠的 DWK。

3.2航空航天领域。主要仿真对火箭发射、卫星释放、太空行走、嫦娥登月等计算机仿真试验。

3.3教学领域。如通过计算机网络试验仿真和教学试验仿真可以让学生通过观看网络运作动画、分析网络性能结果和设计简单网络实体,更容易、深入地理解网络协议和算法的复杂行为,收到更好的教学效果。

3.4工业制造行业的仿真。如机械加工过程,是机械行业进行生产的基础。利用计算机仿真,有助于发现其机理,为提高机械加工性能提供理论支持。主要包括:汽车制造是机械行业、齿轮设计方面、磨削方面、故障诊断、在疲劳寿命判断、于刀具设计、微钻头设计、渗碳层浓度分布、含间隙机构、空调制冷系统的研制和包装机械的开发等。

3.5气象预测领域。这是一个典型的无法进行物理模型试验的领域,计算机仿真技术成为气候变化、气候预测的唯一手段。

3.6社会系统仿真。利用仿真技术可有效的分析我国人口的浮动对社会造成的影响。

3.7医学领域的仿真。计算机仿真技术以应用与医学领域,通过具体的模型,进行模拟操作,可实现手术科学化、精确化,服务于民。

3.8经济管理领域。通过搜集各地方财政收支、股市等运行情况,进行系统化分析,通过计算机仿真技术,可实现国家经济的宏观管理。

3.9城市建设领域。利用计算机仿真技术可实现城市建设领域的仿真,使人们更好的了解当地交通运行情况,进而实施有效的规划。

4、结语

随着计算机技术的不断发展,计算机仿真技术在未来的发展道路上将进一步完善和提高,这是计算机仿真技术发展的必然趋势。因为,仿真技术是以计算机为基础,加上计算机技术和通信技术的相互融合,进一步促进了社会现代化、信息化发展,在此基础上,计算机仿真技术必将得到飞速发展。由此可见,计算机仿真技术的应用领域不断扩大,而且应用效果越来越好,必将成为当今计算机领域发展的新面孔。

参考文献

[1] 张芹. 计算机仿真技术在教学中的应用探讨[J]. 科协论坛(下半月). 2008(03)

[2] 龚小刚. 计算机仿真技术及其应用[J]. 硅谷. 2008(16)

[3] 冯霞. 仿真技术的发展以及未来趋势[J]. 现代经济信息. 2008(07)

现代仿真技术范文第3篇

在现代信息实验教学中,积累经验并应进行改革探索,并针对应用型人才需采用虚拟和实际相结合、软件与硬件相结合的模式。可以看出,现代仿真技术在信息学科教学,特别是实验教学中具有广阔的应用发展前景。仿真技术的应用和发展,必将加快信息学科实验教学的深化改革,促进了教育观念的改变是培养创新人才的新的实验手段。

信息学科教学中仿真技术的应用

目前,国内外众多高校在信息类课程的教学过程中,对计算机的仿真技术做了大量有意义的探索,并取得了相对丰硕的研究成果。

(1)通信专业教学中的仿真技术。近年来,随着通信技术和计算机技术的快速发展,传统的设计手段和设计方法通常不能够适应目前通信系统急剧增加的复杂性要求。在通信专业的实际教学过程中,基于相关常用的仿真软件,通信系统的仿真技术也已逐渐成为现代通信系统设计以及对其定性进行验证的重要手段[5,6]。例如,对通信系统整体设计并测试其性能;同时,在复杂的环境中无线电通信以及抗干扰通信系统的抵抗衰落和多径效应能力。但由于现代通信系统的实际测试设备价格高昂,而且系统也往往具有不可测试特性。例如,在日常的实验教学中教育单位不太可能对实际营运中的通信网络性能进行测试。因此,这使得高校相关信息专业的教学实践环节面临挑战。这样,基于相关软件与算法对其进行仿真就成为一种理想的选择。通常,通信系统中各个功能模块的软件实现、通信过程中各个节点之间的智能化性能分析等系统及其部分功能的模拟大都基于现代计算机仿真技术来完成。其中,仿真算法可以直接映射为系统设计中的硬件。而基于仿真工具的软件无线电技术使得通信信号处理方法得到广泛应用。此外,计算机仿真技术对通信系统不同模块的性能分析也有着不可替代的作用。例如,在基带信号处理过程中可以通过合适的仿真软件来实现传输信号的相应变换。从而得出预编码、自适应均衡、信道编解码、信源编解码以及信息安全算法等等。此外,在复杂、时变的信息传输环境中,现代通信系统的数字信号处理相关算法更将会趋于复杂[7,8]。例如,在科研和教学中涉及到的信道估计的自适应算法、MIMO技术、通信网络中的多用户检测算法、信道编解码算法等技术的实现,必须利用仿真技术对算法在实际通信环境中的适应性进行验证和评估。

(2)基于硬件设计教学中的仿真技术。实现微处理器和数字信号处理芯片是现代信息系统设计的硬件基础。系统中各个硬件模块的实现通常基于硬件仿真技术的理论与先进的微型计算机的相互结合进行分析。因此,仿真技术在信息专业教学过程中硬件的控制实现中也就有着重要的应用[7]。在实际硬件仿真教学中,基于不同仿真平台,例如Max+plus、QuartusII等软件,通过VHDL、VerilogHDL等语言对系统进行设计,同时对系统的物理器件性能进行仿真。在目前很多信息系统的电路设计中,这主要表现为从基于硬件的集成电路模式逐步转为一些硬件仿真软件编程来实现的映射模式。

(3)网络协议教学中的仿真技术应用。在通常信息学科的网络协议教学中,其复杂性已经很难通过传统的数学分析来完成。而在更高层的协议设计教学过程中,通信网络协议中所涉及的仿真代码可以将其设为相应通信协议可以实现的核心代码。因此,在信息学科教学中,仿真方法在网络及其协议的复杂性中也有着重要的应用[9,10]。为了准确、快速地对信息学科教学过程中的网络协议性能完成评估。同时,如果采用计算机仿真技术可以避免掉大量的理论性能分析过程中出现的障碍。另外,通过对实验室中网络系统进行建模,从而进一步实现参数的选择和调整,并能够快速模拟系统在真实环境中的行为表现。基于上述的仿真技术,可对教学中所应用的信号处理算法、信息传输协议等及其相关性能做出评估以便进一步改进。因此,算法和协议的仿真成为实际系统中功能实现的重要手段。为了考查网络系统信息传输的实时性和利用效率,在实际的现代信息系统中提出了各种复杂且具有层次结构的协议,进而构建结合无数节点的通信网络。可以看出,基于仿真平台的仿真技术对实际环境中网络协议仿真分析评估中有着不可分割的地位。

总之,在信息学科的教学实践中,基于平台的计算机仿真技术有着重要的应用。透过仿真技术,学生基于已有的理论可以对比传统信息理论技术所研究的对象深入学习和研究。此外,通过仿真技术可以在仿真过程中实时修改系统参数,同时能够评估参数变化对系统整体性能的影响,使其更加接近真实环境。

常用仿真软件

目前,在信息学科的实际教学中,适用于系统中各个功能模块的软件仿真软件较多,例如Matlab,Labview,SystemView等。其中,Matlab/Simulink是目前广泛应用于科研和教学中较为常见的仿真与计算平台。均可完成教学中所遇到的仿真实验和数值计算,例如可以通过Matlab实现信息系统仿真中的数值计算、算法验证等分析等领域。而Simulink是Matlab中最重要的组件之一,它对系统能够提供一个动态建模、仿真和综合分析的集成环境,并具有适应面广、效率高和灵活等优点。此外,Scilab也是一个开放源码的科学计算仿真软件。而常用的硬件仿真软件早些时候所常用的Max+plus、QuartusII;英国Labcenter公司开发的用来电路分析与实物仿真软件ProteusISIS;以及FPGA的仿真软件Foundation和ISE等。

上述这些常用的软硬件仿真软件,在信息科学专业教学中的工程建模、科学计算以及性能分析等方面有着重要的应用,特别是在信息相关专业的课程实验以及毕业设计中有着广泛的作用。因此,开设计算机仿真课程能系统地利用科学计算和系统仿真工具,深入理解信息学科中专业课程的基本思想、原理和实践。

结语

现代仿真技术范文第4篇

关键词:Matlab技术计算机仿真技术液压系统

中图分类号:TP3 文献标志码: A 文章编号:1007-9416(2016)06-0000-00

随着计算机技术的广泛应用,越来越多的工程项目都可以借助于计算机的强大功能来弥补现实条件的不足。系统仿真是在系统建模的基础上建立起来的,系统建模的目的是要建立一个数学模型,而此数学模型可以充分反映其系统属性,从而能够促进该系统的正常运行。而现代液压系统设计是越来越复杂,因此,提高计算机仿真技术和质量,就显得更加迫切。本文为此具体探讨了Matlab计算机仿真技术在液压系统中的具体应用情况。

1 液压系统的工作原理与特点分析

1.1 液压系统的工作原理

液压传动时,传递能量以液体作为介质,其介质是在受控制和调节的两种状态下进行工作的,所以,液压传动和液压控制比较相似。而液压系统的作用是通过改变压强增大作用力。一个功能完整的液压系统由动力、执行、控制、辅助元件以及液压油组成。

液压站的基本工作原理是:电机带动油泵飞速旋转,中心泵将机械能源转化为液压油的压力能量,液压油其后通过集成块被调节、液压后再经外接管路传输到液压机械的油马达或油缸中,从而控制了液动机械的方向变换、力量的大小、速度的快慢,推动各种液压机械做功。

1.2 液压系统的应用特点

液压系统能否正常高效运行取决于其系统的合理设计、元件性能、污染防护和处理。机械设计工程师在设计实践中若采用以前传统的建模方法,需要花费一些精力、时间,这样会降低设计效率。若要通过编程实现,这就要求设计工程师必须熟练掌握特殊建模的编程方法。

2 MATLAB的功能与特点

MATLAB是名称是矩阵实验室,MATLAB的计算环境是集数值的计算、符号运算、图形处理等等强大的功能于一体,其计算平台能够满足用户的各种计算需求。MATLAB具有如下的优势与特点:(1)良好的图形化处理(2)强大的科学计算能力(3)简单易用的程序语言。

3 Matlab计算机仿真技术在液压系统应用方面的优势

液压系统的传统设计方法主要是来源于设计工程师的经验、知识,利用真实的元部件构造一个动态系统。仿真技术不但可用于系统或产品方面的性能测试,还可用于研制开发产品的所有过程以及由多个系统所构成的综合且复杂系统。

4Matlab计算机仿真技术在液压系统应用方面的实现

Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用具有以下特点:(1)能支持多种仿真模型计算和多种应用问题求解;(2)支持远程数据通信、数据采集,可对现场工程数据进行实时仿真计算;(3)支持直接运行其它仿真系统或与之进行数据交换,使仿真系统的功能得到进一步扩展、增强;(4)以数据库为中心,对各种仿真资源进行统一资源管理。

4.1 结构设计

本文设计的Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用模型如下:

结果区:功能部件由内部过程和函数、外部函数、控件等组成,呈现出执行数据分析、输出以及仿真过程和结果的可视化、数据通讯的管理等。

动态区:构造出模型及模型的优化、在系统的运行过程中按实验的基础框架实现终止或者执行计算、结果数据的计算和运行参数的保存、模型的解释、算法的调用,使其仿真平台系统和用户自定义功能的大部分算法能够通过调用动态的链接库方式来实现一系列功能。

初始区:界面的设置、参数和变量的设置、数组定义、仿真资源配置、仿真的时间与步长设置、实验框架生成,并安排输出。

4.2 仿真实现

仿真过程:依据基础数据开启计算引擎、建立系统的仿真模型、输入系统的仿真数据、运行仿真计算,并进行性能方面的分析,显示分析结果后关闭计算引擎。在本系统中,采用的方法是调用MATLAB计算引擎IEngine。

5 液压系统中现代技术的发展

5.1 半物理仿真技术

半物理仿真技术的特征是仿真模型中包含物理模型。当一些系统部件和现象难于建模,或者在某些特殊要求下,系统的某些部分或其类似系统成为仿真模型的一部分,从而使仿真过程更加便捷,仿真结果更加具有说服力。

5.2 并行仿真技术

当前仿真方法对数据处理速度提出很高的要求,并且数学模型由于考虑各类因素而变得越来越复杂,而仿真结果的输出速度则要求越来越快。并行仿真技术就是采用多台中央处理器或者计算机同时对同一问题进行仿真计算。

总之,计算机仿真技术是设计液压系统不可缺少的重要技术,Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用可以缩短液压系统或元件的设计周期,从而实现最优设计。

参考文献

[1] 陈鹰.面向创新的液压仿真技术[J].液压气动与密封,2003,10(4):69-71.

[2] 姚俊,马松辉.Simulink建模与仿真[M].西安电子科技大学出版社,2002:14-16.

现代仿真技术范文第5篇

关键词:虚拟仿真技术;服装工艺;教学与学习;应用与实践

尖端计算机技术的高度发展为虚拟仿真技术的发展提供了重要的科学基础和形成依据。这使得服装工艺教学产生了新的思路和成果。虚拟仿真技术作为一种媒体交互技术,通过发挥它自身独有的特点(如交互性强、模拟真实、选择多样、使用灵活等),让服装工艺教学能够在虚拟环境中将服装设计中各个环节的实践环境和实践过程以直观的方式传达给学生。由此,学生能够清晰而深刻地发现实物处理中会出现的种种问题和需要注意的各种细节。让学生达到对专业技能应用性更深刻的理解,便于学生充分掌握教学知识,对所使用的专业技术理解更加完善,以此来高效而深层次地达到服装工艺教学的目的。本文将从虚拟仿真技术在服装工艺教学中的特征和其在服装工艺教学中的应用这两个方面来展开探索和讨论。

1虚拟仿真技术在服装教学中的应用特点

虚拟仿真技术在应用于服装教学过程中,通过配置虚拟的实践环境,调配虚拟的实践器材,有着降低教学资金投入、简化教师描述现象、便于学生直观理解生产流程及掌握专业知识等特点。具体应由如下三个方面来进行考虑和讨论:第一,服装工艺教学最终要为服装市场服务,因此不能单独思考,要同时结合与服装生产企业,以此来确保服装工艺教学时,为达到其教学目的所需要的实用性和实践性。第二,服装工艺的教学不仅要让学生在实践过程中明确和掌握对服装生产过程中出现的问题及其解决方法,更要培养学生的创新意识,所以需要做到将服装工艺教学与服装企业产品的模拟生产有机结合。第三,通过仿真虚拟技术来建立完善且合理的教学体系,让服装工艺教学的过程被扩充和丰富,同时注重学生的思维和独立性,达到因材施教。接下来笔者将具体描述虚拟仿真技术在服装教学中的三个应用特点。

(1)仿真的教学情景。应用虚拟仿真技术,对服装企业的生产场景进行一个虚拟化的演示,并同时建立出仿真的服装生产场景,是学生能够亲眼体验到实践情景的保证。在这种虚拟的实践场景中,学生能感受真实生产中的氛围和环境,并考虑操作步骤和会产生的问题。这种模拟能够激发学生的动手动脑能力,这便是虚拟仿真技术的第一个特点――教学情景仿真性。

(2)形象的教学方式。虚拟仿真技术的第二个特色是具有教学方式形象性。在应用虚拟仿真技术时,会有一个直观而立体的影像展示在学生面前,这个虚拟的影像包含了服装企业的生产技术与生产流程。这种通过眼镜直接接受的信息,比起传统的书面或课件传授,会让服装工艺的教学更利于学生接受,加强学生对服装工艺专业知识技能的理解与掌握。

(3)实用的教学内容。服装工艺学科作为一门技术性和实践性都非常强的学科,对学生应用现代技术的能力要求很高。通过虚拟仿真技术构建的仿真实践平台,能够让学生在虚拟实践中对其过程和处理有实感的体验。这无疑在很大程度上降低了学生和教学者展示实践,进行实践和理解实践的硬件难度。因此,虚拟仿真技术在服装工艺教学中第三个特点便是教学内容使用性。这种特性充分地体现了虚拟仿真技术在服装工艺教学中的重要意义,它不仅提高了服装工艺教学的教学质量与效率,更为社会培养了许多现代化的、高质量的生产技术型人才。

2服装工艺教学中虚拟仿真技术的应用

为了将虚拟仿真技术在服装工艺教学中的上述三个特点发挥出来,需要创设合理的虚拟仿真平台来与之配合。其中,又需要划分成仿真软件平台和仿真硬件平台这两个子平台。

(1)虚拟仿真技术在服装工艺教学软件平台上的应用。仿真软件平台的创建有助于实现服装工艺虚拟仿真教学。它在虚拟仿真教学的直观表现、网络传输、信息交互和数字化表现等方面都起着主导地位。仿真软件平台在协作性上的教学形式和教学情景的虚拟表达以及教学内容的仿真传递都至关重要,没有仿真软件平台的搭建很难讲虚拟仿真技术应用于服装工艺的教学中。而将服装企业现代化生产技术作为主要内容,通过建立仿真模型,并创造一个虚拟的仿真环境来表现给服装工艺教学就是仿真软件平台的本质。它在外部配合仿真操作界面搭建了一个虚拟的仿真实践环境,而在内部则是对生产技术实践模式进行了一段仿真演示。要构建仿真软件平台,首先要对服装工艺虚拟仿真教学系统软件有一个明确的理解,在此之上进行设计与开发。当服装工艺虚拟仿真教学系统软件完成后,还需要根据课程和教学目的来进行一个服装工艺虚拟仿真课件的设计与制作。服装工艺虚拟仿真课件的制作需要将学生的专业实践作为参考依据,最终通过虚拟仿真技术,实现一个虚拟的服装企业生产流程,让学生能够获取一个逼真的生产场景,并且实现生产操作的仿真。使学生能够在服装工艺教学中处于一个虚拟的教学场所中,身历其境地以一位企业服装工作者的身份感受虚拟仿真操作。在虚拟化的工作中完成服装企业的现代化生产,这时学生可以更加清晰地了解实际生产过程,充分掌握生产知识。

(2)虚拟仿真技术在服装工艺教学硬件平台上的应用。当学生对专业技能进行学习研究和实践时,则需要搭建仿真硬件平台来为学生构筑一个工作场所,并且配备相应的工具。换言之,仿真硬件平台是虚拟仿真技术在服装工艺教学中硬件设施的基础。而服装工艺教学应用到虚拟仿真技术时,仿真硬件平台所提供的场所和工具的完善程度,将承载着服装工艺教学的质量与效率。仿真硬件平台的特点有如下两个:第一,对企业的生产环境进行仿真。第二,对企业的实际生产过程进行虚拟表现。构建一个完善的服装工艺虚拟仿真硬件平台,其实践的设置和实训室的布置为重点关注的对象。服装企业现代化生产过程需要的特点,应在设施实践中充分体现出来。无论是器械还是设备的配比,都可根据服装企业生产车间的标准来进行相应的配比和模拟。当然,如果条件允许,在仿真硬件平台中配置一些并没有被现代服装企业所广泛使用的高端先进生产设备也是可以的,这些基础设施能够帮助培养学生在服装工艺上的创新意识。仿真硬件平台的配置应当尽可能与现代服装企业相似,为学生创造仿真度高的生产格局,达到一个虚拟实践需求的实践氛围和环境,并通过这种方式来匹配学生在实际的服装工艺实践时基本的硬件需求。

3结束语

现代仿真技术范文第6篇

1引言

自动化物流系统在提高生产效率的同时,也给企业的决策者如何全面的评估一套先进的物流系统带来新的挑战。一方面是由于系统的复杂性,不可能是人脑力所能完成的;另一方面是一套新的系统也不可能在真实的条件下测试其可行性。现代化的物流系统是集光、机、电技术为一体的复杂的系统工程,而计算机仿真技术能够提供一种复杂环境下的智能解决方案,把两者结合起来就可以利用电脑模拟现实的情况,给决策者提供一个理论依据。有关数据显示,利用仿真分析方法改进物流系统方案后可使总投资减少30%左右。因此,计算机仿真技术的应用为物流企业的配送中心、仓库管理系统、分拣系统、运输系统以及货物的实时跟踪提供了一种评价的方法,大大缩短了先进物流系统的研发周期、降低了成本,并使之更好的应用于生产实践之中。

2仿真技术在物流系统中的应用概况

计算机仿真技术是一种模仿行为,它利用计算机来运行仿真模型,模仿实际系统的运行状态及其随时间的变化情况,并通过对仿真过程的观察和统计,得到仿真模型的输出参数和基本特征,以此来估计和推断实际系统的真实性能,并为决策提供一定的参考。近些年来,仿真技术逐渐在各个领域都得到了广泛的应用,并在很大程度上代替实物系统。计算机仿真需要三项基本要素:系统、模型和计算机,而联系这三个要素的基本活动是模型设计、模型实现和仿真实验。图1描述了仿真过程三项基本活动之间的关系。

在实际的生产过程中,计算机物流仿真模型是根据自动化物流系统的工艺需求建立起来的,而且需要确立物流设备的基本运行参数。系统的工艺流程和系统之间存在着的逻辑控制关系,可以根据所建立的模型对物料流动过程中设备处理该物料所需的时间、流动轨迹等条件编写逻辑控制程序。程序编写后,设定物流系统的初始值并把初始值输入系统,就可以利用仿真软件在计算机上运行此仿真系统。仿真运行时间可以根据实际物流系统的生产班次或最大物流量进行模拟。

对得到的运行结果进行分析,可以确定系统是否存在瓶颈、流程是否畅通、物流量能否满足需求。如果系统运行后,得到的结果不符合预期,需要找出相应的原因,改变参数或调整方案,进行下一次的模拟直至满足物流系统的生产需求。最终的仿真结果可以为管理者和设计者生成三维动画输出结果及仿真报告,为进一步优化和完善提供科学的依据和理论支持。

目前在国外的许多物流和制造企业中已广泛应用仿真技术,如加拿大邮政、德马泰克等。我国对现代化的集成化物流规划设计仿真技术的研究较晚,从2001年开始,山东大学和同济大学才开始相关领域的研究工作,但是发展速度很快。目前国内已经有部分企业采用仿真技术,但是和国外比起来,不论是在规模还是技术上与国外都有很大的差距。近些年来,现代企业越来越重视物流在生产系统中的重要作用,对物流的设计和仿真也越来越多的得到较多的研究。

3现代物流系统中常用的仿真软件

物流仿真软件可提供基本的功能元素,使仿真的编程工作大大简化,常见的有AutoMod、Witness、eM-Plant、Flexim、Racl等。

3.1AutoMod

AutoMod仿真软件能够满足初次使用者与专业人员的需求。你可以轻松而精确地模拟任何规模、任何精细程度的系统--从手工作坊到全自动化的设施。使用AutoMod的独特功能可以提高成功率与生产力,AutoMod的独特功能有3D虚拟现实动画、互动建模、原料运送模板、易于理解的语言。AutoMod主要有以下优点:减少设计与开发时间;减少运营瓶颈的风险;建模繁简由人;建模高度精确;增强对设计的信心;减少设计错误的风险;支持设备投资分析。

3.2Witness

Witness是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于工业规划的离散系统仿真,同时又可以用于连续流体(如液压、化工、水力)系统的仿真。其特点是界面整齐;操作方便;拥有直观的元素:像Entity、Part、Machine、Vehicle等,易学易懂。

3.3Flexsim

Flexsim采用经过高度开发的部件(Object)来建模,允许建模者使模型构造更具有层次结构,并且其中的部件可以在不同的用户、库和模型之间进行交换,可移植性很强。通过部件的参数设置,设计者可以对几乎所有的物理现象进行模型化。例如,可用Flexsim对操作人员、输送机、叉车、仓库、箱子等建立模型。另外,信息情报等“软”的部分也可很容易地使用Flexsim功能强大的部件库来建模。图2是Flexsim建立的局部原材料传输模型。

4计算机仿真技术在物流服务中的应用

现代化的自动化物流系统车辆众多,运输路线复杂,利用传统的数学解析法和运筹学已经不能满足物流运输的效率和畅通性需求。运输和调度方案已经成为了一种离散化的概率事件,存在很多的可能性,给物流的管理带来了极大的难度。

快速的评估各种方案或策略的优劣关系到生产效率和生产成本,是物流运输与调度人员的重要工作内容。所以,现代物流系统是一个复杂的动态变化系统,其中的运行状态、道路堵塞情况、物料供应情况是时刻变化的,必须建立运输系统模型,利用计算机仿真技术来模拟出动画的效果,把生产的全过程展现出来并发现存在的问题症结加以改进。仿真结果可以综合评价各种策略的合理性,还可以提供各种数据,包括车辆的运行时间、利用率等。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,从而选择一种较优的调度策略来提高生产效率。

比如物流库存管理问题是典型的离散事件问题,货物的入库、出库、存放数量都是一个随机事件,而且各变量之间的关系错综复杂。因此,物流库存是一个动态的模型,很难利用数学统计的方法来描述。利用计算机仿真技术可以模拟实际库存系统的运行情况和整体能力,掌握入库、出库的时机和数量,进而对库存方案的优劣进行评价。目前在物流库存管理系统的计算机仿真技术中应用较多的研究方法是以过程为核心的面向过程的离散事件系统仿真方法和以事物为中心的面向对象的离散事件系统仿真方法。仿真技术在库存管理中的应用主要是:单品种、单节点库存仿真、生产/库存系统仿真、分销库存系统仿真和多级库存系统仿真。自动化的物流库存系统可以实现自动存取系统(AS/RS)仿真、自动引导小车系统(AGVS)仿真和自动分拣系统(ASS)仿真。

此外,将库存管理系统与物流配送中心的结合还可以实现管理调度策略仿真,如配送中心定单排序策略仿真、拣选方式的选择仿真和货位分配仿真。在运输过程中则是实现运输设备调度策略的选择与比较仿真和拣选路径选择的仿真。为了使得库存系统与系统配置与布局相互配合与协调,可以对设备选型、关键设备能力冗余和设备运行协调性仿真。在现代的库存管理系统中,信息平台和信息处理技术如条形码技术、射频标识技术、地理信息系统等的广泛应用,特别是与Internet技术联系起来,使得库存管理系统更加的智能与开放,也给计算机的仿真技术带来了新的挑战。

5计算机仿真技术在生产物流系统规划中的应用

商品从物料的存储、运输到加工、包装等工序是一个连续贯通的生产物流系统,要实现对设备和物流工艺更加有效的布局规划,目前一个重要的工具便是仿真。计算机仿真针对生产物流系统的各个加工单元建立起实体的模型,设定参数、编排程序,并在计算机上运行模型,可以得到生产系统的三维动画。对模拟的结果进行分析,能够找出影响生产流程效率的关键环节和“瓶颈”位置,为动态调整生产的平衡提供理论依据。

自动化的生产物流系统一般由原料存储、输送、加工、成品包装及运输等子系统组成,它们都是由计算机管理和控制。计算机可以实时记录和调整工艺参数,通过仿真可以对这些参数进行优化。

仿真软件将凭经验的猜测从物流系统设计中去除,对设计一个复杂的工艺流程特别有效。在仿真软件的操作界面上,规划设计人员可以观察到不同的场景,通过不同的生产能力对各种物流方案进行评价。并且可以模拟一些假定的条件,如其中一个子系统出现故障,观察它对其他工序的影响。现代化的仿真软件开发者们也逐渐专注于提高软件的水平和人机友好界面,通过四维(x、y、z、t)空间的最新软件设计,使得系统更加接近现实世界。更加先进的软件倾向于软件不但在设计时是一个很好的帮助,也成为一个操作控制工具。目前在生产物流系统中广泛使用的AutoMod计算机仿真软件具有可信度高,数据准确的优点,是生产物流系统设计和优化的有力工具。

6计算机仿真技术在物流系统中的应用前景

随着现代物流自动化水平的不断提高,它与商流、资金流、信息流融为一体已经成为一种必然的趋势,现代物流业正迈向信息化、电子化和科技化的道路,仿真技术已经被广泛应用于物流系统中进行规划设计、运输调度、物料控制以及生产线平衡等。近些年来,我国兴建的自动化物流系统中也越来越多的应用到计算机仿真技术。在未来几年的发展中,仿真技术主要应用于大型物流中心的系统规划及设计、物料的实时跟踪与调度、物流成本的估算、物流自动化系统的模拟等领域,特别是与信息技术、电子技术、网络技术和通讯技术结合,在现代物流业中有很大的发展潜力,并发挥着其成本低廉、计算精确的强大优势,通过验证分析得出合理的规划方案,提高系统方案的可行性。

7结束语

现代仿真技术范文第7篇

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。

现代仿真技术范文第8篇

【关键词】生产安全 危险 安全仿真技术 分析

现如今石石油化学工业在我国化学工业中占很重要的位置,它是以石油作为原生产物料而生产出化学产品的工业。目前它已带动了很多行业的发展,也带动了一定的经济增长。虽然它带来了许多便利与效益,但是在它的工作过程中存在的许多潜在的危险也也给我国带来了许多损失。比如在二十世纪八十年代,仅三年内就发生了约六百多起因石油工业危险性引起的惨痛安全事故,因事故伤亡的人数也达到了一百多人,产生了巨大影响。为使人们在工作基础上保证自身安全,避免环境受破坏等,很多国家开始制定法规条约等来保障人们的生产安全。而安全仿真技术可以很好地帮助人们解决这一难题,这主要是因为进行真实的实验实属空谈,而仿真技术却可以在节约人力和资金等条件下安全的帮人们进行危险评估与分析,帮助人们解决这些棘手的问题。

1 石油化工工艺过程中的危险仿真

石油化工工艺过程中存在着许多潜在的危险,其中主要包括:

(1)因装置本身的操作失误而产生的危险;

(2)控制系统出现故障而产生的危险;

(3)超压、超温或者泄露产生的危险;

(4)故障在流程中传播的不利后果等。而仿真技术是一门多学科的综合性技术,它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,利用系统模型对实际的 或设想的系统进行动态试验。针对这些危险的安全仿真技术主要有:

1.1 定量模型仿真技术

针对石油化工工作过程中的动能、质量的传递和其他一些内在的物理性质及其变化,我们用代数或者微积分方程对他们进行描述,这种反应工艺过程中的系统静态与动态变化的手段就是定量模型仿真技术。对于此仿真技术,最常用的软件就是HYSYS,这种软件首先可以运用动态模拟的方式分析石油化工工艺生产的运作特点,这样增加了对危险分析的真实性效果,有利于对不稳定的情况也进行分析。其次它还可以对安全控制方案进行有效研究,在此过程中它将对控制与生产一起研究,巧妙地将其融为一体并同时使其各自发挥出自己的优势,因此进行动态的分析与探究并确定好最适合最有效地安全控制方案。三是利用HYSYS模拟开工的过程,记下其中的有用数据来确定开工方案。四是计算出稳态软件无法达到的不稳定状态过程。五是对石油化工生产进行指导并分析出其极限状态。因为HYSYS能准确分析出每个有用数据,因此可以利用模拟装置的极限状态来分析问题并进行生产指导。

1.2 定性模型仿真技术

定性模拟仿真技术与定量仿真技术的区别是它用的是非数学公式来对信息,结果输出和建模等环节进行表达的仿真技术。它可以推导系统的定。定性模型相对来说比定量模型简单。而且在石油化工生产中也很常见,对于不可定量分析的数据、装置等可以进行定性仿真。现如今主要是H A Z O P安全分析法,这种分析方法仅在美国就有将近两万五千个工厂在使用,而且它能节约很多资金,应用前景十分乐观。目前采用符号定向图(SDG)模型解决HAZOP 分析实质是定性仿真方法。SDG 方法引入HAZOP 是计算机辅助安全评价技术的一个飞跃,它有很高的安全评价效率,是现代石油化工企业较青睐的一项技术。

2 设备结构的仿真技术

在考虑石油化工工艺中的危险问题中千万不要忽略设备与材料的强度和寿命,世界范围内的很多石油化工工厂都出现过因设备与材料出现故障等而导致的安全问题,这也使得很多企业受到了经济损失和人员损失。而且在维护与修理设备材料的方面上也需要很多时间和金钱,对其耐久性进行测试时其结果也没常常带有不确定性因素。ANSYS/FE-SAFE 是现代石油化工企业中比较常用的软件,该软件由用户界面、材料数据库管理系统、疲劳分析程序和信号处理程序组成。软件采用大规模有限元分析计算,能计算出单位载荷或实际工作载荷下的弹性应力,然后根据实际载荷工况和交变载荷形式将结果比例迭加产生工作应力时间历程,也可换算成特定类型载荷作用下的弹性应力。这个软件的优势是能够对高温和蠕变疲劳等具有很有效的分析能力,并且对它的疲劳寿命也有很好的预算能力,它的各种优点使其有很好的应用前景。

3 有毒物质及爆炸、燃烧的仿真技术

有毒物质的泄漏和爆炸等安全事故的危害性非常大,带来的损失也很大,它的预防在现代石油化工生产过程中非常重要。在二十世纪八十年代的时候,墨西哥就由于管线泄漏事故而导致的大爆炸摧毁了整个工厂,将近六百多人遇难,四千多人受伤,由此可见事故的严重性及带来的巨大损伤性。由于CFX的功能比较方便和全面,所以它现在流行于各大石油化工工厂。它能制作出立体的CAD几何模型并拥有变通的流体属性定义和多种边界条件生成和网格生成、基于控制体积法的有限元数值方法、求解的并行计算等功能。它能使计算结果以非常逼真的立体效果展现出来,对有毒物质扩散、爆炸和燃烧等安全事故有非常逼真的模拟效果,使人们很好的对其进行分析与预防。现如今很多国家已开始使用,但是我国仍处于发展阶段。

4 对于技术故障的仿真

此仿真技术主要应用于石油化工工厂的装置出现故障的时候,它可以对其非正常状态进行监测、识别与预测分析。这种诊断方式主要分为定量模型法和定性模型法。

5 安全仿真训练

为了使工作人员按照工作流程和工作规定认真完成工作,并且在发生紧急事故的时候使工作人员有更灵敏和的反应并采取更冷静的措施,实施安全仿真训练是尤为重要的。它主要是针对训练方法额训练程度等进行仿真。

6 结语

仿真技术现在已成为石油化工企业必备技术。加强仿真技术的效能,普及仿真技术的使用也尤为重要。今后要将仿真技术更提升一步,以便更好地应用于我国石油化学工业当中。

参考文献

[1] 王超,唐倩,赵欣. 安全仿真技术在石油化工过程中的应用[J]. 科协论坛,2007

[2] 高鹏飞,张川. 对石油化工企业安全仿真技术应用的分析. 学术探讨,2012

现代仿真技术范文第9篇

【关键词】 仿真技术 高技术 产业化 知识经济

引言

尽管仿真技术已经很快发展,但在若干问题上仍然存在不同的见解。

比如,有人说仿真技术是要花费很多钱,所以它的成果只是荣誉性的。这种看法与当今把每台核电站仿真机以1000多万美金,飞机仿真机以1500~2000万美金的价格从美国、加拿大引进到中国的现实相矛盾,也具体说明了仿真技术的成果仍然形成了一个高价位的高科技产品和产业。

又如,有人说在市场经济的环境里,仿真技术的产值搞不大,相关的市场在萎缩;也有人认为仿真技术是21世纪战略性技术,仿真技术肯定会大发展。

当前,一场以高技术为中心的新的科技革命正在蓬勃发展,对整个社会经济发展将产生重大影响。世界的经济向知识(智力)经济过渡,信息技术迅猛发展与知识经济来临之际,对仿真技术将有什么作用,仿真技术将会有什么地位,如何迎接机遇,都应尽快考虑,这是业界的大事。

鉴于上述,作者经过几年的反复观察、研究、分析和思考写下本文。

1. 从仿真技术定义变化中考查

自从仿真概念出现以来,仿真的定义随着技术和应用的发展不断深化。

比如,牛津英文字典中初期的仿真定义是:"To imitate conditions of situation with a model for convenience or training"。后来变为:"The technique of imitating the

behavior of some situation or system (economic, mechanical, etc.) by means of an analogous model,

situation, or apparatus, either to gain information more conveniently or to train personnel"。

1993年7月,国内在《火炬计划基本概念及相关名词术语解释》中,对仿真技术作了很详细的定义,见参考文献[7]。关于仿真技术的定义,到目前为止,就很难用简单的语言描述。国内外学者从不同角度作了描述,可归纳如下几点:

仿真技术是出自对系统的研究,是通过用系统模型对真实系统或设计中的系统进行试验,以达到分析、研究和设计该系统的目的;

仿真技术是以计算机为基础,计算机能力提高了,仿真技术水平也提高,使之有能力去描述更复杂的系统;

仿真技术随需求发展,提出了大量共同性的理论、方法和技术问题,致使仿真逐步形成了一门独立的学科;

仿真技术已成为计算机应用的一个重要的领域;

仿真技术应用范围十分广泛,无孔不入的一门综合性学科,已广泛应用于航空、航天、通信、船舶、交通运输、军事、化工、生物 、医学、社会经济系统等自然科学与社会科学的各个领域,其重要性已广为人知;

仿真技术用于揭示已知对象和未知对象的内在特性、分系统之间的关系和运作规律,以研究已知和预测未知;

仿真技术是高技术领域中的关键技术之一。

2. 仿真技术主要研究的内容和成果分析

2.1 仿真技术主要研究的内容

仿真技术虽是计算机应用的一个重要的领域,但也有其自身作为一门专有技术的研究内容,有问题和难点,也有发展方向和规律,形成了仿真技术的主体技术。这些技术又在广泛而丰富的需求中深化和发展。仿真技术的研究内容最少应包括总体技术、仿真支撑软件技术与工具、建模技术和应用技术,表1归纳了这些仿真技术的研究内容:

表1:仿真技术的研究内容 总体技术 ①学科的理论研究;②仿真技术的发展与开拓;③仿真技术与支撑技术的关系;④系统的分析与划分;⑤仿真技术在信息技术和产业中的地位研究;⑥大型仿真系统研究

仿真支撑软件技术与工具 ①支撑软件理论与方法;②仿真支撑软件技术;③面向对象支撑技术;④面向各项领域的共性工具软件;⑤专用的工具软件;⑥软件系统结构;⑦实时数据库

建模技术 ①仿真对象与系统分析;②建模理论与方法;③仿真算法与语言;④验证方法与标准

应用技术 ①应用领域开拓研究;②应用软件系统;③应用的相关技术;④应用系统实现方法

2.2 从仿真技术的成果分析

近几年来,国内外仿真技术领域取得了丰硕的成果,体现出重大的社会效益和经济效益。主要的成果例举如下:

2.2.1 仿真支撑系统的发展

70年代末,国际上一些国家在实现仿真技术产业化过程中,强化了仿真支持系统的概念。因此,仿真支撑系统已经不仅是仿真领域关键的技术之一,而且是"解放"仿真系统开发者和使用者的最重要手段。它不仅赋予仿真系统以生命力,同时也是实现仿真技术产业化的基础。在应用过程中,它是实现仿真目标和解决问题的概括和总结,它支撑了仿真系统的整个生命周期,包括对仿真对象分析、仿真模型的表达、仿真模型的生成和运行、仿真过程的调试和修改、实时运行、仿真数据的存储、恢复及跨平台的联合运行。因此,近几年来,国内外已经十分重视对仿真支撑系统的研究,也出现了不少成果。从科技进步角度来分析,主要表现为:

(1)开放性和构件概念,包括:构件命名服务(Component Name Services)、构 件对象服务(Component Object Services)等为构件客户服务。

(2)提供通用数据表示方法,让集成工具之间共享信息。

(3)支撑范围扩大,表示在支撑仿真应用在网络上的实现。

(4)支撑多媒体技术的应用,使仿真系统的人机界面得以改善。

2.2.2 面向对象的仿真技术

近十几年来,面向对象仿真(Object Oriented Simulation,简称OOS)研究、开 发和应用有很大的进展,在广泛的领域里,各种各样的模型是由OOS语言(或称编程工具)和开发环境中出现。由于OOS为系统建模提供了灵活的方法,它的基本

特性使之不同于传统的仿真方法,而且适用于大型的更为复杂更分散的仿真系统,以及基于网络的仿真系统。而且,支撑OOS的工具已不少实现商品化了。例如:

(1)由于国际间多国合作的出现,对共享仿真环境的需求扩大,网络仿真技术被用在基于共享的仿真环境,如虚拟工厂教学系统,它允许学生单独工作或组成虚拟的队、建造工厂、预测产品需求、计划生产、制定日程进度等

(2)面向对象仿真在处理复杂系统模型时,是一个极好的工具。将这类模型分成几个子模型,做到仿真程序结构与真实系统结构相似。如解决互相联系的异步电动机组的仿真控制问题等。

3. 仿真技术应用领域的快速扩大

近几年世界上应用仿真技术去解决科技、生产、社会各方面问题的事例层出不穷,使仿真技术的应用能力拓展,渗透性增加,无处不在,无孔不入。例举几项:

(1)仿真技术在工业系统的多种应用取得了巨大的社会和经济效益;

(2)利用仿真技术来模拟人们不断增加对海港、船舶的到达方式,海港运作方式的变化需求,用于实现海港现代化管理或新建海港选择和投资考察;

(3)应用质量工程及仿真提高巨型计算机系统的性能。性能评估在计算机的设计、开发、配置、调节中是一个重要环节,应用质量工程和仿真技术来提高巨型计算机系统性能;

(4)应用仿真技术,开展语言系统研究,取得重要成果;

(5)仿真技术在制造业中应用和发展近几年来在国内也取得很好的成果,仿真技术在制造业的应用是从产品设计到制造,以至测试维护的整个生命周期中,计算机仿真技术贯穿始终;

(6)虚拟现实技术的应用范围扩大。它在医疗领域中开始应用,虚拟教学、虚拟会议系统等取得一定效果,虚拟现实技术与娱乐的结合更有广泛市场。

4. 从软科学技术发展展望仿真技术的作为

软科学技术是为管理和决策服务的科学技术,或者可以定义为帮助人更直接、有效、全面和系统地使用迅速发展的各类科学技术知识,并进行科学管理和科学决策的科学。从软科学技术的应用性表现来说,如果说科学的研究是基础研究的话,软科学技术则是应用研究,产生的专家系统则是技术开发。

医学和工程领域管理决策的专家系统的研究成果几年后将被投入使用。例如美国许多大公司都开始用人软件,帮助做许多种经营工作。这意味着类似"仿真脑"的系列产品将要出现,仿真技术在管理和决策方面的应用将推向各个领域。在仿真各种管理与决策系统的过程中,仿真技术将快速发展,产业化的步伐将加快。

软科学技术是有前途的。在人类知识每5年翻一番的情况下,任何人如果不*电脑处理事务,也就是说不*"看不见的头",是无法妥善、有效处理的。如果说软科学技术会成为21世纪的先导和骨干高科技,推动软科学技术发展的仿真技术也是分析复杂问题,提示相互关系,仿真人脑管理和决策的骨干高科技之一。5. 仿真技术发展的特点和趋势

近几年,以计算机技术、通讯技术与传感技术为主导的信息技术的飞快发展,为仿真技术的发展进入一个崭新的环境打下了良好基础。仿真技术的发展将出现新概念、新应用和新的地位。由目前发展情况分析,有如下值得注意的特点:

(1)仿真技术是一门独立的学科,但它离不开计算机技术。只要计算机技术在飞快地发展,仿真技术就一定随之快速发展;

(2)仿真技术作为信息技术族内的成员,它不仅自身发展快,而且与信息技术各项发展结合也快,它们永远面对新问题、组织新技术、形成新的系统工程。因此,仿真技术是不断研究新现象、分析新规律、揭示相关系统、找出解决方法的强有力工具;

(3)在知识经济来临、知识管理的形成和发展中,仿真技术是最好的工具。它将被更多人了解和掌握。美国很多大公司开始用"人软件"代替人类做多种经营工作。预计类同"仿真脑"系列的产品将会被成批生产,用以代替人们进行管理和决策;

(4)仿真技术的应用领域越来越广,在信息技术发展中,将出现独特的地位;

(5)目前,在全世界软件产业快速进展的环境中,仿真支撑软件,各种工具软件(包括专用仿真语言),乃至于通用的应用软件、商品化的周期缩短;

(6)面向对象的技术和应用发展较快,一方面推动仿真概念变化,另一方面适应复杂、非线性应用的能力增大;

(7)由于网络技术的发展,为异地、异国应用提供了可能,将对仿真技术提出新的挑战,也推动了发展。预计仿真技术和网络技术的结合,将出现新的概念,并扩大应用范围;

(8)仿真技术在培训领域中已有了丰硕的成果,比如:核电站、飞机的仿真机等都是培训所必需的仿真系统产品。

6. 知识经济的特征和仿真技术的地位

人类在经历了漫长的农业经济、工业经济时代后,正迎接着知识经济时代的来临。1997年,人们第一次提出知识经济的概念,大家认为它是建筑在知识和信息基础上的经济;以知识和信息的生产、分配和使用为直接依据的经济;知识是提高生产率和实现经济增长的驱动器。国内外学者对此也有各种说法。如:知识经济是以智力资源的占有、配置,以科学技术为主的知识生产、分配和使用为最重要因素的经济。又如:知识经济所要表述的是一种新的复杂的经济状态,它是指以现代科学技术为核心,建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济。它有丰富的内涵和明显的特征。只有通过对其内涵和特征的分析并与仿真技术及其应用、产业化社会效益、经济效益比较,才能充分看到仿真技术在知识经济环境中的地位。

(1) 知识经济特征与仿真技术特点的切合。

(2) 仿真技术是推动知识经济发展的关键技术。

(3) 仿真技术及其应用,形成知识产品和服务,以及产业化的效益推动知识经济的增长。

7. 结论

通过考察和分析,我们看到知识经济时代的来临给仿真业界带来了新的挑战和机遇,仿真技术将因自身的特点而在知识经济环境中快速发展,反之也推动知识经济的发展。仿真技术与软科学及其它相关技术的结合将加快高附加值产品的产业化进程,给整个社会带来新的经济增长点,仿真技术大有可为。

参考文献

[1] 游景玉,实时仿真技术及其应用,珠海出版社,1997年

[2] 游景玉,论文"论仿真技术及其产业化", 珠海出版社,1999年

[3] 游景玉 吴芳辉,论文"仿真支撑系统技术的研究与发展",珠海出版社,1999年

[4] 游景玉 吴芳辉,论文"新世纪仿真技术展望", 珠海出版社,1999年

[5] 游景玉,论文"论仿真技术在高技术发展中的地位", 珠海出版社,1999年

[6] 游景玉 周维长,论文"输运网络系统的仿真与应用", 珠海出版社,1999年

现代仿真技术范文第10篇

[关键词]三维仿真;实体造型;枪械设计

中图分类号:TM72 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)10-0387-01

引言

目前,计算机高技术的三维仿真技术已经在各个领域被运用,其中包括枪械设计的领域。三维仿真技术在枪械产品设计中有着较为重要的作用。在传统的机械设计遇到难题的时候,可利用三维仿真技术直观形象的逼真数据精确技术的特点,来使问题得到有效的解决。利用三维仿真设计,设计人员在方案设计期就可以直观形象精准的对对产品的三维立体全貌和设计尺寸数据有一定的了解。也降低了设计中出现失误的风险,使机械加工成本减少,也降低了设计工程量,同时在保证高设计质量的同时使产品设计的时间得到有效的降低。

一、三维仿真技术的含义

1、随着产品多样化的需求以及软件技术的布点发展,三维仿真技术也应时而生。三维仿真技术就是我们所说的3D动画。三维仿真技术一经推出便受到各界的欢迎,并且也快速的运用到各个领域种。三维仿真技术在枪械设计中的运用流程,对初步产品设计方案进行干涉,以及产品三维造型修改,设计方案装配仿真机构运动分析。

2、三维仿真技术的特点

在枪械进行三维仿真设计时,可以先在计算机上对每个仿真的模块进行拼装,根据客户的需求进行不同的拼装。通过三维仿真技术进行模块的拼装试验,这在一定程度上降低了整体性设计出现失误的风险。有效的减少的设计过程中需要的时间。对设计人员的工作效率进行了有效的提升,使机械加工成本减少,也降低了设计工程量,同时对在保证高设计质量的同r使产品设计的周期缩短。

二、枪械设计中的具体应用

三维仿真设计的主要构成部分是三维实体造型、装配仿真机构、运动分析和有限元分析及优化。三维仿真技术在枪械设计中的运用流程,对初步产品设计方案进行干涉,以及产品三维造型修改,设计方案装配仿真机构运动分析,仿真有限原色分析及优化这几个方面也有干涉。

2.1 三维仿真技术的基础便是三维造型,使现代实体建模能在很大程度上满足设计需求的建模需求。三维仿真技术可进行实体、特征、表面、、线框和参数化建模、自由曲面等建模需球。与此同时还支持孔槽、圆和倒角、体、球体、管、块、杆、型腔、圆柱、倒等标准的设计以及枪管套的三维造型。三维仿真技术的建模运用是较为广泛的。

2.2 在三维仿真技术中,现代装配提供了并行的自上而下的产品开发方法。在对产品进行三维造型结束之后,完成三维造型阶段后的产品设计进入装配阶段,这个阶段中,设计人员可对组成机构的各零部件进行模拟装配仿真,以确定装配定位的灵活性和相关性。还可以对装配是否存在设计尺寸干预进行及时的检查,以便于后续实际装配,为后续的实际装配奠定坚实基础。此外,在装配仿真的基础上,有利于配图和分解图的快捷绘制,也在一定程度上体现出了三维立体设计方便性的特点。

2.3 在进行三维仿真枪械设计时以及机构运动分析时,要注意其尺寸的正确性。在设计过程中要保证机械结构在工作时,每个零件部位都不会彼此干涉,并且有完好的结构性能,使机构安全得到一定的保障。对造型和装配仿真在机构运动模拟方面的不完善之处进行了有效的补充。在对机构动作最小距离进行分析时,可以利用模拟繁琐的二维和三维机械运动进行分析。

2.4 为了使产品的质量得到有效的提升,设计达到最理想的效果,在对需要模拟现实工况深入了解的情况之下,可以利用三维仿真有机融合的有限分析模块,对产品的机构实施特性的解析以及改良。

三、三维仿真在枪械中运用的意义

集成性是三维仿真的特点,三维仿真技术是结合三维实体造型仿真装配和仿真机构运动仿真以及有限元分析等来进行三维实体模型统一运用。以三维实体造型的形成为基础,对装配仿真机构运动分析与仿真和有限元分析提供一定的便利。很大程度上降低了设计人员在进行产品设计中的周期,也使产品结构得到了有效的优化结果。

结语

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