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計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)范文第1篇

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)；教學(xué)案例

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）01-0146-02

1 《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程介紹

《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程是高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程。對(duì)于高職學(xué)生來說，該門課程內(nèi)容繁多，枯燥；再者，他們基礎(chǔ)薄弱，自控能力差，學(xué)習(xí)方法不當(dāng)?shù)仍颍瑢?dǎo)致課堂聽課效率低，進(jìn)而對(duì)該門課程產(chǎn)生反感。實(shí)踐課堂上，由于沒有很好的理論支持，對(duì)實(shí)踐器材和實(shí)踐內(nèi)容不清楚、不了解，只是應(yīng)付老師，互相抄寫實(shí)踐報(bào)告，使得該門課程教學(xué)效果差，成為教師和學(xué)生都很頭疼的一門課程。

2 仿真技術(shù)的作用

上個(gè)世紀(jì)80年代開始，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子電路的分析與設(shè)計(jì)方法發(fā)生了重大變革，出現(xiàn)了電路仿真軟件。通過這些軟件，對(duì)電路進(jìn)行仿真分析，不必構(gòu)造具體的物理電路，也不必使用實(shí)際的測(cè)試儀器，就可以基本確定電路的工作性能。

本研究將該技術(shù)引入到《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的課堂教學(xué)中，該技術(shù)起到如下作用：

2.1提高教學(xué)效果

通?！队?jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程都是以板書為載體，教師講授為主，學(xué)生記筆記，對(duì)電路分析主要基于手動(dòng)計(jì)算，運(yùn)算復(fù)雜枯、難懂，教學(xué)效果差。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到該課程的課堂教學(xué)中，可以使用多媒體教室，在課堂上直接演示電路的功能，使學(xué)生能夠?qū)χR(shí)有個(gè)直觀的理解，能夠使得復(fù)雜難懂的電路原理變成可以看到效果的電路仿真圖及測(cè)量結(jié)果和波形圖，提高理論知識(shí)的直觀性和實(shí)用性，進(jìn)而提高教學(xué)效果。

2.2節(jié)約實(shí)驗(yàn)器材

仿真實(shí)驗(yàn)相對(duì)于實(shí)物實(shí)驗(yàn)最大的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)約資源，在電路仿真時(shí)，可以多次嘗試多種參數(shù)的電路組合結(jié)果，可以節(jié)約時(shí)間，而且即使元件選擇不當(dāng)，也不會(huì)造成元件的損毀和浪費(fèi)，這樣就會(huì)在很大程度上節(jié)約了資源。對(duì)于缺少測(cè)量?jī)x器或元器件的學(xué)院來說，仿真軟件更是一種不錯(cuò)的選擇，而且可以無地點(diǎn)和時(shí)間限制的免費(fèi)使用。

2.3輔助學(xué)生學(xué)習(xí)

當(dāng)教師將仿真技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)時(shí)，學(xué)生在學(xué)會(huì)電路知識(shí)的同時(shí)也學(xué)會(huì)了仿真技術(shù)，并將這種技術(shù)自覺地應(yīng)用于課后作業(yè)或復(fù)習(xí)。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力。他們由原來的不愿意學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性，并且養(yǎng)成了獨(dú)立思考的能力和科學(xué)探索精神。

3 仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用案例

當(dāng)前比較流行的仿真技術(shù)有Multisim，Protel，Proteus等，其中Multisim有較強(qiáng)的模擬/數(shù)字電路的設(shè)計(jì)功能，它包含了電路原理圖的繪制，電路硬件描述語言輸入方式，各種電路檢測(cè)需要的虛擬的儀器儀表，并且有很強(qiáng)的仿真分析能力；Protel主要用途在于電路原理圖的輸入和PCB板的設(shè)計(jì)；Proteus側(cè)重于單片機(jī)的仿真。綜上所述，本研究決定選用Multisim，以下是教學(xué)中的應(yīng)用案例，這些案例中的電路圖及儀器測(cè)量結(jié)果均使用Multisim10.0仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究的。

3.1基爾霍夫定律的驗(yàn)證

基爾霍夫定律是分析與計(jì)算電路的基本定律，它由兩個(gè)定律組成，分別是電流定律和電壓定律。學(xué)生對(duì)這種單純的理論學(xué)習(xí)，不能很好理解定律的內(nèi)涵及作用，可通過使用仿真軟件加強(qiáng)學(xué)生對(duì)定律的理解深度，另外也可以從視覺上刺激學(xué)生，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。使用Multisim10.0設(shè)計(jì)基爾霍夫電壓定律驗(yàn)證的仿真電路如圖1所示，仿真結(jié)果萬用表顯示如圖2所示。

圖1 基爾霍夫電壓定律仿真電路

圖2 萬用表仿真結(jié)果

3.2整流電路仿真

橋式整流電路利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。當(dāng)輸入正弦波的正半部分時(shí)，其中的兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；當(dāng)輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng)，則或者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費(fèi)。該電路的仿真電路圖如圖3所示，輸入和輸入信號(hào)波形圖如圖4所示。通過該仿真波形，可以從視覺上使學(xué)生明白橋式整流電路的作用，而且即使選擇元件不當(dāng)，也不會(huì)造成元件的浪費(fèi)，可以多次嘗試。

圖3 橋式整流仿真電路

圖4 橋式整流電路波形

3.3數(shù)碼管顯示電路仿真

數(shù)碼管顯示器常用來顯示各種數(shù)字或符號(hào)，由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。數(shù)碼管顯示仿真電路圖如圖5所示。本仿真電路能夠?qū)⑹M(jìn)制數(shù)經(jīng)過74LS48譯碼，輸出數(shù)碼管字形碼驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。該電路仿真能夠加深學(xué)生對(duì)數(shù)碼管顯示原理的及74LS48譯碼器的功能的理解。

圖5 數(shù)碼管顯示仿真電路

4 結(jié)束語

通過將仿真技術(shù)應(yīng)用到《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程中，極大地活躍了課堂學(xué)習(xí)氛圍，使得計(jì)算機(jī)電路理論不再復(fù)雜、枯燥，相反變得生動(dòng)有趣，學(xué)生也由原來的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與課堂教學(xué)，積極思考。此外更重要的是，由于仿真技術(shù)沒有場(chǎng)地限制，也沒有實(shí)驗(yàn)器材約束，學(xué)生可以在課堂外的時(shí)間里，自己使用仿真技術(shù)來探索、學(xué)習(xí)電路知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力和創(chuàng)新探索精神。

參考文獻(xiàn)：

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計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)范文第2篇

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；計(jì)算機(jī)仿真；創(chuàng)新；實(shí)踐

一、前言

研究生教學(xué)有其突出的特點(diǎn)，他們中多數(shù)人理論基礎(chǔ)扎實(shí)，獲取書本知識(shí)能力強(qiáng)。但同時(shí)也存在創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不足、工程應(yīng)用背景不夠的缺點(diǎn)。本人通過十多年研究生教學(xué)的實(shí)踐，結(jié)合本學(xué)院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)如何在研究生教學(xué)改革中突出培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與工程應(yīng)用能力等問題進(jìn)行了一些改革創(chuàng)新。

二、課程定位及課程特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)研究的深入與計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為分析、綜合各類系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)的一種有效研究方法和有力的研究工具，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學(xué)科內(nèi)容和各工程部門。仿真技術(shù)已經(jīng)在國防軍事、國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活的眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，國內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)為，仿真技術(shù)“正在成為與理論、實(shí)驗(yàn)并列的第三種認(rèn)識(shí)和改造客觀世界以及科學(xué)研究的手段”，因此仿真技術(shù)被認(rèn)為是“使能”技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是仿真科學(xué)與技術(shù)涉及到的有關(guān)具體仿真技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，具有綜合性、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)。為了拓寬機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對(duì)象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應(yīng)掌握一定的計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)與技能。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程是我校機(jī)械工程學(xué)院面向所有研究生各專業(yè)方向的研究生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，考慮專業(yè)應(yīng)用需求并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐情況，課程目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統(tǒng)或非工程系統(tǒng)提供一種有力的工具，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為本專業(yè)工作服務(wù)。一方面，基于仿真技術(shù)課程的內(nèi)容方法較多，實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；另一方面，授課對(duì)象專業(yè)方向較多、授課學(xué)時(shí)有限等特點(diǎn)，如何解決在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革探索和實(shí)踐，以達(dá)到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)目標(biāo)。

三、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)方法的選擇

課程開設(shè)初期，由于只是機(jī)械電子工程專業(yè)方向的同學(xué)選修，所以所講內(nèi)容基本針對(duì)該專業(yè)方向進(jìn)行設(shè)置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學(xué)生所屬專業(yè)方向的擴(kuò)大，專業(yè)方向包括：機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車輛工程、機(jī)械工程（專業(yè)學(xué)位）等，基本涵蓋了機(jī)械工程學(xué)院的所有專業(yè)方向。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個(gè)交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)等課程。如何講出本課程的特點(diǎn)，并充分結(jié)合相關(guān)課程內(nèi)容，必須在教學(xué)內(nèi)容的選排上下功夫。項(xiàng)目教學(xué)法是一種以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、以項(xiàng)目為基本教學(xué)單元，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合在一起，強(qiáng)調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中的主體地位。因此，為了滿足各個(gè)專業(yè)方向?qū)W生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的學(xué)術(shù)論文和碩士學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)考核方法等不斷進(jìn)行調(diào)整和完善。1.采取項(xiàng)目專題方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學(xué)方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。2.擴(kuò)展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及與外部軟件的接口等內(nèi)容，以滿足各專業(yè)方向?qū)W生的需求。3.增加與課程相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本來是實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對(duì)控制系統(tǒng)分析的過程中不斷完善和發(fā)展起來的。因此并結(jié)合各個(gè)專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計(jì)若干個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生將該門課程應(yīng)用于實(shí)際工程的能力。4.采用多個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，從系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)際認(rèn)知的研究對(duì)象，提升到理論高度的學(xué)習(xí)，應(yīng)用所學(xué)的各科理論知識(shí)和技術(shù)手段，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真建模的建立，并對(duì)模型求解以及特性進(jìn)行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最終解決實(shí)際工程問題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)例問題的能力。5.結(jié)合學(xué)科前沿，進(jìn)行課堂討論。研究生在初步掌握了對(duì)系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強(qiáng)化計(jì)算機(jī)仿真在實(shí)際工程的應(yīng)用概念，在此基礎(chǔ)上，以項(xiàng)目形式，開展課程學(xué)科前沿以及將該門課程與現(xiàn)代技術(shù)融合等專題討論。6.增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。利用各種平臺(tái)，擴(kuò)充計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)的科研課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。

四、項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)效果

基于項(xiàng)目教學(xué)法計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，滿足機(jī)械工程學(xué)院各個(gè)專業(yè)方向研究生的需求，教學(xué)方法和手段的完善，使研究生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力等得到了進(jìn)一步的提高。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為工科研究生的必備研究手段和技術(shù)，使學(xué)生掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的課題研究、學(xué)術(shù)論文和學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業(yè)方向研究生的普遍認(rèn)同。本人指導(dǎo)的研究生，發(fā)表與該課程相關(guān)的學(xué)術(shù)論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

五、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)范文第3篇

1、它是一門綜合各類信息并作出處理判斷的技術(shù)。什么是計(jì)算仿真技術(shù)？計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是將現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的聲音、畫面等三維場(chǎng)景元素通過專門設(shè)計(jì)的軟件轉(zhuǎn)化為二維元素，然后給人們一種極其逼真的視覺感受，幾乎以假亂真，真假難辨。盡管起步較晚，但它的發(fā)展卻相當(dāng)迅速，已經(jīng)叩開了各軍用、高科技研究領(lǐng)域的大門，并逐漸走向生活，服務(wù)大眾。消防事業(yè)最講究的一個(gè)字就是“快”，每多快一秒，可能就會(huì)多救一條人命，多挽救千萬財(cái)產(chǎn)，所以各種技術(shù)都愿意嘗試為己用，因此計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與消防領(lǐng)域的結(jié)合水到渠成。

2、研究問題要看實(shí)質(zhì)，研究技術(shù)更要看實(shí)質(zhì)。科學(xué)研究一般避免真實(shí)場(chǎng)景，因?yàn)槟菢踊ㄙM(fèi)的成本太大，還有可能危及參與實(shí)驗(yàn)人員的生命安全。建立模擬場(chǎng)景，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，這個(gè)是科學(xué)研究的特性決定的，計(jì)算機(jī)得仿真技術(shù)于是應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是利用系統(tǒng)工程、控制工程等其他計(jì)算機(jī)功能技術(shù)，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)資料，建立模型，以模型作為虛擬場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)可能發(fā)生的結(jié)果，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論、數(shù)據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)際工作。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)憑借其高仿真性，安全性，經(jīng)濟(jì)性，可重復(fù)性，全面性等諸多特點(diǎn)，迅速為消防科學(xué)領(lǐng)域所采用借鑒。

二、消防科學(xué)現(xiàn)狀

消防科學(xué)因其應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性、敏感性，進(jìn)而表現(xiàn)出復(fù)雜性。對(duì)這樣的領(lǐng)域進(jìn)行建設(shè)，是一個(gè)龐雜的工程。需要研究起火原因，火災(zāi)性質(zhì)，周圍的地理環(huán)境，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)及周邊的人群會(huì)有什么應(yīng)激行為。這些繁雜的情況對(duì)消防技術(shù)提出了極高的要求，并直接促進(jìn)其不斷發(fā)展。人命關(guān)天，人們的財(cái)產(chǎn)不容有失，因此消防技術(shù)領(lǐng)域的研究一直處于活躍期，新的成果、技術(shù)不斷問世，其中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以其強(qiáng)大的功能特點(diǎn)和實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，被廣大專業(yè)人士所看好。

三、與消防科學(xué)領(lǐng)域的結(jié)合

1、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在燃燒方面的應(yīng)用。水火無情，火災(zāi)在人類歷史上一直是個(gè)嚴(yán)肅而沉重的話題。在全國這個(gè)大區(qū)域里，每天每時(shí)，每分每秒都有人喪身火海，它奪去的不僅僅是個(gè)人的生命財(cái)產(chǎn)，還讓遇難者的朋友親屬受到一輩子難以愈合的情感創(chuàng)傷?；馂?zāi)具有不確定性，極強(qiáng)的危險(xiǎn)性，所以不適宜采用真實(shí)模擬訓(xùn)練的方法，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)剛好可以彌補(bǔ)這方面的缺憾。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，可以以較小的經(jīng)濟(jì)花費(fèi)得出火災(zāi)在燃燒方面的特性。

2、消防人員的消防演練可借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來實(shí)施。如何提高，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這就要求有大量的反復(fù)的實(shí)際訓(xùn)練。然而考慮到火災(zāi)的特殊性，實(shí)際訓(xùn)練難以真正實(shí)施，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)恰恰可以針對(duì)性的解決這個(gè)問題。消防人員應(yīng)該具備哪些素質(zhì)？第一，應(yīng)急速度快，救火如救人，救人一命勝造七級(jí)浮屠。第二，具備專業(yè)的知識(shí)技能。第三，有集體榮譽(yù)感，能同他人默契的配合。第四，具備大局意識(shí)，從整體角度思量把損失降到最低點(diǎn)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，提供大量的模擬訓(xùn)練場(chǎng)景，在安全有保證的基礎(chǔ)上，反復(fù)對(duì)消防人員進(jìn)行錘煉，必將收到良好的效果，對(duì)處理真正的火災(zāi)事故幫助巨大。

3、消防器材會(huì)在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的帶動(dòng)下不斷創(chuàng)新。裝備是否先進(jìn)，是打贏戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)重要因素，武裝到牙齒和裝備落后之間的差距是不可相提并論的。消除火災(zāi)也是一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，相關(guān)器材是否齊全，質(zhì)量是否過關(guān)，會(huì)在一定程度上決定勝負(fù)成敗。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在器材領(lǐng)域可以發(fā)揮哪些作用呢？（1）針對(duì)火災(zāi)特性協(xié)助設(shè)計(jì)質(zhì)量過關(guān)、結(jié)構(gòu)合理的消防器材。（2）模擬現(xiàn)場(chǎng)，讓使用人員充分了解器材的特性。（3）可以對(duì)廢棄或者落伍的器材進(jìn)行分解改造，降低成本。如此必將帶動(dòng)消防器材的不斷創(chuàng)新，更好的服務(wù)于滅火事業(yè)。

4、預(yù)防所花費(fèi)的成本一般大大低于治理，所以找出火災(zāi)生成原因是關(guān)鍵。無論什么事情，都有一個(gè)發(fā)生、發(fā)展、成熟的過程，火災(zāi)也是如此，有一個(gè)有小變大的過程。如何把火災(zāi)隱患扼殺在萌芽階段，是當(dāng)前消防領(lǐng)域重點(diǎn)研究的項(xiàng)目。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以通過現(xiàn)場(chǎng)模擬，分析發(fā)生火災(zāi)地區(qū)的環(huán)境特性，比如逃生路線是否通暢，指示燈安裝的數(shù)量及位置是否科學(xué)，出口是否合理，滅火器的擺放位置是否正確，噴淋系統(tǒng)的最大功效。這些方面的透徹研究，有助于疏散人群，降低財(cái)產(chǎn)損失。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)還具備反向推演的能力，系統(tǒng)的還原火災(zāi)在形成初、中、后各期發(fā)展的情況，為研究火災(zāi)特性，提供了理論基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)范文第4篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)；油田生產(chǎn)；虛擬環(huán)境；仿真系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599?。?012）　18-0000-02

1 簡(jiǎn)析計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

近幾年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)取得了不斷的突破與發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)也逐漸發(fā)展起來，為油田的生產(chǎn)與建設(shè)提供了又一項(xiàng)技術(shù)支持和保障。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱為靈境技術(shù)，以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。其最重要的兩個(gè)特征是系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境交互性及沉浸感。它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感器技術(shù)等，來模擬人的視覺、聽覺等感官系統(tǒng)，使人沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境里，通過語言、肢體語等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，來創(chuàng)造一種適人化的多維信息空間。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨率顯示技術(shù)等技術(shù)手段的結(jié)合生成了三維逼真的虛擬環(huán)境，用戶需要通過特殊的交互設(shè)備就可以進(jìn)入虛擬環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠生成虛擬境界的圖形工作站。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已普遍應(yīng)用于工業(yè)、建筑領(lǐng)域、教育培訓(xùn)。文化娛樂、能源生產(chǎn)等方面。根據(jù)目前虛擬現(xiàn)實(shí)的傾向特征，可將虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分桌面級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)、投入的虛擬現(xiàn)實(shí)和網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征有：多感知性、浸沒感、構(gòu)想性。構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)有環(huán)境建模技術(shù)、立體聲合成和立體顯示技術(shù)、觸覺反饋技術(shù)、交互技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等。而一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅包括虛擬環(huán)境，也包括以高性能計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統(tǒng)、以語音識(shí)別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備和以味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統(tǒng)等設(shè)備技術(shù)組成。

2 簡(jiǎn)析計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)的油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)和仿真系統(tǒng)的內(nèi)涵比較廣，其應(yīng)用的范圍還有待擴(kuò)大。而計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)的重要組成部分虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)、商業(yè)、科技開發(fā)、軍事、教育、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。接下來就以計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為例，做以簡(jiǎn)要的分析，旨在了解計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與原理，了解科技在實(shí)際生產(chǎn)中的作用與價(jià)值，掌握相關(guān)的科技服務(wù)于生產(chǎn)與建設(shè)，創(chuàng)造更多的社會(huì)財(cái)富，解決生產(chǎn)中能源供需矛盾，提高作業(yè)人員的實(shí)際操作水平和相關(guān)的素質(zhì)與技能，保證生產(chǎn)的安全、順利進(jìn)行。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在油田生產(chǎn)中，對(duì)安全操作等培訓(xùn)工作起到了一定的作用。而設(shè)計(jì)并開發(fā)基于桌面系統(tǒng)的油田安全操作的仿真系統(tǒng)，有助于提高油田的生產(chǎn)效率和管理水平。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過建立逼真的虛擬環(huán)境，利用各種高檔工作站、高性能圖形加速卡和交互設(shè)備，通過聲音、力與觸覺等方式，并且有效地屏蔽周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境，使參與者完全投入到虛擬世界中，用以提高作業(yè)人員的相關(guān)職業(yè)技能和實(shí)際的操作水平，積累相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

同時(shí)將基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)上的仿真技術(shù)，在油田注水生產(chǎn)中也有較大的作用與價(jià)值，隨著油田生產(chǎn)進(jìn)入中、高含水期，注水量逐漸的增加，注水的能耗尤其是電能的消耗越來越嚴(yán)重，使得油田注水系統(tǒng)的運(yùn)行及其復(fù)雜，井下壓裂測(cè)試、鉆關(guān)井、洗井問題及其注水裝置設(shè)備的維護(hù)、管網(wǎng)的改造等問題僅依靠作業(yè)人員的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)是無法有效解決的，但若在油田注水生產(chǎn)過程使用仿真系統(tǒng)ISPPS的設(shè)計(jì)，以系統(tǒng)基本水力元件數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)方程模型建立系統(tǒng)仿真模型，對(duì)現(xiàn)有的注水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及情況進(jìn)行定性分析。通過利用仿真設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某層次的抽象屬性進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模仿，利用相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行試驗(yàn)與分析，得到可靠、準(zhǔn)確的信息。油田生產(chǎn)借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型、三維數(shù)字化系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來構(gòu)建能源安全作業(yè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，為多人在線交互式訓(xùn)練提供了條件，通過封閉式的演示、指導(dǎo)操作、開放式自由操作等培訓(xùn)模式，有利于開發(fā)能源安全作業(yè)虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，有效解決能源安全作業(yè)培訓(xùn)成本、安全和效率問題。在三維仿真信息化系統(tǒng)內(nèi)可對(duì)設(shè)備管理、管線管理、安全應(yīng)急等演練，構(gòu)建作業(yè)區(qū)三維環(huán)境。

3 簡(jiǎn)析計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展的方向

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展與科技力量的推動(dòng)作用是密不可分的。自上世紀(jì)70年代初開始，數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)仿真得以發(fā)展，70年代末，普及和推廣了各種類型的專用和通用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，90年代對(duì)交互式仿真和虛擬仿真進(jìn)行研究，并取得了一定的科研成效。之后，隨著科技和系統(tǒng)過程的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已日趨成熟，擴(kuò)展到生產(chǎn)與建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)建設(shè)提供了技術(shù)保證和科技支持。未來的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的油田生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還有很大的發(fā)展空間與發(fā)展?jié)摿Γ鞔_其發(fā)展方向，有助于進(jìn)行相關(guān)的科研和發(fā)揮在實(shí)際中的應(yīng)用價(jià)值。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來的仿真技術(shù)將向仿真技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化與虛擬制造的方向發(fā)展，其發(fā)展?jié)摿τ写M(jìn)一步開發(fā)與完善。

參考文獻(xiàn)：

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)范文第5篇

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件約束較少、可改變時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)的重要工具。水利工程是一項(xiàng)施工周期長(zhǎng)，施工復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它包含了工程主體施工、臨時(shí)擋泄水工程施工以及水位變化和潮汐的影響等,水利工程的施工質(zhì)量受自然原因和人為原因的雙重影響，所以為保障工程的質(zhì)量，在施工過程中必須對(duì)各種因素的不確定性和周密性予以嚴(yán)格的控制。傳統(tǒng)的多采用設(shè)計(jì)藍(lán)圖對(duì)施工進(jìn)行把握，然而二維圖形不夠直觀,對(duì)施工的全過程很難從整體上加以把握。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開始在水利工程施工領(lǐng)域加以運(yùn)用。主要分析了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用，希望對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用有所幫助。

2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)過程

2.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

第一，節(jié)省時(shí)間。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以其智能化的手段可以對(duì)多種施工方案進(jìn)行快速的比較，可以準(zhǔn)確快速的選擇出最優(yōu)施工方案。通過施工方案的選擇，可以就施工的不同階段所做的準(zhǔn)備工作加以分析研究，針對(duì)一些潛在的問題，可以提前采取措施加以規(guī)避。第二，成本低。計(jì)算機(jī)模擬是一種虛擬的模擬技術(shù)，不需要通過真實(shí)的原型試驗(yàn)只需要通過相關(guān)模擬軟件的開發(fā)與應(yīng)用便可以對(duì)就相關(guān)的數(shù)據(jù)得出結(jié)論，而且可以反復(fù)的進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)不同的方案加以論證。與原型試驗(yàn)投入成本相比，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件開發(fā)與使用的費(fèi)用要低得多。第三，可靠性高。與人工排塊不同，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用以系統(tǒng)模型的正確以及軟件編制的正確性為前提,計(jì)算機(jī)施工仿真模擬通過軟件進(jìn)行模擬，減少了人工排塊過程中因人為因素所造成的失誤。第四，實(shí)用性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用面比較廣，一般情況模型只要是采用數(shù)學(xué)加以描述的，其系統(tǒng)的行為就可以通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)來模擬，并可以準(zhǔn)確的把握系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì),估計(jì)剩余使用壽命等,隨著科技的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)將被運(yùn)用到更多的領(lǐng)域。

2.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是在數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一門試驗(yàn)科學(xué)。作為一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，并不能對(duì)客觀具體事物進(jìn)行直接處理，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的應(yīng)用需要以數(shù)學(xué)模型的建立才能作為能反映研究對(duì)象本質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是確定研究對(duì)象后，針對(duì)研究對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型，并通過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)學(xué)模型的仿真計(jì)算最終得到仿真結(jié)果的。第一步，建立模型。在進(jìn)行仿真前要根據(jù)研究對(duì)象和研究目的的不同，抽象出一個(gè)確定的系統(tǒng),并就系統(tǒng)的邊界和約束條件加以限定，采用力學(xué)、數(shù)學(xué)和其它相關(guān)知識(shí)將抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述出來，形成“數(shù)學(xué)建?！?。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在研究目的不同的情況下可以劃分為：靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型、離散時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和混合時(shí)間動(dòng)態(tài)模型。模型準(zhǔn)確與否影響著仿真結(jié)果是否能反映實(shí)際。第二步，輸入模型。模型的輸入即是對(duì)上一步所建立的數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)合軟件不同特點(diǎn)輸入為計(jì)算機(jī)能夠處理的形式,這種形式所表現(xiàn)的內(nèi)容,即是所謂的“仿真模型”。這個(gè)模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵。當(dāng)然實(shí)現(xiàn)這一過程,也可以自行開發(fā)一個(gè)新的軟件。第三步，模型的仿真計(jì)算。所謂模型的仿真計(jì)算是指在計(jì)算機(jī)中載入上一步獲得的仿真模型，在事先設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案內(nèi)進(jìn)行仿真計(jì)算。第四步，評(píng)估仿真結(jié)果。對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的狀況從整體上加以把握是仿真的目的所在。系統(tǒng)運(yùn)行信息是仿真的結(jié)果，仿真的研究目的在于對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析進(jìn)行評(píng)估和認(rèn)識(shí)，并將仿真結(jié)果運(yùn)用到施工實(shí)踐當(dāng)中。

3計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用實(shí)例

3.1工程概況

某大型水電站混凝土拱壩壩高178m,混凝土澆筑量可達(dá)485萬m3,混凝土澆筑施工工藝復(fù)雜、施工難度高。如何有效、高質(zhì)量、快速地組織大壩混凝土施工,合理安排澆筑順序,對(duì)于整個(gè)工程的進(jìn)度和質(zhì)量都有至關(guān)重要的影響。為了直觀反映該工程進(jìn)度,借助于三維建模技術(shù),對(duì)該工程施工過程進(jìn)行仿真研究。

3.2三維建模

根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果,提取混凝土拱壩的相關(guān)數(shù)據(jù),首先用Auto-CAD工具建立三維網(wǎng)格模型,盡量真實(shí)地體現(xiàn)圖形實(shí)體對(duì)象與仿真變量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用系統(tǒng)實(shí)體CAD圖形建模,目的是為了定義系統(tǒng)實(shí)體的形狀、結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)信息。仿真的目的是觀察大壩的澆筑施工狀態(tài)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化,以便于及時(shí)掌握系統(tǒng)模型的基本特性,找出仿真系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)參數(shù),據(jù)此對(duì)真實(shí)大壩的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行改善或優(yōu)化?？赏ㄟ^對(duì)數(shù)據(jù)庫中工程各澆筑塊數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算,在已建的三維模型中描繪出各控制階段的筑壩進(jìn)度面貌,直觀地再現(xiàn)大壩的概貌。

3.3施工過程模擬

模擬工作的主要思路就是安排各臺(tái)纜機(jī)所負(fù)責(zé)的澆筑塊的日程計(jì)劃。在壩型,尺寸及分縫一定的情況下,在某個(gè)給定的機(jī)械配置方案條件下,可根據(jù)各種限制及約束條件,找到某種適宜的分塊澆筑順序和最緊湊的工期。因此,在模擬中采取在給定的澆筑方案和機(jī)械配置情況下,按照滿足施工中各種約束限制條件的要求安排壩塊的澆筑順序,算出各壩塊澆筑施工進(jìn)程,從而計(jì)算出所需的大壩工期。如果改變澆筑方案,可進(jìn)行類似的模擬和計(jì)算,從而得到各種不同澆筑方案的結(jié)果。然后通過綜合比較,選出較優(yōu)的方案。本文對(duì)4臺(tái)纜機(jī)和三臺(tái)纜機(jī)方案進(jìn)行比較,實(shí)施仿真中考慮了以下約束條件:每一注塊能否澆筑的時(shí)間約束、相鄰注塊的允許高差、相鄰注塊的拆模限制、纜機(jī)工作范圍的限制、相鄰纜機(jī)工作干擾限制、氣溫條件對(duì)澆筑的影響、突發(fā)事件對(duì)澆筑的影響限值和其他可能的約束限制等約束條件。如對(duì)于分壩段而且分倉澆筑的重力壩,在其下游倉快達(dá)到壩頂時(shí),可能存在并峰問題,這時(shí)可能同一壩段的兩個(gè)倉位在到達(dá)并峰高程后,要相互等待。或者對(duì)于混凝土拱壩,有的跨壩段孔洞需要安裝鋼襯,同樣存在需要相互等待到達(dá)同一高程的問題等等。