計算機仿真技術論文精選(九篇)

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第1篇：計算機仿真技術論文范文

關鍵詞：仿真 機械 控制

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）12-0104-01

隨著技術的進步，作為機械設計制造的仿真模擬技術得到了快速的發(fā)展，并且廣泛應用于實際當中。計算機仿真技術是以多種學科理論為指導，利用相應的軟件為工具，通過虛擬試驗的方法來解決問題的技術。隨著工程機械產(chǎn)品競爭日益激烈。為了提高產(chǎn)品質量、性能，降低開發(fā)成本。在這種需求下，以仿真技術為代表的技術成為工程領域一種現(xiàn)代化設計手段。運用仿真設計，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，從實際對象的物理模型出發(fā)。設置不同的激勵信號，利用相應曲線，即可對系統(tǒng)進行辨識?？梢栽诋a(chǎn)品設計設計和評估產(chǎn)品的性能方面，降低開發(fā)風險，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能。工程中的技術問題首先是要仿真技術在各個領域得到了廣泛的應用。

1 計算機仿真的實現(xiàn)

對于需要研究的對象，計算機一般是不能直接認知和處理的，這就要求為之建立一個既能反映所研究對象的實質，又易于被計算機處理的數(shù)學模型。數(shù)學模型將研究對象的實質抽象出來，計算機再來處理這些經(jīng)過抽象的數(shù)學模型，并通過輸出這些模型的相關數(shù)據(jù)來展現(xiàn)研究對象的特質，當然，這種展現(xiàn)可以是三維立體的。由于三維顯示更加清晰直觀，已為越來越多的研究者所采用。通過對這些輸出量的分析，就可以更加清楚的認識研究對象。模型是進行計算機仿真的核心。系統(tǒng)的數(shù)學模型根據(jù)時間關系可劃分為靜態(tài)模型、連續(xù)時間動態(tài)模型、離散時間動態(tài)模型和混合時間動態(tài)模型；根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式可劃分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型。通過這個關系還可以看出，數(shù)學建模的精準程度是決定計算機仿真精度的最關鍵因素。從模型這個角度出發(fā)，可以將計算機仿真的實現(xiàn)分為三個大的步驟：模型的建立、模型的轉換和模型的仿真實驗。所謂模型的轉換，即是計算機語言轉換成能夠處理的形式，“仿真模型”是新的系統(tǒng)，利用已有的仿真軟件，如鑄造過程就常用ADSMS軟件來進行仿真。將仿真模型載入計算機進行使用。

2 計算機仿真在機械行業(yè)的應用

2.1 仿真技術

仿真技術是綜合多學科的技術，以機械系統(tǒng)運動學和控制理論為核心，運用成熟的計算機圖形技術將部件集成在一起，建立機械系研究的問題，根據(jù)仿真所要達到的目的抽象出一個確定的系統(tǒng)，結合系統(tǒng)的邊界條件和約束條件，利用各種相關學科的知識，把所抽象出來的系統(tǒng)用數(shù)學的表達式描述出來，描述的內容，傳統(tǒng)的仿真就是針對單個子系統(tǒng)的仿真，而仿真技術則是強調整體的優(yōu)化，它通虛擬環(huán)境的耦合，對產(chǎn)品設計方案進行評估，并不斷改進設計方案，直到獲得最優(yōu)化的效果，所以子系統(tǒng)之間的協(xié)同求解，應該快速地建立控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等虛擬樣機。的運用目前市場上一批成熟的分析軟件有ANSYS、PATRAN等。運動學和動力學仿真軟件可采用ADAMS軟件?？刂葡到y(tǒng)仿真軟件可采用MATLAB軟件。通過三維模型和運動學、動力學仿真軟件ADAMS中進行分析，對控制方案進行仿真。使產(chǎn)品設計可擺脫對物理樣機的依賴，給企業(yè)帶來高的經(jīng)濟效益，高效的研發(fā)手段促使產(chǎn)品開發(fā)風險降低，提高生產(chǎn)效率，通過虛擬樣機找到組織生產(chǎn)，使產(chǎn)品制造和市場競爭方面更具靈活性，同時克服企業(yè)資源的局限性，將具有開發(fā)產(chǎn)品技術組成一個臨時的企業(yè)聯(lián)盟。仿真技術必將成為工程機械領域產(chǎn)品研發(fā)的主流。

2.2 機械加工仿真

機械加工過程，是利用計算機仿真，有助于發(fā)現(xiàn)其機理，為提高機械性能。在機械的磨削方面，采用時間變化的描述磨削過程的各個數(shù)學模型，通過優(yōu)化和虛擬磨削創(chuàng)造了必要的前提，在銑削方面，建立多齒端銑切削過程動力學模型，開發(fā)切削振動仿真的微機通用軟件，得出了端銑切削振動的原理和條件。電火花加工的工藝仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了加工參數(shù)的優(yōu)化。建立了連續(xù)擠壓的計算機仿真模型，通過模擬連續(xù)擠壓全過程的應力場、應變場和溫度場。

2.3 機構運動仿真

了解了機構需要設定的運動副情況后，進行運動仿真。新建一個運動學仿真，創(chuàng)建連桿，根據(jù)各部件相互運動方式需建立7個連桿，對模型的材料特性進行加載，定位每個運動副的時間函數(shù)，在一個周期內完成所有的運動。向機構添加一定的外載荷，使整個機構工作在真實的工程狀態(tài)下，機構的兩連桿之間，模擬兩個零件之間的彈性連接。根據(jù)運動驅動的形式，取料機械手采用恒定轉速驅動，采用恒轉速調速，要求必須設定運動時間和解算步數(shù)，機構做運動仿真分析時，需要詳細記錄整個仿真零件的位移距離，適當縮短機械加工產(chǎn)品開發(fā)周期，對于提高產(chǎn)品質量和性能具有積極的作用。

參考文獻

[1]曾芬芳.虛擬現(xiàn)實技術.上海：上海交通大學出版社，1997.

[2]姜虹，朱文海等.結構與控制系統(tǒng)協(xié)同并行設計技術研究.美國MDI公司2001年ADAMS中國用戶年會會議論文.

[3]馮雅麗，李瑞濤等.虛擬樣機技術及其在深海采礦系統(tǒng)開發(fā)中的應用前景.2001年中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)學術研討會論文集.

第2篇：計算機仿真技術論文范文

論文摘 要：實驗室擔負著向學生傳播知識與技術、培養(yǎng)學生動手的能力和創(chuàng)新能力的重要使命。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及教學改革地不斷深入， 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出，實驗教學模式的改革已經(jīng)迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題，并提出了提高電子信息類專業(yè)實驗教學質量的方法[1]。

0 引 言

實驗教學是學校教學活動的重要組成，教學質量的好壞是對學校人才培養(yǎng)層次與質量的直接體現(xiàn)。實驗作為實驗教學活動的主要內容， 在改善教學質量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時，更重要的作用體現(xiàn)在對學生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過實驗教學，學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入， 實驗教學的改革也越來越引起人們的關注，以往的教師灌輸式的理論教授方式，學生被動接受的教學模式，已無法滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。當前，社會需要的是主動型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，必須切實轉變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念，重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用，根據(jù)當前社會經(jīng)濟對人才的要求， 改革傳統(tǒng)的實驗教學模式，改革實驗教學手段，優(yōu)化更新實驗教學的內容，切實提高實驗教學質量。

1 實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題

國內高校工科教育當中，實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發(fā)展與技術要求不相符[2]，加上近幾年高校擴招，實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入，豐富實踐教學的內容、加強實驗條件的改革及建設，在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況，我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如：在全國高校本科的教學水平評估中，實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且，各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動，紛紛實行了“雙基”型實驗室[2]，與此同時，建設了“實驗教學示范中心”。當前，傳統(tǒng)實驗教學模式的缺點主要有以下幾點：驗證性的實驗所占比例較大，與綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗之間的比例失調；實驗模式單一、實驗室設備陳舊；實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。

2 提高電子信息類專業(yè)實驗教學質量的方法

2.1 實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗

在實驗教學中引入計算機仿真技術，能夠充分調動學生主動學習的積極性，培養(yǎng)學生的學習興趣。同時，教師能夠通過計算機技術對學生的實驗操作的全過程進行觀察，對學生進行良好的跟蹤與指導，更好地進行學生實驗結果的采集工作，先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果，提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術后，理論與實驗教學，教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統(tǒng)實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決，實驗教學更加靈活化，教學內容在時空上得到進一步的延伸，更好地激發(fā)了學生進行實驗的熱情。

將計算機仿真技術引入到實驗教學中，通過相應技術進行的虛擬實驗，為學生提供了更為靈活開放的實驗環(huán)境，能夠更好地培養(yǎng)學生在實驗過程中獨立思考能力，增強學生的的學習創(chuàng)新意識。對于實驗教學內容，仿真技術的應用，將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體，實驗的能動性與趣味性明顯提高，同時實驗內容的充實，有利于學生綜合實踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當前，已經(jīng)有越來越多的高校重新進行了實驗室的規(guī)劃建設，通過計算機仿真技術進行虛擬實驗是實驗教學改革發(fā)展的新方向。將與實驗教學相關的計算機軟件技術引入到高校實驗室中，為實驗科研提供了良好的平臺，對于激發(fā)學生學習的主動性與積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計算機仿真技術的應用，一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內容，另一方面，還能夠明顯降低實驗成本，提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學，能夠發(fā)現(xiàn)，教學過程中引入proteus仿真軟，通過該軟件對單片機的硬件系統(tǒng)進行模擬，克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程，除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗，這有力地推動了實驗課程教學改革，更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術的另一重要應用主要表現(xiàn)在學生的業(yè)余愛好上，如挑戰(zhàn)杯、電子設計大賽等等，學生就能夠用計算機來實現(xiàn)仿真，首先用計算機仿真出實驗的模型，再在計算機上進行相應的模擬調試，最終用硬件來實現(xiàn)。在整個仿真的過程中，學生可以自由發(fā)揮自己的潛能，通過大量的仿真對比，來達到設計目的，也可大膽反復地調試，避免了器件的損壞。電子設計競賽中，由于proteus開發(fā)環(huán)的運用，培訓過程中不需投入任何硬件的條件下，學生卻普遍反映，對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明，運用proteus進行系統(tǒng)仿真成功后進行的實際制作，可明顯的提高單片機系統(tǒng)的設計效率。此外，遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義，對于教學改革是一種很好的嘗試[2]。

轉貼于

2.2 實驗中引入Matlab軟件內建的Simulink組件技術

目前，我國開設了電子信息類專業(yè)的高校中，大部分都將Matlab軟件作為重要的實驗教學平臺，對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。Simulink組件作為Matlab的重要組成，能夠為用戶提供一個仿真分析與動態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下，只需利用鼠標進行簡單直觀的操作，就能夠完成復雜系統(tǒng)模型的構建，在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 Simulink組件具有適應性強、效率高，結構仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點，Simulink組件技術已經(jīng)被廣泛地運用于處理數(shù)字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時Simulink能夠通過連續(xù)、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模，該組件還可支持多速率系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外，Simulink為動態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，提供的圖形用戶接口(GUI) ，使在進行模型方塊圖的創(chuàng)建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成，為用戶提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式，同時能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結果。

該組件的這一特性，一方面可以使算法的驗證更為簡單，減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間，而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中；另一方面，可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法，而不會由于代碼調試方面的問題影響了創(chuàng)新實驗的開展。以自適應濾波中的經(jīng)典RLS 算法為例，如果直接采用Matlab編程方式，在進行代碼調試時，就會消耗掉大量的精力，代碼長度將達到200 行以上。而如果采用Simulink組件模塊化設計的思想，只需要鼠標對模型的拖拽，就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于Simulink提供了豐富的元件庫，采用圖形化的表示方法，學生在進行算法驗證的時候只需調用成熟的模塊進行參數(shù)設計即可。這樣的實驗方法事半功倍，思路清晰，參數(shù)的調整也十分便捷，廣受學生歡迎。由此可見，引入Simulink組件后的實驗，既不會影響實驗效果，又能夠提高實驗效率，對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。

3 結 語

當前，社會對人才綜合素質的要求不斷提高，進行實驗教學改革已經(jīng)迫在眉睫，而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創(chuàng)新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步，把計算機仿真技術與Simulink組件技術應用到實驗教學中可以充分調動學生主動學習的積極性，充分發(fā)掘學生的創(chuàng)造能力，在學習到先進技術的同時，提高學生對社會的適應能力。

參考文獻

第3篇：計算機仿真技術論文范文

[論文摘要]職業(yè)教育作為一個完整的技能培養(yǎng)知識體系，實訓中心建設是其中極為重要的環(huán)節(jié)。但實訓中心建設存在投入大、規(guī)劃難、設備淘汰快、實訓效果不理想等問題。為此，文章提出構建現(xiàn)代化實訓中心，以最少的設備投入、多樣的實訓方式、優(yōu)良的實訓效果、優(yōu)異的性價比，為理論教學和學生實踐能力培養(yǎng)提供理想的解決方案的觀點。

一、建設方案

辦學理念、教育教學思路、教學計劃、教學模式是學校得以發(fā)展的精髓。而實訓場所的規(guī)劃與建設是學校發(fā)展中最重要的硬件條件之一。目前，高職院校實訓中心建設存在投人大、規(guī)劃難、設備淘汰快、實訓效果不理想等問題。為此，我們構建了現(xiàn)代化實iJl}中心，以最少的設備投人、多樣的實訓方式、優(yōu)良的實訓效果、優(yōu)異的性價比，為培養(yǎng)學生的實踐能力提供理想的解決方案。

1.在內容上以規(guī)范、標準、安全要求為重點，以培養(yǎng)崗位能力為主線?，F(xiàn)代工業(yè)逐漸向大型化、復雜化、連續(xù)化、集成化和自動化方向發(fā)展，要求在生產(chǎn)過程中達到高產(chǎn)、優(yōu)質、低耗、低污染、無人身設備事故，因此對工人素質的要求也越來越高?！盎谟嬎銠C網(wǎng)絡的教學培訓平臺”素材采集均以規(guī)范、標準型號的設備和標準操作控制為依據(jù)，從而達到安全、可靠地培養(yǎng)學生對所學知識的理解能力和崗位操作的應用能力的目的。

2.在形式上是計算機仿真十真實裝置。仿真培訓在國內外已開始廣泛應用。在一些發(fā)達國家，一個新的生產(chǎn)工藝、新的裝置的制造都有仿真模型的產(chǎn)生，以便對系統(tǒng)進行分析論證，同時在人員上崗之前通常需通過仿真培訓，我國的許多大型企業(yè)也都運用計算機仿真技術對員工進行在職和r’館`u培訓。但是，無論是國內國外的計算機仿真都是基于某一對象或某一過程的培訓，而職業(yè)技術類院校是面向多專業(yè)、多技能的培養(yǎng)，因此，我們在認真研究的基礎上，提出建設網(wǎng)絡化的包含計算機仿真的教學培訓平臺規(guī)劃和目標，以此提高職業(yè)技術類院校的實驗實訓效果，同時提高經(jīng)費投人的性價比。

3.在管理上實行集中管理、聯(lián)合開發(fā)，實現(xiàn)資源整合與優(yōu)化?！盎谟嬎銠C網(wǎng)絡的教學培訓平臺”把各專業(yè)的典型案例進行集中整合、統(tǒng)一管理，再配以實際裝置和合適的仿真教學模式，一方面可以滿足職業(yè)教育中課堂教學的理論知識與真實的仿真效果相結合，提高課堂教學的實效性;另一方面可以解決學院在實習、實訓中因為學生多、設備少、在規(guī)定的實習實訓時間內使每位學生的知識技能都能得到提高的要求，同時還可以滿足學生個性化學習和發(fā)展的需要，通過讓學生自主選擇培訓項目進行操作練習來培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。

4.在服務上為社區(qū)、地方、行業(yè)的培訓事業(yè)提供平臺。由于“基于計算機網(wǎng)絡的教學培訓平臺”是一個開放系統(tǒng)，其素材可以根據(jù)不同的需求進行更新和設定，同時也可以按照不同行業(yè)的培訓要求及時更新培訓內容，學生通過在教學實訓平臺的培訓，再結合一些真實裝置的操作，可以很快適應崗位需求，達到事半功倍的效果。

二、建設內容與規(guī)劃原則

在建設內容上，一方面滿足專業(yè)實驗和實訓要求，配置、規(guī)劃、建設好電子教室和多媒體學術報告廳;另一方面著重規(guī)劃技術研發(fā)中心，鍛煉并打造一支具有較強能力的科研隊伍。

基本方案:計算機仿真與實際工業(yè)對象相結合。教學內容可分為知識的理論部分(應知)和知識的應用操作能力(應會)。計算機仿真教學系統(tǒng)的開發(fā)，是以計算機和網(wǎng)絡為手段，把應知和應會內容分別用多媒體教學課件(教件)和仿真實訓的形式表現(xiàn)出來。其中理論學習、機理研究中的實驗(驗證型和研究型)和對問題的理解主要用教、課件描述，而實訓過程中的操作技能及同一動作過程精細、準確、穩(wěn)定性的培養(yǎng)則采用大型仿真培訓軟件培訓。

三、采用三層局域網(wǎng)模式實現(xiàn)方案

采用三層局域網(wǎng)模式可以方便地對系統(tǒng)進行擴充和統(tǒng)一維護管理。包括進行遠程登錄、調試、系統(tǒng)組態(tài)。所有資源共有共享。第一層，操作層面(實物層面);第二層，方案組態(tài)對象及連接層面(同一對象下可進行多個實驗實訓項目);第三層，對象模型或實際對象層面。 四、計算機仿真和實際裝置結合方案的主要特點

1.投入大大下降，實驗實訓效果大大提高.沒有實訓平臺時:(1)設備投人一個標準班10組(每班40人計);(2)設備需維護、維修(需投人人力、物力);(3)設備的更新、淘汰快(財力不斷投人);(4)實驗實訓的能耗和耗材。有了實訓平臺后:(1)每人一臺，各自互不干擾，并可反復練習，任意起點;(2)可以改變時標，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在線幫助系統(tǒng)，實時提供學習提示;(4)自主選擇培訓內容;(5)在線考試系統(tǒng)，及時檢查學習效果。

2.將不易實訓的內容變?yōu)榭赡堋?1)消防過程(危險過程)的實訓;(2)易燃易爆環(huán)境下(危險場所)的實驗實訓;(3)易損設備的操作實訓;(4)一次性設備的實驗實訓等均可以實現(xiàn)。

3.滿足培訓和專業(yè)調整后，新建、重組實驗實訓環(huán)境。(1)培訓:高職學院的發(fā)展必須走學歷教育(全日制、成人)和各類培訓相結合的道路，從國內外高職學院典型成功案例可以看出各類培訓年學生數(shù)一般都超過學歷教育的年學生數(shù)，同時不難算出各類培訓的經(jīng)濟效益更高，其培訓的特點是崗位多、專業(yè)廣、同階段學習人數(shù)少。該平臺可以同時滿足不同崗位方向的培訓人員同時在線進行不同的培訓，同時達到在不同的實驗實訓環(huán)境中進行培訓的要求。(2)專業(yè)調整、新建、重組后的實驗實訓投人不大，建設周期短。

4.計算機網(wǎng)絡方案使資源共享成為可能.合法用戶學生和教師可在任何一個終端登錄使用資源庫的教學資源，合法用戶們可在同一個機房進行不同的實驗實訓練習，集中管理資源更安全，添加、修改更方便。

五、結論

“基于計算機網(wǎng)絡的教學培訓平臺”采取計算機仿真與實際工業(yè)對象相結合的方案，在專業(yè)技能培訓、技能鑒定與考核等領域提供了一種新的技術手段。

仿真包括:基理仿真—機理的研究和教學過程(課件教件)。即通過教學課件、教件、電子教材等進行仿真，其中動作原理與理論原理是真實的，而學習對象的動作過程是模仿的;操作仿真—操作技能的培訓、崗前實訓、實踐能力的訓練，其中操作實踐過程是真實的，而操作對象是模仿的;環(huán)境仿真—模擬各種工作環(huán)境、學習環(huán)境、生活環(huán)境，以便對真實環(huán)境下的事物展開研究，其中實驗基理現(xiàn)象是真實的，而實驗設備對象是模仿的。實訓場所再配以實際裝置設備后，可以同時解決仿真無實物對象存在和仿真可能與實際存在偏差的問題。

第4篇：計算機仿真技術論文范文

研究團隊、制藥產(chǎn)業(yè)及醫(yī)療服務業(yè)已經(jīng)認可生命科學仿真系統(tǒng)的作用。在化學工程師和計算機輔助過程工程專家的幫助下，生物工程師可以運用這些手段解決諸多生理學和醫(yī)學問題。

2仿真技術的研究進展

系統(tǒng)生物學要使用定量分析來研究生命系統(tǒng)。起因于處理大量數(shù)據(jù)的需要。學者通過計算機仿真技術，利用定量分析來處理臨床問題，產(chǎn)生了名叫系統(tǒng)醫(yī)藥學的新學科?；瘜W工程師長期參與生物學和生物醫(yī)學的定量分析。Peppas和Langer認為在20世紀60年代早期化學工程師就參與生物醫(yī)藥工程。Bailey和同事研究出一種控制新陳代謝的手段，這種手段不僅可用于生物制造技術，也可用于其他生物問題。2005年，Solis和Stephanopoulos指出了納米級的系統(tǒng)工程需要解決的問題。2006年，Doyle和Stelling回顧了用計算機仿真技術去分析代謝網(wǎng)絡的一些重要的成果。2009年，Eissing、Chaves和Allgower利用仿真模型來分析細胞死亡。近年來，有許多論文概述了計算機工程師和化學工程師在醫(yī)療系統(tǒng)中的作用。對化學工程師，尤其是工藝系統(tǒng)工程師來說，免疫系統(tǒng)是一個采用仿真技術的復雜系統(tǒng)，化學工程師能夠研究免疫系統(tǒng)和病毒之間的相互作用。2004-2005年，Deem開發(fā)了一種運用計算機仿真技術研究了病毒和疫苗造成的免疫反應的定量模型。Chakraborty在2003年用仿真技術研究了免疫系統(tǒng)的細胞間的通信，以及免疫反應。2006年，Joly和Pinto認為HIV-1發(fā)病機理的數(shù)學模型優(yōu)化了藥物治療的方法。這種方法會導致藥物設計和配方設計的改進。Yin在2007年提議把病毒當作一種產(chǎn)品，研究病毒生長和傳播時需要考慮時空的影響。可以預見，將來人們會用生理學模型和計算機技術設計出最佳藥物配方。為了有效地進行仿真，需要根據(jù)生物具體的特性建立多種生理學計算模型。幾年前，學者啟動生理組計劃（PhysiomeProject），旨在尋找人和其他真核生物的計算模型。迄今為止，該計劃主要關注使用CellML標準的細胞電生理學的數(shù)學模型。CellML標準是一種使用細胞進程模型的生物物理學模型標準。另外SBML標準是一種能夠辨識生物進程的計算機可讀標準。最近，一個名為虛擬生理人的項目進一步促進了歐洲學者研究生物醫(yī)學的建模和仿真。學者開發(fā)了一些數(shù)據(jù)庫去存儲生物模型。細胞模型系統(tǒng)和生物模型數(shù)據(jù)庫是其中兩個重要的數(shù)據(jù)庫，兩個數(shù)據(jù)庫都建議使用CellML標準和SBML標準。學者可使用這兩個數(shù)據(jù)庫來探索復雜的生命系統(tǒng)。生物模型在藥物的使用方面有重要作用，這不僅是一個通用手段，而且對癌癥治療和眼病治療也有特殊的貢獻。2002年，Cstete和Doyle提出一種生物反饋系統(tǒng)的逆向工程分析原理。2003年，Tyson、Chen和Novak回顧一些生物控制模塊的設計原則。

3簡單系統(tǒng)的建模

2001年，Hangos和Cameron強調明確建立模型的目的，模型是在對現(xiàn)象總結的基礎上，用計算機能夠接受的方式反映規(guī)律，建模是下一步仿真計算的基礎。對復雜系統(tǒng)來說建模十分必要。復雜系統(tǒng)不可能設計出含所有現(xiàn)象的實驗，因為部分量不可測量，并且?guī)讉€現(xiàn)象間很難找到相互關系。盡管學者已經(jīng)在測量基因與代謝領域取得巨大進展，但仍有許多生物量無法測量，即便能夠測量出一些，測量的準確性也不夠高。下面的例子是倫敦大學研究得到的一種模型，該模型模擬了血流改變時動脈壁內皮細胞的反應。血流改變刺激細胞產(chǎn)生化學信號，而這些化學信號拉長了內皮細胞，在某些條件下，巨噬細胞在動脈壁上增加了，最后導致動脈粥樣硬化。動脈粥樣硬化斑塊的位置與血流改變的區(qū)域息息相關。并造成影響。學者研究出兩個模型來探索這種影響。模型一是細胞表面的血液模型，首先把細胞表面分解成許多不同的小三角形區(qū)域（0.4um），這個模型可以看成一個斯托克斯公式的邊界積分表達式，通過該模型可以研究在血流作用下細胞的受力情況。模型二研究了力對細胞骨架的影響，細胞骨架保持細胞形狀，可以使用開爾文體模型研究這個問題，它是由1個緩沖器和2個平行的彈簧構成的黏性彈性系統(tǒng)，開爾文體代表一種將機械力轉化成生化信號的細胞成分，這種生化信號會導致Src激酶的活化，Src激酶會調節(jié)Rho激酶和GTP酶（Rac和Rho），而Rho激酶和GTP酶可以控制細胞結構和形態(tài)。簡單的展示了該過程。此模型可以解釋很多現(xiàn)象，但仍然有一些問題解釋不了，例如當涉及體內細胞間的通信時，該模型不適用。研究人員建立復雜的仿真模型，這些模型涉及化學和機械領域，可以使用這些模型來進一步研究各種生理學和臨床醫(yī)學現(xiàn)象。

4復雜系統(tǒng)的建模

生命系統(tǒng)具有很強的魯棒性，生命系統(tǒng)和多反饋的魯棒性系統(tǒng)相似。建模時要識別模型中的薄弱區(qū)域，在該薄弱區(qū)域模型可能不夠準確，需要用模型進行預測，這要求修改模型。在復雜模型中，特別要注意內部參數(shù)不能測量的區(qū)域，當處理涉及復雜生理問題時，這些區(qū)域變得很重要。原料中包括必要成分A，A和其它成分一起加到反應器。在該反應器上，一些原料反應生成副產(chǎn)物B。在這個過程中，在一定范圍內控制成分A的數(shù)量很重要。在反應器上，A在催化劑C的催化下生成B，B在催化劑D的催化下生成A。A的數(shù)量決定CSTR產(chǎn)生C或者D的數(shù)量。如果A加入很多，將會產(chǎn)生C催化正反應。如果A加入的很少，將產(chǎn)生D催化逆反應。與此同時，膜反應器過濾掉廢物。這個簡單的工藝流程初步反映了血液中葡萄糖調節(jié)機制。葡萄糖由腸道進入血液，并供給其它所有的器官。葡萄糖維持在一定濃度很重要，因為維持在一定濃度可以確保人類各種機能的良好反應，這種調節(jié)過程稱為葡萄糖穩(wěn)態(tài)。如果葡萄糖糖濃度高，胰腺產(chǎn)生胰島素，指示肝臟把葡萄糖轉化成糖原，如果血液中的葡萄糖濃度低，胰腺產(chǎn)生胰高血糖素，將糖原轉化回葡萄糖。肝細胞還將血液中廢品送入膽汁，并通過膽管過濾并排泄。這是一個涉及多個器官的復雜系統(tǒng)，探索該系統(tǒng)需要考慮許多器官間的聯(lián)系，葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)可以用7個模型表示。

1）.胰高血糖素受體模型

通過胰高血糖素模擬肝細胞表面受體的活化，受體活化產(chǎn)生三磷酸肌醇。該模型由5個微分方程構成，分別描述受體的各種狀態(tài)、G蛋白的活化和三磷酸肌醇的產(chǎn)生。

2）.鈣模型

模擬由三磷酸肌醇活化產(chǎn)生的鈣信號通路。該模型由2個微分方程構成，分別涉及細胞質和內質網(wǎng)中鈣濃度。鈣模型的前提是Hill方程。

3）.環(huán)磷酸腺苷模型

模擬受體的活化和環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生。該模型由5個微分方程構成，分別關于環(huán)磷酸腺苷的濃度、S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的濃度、受體的比例、不活動的比例以及核定位蛋白激酶A的比例。模型遵守Hill方程。

4）.胰島素模型

模擬肝臟對于胰島素的反應，該模型由1個描述糖原合成酶激酶（GSK）活化的微分方程構成。

5）.血液模型

模擬葡萄糖在血液、肝臟和胰腺之間的運輸，該模型由1個描述血液中葡萄糖濃度的微分方程構成。

6）.糖原分解模型

模擬控制糖原分解與合成的4個因素，葡萄糖及6磷酸葡萄糖的控制、鈣離子的控制、環(huán)磷酸腺苷的控制、胰島素的控制。該模型是一個模糊邏輯模型，該模型描述糖原合成酶（Sta，控制糖原合成速率）及糖原磷酸化酶（Pho，控制糖原分解速率）的活性水平。該模型由4個微分方程構成，分別關于糖原磷酸化酶（Pho）、糖原合成酶（Sta）、糖原和細胞內的葡萄糖。

7）.胰腺模型

模擬胰高血糖素或胰島素的釋放。該模型由2個微分方程構成，分別關于胰島素和胰高血糖素的血液濃度。每一個微分方程都要遵循Hill方程。上述7個模型共同構成葡萄糖的調控模型，需要軟件管理系統(tǒng)來協(xié)調它們。Saffrey等人在2007年描述一種模型管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)用來存儲模型和數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，上述的7個模型互相聯(lián)系，共同模擬出葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。Hetherington等人詳細描述這個葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的模型。

5完善和應用模型

建立模型以后，需要進一步完善?？梢赃x擇各種不同的實驗者，將實驗者分成多個小組，分別觀察和記錄他們的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善和調整模型，甚至改變模型，最終確定適合不同人的具體的模型。通過這些具體的模型可以預測未來的變化情況，為了達到某些目的也可以設計一些干預措施。在其他領域中，學者已經(jīng)充分研究了基于模型工程的設計方法，利用這些設計方法可以達到一些想要的結果，雖然這些設計方法還不成熟，需要進一步完善，但值得借鑒。在生命科學中，要特別注意干預措施也可能會導致一些危害。這些干預措施包括環(huán)境干預、藥理學干預或基因干預。環(huán)境干預通過物理或化學因素，藥理學干預主要通過臨床干預。在上一部分描述的復合模型中，廣泛的使用了計算機輔助過程工程技術，和優(yōu)化技術尋找最佳解決方案，如糖尿病患者的最佳胰島素劑量；使用隨機技術尋找高敏感度模型的解決方案；使用區(qū)間方法確定能夠接受的最壞情況。上述方法和模型已經(jīng)被用來預防一些疾病。如糖尿病患者很可能患非酒精性脂肪肝（NAFLD），利用上述方法可以提出一些措施，有效地避免Ⅱ型糖尿病患者患非酒精性脂肪肝（NAFLD）?；谀Ｐ偷姆椒ǎɡ鐑?yōu)化、隨機分析、間隔方法）將促進生物學和醫(yī)學的發(fā)展，并且隨著生物學和醫(yī)學的發(fā)展，這些方法將更完善。要在生物學和醫(yī)學領域中很好地使用這些方法和模型，必須要掌握生命科學的知識和計算機的知識，單個的研究者常常不具有這兩個領域的知識，因此合作很重要。那些希望從事相關研究工作的學者必須合作，例如通過短期或長期項目，建立一個促進合作的機制。

6結論

第5篇：計算機仿真技術論文范文

論文關鍵詞： 信息技術　微電子專業(yè)教學　應用 

論文摘 要： 信息技術包括多媒體技術、虛擬仿真技術、網(wǎng)絡技術，等等。它的飛速發(fā)展和廣泛普及，使得傳統(tǒng)的教學方法正在向現(xiàn)代教育技術方法轉變。針對新興的多學科綜合的微電子專業(yè)，作者討論了信息技術在微電子專業(yè)教學中的作用與意義，聯(lián)系實際教學實踐，指出了各種信息技術的特點及應用中需注意的關鍵問題。 

 

信息技術是現(xiàn)代教育技術的基石和重要組成部分?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中提出：“信息技術對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”；“強化信息技術應用。提高教師應用信息技術水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果”。信息技術與高校專業(yè)教學相結合，可以改進教學手段、創(chuàng)新教學方法、提高教學效率、增強教學效果。 

微電子專業(yè)是我國近年來大力發(fā)展的一個多學科綜合、高技術密集的新興專業(yè)，主要研究半導體材料、器件與工藝和集成電路與系統(tǒng)的設計、制造和測試等理論和技術。微電子專業(yè)教學由于課程開設時間較短、涉及學科多、理論性強、同時又與實踐結合緊密。因此如何有效地改善教學效果，提高教學質量成為微電子專業(yè)教學中迫切需要解決的問題。將現(xiàn)代信息技術應用到微電子專業(yè)的教學活動中，提高了學生學習的興趣和積極性，促進了教師與學生的互動，取得了很好的教學效果。 

1.多媒體技術在專業(yè)教學中的應用 

多媒體教學是信息技術在教學過程中最典型、最廣泛的具體應用。多媒體信息技術在教學中的應用是指采用圖像、動畫、視頻等新穎的教學形式，將教學內容生動形象地展示給學生，使學生獲得直觀的感性認識。多媒體教學方式有助于學生對教學內容，特別是重難點內容的理解和吸收，是對傳統(tǒng)教學方式的突破和有益的補充。針對于微電子專業(yè)的特殊性和綜合性，我們在教學中采用多種多媒體表現(xiàn)方式，分別應用在以下幾個方面。 

1.1幻燈片教學 

多媒體輔助教學課件通常由多頁幻燈片組成。在幻燈片中可以插入各種對象如文字、圖片、圖形、表格、藝術字和聲音等，把抽象的、難以直接用語言表達的概念和理論以直觀的、易于接受的形式表現(xiàn)出來，有效地增強了教學效果。微電子專業(yè)課程理論較多，信息量大，直接講授學生感到比較枯燥。使用幻燈片教學后，色彩豐富，圖形清楚，概念清晰，有助于把抽象概念形象化，復雜問題簡明化，調動學生的積極性，提高學習效率。 

1.2動畫演示 

電腦動畫的運用能夠進一步提升多媒體技術的作用和效果。動畫能夠將微電子專業(yè)課程中遇到的深奧的理論問題和復雜的內部機理，通過簡單的畫面動態(tài)地表示出來，從而使學生加快加深理解，特別有利于重點難點的掌握。另外，電腦動畫能夠逼真地再現(xiàn)微電子工藝流程的加工過程，可以模擬實際操作步驟，從而可以代替或輔助部分實踐教學。 

1.3錄像放映 

微電子專業(yè)的實習單位往往是高投資、大規(guī)模、貴重設備云集的高科技公司。這些公司管理制度嚴格、專業(yè)程度高，對在校學生進企業(yè)實習有著很多限制，同學們經(jīng)常只能去參觀工廠環(huán)境，遠眺機器的運作，甚至有些生產(chǎn)企業(yè)不對學生開放實習。這樣，教學得不到生產(chǎn)實踐的支持，使得理論與實踐嚴重脫節(jié)，降低了教學效果。而將企業(yè)內部的生產(chǎn)流程拍成錄像，或者購置相關內容的影像資料，通過多媒體放映給同學觀看，可以近距離地觀摩生產(chǎn)流程和設備運作、了解技術細節(jié)，對不甚明白的內容可以反復觀看。采用這種方式進行教學，同學們紛紛反映大開眼界，受益匪淺，不僅對課程里所學的內容有了直觀的認識，而且了解到產(chǎn)業(yè)的前沿發(fā)展。 

2.虛擬仿真技術在專業(yè)教學中的應用 

得益于計算機硬件的飛速進步和軟件技術的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術成為當前流行的新型教學手段。傳統(tǒng)的實驗教學手段，局限于實驗室購置的設備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實驗設備價格高昂、操作復雜、容易損傷，使同學很難得到上機鍛煉的機會。而使用基于虛擬仿真技術的教學方式，過程簡單靈活，交互方式多樣，結果直觀明了，既能培養(yǎng)學生的動手能力和分析、綜合能力，又能提高學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造性。 

虛擬仿真技術在微電子專業(yè)教學中的應用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在電路設計方面，基于電子設計自動化（electronic design automation，eda）技術實現(xiàn)對電子線路（包括集成電路與版圖）的模擬仿真；二是在微電子工藝與器件方面，基于半導體工藝和器件的計算機輔助技術（technology computer aided design，tcad）實現(xiàn)對微電子制造工藝和半導體器件結構及工作過程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強大功能，包括軟件所具有的可升級性，在課堂和實驗中通過軟件設計微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學概念清晰，內容生動，過程可視，還能夠大幅節(jié)省實驗設備的購置和維護費用，經(jīng)濟高效。 

3.網(wǎng)絡技術在專業(yè)教學中的應用 

近年來網(wǎng)絡技術更加普及，也更加方便，特別是校園局域網(wǎng)的建設，提供了學生隨時隨地使用各種終端進行網(wǎng)絡學習的教育環(huán)境。這也促使我們把教學平臺從教室向網(wǎng)絡拓展，必然在一定程度上改變教學的形式和基本架構，帶來革命性的變化。 

互聯(lián)網(wǎng)和校園局域網(wǎng)一方面可以作為信息資源庫，為微電子專業(yè)課程教學提供教學教案、課件、習題等資源的下載和在線瀏覽；另一方面也可以作為師生課外互動的平臺，進行答疑、作業(yè)提交、通知等教學活動。這兩種方式也是目前微電子教學中最主要的網(wǎng)絡應用手段。使用網(wǎng)絡教學有助于師生雙方的交流，教學信息的豐富，以及多元化教學，等等。網(wǎng)絡教學的推廣和網(wǎng)絡教學平臺的建設，極大地推動了網(wǎng)絡技術在教學體系中的應用，將會成為現(xiàn)代教育技術的主流之一。 

綜合運用信息技術的各種方法和手段，結合微電子專業(yè)特點，更新教學觀念，加強教學實踐應用，能夠有效地提升教學效率和效果，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的符合社會需求的專業(yè)人才。 

 

參考文獻： 

［1］劉子良.發(fā)揮幻燈片在計算機輔助教學中的作用［j］.中國現(xiàn)代教育裝備，2007，52（6）：22-24. 

第6篇：計算機仿真技術論文范文

關鍵詞：虛擬制造技術；現(xiàn)代機械工程設計；機械制造；機械產(chǎn)品；機械設計

文獻標識碼：A中圖分類號：TH166文章編號：1009-2374（2016）05-0073-02

作者簡介：伊紀斌（1994-），男，山東淄博人，山東理工大學國防教育學院學生，研究方向：機械設計

隨著知識經(jīng)濟和工業(yè)制造的快速發(fā)展，現(xiàn)代化的市場要求產(chǎn)品生產(chǎn)廠商要以最快的速度、最優(yōu)的品質、最短的研發(fā)時間、最低的成本消耗和最佳的服務來滿足顧客的需求。傳統(tǒng)設計一般是在圖紙結合產(chǎn)品的特性和設計的具體要求進行的，在機械設計的過程中需要提前對設計中的設備裝配的干擾因素的不確定進行考慮，但是產(chǎn)品在裝配中的缺陷只有在產(chǎn)品開發(fā)的后期才能暴露出來或者在產(chǎn)品的試制階段和裝配中顯現(xiàn)出來。如果設計的零件已經(jīng)開始投入生產(chǎn)了，那么損失就更加嚴重了。產(chǎn)品的質量在傳統(tǒng)的設計和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統(tǒng)設計的工藝比較粗糙、開發(fā)的效率低、花費時間比較長、耗費的資金比較大。在變化速度快、持續(xù)性發(fā)展和不可預測性市場中難以適應。因此，企業(yè)的生產(chǎn)活動需要具備高度的柔性和快速的反應，與此同時信息技術的飛速發(fā)展保證了機械制造的先進性，信息化的使用對于現(xiàn)代機械工程設計十分重要。

1虛擬機械制造技術

以往傳統(tǒng)的機械設計技術的設備條件比較差，設計技術性不強，傳統(tǒng)的設計觀念比較保守，設計的手段主要依靠的是粗略的計算和估算，主要是在較多的簡化和靜止化假設中完成機械工程的設計，傳統(tǒng)設計具有較大的隨意性，并且設計的關鍵過程還對設計者的經(jīng)驗和設計習慣具有很大的依賴性。設計的過程很難實現(xiàn)合理、高效和準確。但是在現(xiàn)代化虛擬設計的相關技術可以很好地實現(xiàn)設計經(jīng)驗依賴性強、設計過程靜態(tài)性和設計理念隨意性向現(xiàn)代化設計精確性、以數(shù)據(jù)知識工程和專家系統(tǒng)為保證的設計方式的發(fā)展，虛擬計算機技術需要對必要的信息進行檢索、分析和收集。最終找出最優(yōu)的設計方案和數(shù)值運算的方式，當然也會對CAD技術和人工智能技術、數(shù)據(jù)庫技術等進行大量的應用。虛擬機械制造技術主要是在虛擬環(huán)境下對計算機的模型進行虛擬分析的一種計算機設計技術。該技術集成并綜合應用了綜合性的機械制造環(huán)境，主要包括了各種仿真、分析、應用等工具以及信息模型和控制工具等。虛擬制造需要經(jīng)歷的主要階段有裝配產(chǎn)品的概念設計、動態(tài)仿真、回收利用。依靠虛擬制造技術，機械設計人員不需要將所有的零件設備生產(chǎn)制造出來，可以通過對零件模型的建立，隨后對零件進行虛擬裝配，并對各零件部位之間的裝配間隙進行干涉、對裝配的狀態(tài)實現(xiàn)檢查，對零件設計中的錯誤及時發(fā)現(xiàn)，如果零件不符合設計要求，可以依靠計算機技術方便及時更改模型，最后形成新的零部件設計圖和裝配圖，達到設計、裝配和制造檢驗的協(xié)調。

2虛擬制造技術的關鍵

虛擬制造技術包含了許多方面，主要有設計技術的提出、產(chǎn)品制造過程的抽取、原模型的建立、集成基礎結構、建模仿真等。下面就對虛擬制造技術中的關鍵技術進行詳細的介紹：

2.1虛擬技術中的建模技術

虛擬指的是在系統(tǒng)中將現(xiàn)實制造系統(tǒng)映射到虛擬環(huán)境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計算機化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內容有生產(chǎn)模型建立、產(chǎn)品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結構的建立。生產(chǎn)模型中有靜態(tài)描述和動態(tài)描述兩種。靜態(tài)描述主要是關于對系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性。動態(tài)描述是在已經(jīng)被得知的系統(tǒng)狀態(tài)和需求的性質上對產(chǎn)品的整個過程進行全面的預測。在制造過程中我們將種種實體對象總的稱之為產(chǎn)品模型。在產(chǎn)品的模型建立中需要對產(chǎn)品的明細、形狀特征等方面進行描述。對于VMS而言，要實現(xiàn)產(chǎn)品實施過程的全部繼承必須具備完整的產(chǎn)品模型。因此在虛擬制造中的產(chǎn)品模型不再是單一和靜止的，它可以運用抽象的技術實現(xiàn)各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過程中對產(chǎn)品的工藝參數(shù)和關于產(chǎn)品功能的各種因素進行聯(lián)系，最終實現(xiàn)對產(chǎn)品模型和生產(chǎn)模型之間相互作用的反映。

2.2虛擬制造技術中的仿真技術

仿真指的是通過計算機實現(xiàn)復雜現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象化和簡潔化最終形成的系統(tǒng)模型，并且在仿真的基礎上對模型進行應用，最終得到相應的系統(tǒng)性性能分析。仿真主要以系統(tǒng)模型為主體的研究方法，它對實際的生產(chǎn)系統(tǒng)沒有直接的干擾作用，并且仿真系統(tǒng)可以對計算機的計算能力進行應用，實現(xiàn)在短時間內完成在實際工作中需要很長時間的工作，有效縮短了生產(chǎn)決策的時間，最大化地避免了對人力、物力和資金的投入以及浪費。計算機技術還有很好的仿真修復功能，最大化地保證了方案的最優(yōu)。仿真技術過程的主要步驟有系統(tǒng)研究、數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計算、仿真模型的運行、結果的輸出和分析。仿真在產(chǎn)品的制造過程主要被分為制造的仿真和加工的仿真。在系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)中主要涉及的是產(chǎn)品建模、設計交互行為仿真等。方便對設計結果的評價，及時進行反饋，降低產(chǎn)品設計中的錯誤。加工過程的仿真主要有切削、裝配、檢驗及焊接、壓力加工和鑄造等。以上兩種仿真過程是相對獨立的，兩者不能實現(xiàn)集成，而VM中應建立全面過程的統(tǒng)一仿真。

2.3虛擬制造中的虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術的目的是改善計算機的交互方式，提高計算機的可操作性，它是在對計算機圖形系統(tǒng)和多種顯示以及控制等接口設備的基礎上，以交互的三維環(huán)境為人提供沉浸體驗的技術。虛擬現(xiàn)實技術主要由圖形系統(tǒng)和多種接口設備組成，使人在虛擬環(huán)境中感受到真實的沉浸感覺，交互性計算機系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基礎。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中有操作者、機器和人機接口。它幫助提升人和計算機間的和諧度，同時也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下實現(xiàn)對真實世界的模擬。在用戶交互輸入以及輸出修改虛擬環(huán)境的條件下，使人達到身臨其境的沉浸感覺。VM的關鍵技術之一就是虛擬現(xiàn)實技術。

3機械虛擬樣機技術介紹

虛擬樣機技術在機械工程設計中被稱作機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術，它是20世紀80年代在計算機技術的快速發(fā)展中發(fā)展起來的一種計算機輔助技術。在計算機建立樣機模型后，對模型的多種動態(tài)性能進行具體的分析，最后對樣機方案實現(xiàn)改進。用數(shù)字化模型代替物理性的樣機。通過虛擬樣機技術的作用，簡化了機械產(chǎn)品的設計開發(fā)過程，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)的時間，最大程度降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和費用，實現(xiàn)產(chǎn)品質量和系統(tǒng)性能的提升，使設計產(chǎn)品實現(xiàn)最優(yōu)化和最具創(chuàng)新性。綜合以上優(yōu)勢，該技術一經(jīng)出現(xiàn)就受到了眾多工業(yè)發(fā)達和高等院校及設計和生產(chǎn)企業(yè)的重視，許多著名的產(chǎn)品開發(fā)設計者都對該技術進行了引入并運用在自身產(chǎn)品的開發(fā)中，并且取得了極好的經(jīng)濟和生產(chǎn)效益。在機械工程設計

中應用仿真技術對零件進行設計、生產(chǎn)工序等方面的選用以及工藝參數(shù)、加工工藝、裝配工藝等構件的運動性等均可以實現(xiàn)建模仿真。

4虛擬制造技術在機械工程中發(fā)揮的優(yōu)勢

4.1強大的通用性和分析處理復雜問題的能力

虛擬樣機技術建立和發(fā)展的基礎是分析力學和多體運動力學，該技術的關鍵是對復雜機械系統(tǒng)進行自動建模。因此，大多數(shù)的虛擬樣機技術軟件主要運用的是帶約束乘子的微分代數(shù)混合方程。令每個構件都有六個自由度是它的核心，還要要求其對多余的自由度進行限制，實現(xiàn)其具有良好的通用性，達到適用性強的目的。與此同時，虛擬樣機技術還對機械系統(tǒng)的詳細環(huán)節(jié)進行考慮，具體指彈性、接觸和摩擦等因素。

4.2為機械系統(tǒng)建模帶來便利

傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)建模中要先建立運動分析，隨后在運動分析的基礎上進行動力分析，這中間需要許多的圖形分析和公式推導。但是圖形的分析和公式的推導過程往往比較復雜，并且錯誤率高。同樣的建模過程中設計人員只需要將機械的構成方式和連接方法以及相應的物理參數(shù)實施輸入，其后的建模和求解只需要計算來完成就可以了，極大地幫助設計人員承擔了許多的設計難度。

4.3強大的后期處理能力

在傳統(tǒng)的分析方法上通常得出的是大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的理解還要依靠豐富的經(jīng)驗和理論。但是運用虛擬樣機計算軟件為復雜性的數(shù)據(jù)提供了可視化技術，使得設計人員直觀地看到機械設計的性能和運動效果。

5結語

虛擬制造技術實現(xiàn)了現(xiàn)代工程機械工程設計領域中的設計、試制等一系列過程的直觀性。實現(xiàn)了在產(chǎn)品真正制造出來前，可以在虛擬的制造環(huán)境中生成產(chǎn)品的原型，更好地替代現(xiàn)實中的硬件產(chǎn)品，更方便地對設計產(chǎn)品的性能和可生產(chǎn)性進行評估，極大地縮短了產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)周期，最大化地節(jié)約了產(chǎn)品開發(fā)的成本，保證產(chǎn)品的開發(fā)和設計可以適應市場的靈活性的變化。虛擬制造技術是現(xiàn)實技術和計算機仿真技術在機械制造中的綜合應用。在現(xiàn)代化計算機虛擬設計技術的幫助下實現(xiàn)對眾多產(chǎn)品的開發(fā)和設計，不僅不會造成實際物質的浪費，并且還能更直觀地了解產(chǎn)品生產(chǎn)的具體情況，打開了機械制造和設計的全新局面。

參考文獻

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第7篇：計算機仿真技術論文范文

關鍵詞：流水線加熱爐，復雜對象，PID控制，模糊控制

 

1.引言

傳統(tǒng)PID控制方式是建立在數(shù)學模型基礎上的，根據(jù)被控對象的靜態(tài)和動態(tài)特性，獲得控制參數(shù)[1]。PID控制原理簡單，適應性好，在工業(yè)上應用十分廣泛[2]。而模糊控制不依賴數(shù)學模型，是一種智能控制方式，具有很強的魯棒性和穩(wěn)定性，適用于難以建立數(shù)學模型的復雜系統(tǒng)[3]。本文以流水線加熱爐為控制對象，應用PID控制和模糊控制兩種方式進行溫度控制，均得到較好的控制結果，溫差在±1℃以內,然而通過響應過程中的超調量和響應速度來看，模糊控制的優(yōu)勢更加明顯。

2.流水線加熱爐結構

流水線加熱爐是一個復雜的系統(tǒng)，它的整個爐體由三個區(qū)，即預熱區(qū)、高溫區(qū)和降溫區(qū)組成，可以模擬工業(yè)爐膛預熱、高溫和冷卻三個工作區(qū)的溫度控制，提供與實際工業(yè)背景相似的操作條件。在每個爐膛側面都有一個進風口，進風口處有PTC加熱板，將送風風機送到爐膛內的風加熱成為熱風，達到加熱爐膛溫度的目的。免費論文。

3.流水線加熱爐溫度半實物仿真控制系統(tǒng)

半實物仿真技術是近年來隨著計算機技術發(fā)展起來，是在仿真實驗系統(tǒng)的仿真回路中接入所研究系統(tǒng)的部分實物的仿真[4]。半實物仿真技術既有計算機仿真成本低等特點，又能保證復雜對象模型的準確。

本文以流水線加熱爐為控制對象建立起溫度半實物仿真控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括以下三個方面：MATLAB/Simulink OPC服務器、WAGO PLC 750-842和流水線加熱爐，MATLAB/SimulinkOPC服務器和WAGO PLC 750-842通過使用TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)相互之間的通訊，WAGO PLC750-842和流水線加熱爐通過I/O口實現(xiàn)前者對后者的控制，整個系統(tǒng)的三部分在結構上相互獨立，在實際操作過程中相互影響和控制，其結構框圖如圖1所示。

圖1 流水線加熱爐溫度半實物仿真控制系統(tǒng)

4.流水線加熱爐數(shù)學模型的建立

被控對象的數(shù)學模型是反映被控過程輸入量與輸出量之間關系的數(shù)學表達式，研究分析被控對象的特性，就要建立描述被控對象特性的數(shù)學模型[5]。加熱爐的爐溫變化過程具有一般溫度過程的基本特征，即為一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)，其特征參數(shù)有三個：靜態(tài)放大系數(shù)K，慣性常數(shù)T和滯后時間τ。

將流水線加熱爐三個爐膛分別看成三個獨立的系統(tǒng)，給定每個爐膛進風口處的PTC加熱板一定加熱功率，得到相應流水線加熱爐爐膛溫度階躍曲線，利用切線作圖法可以確定一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)的特征參數(shù)。對于一條形狀為S型特性曲線，設階躍輸入幅值為Δu，階躍響應的初始值為y（0），系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時的響應為y（∞），則

在特性曲線的拐點處做切線，切點向時間軸引垂線，交點與坐標原點之間的距離即為τ，切線與穩(wěn)態(tài)值的漸近線的交點向時間軸做垂線的交點與原交點之間的距離即為T[6]。各部分的數(shù)學模型如下。免費論文。

通過作圖得到流水線加熱爐預熱區(qū)爐膛數(shù)學模型為：

高溫區(qū)爐膛數(shù)學模型為：

降溫區(qū)爐膛數(shù)學模型為：

作圖法擬合性較差，但簡單直觀，所以應用的十分廣泛。

5.PID控制方案

利用所建立的半實物仿真控制系統(tǒng)，在上位機利用MATLAB/Simulink建立仿真PID控制器，將流水線加熱爐實物放置在控制回路當中。

設定溫度與爐膛實際溫度的誤差經(jīng)過PID控制器，輸出控制量給PTC加熱板控制端。根據(jù)前面求得的流水線加熱爐各個爐區(qū)的數(shù)學模型，利用Ziegler-Nichols整定方法確定PID控制的初始參數(shù)。免費論文。

由于流水線加熱爐是純滯后系統(tǒng)，所以PID控制中微分不起作用，選用PI控制方式。進過計算，求得預熱區(qū)初始控制參數(shù)為：Kp=0.237，Ki=0.0036；高溫區(qū)初始控制參數(shù)為：Kp=0.26，Ki=0.0034；降溫區(qū)初始控制參數(shù)為：Kp=0.265，Ki=0.0039。利用PID控制初始參數(shù)對流水線加熱爐的各個區(qū)爐膛進行溫度控制，得到控制的結果。

根據(jù)PID參數(shù)調節(jié)原則，Kp值大偏差減小，Ki能消除控制中的靜態(tài)誤差，但是Ki的值增大可能導致系統(tǒng)振蕩，經(jīng)過實驗調整之后，利用PID控制方式對流水線加熱爐的三個區(qū)控制得到結果，穩(wěn)定時溫差都在±1℃以內。

6.模糊控制方案

模糊控制是智能控制的一種，是操作者根據(jù)自己的經(jīng)驗，設計能模仿人工智能的模糊控制器進行的控制，模糊控制不需要知道被控對象的數(shù)學模型就能得到很好的效果。模糊控制器是模糊控制的核心，在MATLAB中有模糊推理編輯系統(tǒng)，編輯好的模糊推理過程能在Simulink的模糊控制器模塊中直接調用。選擇描述模糊變量的詞集為7個{負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，隸屬度函數(shù)的形狀選擇三角型，根據(jù)掌握的流水線加熱爐的特性。在模糊推理系統(tǒng)中輸入規(guī)則后保存，就可以被Simulink模糊控制工具箱里的FuzzyController with Ruleviewer模塊調用了。設定溫度與爐膛實際溫度之間的誤差通過模糊控制器，輸出控制量給PTC控制端，控制其加熱功率。調整控制器比例因子和量化因子，得到控制結果。同樣，對每個爐區(qū)的模糊控制結果溫差都在±1℃以內。

7.結論

從對流水線加熱爐的各個爐膛的PID控制和模糊控制的結果曲線可以看出， PID控制方式的超調量比較大，σss在10℃左右，而模糊控制方式σss在5℃以內；然而，模糊控制的響應時間要比PID控制的響應時間短的多。綜上，利用模糊控制方案對于控制具有大慣性、大滯后的復雜系統(tǒng)，比PID控制更有優(yōu)勢；并且模糊控制不需要知道被控對象的數(shù)學模型，實現(xiàn)起來比PID控制簡單。本文中所利用的半實物仿真控制方法，便于修改控制參數(shù)和設計控制器，縮短實驗時間，節(jié)約成本，可以在過程控制中推廣利用。

參考文獻

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第8篇：計算機仿真技術論文范文

論文摘要：探討了電氣及自動化專業(yè)控制類相關課程關系及地位，結合控制類課程的問題進行深入的分析與研究，從教學內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。

對于電氣及自動化信息類專業(yè)學生來講，控制類相關課程具有重要地位，主要包含“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等相關課程?！白詣涌刂评碚摗焙汀艾F(xiàn)代控制理論”課程是研究自動控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業(yè)基礎課該課程，是一門重要的控制類專業(yè)的基礎課，具有較強的理論性，對于工程實踐具有重要的指導作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業(yè)，越來越多的非控制類專業(yè)也都把自動控制理論作為一門重要的專業(yè)基礎課來學習。但是“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”課程數(shù)學計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業(yè)課，沒有具體應用的物理模型，僅以數(shù)學模型為基線講，學生往往會認為“自動控制理論”與專業(yè)無關而無學習興趣，這是多年來常規(guī)教學始終感到困惑的原因。而后續(xù)“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”專業(yè)課是以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。如何講授“強理論性”課程，使學生真正認識到學好理論可獲得對電氣信息類多門專業(yè)課的理論支撐，從而學好后續(xù)專業(yè)課程是教學改革的主要目的。需結合“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”專業(yè)基礎理論課程與“運動控制理論”、“儀表及過程控制”，“計算機控制”專業(yè)課程的問題進行深入的分析與研究，從教學內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。

本項目探討了如何更新和重組控制理論相關課程的教學內容，保證教學內容的系統(tǒng)性、先進性和實用性，以適應形勢發(fā)展的需要。提出如何學習和掌握這些課程，包含“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等控制類課程的教學內容的一些方法和措施。

一、教學內容、方法及形式改革

1.教學設計

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時的教學內容，加強現(xiàn)論及現(xiàn)代方法的內容，很好地解決先修課程和后續(xù)課程的銜接問題，避免內容的重復，進一步優(yōu)化課程體系。建立一套適應性強的包括理論講授、計算機輔助設計、實踐教學和強化訓練等方面在內的全方位教學新體系。

2.教學方法

將課堂教學、實驗教學、課程研討、網(wǎng)絡教學等有機地結合起來，并充分利用多媒體教學手段提高教學效率、創(chuàng)造視覺的新感受、激發(fā)學生的學習興趣和熱情。內容取材時，不僅體現(xiàn)控制理論課程內知識點之間的內在聯(lián)系，還體現(xiàn)課程群之間的相互關系。

3.教學手段

在教學組織過程中，積極采用現(xiàn)代信息技術改進傳統(tǒng)的教學手段，在多媒體教學、網(wǎng)絡課程等方面努力探索。統(tǒng)一制作“自動化概論”、“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“過程控制理論”、“計算機控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件在課程網(wǎng)頁上，可供學生課余預習、瀏覽、復習等。另外，教學大綱、授課計劃、實驗指導書、學習指導以及教材和參考文獻均可通過網(wǎng)絡方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯(lián)系方式，密切授課教師與同學之間的聯(lián)系，使學生有問題可及時獲得老師的輔導答疑，也可通過網(wǎng)上答疑相互交流，打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽課和答疑共享。

4.教學改革與教學研究

精簡教材和教學內容，教學組定期進行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內容上的重復，使其與其他相關課程融合為一個有機的整體。建設可用于大多數(shù)工科專業(yè)的“控制理論”平臺課程。不斷改進和完善本課程的新體系結構，充分體現(xiàn)其基礎性、應用性、前沿性和系統(tǒng)性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強化自主性、設計性、綜合性和創(chuàng)新性；以MATLAB軟件為基礎，構造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發(fā)先進的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實驗融入到教學過程中，使教學更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網(wǎng)站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設、網(wǎng)絡統(tǒng)計功能、遠程教學管理系統(tǒng)、虛擬實驗內容的擴展及網(wǎng)絡版的開發(fā)等；使其真正成為學生自主學習、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統(tǒng)一考試，流水閱卷，考后進行詳細的試卷分析。

二、實踐教學改革

實踐性教學環(huán)節(jié)是學生能力培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。工科學生除要掌握一定的工程技術知識外，還要有較強的實際動手能力。

1.改革實驗課教學，建立體化實驗教學體系

實驗教學是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，驗證所學理論，而且對所學內容能夠提出一些新的見解。為了適應教學改革的需要，在實驗室建設方面的指導思想是：將傳統(tǒng)的模擬實驗與MATLAB環(huán)境下的仿真實驗相結合，將基礎理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設計型實驗相結合，將基本實驗與創(chuàng)新實驗相結合，建立一個立體化的實驗教學體系，從而滿足不同階段實踐教學的需要，為激發(fā)學生的創(chuàng)新意識提供硬件平臺。

由于實驗課內容和形式的多元化，大大激發(fā)了學生做實驗的主動性、積極性和創(chuàng)新性，學生可以通過預約或上網(wǎng)自主地開展多項實驗，進行理論驗證、性能分析和綜合設計，對提高學生的實踐能力和本課程的學習都將起到良好的作用。

課程組織形式與教師指導方法，對于教學大綱規(guī)定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導完成；對于設計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗，學生自己利用課余時間完成，可以預約指導教師給予宏觀上的指導。

2.積極開展大學生科研實訓活動、參與教師科研項目

引導學生積極參加大學生科研實訓項目，吸引有興趣的學生參與教師的科研活動，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)和團隊合作精神，提高學生初步的科學研究能力以及工程實踐能力，培養(yǎng)學生獲取知識及撰寫論文的能力。

三、控制理論專題授課方案

根據(jù)“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”課程大綱的要求，在適當時候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進行比較、處理、揉合，組織成各個專題，以高質量、高水平、高效率來達到最佳教學效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內容，使之濃縮為精華，又吸引了學生的注意力和參與興趣。

四、應用現(xiàn)代教育技術

開發(fā)研制了計算機輔助教學課件。教學課件以教材為藍本，包含簡明、清晰的授課講義、重點、難點、例題演示、控制系統(tǒng)計算機仿真和控制系統(tǒng)分析計算等內容，既有課本內容的直接再現(xiàn)，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現(xiàn)手段。課件以計算機為載體，既可用于課堂教學，又可通過上網(wǎng)，供學生進行自學和課后復習使用?？刂评碚摰姆治龇椒ㄓ泻芏鄨D解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態(tài)空間法等。利用計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準確繪制出清晰美觀的畫面。采用動畫技術后，圖形的來龍去脈可用動態(tài)演示。計算機的圖形演示與教師的講授相結合，使教學內容形象化、具體化和生動化，增進學生的理解，提高學生的學習興趣。

計算機仿真技術在實驗教學中的應用為實驗教學帶來極大的方便。仿真實驗具有建模方法簡單、參數(shù)調整方便、結果可視性好等優(yōu)點，克服常規(guī)實驗內容單調、缺乏變化、元器件制約參數(shù)調整以及實驗設備數(shù)量有限等不足。在教學中適當介紹并應用MATLAB軟件，并設計出計算機輔助實驗教學軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界面，將MATLAB控制工具箱的相關功能集成一體。

網(wǎng)絡教學平臺開發(fā)。網(wǎng)絡教學能真正體現(xiàn)學生的主體作用。在網(wǎng)絡中，學生可以利用網(wǎng)絡的交互性、檢索性等特點來選擇自己需要的內容進行獨立學習。學生可以在任何時間進行自主學習，并且與教師在網(wǎng)上交流，探討問題，在教學中發(fā)揮積極作用。

五、建立科學、有效的教學信息回饋

堅持洛陽理工學院本科畢業(yè)班所有學生中，實施“‘控制理論’相關課程的學習調查”制度。不定期進行相關問卷，包含這門課程是否易學、學習難點、學習方法、是否能學以致用等幾個方面的內容，充分了解學生學習這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據(jù)，收到良好的效果。

六、結束語

在新世紀中，控制類學科將具有更加光明的前景，控制類研究內容將具有挑戰(zhàn)性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動化專業(yè)控制類課程的內容將不斷地發(fā)展和更新，電氣自動化專業(yè)控制類課程設置及教學內容改革研究也將進一步進行下去。

參考文獻：

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第9篇：計算機仿真技術論文范文

關鍵詞：消費者行為 支持向量機 保健品 仿真技術

引言

消費者行為不僅是營銷策略的基礎，也是目前的熱點研究話題之一。國外早在20世紀50年代就形成了以市場為導向的營銷理念，消費者由“經(jīng)濟人”向“社會人”轉變；20世紀80年代進入個性化營銷（微量營銷）階段，開始了以研究消費者行為為主要任務的營銷手段。消費者作為“社會人”，其行為除受自身屬性的影響外，還受消費行為心理、市場前景和預期效果等的作用。因此，分析不同消費者的屬性，總結影響它們的各種因素，揭示消費行為的變化規(guī)律，建立購買行為的分類模型，為今后研究消費者行為的回歸問題奠定基礎。

保健品行業(yè)發(fā)展

我國的保健品行業(yè)從20世紀80年代起步，經(jīng)過二十多年的發(fā)展逐漸壯大（徐劍鋒，2011），“保健”一詞深入人心。保健品的發(fā)展趨勢如表1所示。但就人均來看，我國的保健品消費僅為歐洲發(fā)達國家的30%左右，還有很大的增長空間。為了減緩競爭程度的加劇，開辟更廣的消費途徑，保健品進入了新的變革期。

SVM模型構建

支持向量機（SVM）（鄧乃楊等，2004）基于VC維理論和結構風險最小化原理，通過核函數(shù)實現(xiàn)到高維空間的非線性映射，引入松弛變量和懲罰參數(shù)，具有良好的泛化能力或推廣能力。其一般步驟如下：

第一步：給定訓練集T={（x1，y1），…，（xl，yl）}∈（Rn×y）l，其中xi∈Rn，指樣本的各屬性指標；yi∈y={1，-1}，i=1，…，l，代表分類標簽。

第二步：選取合適的核函數(shù)K（x，x`）和懲罰參數(shù)C>0，引入非負的松弛變量ξi=（ξ1，…， ξl）T，其中ξi用來軟化約束條件，獲得廣義最優(yōu)超平面的原始最優(yōu)化問題：

s.t. yi（（w·xi）+b）≥1-ξi，i=1，…l，

ξi≥0，i=1，…l，C≥0.

第三步：引入Lagrange函數(shù)：，其中α=（α1，…αl）T∈Rl+為Lagrange乘子。

第四步：由KKT條件bL（w，b，α）=0，wL（w，b，α）=0和ξL（w，b，α）=0，得到原始問題的對偶問題即凸二次規(guī)劃問題：，

，得解α*=（α*1，…α*l）T。

第五步：計算，選取位于開區(qū)間（0，c）中的α*的分量α*j，據(jù)此計算。

第六步：構造決策函數(shù)：，其中符號參數(shù)

實例仿真

（一）數(shù)據(jù)的預處理

原始數(shù)據(jù)通過問卷的形式獲得，問卷主要針對消費者自身的屬性（包括性別、年齡、學歷、工作地、收入狀況、職務類別、消費心理（張麗莉，2010）、市場看法等）展開，并將屬性特征進行數(shù)據(jù)化處理（見表2）。

（二）SVM的訓練與預測

發(fā)放調查問卷55份，收回52份，收回率94.5%；經(jīng)過合理性選擇，得到有效問卷46份，有效率約占收回問卷的88.5%，整理得到如表3所示的原始數(shù)據(jù)。

根據(jù)SVM進行分類預測的一般步驟，將表3中編號i=1…35的樣本作為訓練集，得到相對的最優(yōu)參數(shù)、訓練模型；i=36…41作為測試集，用來檢測各參數(shù)和優(yōu)化SVM模型；通過預測i=42…46的樣本，得到如表4所示的預測結果。

（三）結果分析

本文借助計算機仿真技術，通過選取不同的核函數(shù)和合適的參數(shù)（李盼池等，2005）實現(xiàn)了對消費者行為的預測，而且預測準確度很高，直觀展示了SVM在建立消費者行為模型上，具有一定的實用價值。在模擬實驗中，選取RBF核函數(shù)會得到比使用其他核函數(shù)圖像更加平滑，擬合效果更好，在以后的使用中應優(yōu)先考慮。

結論

指標向量xi的多維性，造成了仿真實驗中大量復雜的運算，這時選擇合適的核函數(shù)至關重要。不同的核函數(shù)在解決不同的問題上發(fā)揮著不同的作用。本文通過對常見的四個核函數(shù)模擬分析，用其構成的SVM模型進行消費者行為預測。實驗表明，SVM相對于其他分類算法在真實分類中的不理想效果，具有更高的準確度和實用性。

在此之前研究消費者行為方面的論文，多是針對單一屬性的消費群體進行分析的。本文在小樣本條件下，基于支持向量機原理，對影響購買行為的不同因素進行較為系統(tǒng)的分析歸納，并將已有的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的libsvm工具箱等計算機技術相結合進行SVM分類機仿真建模，得到?jīng)Q策函數(shù)，實現(xiàn)對單一消費者進行行為分析和預測，更直接地對保健品的生產(chǎn)、營銷和定位提供指導，為企業(yè)有計劃、有準備地進行營銷活動提供理論支持。

盡管如此，本文也存在著一些潛在不足，如問卷的選項設置或有不盡合理的地方；問卷采用網(wǎng)上的方式，其真實性難以保證等。支持向量機在消費者行為方面的研究還屬于發(fā)展階段，很多工作有待于進一步研究：如何選擇更合理的屬性特征、更合適的核函數(shù)和參數(shù)，提高模型的泛化能力或推廣能力；怎樣建立高精度的消費者購買能力與屬性特征的回歸模型；如何將支持向量機算法與其他算法相結合，提高解決問題的速度和效率等。

綜上所述，支持向量機通過選擇適當?shù)暮撕瘮?shù)和參數(shù)，在解決小樣本、高維模式和非線性問題上具有很強的優(yōu)勢。在對消費者行為模式的研究中，得到的預測效果將比其他數(shù)學模型準確很多，具有廣泛的實踐價值。

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