仿真技術(shù)特點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：Proteus；仿真；光電傳感器；教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：劉丹（1976-），男，湖南長(zhǎng)沙人，湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信系，講師。（湖南 長(zhǎng)沙 410205）

基金項(xiàng)目：本文系高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)骨干教師國家級(jí)培訓(xùn)項(xiàng)目電氣自動(dòng)化技術(shù)企業(yè)頂崗培訓(xùn)（項(xiàng)目編號(hào)：18122302）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）30-0130-02

光電傳感器是傳感器與檢測(cè)技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，廣泛應(yīng)用于各種光控電路。光電傳感器能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，利用一些特定材料的光電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)。由于是對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)，光電傳感器在教學(xué)中搭建實(shí)物試驗(yàn)比較困難，內(nèi)容顯得較為抽象，有一定的教學(xué)難度，學(xué)生學(xué)習(xí)也有難度。筆者經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過Proteus軟件，搭建光電傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)，取得了較好的教學(xué)效果。

一、Proteus仿真教學(xué)簡(jiǎn)介

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。使用Proteus 軟件進(jìn)行傳感器及其檢測(cè)電路設(shè)計(jì)是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在教學(xué)實(shí)踐中，通過使用 Proteus 軟件對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映對(duì)傳感器的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識(shí)更容易接受，更容易提高。實(shí)踐證明，使用 Proteus進(jìn)行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作能極大提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。

二、光電效應(yīng)及光電器件的Proteus仿真

1.光電效應(yīng)

光可以認(rèn)為是一種能量傳遞的方式，它是由一定能量的粒子組成，這種粒子叫做光子。光的頻率越高，光子的能量越大，用光照射物體，可以看做是光子對(duì)該物體的一系列撞擊，物體的粒子接受光子的撞擊后獲得能量，產(chǎn)生的電效應(yīng)就是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)。光照射在某一物體上，使電子從這些物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電現(xiàn)象，也叫做光電發(fā)射。當(dāng)光照射于某一物體上，使物體的導(dǎo)電能力發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應(yīng)，也叫做光電導(dǎo)現(xiàn)象。利用內(nèi)光電效應(yīng)可以制成光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等光電轉(zhuǎn)換器件，這些都是常見的光電傳感器。

2.光電器件的Proteus仿真

利用光電效應(yīng)可以制作出各種類型的光電轉(zhuǎn)換器件，即光電傳感器。常見的光電器件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、光電管等。

（1）光敏電阻。光敏電阻是基于內(nèi)光電效應(yīng)的光敏傳感器，當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值降低；光照越強(qiáng)，阻值越小。其暗電阻一般為1MΩ，其亮電阻（當(dāng)光照為10lX時(shí)）一般為幾百歐姆到幾千歐姆。光敏電阻一般是將半導(dǎo)體材料粉末燒結(jié)在陶瓷襯底上面，形成一層膜，用兩個(gè)引線引出。有的在外部用防潮材料或者玻璃外殼將其密封，起到保護(hù)作用。按照光譜特性及其工作波長(zhǎng)，光敏電阻可分為紫外光、紅外光和可見光光敏電阻。通過Proteus提供的光電元件，搭建的光敏電阻電路如圖1所示，可以通過調(diào)節(jié)圖中模擬的燈照強(qiáng)度來仿真光照的強(qiáng)度，箭頭向上調(diào)節(jié)是光照加強(qiáng)，向下調(diào)節(jié)是光照減弱。通過調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度可以在LDR1中獲得一個(gè)隨光照變化的電流，加上電阻分壓電路，就可以構(gòu)成一個(gè)光電電阻的仿真模型。當(dāng)光照強(qiáng)度越大時(shí)，電流越大，電阻越小。此電路中，電流經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓，光照越強(qiáng)，輸出電壓越大。

（2）光敏二極管和光敏三極管。光敏二極管是一種利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)型光敏傳感器，與一般的二極管不同的是，PN結(jié)上裝有透明的外殼，用來接受光照。光敏三極管與普通三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型，有兩個(gè)PN結(jié)，其中集電結(jié)具有光敏特性，相當(dāng)于一個(gè)光敏二極管。在應(yīng)用時(shí)，集電結(jié)反偏、發(fā)射結(jié)正偏，在光照的影響下可以等效看成是光敏二極管產(chǎn)生的光電流在三極管中進(jìn)行放大，其光電流比光敏二極管的光電流要大很多，也就是光敏三極管的靈敏度比光敏二極管要高。光敏三極管常用的材料一般是硅，一般只引出集電結(jié)和發(fā)射結(jié)，外形和發(fā)光二極管相同。光敏三極管的Proteus仿真電路如圖2所示，光敏三極管跟光敏二極管類似，一般只有E和C極，沒有光照時(shí)暗電流非常小，有光照時(shí)，電流隨著光照強(qiáng)度增大而增大。在本電路中，發(fā)光二極管與光敏三極管是成對(duì)出現(xiàn)的，通過RV1來調(diào)節(jié)發(fā)光二極管中的電流，從而達(dá)到模擬調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的目的。電流越大，說明光照越強(qiáng)。光敏三極管感受發(fā)光二極管中的光照強(qiáng)度變化，E極和C極間的電流隨著光照強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)變化，通過調(diào)節(jié)RV1就可以調(diào)節(jié)光敏三極管的輸出電流。

三、光電傳感器的應(yīng)用仿真

光電傳感器的應(yīng)用非常廣泛，直接影響被測(cè)對(duì)象的光量變化的參數(shù)都可以直接檢測(cè)，而現(xiàn)實(shí)中引起光亮變化的因素有很多，可以是光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可以把其他被測(cè)的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成光量變化來進(jìn)行檢測(cè)，這些參數(shù)可以是零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度。光電傳感器還可以應(yīng)用于物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得了廣泛應(yīng)用。

上面已經(jīng)搭建好了光敏電阻和光敏三極管兩個(gè)光敏器件的仿真模型，利用這兩個(gè)光敏器件再設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)碾娐肪涂梢灾谱鞒龉饷魝鞲衅鞯膽?yīng)用電路。在實(shí)際教學(xué)中，通過分析兩個(gè)光控電路實(shí)例可以加深對(duì)光敏傳感器的理解，掌握被測(cè)參數(shù)怎樣轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)掌握光敏器件的使用、光電傳感器的實(shí)際應(yīng)用、掌握光控電路的設(shè)計(jì)方法都有很大的幫助，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)和制作出光電傳感器應(yīng)用的實(shí)際產(chǎn)品。

1.光電報(bào)警電路

很多場(chǎng)合需要根據(jù)光照的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)不同控制，完成不同的工作。本實(shí)例是利用光敏電阻設(shè)計(jì)一個(gè)弱光報(bào)警電路，可以根據(jù)光線的強(qiáng)度發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如圖3所示，LDR1為光敏電阻，可以通過調(diào)節(jié)強(qiáng)、弱按鈕來調(diào)節(jié)光照的強(qiáng)度，同時(shí)調(diào)節(jié)光敏電阻內(nèi)電流的大小。LDR1、RV1、R1構(gòu)成了光電測(cè)量電路，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。Q1、Q2組成的是開關(guān)電路，控制下一級(jí)自激振蕩電路，Q3、Q4是自激振蕩電路，輸出脈沖信號(hào)。當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻內(nèi)的電流較大，經(jīng)過電阻RV1轉(zhuǎn)換為電壓后，輸出的電壓較?。妷号c光照強(qiáng)度成反比），此時(shí)三極管Q1、Q2截止，Q3、Q4電路不工作。當(dāng)光照變?nèi)?，輸出的電壓變大，在該電路中，電壓約為2.1V，三極管Q1、Q2導(dǎo)通，Q3、Q4電路工作。Q3、Q4電路為自激振蕩電路，電路工作時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，如圖4所示，此信號(hào)加載在揚(yáng)聲器上，發(fā)出“滴滴”的報(bào)警聲音。這樣就實(shí)現(xiàn)了光照較弱時(shí)自動(dòng)報(bào)警的功能。

2.光電路燈控制電路

利用光敏三極管來實(shí)現(xiàn)路燈的控制，白天光線較強(qiáng)，路燈熄滅，晚上光照弱，路燈亮。該電路也可以采用光敏二極管來實(shí)現(xiàn)，光敏二極管和光敏三極管在應(yīng)用上除了光電流不同之外，其應(yīng)用的電路的結(jié)構(gòu)基本是一樣的。不管是光敏二極管還是光敏三極管都是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流，其檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該是將電流轉(zhuǎn)換成電壓，利用電壓來控制相應(yīng)的電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。電路設(shè)計(jì)如圖5所示，U1（OPTOCOUPLER-NPN）為光電耦合型NPN三極管模型，可以通過調(diào)節(jié)輸入電流模擬光照強(qiáng)度的變化來控制光敏三極管的輸出電流。RV1、U1組成光電檢測(cè)電路，通過RV1來調(diào)節(jié)光電三極管的輸入電流，模擬光照變化。U2（施密特非門40106）、三極管Q1構(gòu)成開關(guān)電路，直流繼電器LR1是驅(qū)動(dòng)電路，作用是驅(qū)動(dòng)路燈D2。

電路工作原理分析：在白天，光照較強(qiáng)，光敏三極管輸出的電流較大，轉(zhuǎn)換成電壓后輸出的電壓比較高，經(jīng)過40106這個(gè)施密特非門，變成低電平加在三極管的基極，此時(shí)三極管截止，路燈不亮。在晚上，光照較弱，光敏傳感器輸出地電壓較低，經(jīng)40106非門后變成高電平加在三極管基極，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電，路燈被點(diǎn)亮。

四、小結(jié)

光敏傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，在實(shí)際教學(xué)中，實(shí)物實(shí)驗(yàn)搭建比較困難，學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象，不易理解。通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，用Proteus軟件設(shè)計(jì)光電器件的模型，模擬其將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過程，能夠很好地理解光電傳感器的性能及其工作原理。在兩個(gè)實(shí)例電路的分析中，光電傳感器的使用方法、光控電路的設(shè)計(jì)、電路參數(shù)的調(diào)節(jié)、變化規(guī)律都很直觀。通過教學(xué)實(shí)踐證明，在光電傳感器的教學(xué)中采用Proteus仿真教學(xué)能夠降低教學(xué)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果有較大提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]百度百科. Protues[EB/OL]. http：///link？url=Xrw

bqeAcGIFvVyMirQD6cgjGNIGJXh6QQLCGzibiHKPor_RcESzQdEBUMwb

TPqIKwg309D2dJ5koAH-cAsymB_.

[2]馮成龍，劉洪恩.傳感器應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目化教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

第2篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；動(dòng)態(tài)特性；數(shù)字仿真

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，其運(yùn)行的安全性以及可靠性在很大程度上會(huì)受到繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)特性的影響，但是在實(shí)驗(yàn)室里面卻無法準(zhǔn)確的將真實(shí)情況表現(xiàn)出來。當(dāng)前解決此類問題的方法主要有兩種，一種是通過電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬裝置對(duì)故障進(jìn)行模擬，校驗(yàn)繼電保護(hù)，該種方法是最傳統(tǒng)的方法具有靈活性差、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本高等不足；另外一種是通過故障再現(xiàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)故障期間電壓以及電流數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換，并在博愛和繼電器中將其輸入進(jìn)而對(duì)它的動(dòng)作行為進(jìn)行觀察。該種方法必須要與故障再現(xiàn)以及測(cè)試設(shè)備，其是非常昂貴的，而且對(duì)裝置內(nèi)部程序的邏輯以及元件配置情況無法觀察，只對(duì)已有的設(shè)備具有適用性。文中所提出軟件對(duì)可以實(shí)現(xiàn)任何繼電保護(hù)裝置元件及其組成系統(tǒng)的模擬，使用EMTP對(duì)故障期間的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行校驗(yàn)。該種方法可以隨意改變保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、故障地點(diǎn)以及故障類型等。對(duì)現(xiàn)有的或者是正在研制中的保護(hù)裝置都具有適用性，它幾乎有成本低以及效率高等優(yōu)點(diǎn)。文中的軟件采用了Wisual C++6.0語言作為開發(fā)工具。

軟件的動(dòng)態(tài)仿真原理分析

使用程序模塊來實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置包括電壓元件、電流元件、阻抗元件、功率方向元件、時(shí)間元件、差動(dòng)元件以及各種邏輯元件在內(nèi)的各種功能元件。仿真時(shí)將這些功能元件通過圖形操作來組成軟件框圖；對(duì)正在研制的保護(hù)裝置或者是即將投入運(yùn)行的保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，根據(jù)投入運(yùn)行電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)，通過EMTP仿真獲得相關(guān)的參數(shù)值并將其輸入到保護(hù)軟件框圖的測(cè)量元件當(dāng)中，對(duì)保護(hù)元件的動(dòng)作以及它們之間的時(shí)間配合關(guān)系進(jìn)行觀察，最后就可以觀察到保護(hù)裝置整體的動(dòng)作情況；對(duì)于已經(jīng)投運(yùn)的保護(hù)裝置，對(duì)故障的原因分析分方法和以上的方法是一樣的。一般動(dòng)態(tài)仿真可以通過連續(xù)仿真、斷點(diǎn)方針以及單點(diǎn)仿真這三種方式來實(shí)現(xiàn)?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況對(duì)仿真度的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)

文中所設(shè)計(jì)的軟件如圖1所示，該軟件采用了面向?qū)ο蟮木幊碳记?，保證了其的層次性以及易擴(kuò)展性。該種結(jié)構(gòu)也和面向?qū)ο蟮奶匦允窍喾?。首先進(jìn)行基類元件類的構(gòu)造，它集所有元件的特性于一身，可對(duì)其進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)以及刪除等操作。時(shí)間元件、邏輯元件、測(cè)量元件以及其它元件就是由基類派生的來的，其中測(cè)量元件主要包括電壓、電流、功率方向以及阻抗元件，要將電壓以及電流采樣點(diǎn)諧波分析結(jié)果輸入到這些元件當(dāng)中；在邏輯元件中應(yīng)輸入與之相關(guān)元件的動(dòng)作情況。其它元件主要包括啟動(dòng)元件、電流以及電壓互感器斷線檢測(cè)元件等。對(duì)于所有測(cè)量元件得到的測(cè)量值均可視為一個(gè)數(shù)學(xué)公式的計(jì)算值。

圖1保護(hù)元件結(jié)構(gòu)圖

軟件的結(jié)構(gòu)、功能以及特點(diǎn)

3.1軟件的結(jié)構(gòu)

下圖圖2為軟件的結(jié)構(gòu)圖，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真之前用戶應(yīng)通過軟件的編輯功能將保護(hù)的邏輯框圖繪制出來，且選取一組故障電流和電壓的數(shù)據(jù)，根據(jù)保護(hù)的實(shí)際要求做好濾波計(jì)算，將處理之后的數(shù)據(jù)輸入到測(cè)量軟件當(dāng)中進(jìn)保護(hù)仿真。在仿真是對(duì)每按照順序?qū)γ恳卉浖M(jìn)行查詢，對(duì)于測(cè)量元件應(yīng)該根據(jù)其電壓、電流、公路方向以及阻抗等來確定出合適的公式將測(cè)量值計(jì)算出來，然后將其和定值放在一起進(jìn)行比較，如果滿足要求就發(fā)生動(dòng)作；邏輯元件是否動(dòng)作主要是根據(jù)和它輸入端連接在一起的元件的動(dòng)作情況決定的。為了提示用戶，發(fā)生動(dòng)作之后的元件出口位置會(huì)變成紅色。所以元件每循環(huán)一次時(shí)鐘會(huì)隨著向前走一個(gè)步長(zhǎng)，其是可以可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的，為了確保仿真的正確程度，對(duì)循環(huán)一次后的時(shí)間步長(zhǎng)應(yīng)進(jìn)行檢查看它是否比兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的間隔大，以免造成忽略掉某些采樣點(diǎn)造成元件狀態(tài)的變化，導(dǎo)致仿真結(jié)果不準(zhǔn)。在查詢完所有的元件之后才能撥動(dòng)仿真時(shí)鐘，所以仿真結(jié)果不會(huì)受到程序快慢的影響。

圖2軟件結(jié)構(gòu)圖

3.2軟件的功能特點(diǎn)

3.2.1圖形化操作

文中所開發(fā)的是一個(gè)圖形化的仿真軟件，繼電保護(hù)邏輯框圖的編輯功能作為軟件的基本功能。為了使得所開發(fā)的圖形編輯功能可以很容易的和各種分析功能的接口相連接，向它們提供統(tǒng)一的圖形用戶界面，所以要確保所開發(fā)系統(tǒng)的獨(dú)立性較高，同時(shí)確保其具有易擴(kuò)充性。文中所開發(fā)的保護(hù)框圖編輯系統(tǒng)具有的功能和特點(diǎn)有：第一，給各種不同的保護(hù)元件提供了相應(yīng)的繪圖工具，通過其可繪制各種元件，操起起來簡(jiǎn)單方便；第二，可以對(duì)各種元件進(jìn)行包括移動(dòng)、復(fù)制、刪除等在內(nèi)的操作，亦可對(duì)整塊對(duì)圖形進(jìn)行操作，所以的操作和Windowsz的標(biāo)準(zhǔn)操作相一致；第三，具有和AutoCAD一樣的對(duì)敏感點(diǎn)的捕捉功能。其可依據(jù)各個(gè)元件在圖形中所處的位置將它們之間的關(guān)系確定出來，這樣在繪圖中就可以省掉很多工作，由于無需輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接關(guān)系的工作，也就不會(huì)有出錯(cuò)情況出現(xiàn)。軟件還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)框圖連接線的錯(cuò)誤進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。

3.2.2其它功能

第一，濾波的各種算法均可提前編好，所以用戶可以根據(jù)實(shí)際需求來選擇算法，這樣就很容易對(duì)各種原理的保護(hù)進(jìn)行仿真；第二，在數(shù)據(jù)庫里面存有繼電保護(hù)的定值，這樣在框圖上可直接檢查和修改保護(hù)定值，對(duì)其的校驗(yàn)也顯得很簡(jiǎn)單了。對(duì)元件進(jìn)行雙擊在彈出的對(duì)話框中可以對(duì)元件的編號(hào)以及特性進(jìn)行修改；第三，該軟件中，用戶只需將數(shù)條簡(jiǎn)單的直線和圓弧給出任意種類的動(dòng)作特性就會(huì)形成，也就是說其實(shí)現(xiàn)了阻抗元件的自定義特性；第四，通常在保護(hù)框圖中對(duì)邏輯元件使用的比較多，在繪制時(shí)經(jīng)常需要對(duì)其屬性以及輸入端的個(gè)數(shù)進(jìn)行變更，基于此種情況，該軟件開發(fā)除了具有自定義功能的邏輯元件，這樣就使得用戶繪制更加方便；第五，此軟件所使用的數(shù)據(jù)符合我國電力行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是我國故障動(dòng)態(tài)記錄設(shè)備暫態(tài)數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，因此其具有較強(qiáng)的適用性；第六，通過該軟件可以獲得很多的圖形和曲線；第七，可根據(jù)需要選擇仿真到底是單步進(jìn)行還是連續(xù)進(jìn)行，這樣用戶就可以很清楚的對(duì)故障時(shí)包含匯總所以元件的動(dòng)作情況以及它們之間的時(shí)間配合關(guān)系進(jìn)行觀察，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作原因的查找。除此之外，軟件還可以讀設(shè)計(jì)階段保護(hù)的性能進(jìn)行分析，在很大程度上可以新型保護(hù)研制所需要的時(shí)間。

接口問題分析

通常真實(shí)感受故障的數(shù)據(jù)位于A/D變換后的數(shù)據(jù)線上，故障數(shù)據(jù)是通過保護(hù)定時(shí)中斷獲取的，但是在故障錄波器中的數(shù)據(jù)是數(shù)字量，這時(shí)出現(xiàn)的問題就是二者的采樣率不同，若需要使用這些數(shù)據(jù)就需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得采樣率保持一致，具體的解決方法可以參考Comtrade格式標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語

綜上所述，文中提出的軟件具有使用方便、功能齊全、成本低以及適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可將其用于對(duì)繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)開發(fā)以及故障分析中，在人員的培訓(xùn)以及調(diào)試方面也可以使用。在這里需要說明的是，該軟件作為對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行分析的軟件，硬件還是需要通過動(dòng)態(tài)模型以及故障再現(xiàn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。文中已經(jīng)分析了該軟件的整體框架，還需要進(jìn)行濾波計(jì)算以及各種功能軟件的編制，其正在進(jìn)行。在很大程度上軟件仿真的真實(shí)性這準(zhǔn)確性都會(huì)受到各種元件實(shí)現(xiàn)算法和真正保護(hù)裝置之間的一致性程度的影響，因此希望各個(gè)生產(chǎn)廠家積極配合，向用戶和相關(guān)廠家提供質(zhì)量性能更好的工具。

參考文獻(xiàn)

[1]郭征,賀家李,楊洪平,柳煥章,盧放.電力系統(tǒng)故障時(shí)繼電保護(hù)裝置動(dòng)態(tài)特性的數(shù)字仿真[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2003(11).

第3篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】電子測(cè)量技術(shù)；Proteus仿真

1 電子測(cè)量教學(xué)中存在的問題

《電子測(cè)量技術(shù)》是高等職業(yè)院校電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)課，其目的在于使學(xué)生理解常用電子測(cè)量?jī)x器結(jié)構(gòu)、原理，會(huì)正確選擇和使用電子測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量，培養(yǎng)學(xué)生成為具有電子信息技術(shù)基本技能和綜合職業(yè)能力的，在電子信息領(lǐng)域適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理及服務(wù)第一線工作的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法多采用老師首先講授理論，然后再實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的方法，隨著現(xiàn)有高職生源水平的下降，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能取得良好的教學(xué)效果，這就要求教師要根據(jù)實(shí)際情況，利用先進(jìn)的教學(xué)手段和技術(shù)條件進(jìn)行教學(xué)方法和形式上的改革。

多媒體技術(shù)是現(xiàn)代教育的一種有效的教學(xué)手段，教師可以將晦澀難懂的理論知識(shí)利用圖片，動(dòng)畫等多種形式演示出來，既能引起學(xué)生興趣也能使學(xué)生更容易理解知識(shí)。但是單純的圖片或者動(dòng)畫演示對(duì)于《電子測(cè)量技術(shù)》這門課程顯然的不夠的，它涉及到很多具體電路和儀器的工作原理，這些儀器的構(gòu)成原理和使用方法較難理解。

2 Proteus仿真在電子測(cè)量教學(xué)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為現(xiàn)代工程中的一種有效手段，所以我們?cè)诮虒W(xué)過程中使用了電路仿真軟件Proteus。Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的一款EDA工具，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及器件。

我們以信號(hào)發(fā)生器為例，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)中來，采用項(xiàng)目教學(xué)法，讓學(xué)生利用之前所學(xué)的電路知識(shí)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器。

信號(hào)發(fā)生器總方案如下：

信號(hào)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過整形電路將正弦波變換成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波―方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生正弦波波―方波，再將方波變換成三角波的電路設(shè)計(jì)方法。由RC橋式正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波，經(jīng)過遲滯比較器產(chǎn)生方波，再由積分電路產(chǎn)生三角波。

學(xué)生通過設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的電路了解了信號(hào)的發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理，也對(duì)振蕩器，延遲比較器和積分電路原理和應(yīng)用有了更深的掌握。而且通過計(jì)算機(jī)仿真軟件來設(shè)計(jì)和搭建電路也節(jié)約的時(shí)間和硬件等資源，同時(shí)也避免了搭建實(shí)際電路時(shí)，由于焊接水平影響而出現(xiàn)的一些問題和故障。

3 總結(jié)

將Proteus仿真技術(shù)應(yīng)用于《電子測(cè)量技術(shù)》這門課中，不僅使教學(xué)方式和考核方式多樣化，也激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，提高了教學(xué)效果和實(shí)踐能力，也有助與學(xué)生在國家電子類各項(xiàng)競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī)，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新項(xiàng)目和課外活動(dòng)也起到了一定作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐杰.電子測(cè)量與儀器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[2]千承輝.Proteus 仿真在電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，6

第4篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 電子專業(yè)教學(xué) 應(yīng)用

課 題：本文是在建設(shè)江西省冶金工業(yè)學(xué)校電子技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)支持專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目“改革教學(xué)模式”過程中的實(shí)踐研究成果。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的基本特性

沉浸性、交互性、虛幻性、逼真性。虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。將虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用于電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)，可使使用者獲得視覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)感覺等多種感知，繪制的電子圖形與實(shí)物十分逼真，具有界面直觀，易學(xué)易懂的特征。因此，用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生能夠更加直觀地進(jìn)行觀察和學(xué)習(xí)。

2.仿真技術(shù)能夠提供各種分析手段

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具備完整的混合模擬功能及數(shù)字信號(hào)模擬功能，可以對(duì)電路圖中的電波及各種工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、打印。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅具備對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)以及失真情況進(jìn)行分析處理，而且對(duì)于電路中出現(xiàn)的短路及其他故障能夠進(jìn)行及時(shí)、合理的判斷和分析。

3.仿真技術(shù)在教學(xué)中的作用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單明了，而且成本低，便于系統(tǒng)的檢修和維護(hù)。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，不用擔(dān)心因錯(cuò)誤操作而引起不良效果。學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生進(jìn)行反復(fù)操作的過程，也不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)器材和原料的浪費(fèi)。并且可以進(jìn)行一些難度系數(shù)較大的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到身臨其境的真實(shí)感覺。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

1.在課堂運(yùn)用仿真技術(shù)，進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，能夠提高教學(xué)效率

以往在進(jìn)行理論課教學(xué)過程中，過于注重原理分析、公式推導(dǎo)，學(xué)生常感到枯燥無味，難于理解，需要配合演示實(shí)驗(yàn)，而教師需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備，并且常需要將多種儀器搬到教室，使用起來非常不便，演示操作過程時(shí)間長(zhǎng)，常常影響教學(xué)進(jìn)度。如今將仿真軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)功能引進(jìn)課堂，在進(jìn)行理論講解的同時(shí)，利用多媒體同步進(jìn)行演示，使一些抽象的概念形象化、直觀化、簡(jiǎn)單化，彌補(bǔ)了理論講解的不足，而且學(xué)生更易掌握、理解。

2.利用仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有較強(qiáng)的靈活性、精確性

通常情況下，實(shí)驗(yàn)操作過程經(jīng)常存在不可預(yù)測(cè)的因素，往往會(huì)得到不同的結(jié)果。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)繪制圖形，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以減小因?yàn)椴欢ㄐ砸蛩匾鸬恼`差。與傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)相比，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以彌補(bǔ)實(shí)物實(shí)驗(yàn)不能任意改變電路參數(shù)的缺點(diǎn)，能夠在不更換實(shí)驗(yàn)器材和元件的情況下，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)通過變換參數(shù)來觀測(cè)結(jié)果的變化，從而得出精確的分析數(shù)據(jù)。

3.仿真技術(shù)教學(xué)生動(dòng)有趣，能有效激發(fā)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗(yàn)課的真正目的就是讓學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)來驗(yàn)證理論知識(shí)，能透徹清晰地理解理論知識(shí)，鞏固學(xué)生的專業(yè)技能。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要靠老師的講解和演示，學(xué)生動(dòng)手時(shí)間少之又少，導(dǎo)致學(xué)生無法加深對(duì)原理的理解，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)避免了這種現(xiàn)象，大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)效，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣。

4.仿真技術(shù)為教學(xué)提供了理想的教學(xué)方案

由于學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握和熟練程度不同，學(xué)生的認(rèn)知能力存在差異性，對(duì)新知識(shí)的理解掌握能力不一致，因此教師在制定教學(xué)方案時(shí)需要考慮到學(xué)生的實(shí)際情況，因材施教。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的引進(jìn)，無疑給教學(xué)提供了理想的教學(xué)方案，教學(xué)內(nèi)容更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，并且以重點(diǎn)培養(yǎng)專業(yè)技能為目的，設(shè)計(jì)的教學(xué)方案更加合理實(shí)用，符合學(xué)生的特點(diǎn)。

三、仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問題

第5篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：3D數(shù)字仿真技術(shù)；城市服務(wù)；應(yīng)用

1 概述

3D數(shù)字仿真技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，為用戶創(chuàng)造一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的虛擬，也可以是對(duì)一些想象的物體的虛擬。目前在城市建設(shè)以及工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域中的發(fā)展比較廣泛。本文主要通過分析3D數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展情況，探討其在當(dāng)前的城市服務(wù)中的應(yīng)用情況。

2 3D數(shù)字仿真技術(shù)概述

2.1 3D數(shù)字仿真技術(shù)概念及特點(diǎn)

3D（三維）數(shù)字仿真，一般也稱虛擬仿真，主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)無限逼近現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境，該環(huán)境中存在視、聽、觸、味等多種感知，用戶則通過各種傳感器設(shè)備接收自身自然反應(yīng)的行為、活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與虛擬世界中的個(gè)體產(chǎn)生聯(lián)系的一種技術(shù)。

3D數(shù)字仿真技術(shù)一般具備三個(gè)特點(diǎn)：（1）沉浸感。由于3D數(shù)字仿真技術(shù)創(chuàng)造出了一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)世界，單從視覺效果上來看，用戶很容易產(chǎn)生一種置身于這種虛擬環(huán)境的感受。（2）多感知性。雖然目前的3D數(shù)字仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的感知只有視覺、聽覺發(fā)展的比較成熟。但是理想狀態(tài)下，3D數(shù)字仿真技術(shù)還應(yīng)該具備味覺、嗅覺以及觸覺等在現(xiàn)實(shí)生活中存在的多種人類感知行為，為人類營造一個(gè)真正逼近現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境。（3）交互性。所謂交互性是指用戶可與虛擬環(huán)境中的實(shí)體進(jìn)行交流、操作等行為，而且通過這些行為可以得到實(shí)時(shí)的反饋。

2.2 3D數(shù)字仿真技術(shù)發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大量普及，3D數(shù)字仿真技術(shù)也隨之進(jìn)入了快速的發(fā)展時(shí)期。而美國作為該技術(shù)的發(fā)源地，目前在該技術(shù)領(lǐng)域依然處于世界領(lǐng)先地位，于2007年率先提出六方沉浸體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并期望達(dá)到1億像素的顯示效果。然而目前最大的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中能夠提供的像素僅為4300萬，且只有五方沉浸體驗(yàn)效果。因此，這項(xiàng)技術(shù)被美國業(yè)界認(rèn)為是下一世紀(jì)重要競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對(duì)應(yīng)的大型研發(fā)中心。我國雖然起步較晚，但是許多高校、企業(yè)也都在積極研制3D數(shù)字仿真技術(shù)，目前也都取得了十分顯著的進(jìn)步。

3 3D數(shù)字仿真技術(shù)提供的城市服務(wù)探究

3.1 城市建設(shè)領(lǐng)域

隨著房地產(chǎn)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，房地產(chǎn)廠商主要宣傳的要點(diǎn)包括：地理位置、社區(qū)規(guī)劃、戶型設(shè)計(jì)等。然而目前對(duì)于戶型的空間設(shè)計(jì)等方面發(fā)展已經(jīng)很難再有革命性的突破，一些廠商的宣傳手段還僅限于條幅、實(shí)物模型等。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個(gè)樓盤的詳細(xì)信息。傳統(tǒng)的手段是無法滿足這些需求的，而3D數(shù)字仿真技術(shù)，這一專注于營造仿真環(huán)境的技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用。房地產(chǎn)廠商通過制作一些建筑動(dòng)畫，直觀地展現(xiàn)小區(qū)虛擬場(chǎng)景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動(dòng)畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗(yàn)、感受到住房的樣子，因此取得了非常好的宣傳效果。

3.2 工業(yè)領(lǐng)域

現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活也因?yàn)楦鞣N工業(yè)產(chǎn)品的快速發(fā)展而變得非常方便。像汽車、醫(yī)療器械等一些與人們生活息息相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品，一般在最終上市之前都會(huì)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。之前由于技術(shù)水平有限，只有等到產(chǎn)品研發(fā)出來之后才能進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題勢(shì)必造成大量資源的浪費(fèi)。

隨著3D數(shù)字仿真技術(shù)的產(chǎn)生，技術(shù)人員可將設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，既可以將設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品整體、空間構(gòu)造都非常詳細(xì)地展現(xiàn)出來，而且還可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬的環(huán)境中對(duì)，對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行安全、事故模擬實(shí)驗(yàn)。像汽車行業(yè)，一般會(huì)利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行車輛撞擊事故模擬；在煤礦產(chǎn)業(yè)，一般利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行安全生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，確定最終的安全挖掘方案等。

3.3 事故模擬

傳統(tǒng)的事故分析都是通過事故現(xiàn)場(chǎng)照片或者是現(xiàn)場(chǎng)遺留下來痕跡等來進(jìn)行相P的判斷，但是這種缺乏動(dòng)態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會(huì)伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當(dāng)時(shí)的情景，有助于相關(guān)負(fù)責(zé)人十分方便、快捷、準(zhǔn)確的處理相關(guān)事故。目前已經(jīng)開展的研究?jī)?nèi)容包括：橋梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤礦事故分析等。其中交通事故分析發(fā)展相對(duì)的較為成熟，而且現(xiàn)在已經(jīng)有很多交通管理部門引進(jìn)這些技術(shù)，對(duì)交通事故進(jìn)行模擬還原，從而對(duì)發(fā)生當(dāng)事人進(jìn)行相關(guān)責(zé)任判斷。

3.4 施工演示

目前國家各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，面對(duì)這些大型的工程項(xiàng)目，以前只能通過工程圖紙或簡(jiǎn)單的模型等形式進(jìn)行展示。對(duì)于缺乏足夠的空間想象能力或者項(xiàng)目新手來說，很難去想象到整個(gè)工程中每個(gè)實(shí)物的具體樣式，而3D數(shù)字仿真技術(shù)大到整體效果，小到部件的構(gòu)造等，可以非常逼真的展示工程項(xiàng)目實(shí)景。不僅方便進(jìn)行施工演示，而且在進(jìn)行工程匯報(bào)時(shí)，也可以非常具體的展示當(dāng)前的具體施工狀況，以及與完整項(xiàng)目之間的差距等。

4 結(jié)束語

3D數(shù)字仿真技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，正處在高速發(fā)展的階段，而且正在以其獨(dú)特的方式改善人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。除上述提到的一些應(yīng)用領(lǐng)域之外，3D數(shù)字仿真技術(shù)還有許多其它的應(yīng)用領(lǐng)域，而且隨著5D時(shí)代的到來，還會(huì)產(chǎn)生更多的現(xiàn)在還無法想象的應(yīng)用領(lǐng)域。但同時(shí)還應(yīng)該意識(shí)到，由于一些技術(shù)難點(diǎn)，比如說在虛擬空間中實(shí)現(xiàn)嗅覺、味覺等技術(shù)，目前還沒有攻克，3D數(shù)字仿真技術(shù)未來的發(fā)展道路還有很長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張晶.淺談三維動(dòng)畫的應(yīng)用領(lǐng)域[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（11）：151.

[2]周飛，孫超.論三維動(dòng)畫在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用和價(jià)值[J].藝術(shù)科技，2013（05）：179.

第6篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真；教學(xué)方法；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）02-0048-03

一、引言

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)。

仿真科學(xué)與技術(shù)雖然尚未成為一級(jí)學(xué)科，但國內(nèi)多個(gè)軍隊(duì)院校已經(jīng)開始設(shè)置仿真專業(yè)和仿真工程二級(jí)學(xué)科，已經(jīng)培養(yǎng)了數(shù)千名仿真工程技術(shù)人才。我校從2005年起開始在測(cè)控工程本科專業(yè)開設(shè)《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)》課程，30學(xué)時(shí)，每年選課人數(shù)近150人，主要目的是讓學(xué)員建立起計(jì)算機(jī)仿真的概念，掌握計(jì)算機(jī)仿真的基本方法并能夠?qū)B續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行初步的仿真研究，為今后從事導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

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)。因此，學(xué)員普遍反應(yīng)該課程難學(xué)、難懂。為提高教學(xué)效果，針對(duì)課程特點(diǎn)和現(xiàn)行課程教學(xué)的不足，我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段、教學(xué)資源和實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了課程改革和實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，為計(jì)算機(jī)仿真課程的教學(xué)改革提供了實(shí)踐基礎(chǔ)和案例參考。

二、現(xiàn)行課程教學(xué)的不足

1.課程定位不明確。由于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在本校是第一次開設(shè)，對(duì)于課程應(yīng)該達(dá)到什么樣的目標(biāo)定位并不明確。現(xiàn)行的課程標(biāo)準(zhǔn)將目標(biāo)定位為掌握連續(xù)系統(tǒng)仿真方法和離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法，并能夠?qū)唧w的連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。事實(shí)證明這種要求目前是達(dá)不到的，特別是在有限的學(xué)時(shí)限制之下。另外，課程的定位也和測(cè)控工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不盡相符。同時(shí)，本校應(yīng)屆畢業(yè)的研究生反映，本科階段已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容，碩士階段還得重新學(xué)一遍，甚至到了博士階段，也有部分重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)。這說明目前對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本科課程、乃至整個(gè)仿真課群的設(shè)置與定位是不明確的。

2.教學(xué)內(nèi)容與其他課程重疊。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容與《現(xiàn)代控制理論》等課程的內(nèi)容有所交叉和重疊。連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及相互轉(zhuǎn)化等內(nèi)容在《現(xiàn)代控制理論》中已經(jīng)講授過。而有關(guān)“數(shù)值積分法”的內(nèi)容和《計(jì)算方法》的內(nèi)容有交叉。教學(xué)內(nèi)容交叉和重疊現(xiàn)象令學(xué)生無法準(zhǔn)確界定、無法準(zhǔn)確區(qū)分課程內(nèi)容，也令教學(xué)督導(dǎo)專家詬病，當(dāng)然也就不利于學(xué)員的系統(tǒng)學(xué)習(xí)了。

3.教學(xué)方法手段單一。該課程的教學(xué)方法還主要停留在傳統(tǒng)的講授為主的教學(xué)理念上，只采用單一的教學(xué)方法和手段。教學(xué)內(nèi)容文字性公式居多，直觀性材料、多媒體材料、應(yīng)用型材料偏少，學(xué)員學(xué)完后不知道如何應(yīng)用、如何解決實(shí)際問題，總認(rèn)為計(jì)算機(jī)仿真就是一種數(shù)值游戲、一種計(jì)算機(jī)游戲。

4.缺乏必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。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?，F(xiàn)行的教學(xué)模式缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)員難以了解仿真技術(shù)具體是如何應(yīng)用解決實(shí)際問題的，缺乏感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，不知道在導(dǎo)彈控制系統(tǒng)分析中有何用處。

三、課程教學(xué)的改革實(shí)踐

根據(jù)作者的教學(xué)實(shí)踐和實(shí)際科研工作經(jīng)歷，提出并實(shí)踐了如下改革思路。

1.教學(xué)內(nèi)容改革。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)的課程包括計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論等課程。如何講出本課程的特點(diǎn)同時(shí)又避免與其他課程雷同是必須解決的問題，因此必須在教學(xué)內(nèi)容的編排上下功夫。

經(jīng)過分析與調(diào)研，最終將本課程的主要內(nèi)容選定為連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法上（占總學(xué)時(shí)的40%），而對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的建模及模型表示、相互轉(zhuǎn)換則不作過多講述，避免與自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論重復(fù)。而對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中的離散事件系統(tǒng)仿真（占總學(xué)時(shí)的25%）則僅作原理性講述，因?yàn)榻?jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)員在現(xiàn)階段還體會(huì)不到離散事件系統(tǒng)仿真建模的精髓，還不能夠從離散事件仿真建模過程抽象出解決實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)的建模與仿真方法，而這正是離散事件系統(tǒng)仿真的核心思想和應(yīng)用目的所在。剩余的學(xué)時(shí)則主要講述計(jì)算機(jī)仿真的基本概念、步驟與發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用等內(nèi)容。

授課內(nèi)容調(diào)整后，課程主題內(nèi)容分明，有利于將連續(xù)系統(tǒng)仿真方法講深、講透，增進(jìn)學(xué)員的理解。

2.基于比較教學(xué)的教學(xué)方法實(shí)踐。為了加深學(xué)員對(duì)內(nèi)容的理解，在教學(xué)過程中廣泛采用了比較教學(xué)方法[1]。

一是連續(xù)系統(tǒng)與離散事件系統(tǒng)仿真方法的比較。仿真的本質(zhì)是在計(jì)算機(jī)上對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)移計(jì)算。連續(xù)系統(tǒng)仿真模型的建立主要是從數(shù)學(xué)模型出發(fā)，建立適合計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行模型。因此連續(xù)系統(tǒng)仿真推進(jìn)時(shí)鐘時(shí)，以為增量進(jìn)行推進(jìn)，采用差分方程實(shí)現(xiàn)狀態(tài)推進(jìn)。因而連續(xù)系統(tǒng)其仿真方法明確，好理解，在計(jì)算機(jī)上求解微分方程即可，重點(diǎn)放在如何選取微分方程的數(shù)值解法上。

而離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)變化是由于隨機(jī)發(fā)生的事件而引起的，如何進(jìn)行離散事件系統(tǒng)的仿真時(shí)鐘推進(jìn)和狀態(tài)變遷就成為離散事件系統(tǒng)仿真的核心問題。離散事件仿真的基本思想就是將事件序列模擬出來，記錄事件引起的狀態(tài)變化并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后得到感興趣的系統(tǒng)性能參數(shù)。時(shí)鐘推進(jìn)方法根據(jù)仿真粒度分別可采用事件調(diào)度法、互動(dòng)掃描法和進(jìn)程交互法，其中事件調(diào)度法是基礎(chǔ)，體現(xiàn)了離散事件系統(tǒng)演化的特點(diǎn)。

離散事件系統(tǒng)只能根據(jù)其系統(tǒng)特點(diǎn)，將由事件驅(qū)動(dòng)引起的狀態(tài)變化通過簡(jiǎn)化在計(jì)算機(jī)上復(fù)現(xiàn)出來，從而進(jìn)行仿真研究。這種思路大部分學(xué)員開始時(shí)不理解，甚至認(rèn)為是“很笨的方法”，沒有什么特別之處。然而，這種方法卻是對(duì)離散事件系統(tǒng)甚至復(fù)雜混雜系統(tǒng)進(jìn)行仿真的唯一有效方法。

通過建立連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)仿真比較表（如下表所示）進(jìn)行比較教學(xué)，學(xué)員對(duì)兩種系統(tǒng)的仿真方法理解得更透徹。

二是數(shù)值積分法、替換法和離散相似法的比較教學(xué)，后面兩者都是從仿真的快速性出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

數(shù)值積分方法是從求解微分方程的角度發(fā)展而來的，思路嚴(yán)謹(jǐn)，方法體系完整，是主流的連續(xù)系統(tǒng)仿真方法，其主要過程是建立差分方程。替換法是應(yīng)用z與s的映射得到離散脈沖傳遞函數(shù)，再由Z反變換求得差分方程的方法。替換法相當(dāng)于數(shù)值積分法的多步法，簡(jiǎn)單替換法可以歐拉方法一致的精度，雙線性替換法可得到和梯形法一致的精度，但計(jì)算過程相比歐拉積分方法和梯形法快。但缺點(diǎn)也很明顯，替換法要求對(duì)系統(tǒng)先進(jìn)行線性化，因而只對(duì)線性系統(tǒng)有效，而且替換法其理論依據(jù)不嚴(yán)格，誤差大小也沒有定量的結(jié)論。

離散相似法是一種快速仿真方法，其基本思想是簡(jiǎn)化系統(tǒng)的輸入。由于實(shí)際系統(tǒng)輸入經(jīng)常選擇階躍信號(hào)，對(duì)輸入采用零階保持器的簡(jiǎn)化措施沒有引入誤差，可以獲得更高的仿真精度。而歐拉方法要求狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)為階躍信號(hào)時(shí)，才沒有系統(tǒng)誤差，這在實(shí)際中是很難滿足的。因此對(duì)于階躍信號(hào)輸入，采用零階保持器的離散相似法可以獲得沒有系統(tǒng)誤差的仿真結(jié)果，這不僅優(yōu)于歐拉方法，還優(yōu)于其他的高階數(shù)值積分算法。

但離散相似法的局限也是很明顯的：即要求系統(tǒng)必須是線性的。非線性系統(tǒng)要采用離散相似法，首先要進(jìn)行線性化，但線性化過程已經(jīng)引入了誤差，自然會(huì)影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性；另外系統(tǒng)的階次和“病態(tài)”屬性的存在使得計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣很復(fù)雜甚至不收斂，將帶來較大的截?cái)嗾`差。因此對(duì)于線性系統(tǒng)，離散相似法將系統(tǒng)拆分為一系列低階環(huán)節(jié)，再針對(duì)每個(gè)低階環(huán)節(jié)應(yīng)用離散相似法，但此時(shí)這些低階環(huán)節(jié)的“輸入”已不再是階躍信號(hào)了，因此采用離散相似法同樣帶來了誤差。

只有在離散相似法選擇的典型環(huán)節(jié)是積分環(huán)節(jié)時(shí)，離散相似法（零階保持）等價(jià)于歐拉方法。

通過以上比較教學(xué)，學(xué)員對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的仿真方法理解就很透徹了。

3.輔助教學(xué)資源開發(fā)。學(xué)員通過比較教學(xué)，雖然對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的仿真方法已經(jīng)很理解的，但是對(duì)其如何使用仍然是模糊的。為此，我們利用Matlab語言開發(fā)了連續(xù)系統(tǒng)仿真算法輔助教學(xué)演示軟件。

軟件的主要功能包括：（1）對(duì)常用的數(shù)值積分法進(jìn)行Matlab實(shí)現(xiàn)，寫出各種數(shù)值積分法的遞推疊代公式，顯示出每步計(jì)算結(jié)果；（2）連續(xù)系統(tǒng)包括典型的一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)和三階系統(tǒng)；（3）可對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果和系統(tǒng)精確解進(jìn)行列表比較和圖形比較；（4）對(duì)病態(tài)系統(tǒng)采用不同的仿真方法進(jìn)行仿真演示，比較方法的異同和計(jì)算精度；（5）一個(gè)魚雷攻擊移動(dòng)目標(biāo)系統(tǒng)（6階系統(tǒng)）進(jìn)行具體應(yīng)用，演示如何對(duì)具體連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。

教學(xué)過程中，涉及到相關(guān)算法時(shí)，利用輔助教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)演示，對(duì)計(jì)算公式的推導(dǎo)、每步計(jì)算過程和結(jié)果都進(jìn)行演示，并最終演示仿真結(jié)果及與真實(shí)解、其他算法之間的差異，從而班組學(xué)員理解算法的計(jì)算過程。

4.增加實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于教學(xué)過程中，只能采用較簡(jiǎn)單的對(duì)象進(jìn)行講授和演示，學(xué)員對(duì)于如何采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的定量分析與精度評(píng)定等應(yīng)用仍然沒有概念。鑒于學(xué)時(shí)的限制和實(shí)驗(yàn)條件的限制，目前尚不具備讓學(xué)員動(dòng)手進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證的條件。因此依托戰(zhàn)略導(dǎo)彈控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真試驗(yàn)系統(tǒng)科研條件，讓學(xué)員參觀、體驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在大型導(dǎo)彈連續(xù)系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用這一實(shí)踐環(huán)節(jié)，感受半實(shí)物仿真試驗(yàn)過程和數(shù)字仿真、可視化仿真過程，從而增強(qiáng)了學(xué)員理解仿真技術(shù)應(yīng)用的直觀性，使學(xué)員的實(shí)踐能力得到全面鍛煉和提高。

四、教學(xué)效果

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程在我校開設(shè)了7屆，前幾屆學(xué)員普遍反映難學(xué)，抓不住重點(diǎn)和思路，不知道如何應(yīng)用。經(jīng)過近3年的教學(xué)改革與實(shí)踐，教學(xué)效果明顯改善，具體教學(xué)效果如下。

1.課堂和實(shí)踐教學(xué)效果。通過以上教學(xué)改革和教學(xué)實(shí)踐，學(xué)員在課堂上能夠積極主動(dòng)地思考和回答問題，對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程充滿了興趣，能夠在教員的引導(dǎo)下主動(dòng)對(duì)具體連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模與分析，主動(dòng)閱讀參考文獻(xiàn)提出問題。實(shí)踐環(huán)節(jié)中，多數(shù)同學(xué)能夠從總體上理解半實(shí)物仿真系統(tǒng)的組成及工作原理、過程，有些學(xué)員甚至與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教員探討，提出半實(shí)物仿真、數(shù)學(xué)仿真、可視化仿真的改進(jìn)措施。總體來說，課堂和實(shí)踐教學(xué)效果較好。

2.大作業(yè)反饋教學(xué)效果。從近幾年大作業(yè)完成情況看，學(xué)員對(duì)連續(xù)系統(tǒng)的仿真算法掌握較好，對(duì)于算法在一階微分方程中的應(yīng)用基本能夠掌握，通過文獻(xiàn)的參考和指導(dǎo)，初步掌握了對(duì)連續(xù)系統(tǒng)建模、模型轉(zhuǎn)換、仿真建模、仿真實(shí)現(xiàn)這一過程。大部分同學(xué)也能對(duì)高階系統(tǒng)進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換和仿真分析，這表明大部分學(xué)員已經(jīng)掌握了對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析的能力。

總之，通過教學(xué)改革和實(shí)踐，學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮了主體作用，提高了綜合分析能力和知識(shí)運(yùn)用能力，教學(xué)效果顯著提高。

五、結(jié)束語

本文針對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程特點(diǎn)和現(xiàn)行教學(xué)模式存在的課程定位不明確、教學(xué)內(nèi)容交叉重疊、教學(xué)方法手段單一、缺乏必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)等不足，結(jié)合作者多年的教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，提出并實(shí)踐了一些該課程教學(xué)改革的具體思路，相信對(duì)于該課程的后續(xù)教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量和效果具有一定的參考意義。這種教學(xué)改革的實(shí)踐表明，不僅增加了教學(xué)的趣味性，學(xué)員也普遍反應(yīng)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)更容易理解了，仿真方法思路更清晰了，取得了明顯的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖守億，張金生，劉志國，等.計(jì)算機(jī)仿真本科課程的比較教學(xué)法探索與實(shí)踐[J].時(shí)代教育，2013，（01）.

[2]李興瑋，龍志強(qiáng)，張明.《仿真技術(shù)基礎(chǔ)》本科課程教學(xué)改革思路初探[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2009，（01）.

第7篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

《電路分析》為電氣信息類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、電路圖及公式眾多、電路定理及方程推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)忍攸c(diǎn)，傳統(tǒng)的黑板教學(xué)已難以充分滿足當(dāng)前教學(xué)目的及教學(xué)。在此種形勢(shì)下，教師根據(jù)電路分析課程的特點(diǎn)，采取行之有效的教學(xué)手段具有非常重要的意義?；诖耍疚木陀?jì)算機(jī)仿真技術(shù)在《電路分析》課程教學(xué)中的應(yīng)用展開深入研究。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) Matlab 電路分析 教學(xué)應(yīng)用

在高校電子及電氣類專業(yè)中，《電路分析》為一門基礎(chǔ)課程，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、理論性及邏輯性，在學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及實(shí)際問題解決能力的提高方面，發(fā)揮著非常重要的作用。由于《電路分析》課程內(nèi)容十分復(fù)雜、抽象，再加上為學(xué)生接觸的專業(yè)啟蒙課程，因而對(duì)于電感、電容等許多抽象概念，學(xué)生難以進(jìn)行聯(lián)想，進(jìn)而失去信心。因此，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教師就必須確保電路知識(shí)的形象化及趣味化，讓學(xué)生準(zhǔn)確、方便掌握課程中的難點(diǎn)與重點(diǎn)。近些年來，隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也在教學(xué)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，如何將仿真軟件技術(shù)在多媒體教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，已成為《電路分析》課程的教學(xué)發(fā)展方向。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為一門利用計(jì)算機(jī)科技成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在一定的實(shí)驗(yàn)條件下開展動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)的綜合性技術(shù)，具有高效、受環(huán)境約束少、可為仿真條件及參數(shù)的更改提供便利等優(yōu)勢(shì)。以下對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)展開詳細(xì)探討。

1.1 具備直觀的界面，易于學(xué)習(xí)與理解

在課程教學(xué)過程中采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可將符合實(shí)際情況的圖表及儀器等詳細(xì)繪制出來，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生直觀、準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)與觀察。

1.2 為電路分析提供了多種有效手段

通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)繪制出來的模型具有非常齊全的元件庫，為實(shí)際生產(chǎn)提供了極大的便利。此外，仿真技術(shù)具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)模擬及混合模擬功能，不但可存儲(chǔ)電路仿真圖形中各種工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)及電波，而且還可進(jìn)行打印。除了具備失真、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)等方面的分析功能外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)還可合理判斷并分析電路中出現(xiàn)的短路等各項(xiàng)故障。

1.3 為課程教學(xué)提供了簡(jiǎn)單有效的實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)際教學(xué)過程中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)提供了一項(xiàng)簡(jiǎn)單卻十分有效的實(shí)驗(yàn)方法，其花費(fèi)的成本低，且系統(tǒng)的維護(hù)操作充分保證了自身的長(zhǎng)期使用。學(xué)生在開展某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，無需擔(dān)心因?yàn)椴僮鞔胧┒鴮?dǎo)致不兩個(gè)效果的發(fā)生。如遇上不懂的問題，學(xué)生還可尋求在線幫助，進(jìn)而獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在反復(fù)實(shí)驗(yàn)操作的過程中，不會(huì)浪費(fèi)原料及實(shí)驗(yàn)器材。此外，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可完成一些比較難的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生充分感受到真實(shí)感。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路分析中的具體應(yīng)用

作為電路分析的理論基礎(chǔ)，零輸入響應(yīng)動(dòng)態(tài)電路分析在理論及實(shí)際應(yīng)用方面均具有非常重要的意義。在電路分析理論中，我們通常先將有關(guān)時(shí)間的微分方程轉(zhuǎn)化復(fù)數(shù)方程，進(jìn)而求解。但是，由于方程系數(shù)均為復(fù)數(shù)，倘若采取手工的求解方式，那么就會(huì)非常繁瑣與復(fù)雜，尤其對(duì)于方程數(shù)量較多的復(fù)雜電路，手工求解不但耗時(shí)長(zhǎng)而且極易出現(xiàn)錯(cuò)誤。雖然可以利用計(jì)算機(jī)采用編程的形式完成求解工作，但對(duì)編程者提出了一定的要求，其需要具備一定的計(jì)算機(jī)語言及算法知識(shí)。此外，編程具有較長(zhǎng)的周期，這也對(duì)電路問題的實(shí)際分析與解決產(chǎn)生了一定的制約。而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，則可大大節(jié)省計(jì)算的時(shí)間，并將電路參數(shù)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，對(duì)電路中的電壓、電流及功率波形等進(jìn)行直觀觀察。以下就Matlab仿真軟件在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用展開研究。

以一個(gè)二階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)為實(shí)例。圖1為一個(gè)典型的二階動(dòng)態(tài)電路，其中，過阻尼、臨界阻尼以及欠阻尼為其零輸入響應(yīng)的三種情況。目前已知L為0.5H，C為0.02F，初始值uc（0）為1V，iL（0）為0，研究當(dāng)t≥0，且R分別為1Ω、2Ω、3Ω、4Ω…10Ω以及12.5Ω時(shí)，uc（t）與iL（t）的零輸入響應(yīng)情況，并將其波形畫出來。

由于具有不同的求解方程，我們分為過阻尼電路及欠阻尼（包括臨界阻尼在內(nèi)）電路這兩種情況進(jìn)行研究。

（1）建立出過阻尼的電路模型。當(dāng)R值為12.5Ω是，uc的微分方程如下：

①

其中，iL的微分方程與uc類似。令諧振角頻率wn為 ，衰減常數(shù)α為，那么①式即可寫成二階微分方程的典型形式，具體為：

②

初始值即為uc（0）與

此外，根據(jù)示例可知，

也即存在α大于wn的過阻尼情況，經(jīng)求解得出以下公式：

③

在③中，

經(jīng)Matlab計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行編程處理，程序運(yùn)行的電壓及電流的波形具體見圖2（圖上部分為電壓uc，圖下部分為電流iL）。

（2）建立二階欠阻尼，包括臨界阻尼在內(nèi)的電路模型。當(dāng)R值分別為1Ω、2Ω、3Ω、4Ω…10Ω，uc及iL的微分方程具體如下：

④

在④中，

且式子中的公共參數(shù)為：

經(jīng)Matlab進(jìn)行編程處理，程序運(yùn)行的電壓及電流的波形具體見圖3、圖4。從圖中我們可以清楚看出欠阻尼電路零輸入響應(yīng)曲線與阻尼系數(shù)之間的關(guān)系。

3 結(jié)語

綜上所述，《電路分析》為一門具有強(qiáng)理論性及實(shí)驗(yàn)性的課程，其數(shù)學(xué)推導(dǎo)比較多，且學(xué)生難以充分理解其中的物理概念及過程。而將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際教學(xué)過程中，擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)中，理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分離的不足之處，賦予知識(shí)形象化、趣味化，促進(jìn)了電力分析教學(xué)效果的全面提供，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)電路課程的興趣，為其創(chuàng)新思維的培養(yǎng)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]時(shí)昆.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)課程中的應(yīng)用探析[J].科技天地，2012，8（23）：72.

[2]戴斌.MATLAB仿真在電路分析課程中的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，8（17）：457-459.

作者簡(jiǎn)介

宋菲（1977-），女， 河北省阜城縣人?，F(xiàn)為石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)殡娐氛n程教學(xué)。

第8篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；電力電子電路；電力電子系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 20-0000-01

就現(xiàn)階段而言，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲入到各行業(yè)及領(lǐng)域當(dāng)中。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對(duì)電力電子技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)及技術(shù)的開發(fā)有著十分關(guān)鍵的作用，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)的應(yīng)用能提高電力電子領(lǐng)域技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)、提高電路設(shè)計(jì)的完善性以及改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的性能等。因此，文章將對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概念和應(yīng)用進(jìn)行介紹，并對(duì)該技術(shù)相關(guān)優(yōu)化提出建議。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類綜合性技術(shù)，該技術(shù)綜合了原理相近的不同專業(yè)領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù)，包括了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形及圖像處理技術(shù)、多媒體技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及系統(tǒng)工程技術(shù)等，其目的是對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行進(jìn)行了解。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有涵蓋量廣、應(yīng)用范圍大、自動(dòng)集成化高等特點(diǎn)，目前常用的計(jì)算機(jī)仿真軟件有matlab、pspice、saber等[1]。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用

（一）電力電子電路及系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

電力電子電路系統(tǒng)主要由電力電子主線路、控制電路以及異步電動(dòng)機(jī)等幾部分組成。其中，主線路包括了理想供電電源、受控供電電源、電力電子部件、電阻、互感電感器以及電容，控制電路包括了信號(hào)源、代數(shù)運(yùn)算、快遞函數(shù)以及輸出等幾大模塊，異步電動(dòng)機(jī)主要包括直流電動(dòng)機(jī)及交流電動(dòng)機(jī)。

（二）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件的應(yīng)用

單相boost功率因數(shù)矯正電路是電力電子領(lǐng)域的典型電路工作原理圖，現(xiàn)就pspice及Power System Blocksets兩種計(jì)算機(jī)仿真軟件在該電路中的應(yīng)用做出闡述。

1.Pspice仿真軟件的應(yīng)用

根據(jù)電路原理圖在Pspice軟件中建立仿真電路圖，并采用開放電壓環(huán)控制，對(duì)仿真電路波形進(jìn)行繪制并分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)電流與電壓的跟蹤輸入情況進(jìn)行判斷，最后對(duì)電路的功率因數(shù)進(jìn)行校對(duì)。

2.Power System Blocksets仿真軟件的應(yīng)用

在仿真軟件中建立電路系統(tǒng)模型，包括功率電路以及控制電路的模擬圖，使用雙閉環(huán)電路控制系統(tǒng)、內(nèi)外環(huán)電壓環(huán)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，得出仿真電路波形圖并繪制出來。根據(jù)所得出的仿真結(jié)果，對(duì)輸入電流量、輸入電壓量進(jìn)行跟蹤分析，從而對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行矯正。

（三）幾種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件的對(duì)比

就現(xiàn)階段而言，在電力電子相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用頻率較高、應(yīng)用范圍較廣的計(jì)算機(jī)仿真軟件之一是Pspice，該仿真軟件實(shí)現(xiàn)了仿真電路與原電路理論設(shè)計(jì)圖緊密連接，基本上實(shí)現(xiàn)了電力電子電路的動(dòng)態(tài)仿真和系統(tǒng)分析。由于該仿真軟件中的電路原件的建模特點(diǎn)與實(shí)際電路原件的特點(diǎn)相似程度較高，且該軟件的仿真電路波形與實(shí)際電路測(cè)量所得的結(jié)果誤差率較低，因此該仿真軟件在電力電子電路及系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對(duì)于電路的設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)性的作用。另一方面，由于該軟件的數(shù)據(jù)處理規(guī)模大并復(fù)雜，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，該軟件的運(yùn)行速度不高，對(duì)系統(tǒng)分析的效率造成了影響，從而阻礙了該軟件的進(jìn)一步推廣。

除了Pspice之外，Power System Blocksets是一款在Matlab的Simulink圖形圖像處理基礎(chǔ)上建立起來的大規(guī)模計(jì)算機(jī)仿真軟件，該軟件使用方便，且基本上滿足了目前電力電子電路仿真的要求[2]。該軟件具有操作方便、數(shù)據(jù)分析效率高、處理精準(zhǔn)、兼容性高等特點(diǎn)，現(xiàn)已經(jīng)在電子電力領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并逐漸代替Pspice軟件。

三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子電路與系統(tǒng)分析中應(yīng)用的優(yōu)化建議

在使用計(jì)算機(jī)仿真軟件建立電力電子電路及系統(tǒng)模型時(shí)，由于各類仿真軟件的智能性和自動(dòng)化程度高，因此在建模時(shí)只需要在建模窗口中加入所需要的板塊、調(diào)整好相關(guān)參數(shù)并接好線路即可。然而，在操作過程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾方面問題，以提高仿真的準(zhǔn)確程度。

首先，在電力電子線路連接過程中要注意線路連接的完整性。在線路連接完成后要注意各個(gè)連接部位箭頭的變化情況，當(dāng)單箭頭轉(zhuǎn)變?yōu)榧哟旨雍诘募^時(shí)，即為連接完成。

第二，避免供電電源以及變壓器短路。在供電電源與變壓器之間設(shè)置隔離裝置，注意各個(gè)部分的公共連接部位，防止短路，必要時(shí)可以采用接地模塊或總線模塊。

第三，關(guān)閉后臺(tái)窗口。在建立電子電力系統(tǒng)模型的過程中，要注意仿真軟件中是否有暫不使用的后臺(tái)窗口，包括輸入端子以及輸出端子，此時(shí)需要采用接地模塊及終止模塊分別對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉，以免仿真軟件發(fā)出警告提示或故障。

第四，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于電力電子系統(tǒng)的模型建立與實(shí)際電路存在的差距，因此在應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行建模時(shí)要調(diào)節(jié)好相關(guān)參數(shù)，包括仿真的初始時(shí)間、仿真結(jié)束時(shí)間、仿真計(jì)算方式、仿真過程中誤差范圍、步長(zhǎng)參數(shù)等。在對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)時(shí)，要根據(jù)所需創(chuàng)建的電力電子系統(tǒng)模型而改變，以提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是新時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，將其應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域中能顯著提高電力電子電路的運(yùn)行效率，并簡(jiǎn)化電力電子系統(tǒng)的分析過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]裴云慶，段雅莉，王兆安.電力電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真及參數(shù)優(yōu)化算法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，11（20）：221-223.

第9篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)安全 危險(xiǎn) 安全仿真技術(shù) 分析

現(xiàn)如今石石油化學(xué)工業(yè)在我國化學(xué)工業(yè)中占很重要的位置，它是以石油作為原生產(chǎn)物料而生產(chǎn)出化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)。目前它已帶動(dòng)了很多行業(yè)的發(fā)展，也帶動(dòng)了一定的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。雖然它帶來了許多便利與效益，但是在它的工作過程中存在的許多潛在的危險(xiǎn)也也給我國帶來了許多損失。比如在二十世紀(jì)八十年代，僅三年內(nèi)就發(fā)生了約六百多起因石油工業(yè)危險(xiǎn)性引起的慘痛安全事故，因事故傷亡的人數(shù)也達(dá)到了一百多人，產(chǎn)生了巨大影響。為使人們?cè)诠ぷ骰A(chǔ)上保證自身安全，避免環(huán)境受破壞等，很多國家開始制定法規(guī)條約等來保障人們的生產(chǎn)安全。而安全仿真技術(shù)可以很好地幫助人們解決這一難題，這主要是因?yàn)檫M(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)屬空談，而仿真技術(shù)卻可以在節(jié)約人力和資金等條件下安全的幫人們進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估與分析，幫助人們解決這些棘手的問題。

1 石油化工工藝過程中的危險(xiǎn)仿真

石油化工工藝過程中存在著許多潛在的危險(xiǎn)，其中主要包括：

（1）因裝置本身的操作失誤而產(chǎn)生的危險(xiǎn)；

（2）控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的危險(xiǎn)；

（3）超壓、超溫或者泄露產(chǎn)生的危險(xiǎn)；

（4）故障在流程中傳播的不利后果等。而仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的 或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。針對(duì)這些危險(xiǎn)的安全仿真技術(shù)主要有：

1.1 定量模型仿真技術(shù)

針對(duì)石油化工工作過程中的動(dòng)能、質(zhì)量的傳遞和其他一些內(nèi)在的物理性質(zhì)及其變化，我們用代數(shù)或者微積分方程對(duì)他們進(jìn)行描述，這種反應(yīng)工藝過程中的系統(tǒng)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)變化的手段就是定量模型仿真技術(shù)。對(duì)于此仿真技術(shù)，最常用的軟件就是HYSYS，這種軟件首先可以運(yùn)用動(dòng)態(tài)模擬的方式分析石油化工工藝生產(chǎn)的運(yùn)作特點(diǎn)，這樣增加了對(duì)危險(xiǎn)分析的真實(shí)性效果，有利于對(duì)不穩(wěn)定的情況也進(jìn)行分析。其次它還可以對(duì)安全控制方案進(jìn)行有效研究，在此過程中它將對(duì)控制與生產(chǎn)一起研究，巧妙地將其融為一體并同時(shí)使其各自發(fā)揮出自己的優(yōu)勢(shì)，因此進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分析與探究并確定好最適合最有效地安全控制方案。三是利用HYSYS模擬開工的過程，記下其中的有用數(shù)據(jù)來確定開工方案。四是計(jì)算出穩(wěn)態(tài)軟件無法達(dá)到的不穩(wěn)定狀態(tài)過程。五是對(duì)石油化工生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)并分析出其極限狀態(tài)。因?yàn)镠YSYS能準(zhǔn)確分析出每個(gè)有用數(shù)據(jù)，因此可以利用模擬裝置的極限狀態(tài)來分析問題并進(jìn)行生產(chǎn)指導(dǎo)。

1.2 定性模型仿真技術(shù)

定性模擬仿真技術(shù)與定量仿真技術(shù)的區(qū)別是它用的是非數(shù)學(xué)公式來對(duì)信息，結(jié)果輸出和建模等環(huán)節(jié)進(jìn)行表達(dá)的仿真技術(shù)。它可以推導(dǎo)系統(tǒng)的定。定性模型相對(duì)來說比定量模型簡(jiǎn)單。而且在石油化工生產(chǎn)中也很常見，對(duì)于不可定量分析的數(shù)據(jù)、裝置等可以進(jìn)行定性仿真?，F(xiàn)如今主要是H A Z O P安全分析法，這種分析方法僅在美國就有將近兩萬五千個(gè)工廠在使用，而且它能節(jié)約很多資金，應(yīng)用前景十分樂觀。目前采用符號(hào)定向圖（SDG）模型解決HAZOP 分析實(shí)質(zhì)是定性仿真方法。SDG 方法引入HAZOP 是計(jì)算機(jī)輔助安全評(píng)價(jià)技術(shù)的一個(gè)飛躍，它有很高的安全評(píng)價(jià)效率，是現(xiàn)代石油化工企業(yè)較青睞的一項(xiàng)技術(shù)。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)的仿真技術(shù)

在考慮石油化工工藝中的危險(xiǎn)問題中千萬不要忽略設(shè)備與材料的強(qiáng)度和壽命，世界范圍內(nèi)的很多石油化工工廠都出現(xiàn)過因設(shè)備與材料出現(xiàn)故障等而導(dǎo)致的安全問題，這也使得很多企業(yè)受到了經(jīng)濟(jì)損失和人員損失。而且在維護(hù)與修理設(shè)備材料的方面上也需要很多時(shí)間和金錢，對(duì)其耐久性進(jìn)行測(cè)試時(shí)其結(jié)果也沒常常帶有不確定性因素。ANSYS/FE-SAFE 是現(xiàn)代石油化工企業(yè)中比較常用的軟件，該軟件由用戶界面、材料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、疲勞分析程序和信號(hào)處理程序組成。軟件采用大規(guī)模有限元分析計(jì)算，能計(jì)算出單位載荷或?qū)嶋H工作載荷下的彈性應(yīng)力，然后根據(jù)實(shí)際載荷工況和交變載荷形式將結(jié)果比例迭加產(chǎn)生工作應(yīng)力時(shí)間歷程，也可換算成特定類型載荷作用下的彈性應(yīng)力。這個(gè)軟件的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)Ω邷睾腿渥兤诘染哂泻苡行У姆治瞿芰Γ⑶覍?duì)它的疲勞壽命也有很好的預(yù)算能力，它的各種優(yōu)點(diǎn)使其有很好的應(yīng)用前景。

3 有毒物質(zhì)及爆炸、燃燒的仿真技術(shù)

有毒物質(zhì)的泄漏和爆炸等安全事故的危害性非常大，帶來的損失也很大，它的預(yù)防在現(xiàn)代石油化工生產(chǎn)過程中非常重要。在二十世紀(jì)八十年代的時(shí)候，墨西哥就由于管線泄漏事故而導(dǎo)致的大爆炸摧毀了整個(gè)工廠，將近六百多人遇難，四千多人受傷，由此可見事故的嚴(yán)重性及帶來的巨大損傷性。由于CFX的功能比較方便和全面，所以它現(xiàn)在流行于各大石油化工工廠。它能制作出立體的CAD幾何模型并擁有變通的流體屬性定義和多種邊界條件生成和網(wǎng)格生成、基于控制體積法的有限元數(shù)值方法、求解的并行計(jì)算等功能。它能使計(jì)算結(jié)果以非常逼真的立體效果展現(xiàn)出來，對(duì)有毒物質(zhì)擴(kuò)散、爆炸和燃燒等安全事故有非常逼真的模擬效果，使人們很好的對(duì)其進(jìn)行分析與預(yù)防?，F(xiàn)如今很多國家已開始使用，但是我國仍處于發(fā)展階段。

4 對(duì)于技術(shù)故障的仿真

此仿真技術(shù)主要應(yīng)用于石油化工工廠的裝置出現(xiàn)故障的時(shí)候，它可以對(duì)其非正常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、識(shí)別與預(yù)測(cè)分析。這種診斷方式主要分為定量模型法和定性模型法。

5 安全仿真訓(xùn)練

為了使工作人員按照工作流程和工作規(guī)定認(rèn)真完成工作，并且在發(fā)生緊急事故的時(shí)候使工作人員有更靈敏和的反應(yīng)并采取更冷靜的措施，實(shí)施安全仿真訓(xùn)練是尤為重要的。它主要是針對(duì)訓(xùn)練方法額訓(xùn)練程度等進(jìn)行仿真。

6 結(jié)語

仿真技術(shù)現(xiàn)在已成為石油化工企業(yè)必備技術(shù)。加強(qiáng)仿真技術(shù)的效能，普及仿真技術(shù)的使用也尤為重要。今后要將仿真技術(shù)更提升一步，以便更好地應(yīng)用于我國石油化學(xué)工業(yè)當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

[1] 王超，唐倩，趙欣. 安全仿真技術(shù)在石油化工過程中的應(yīng)用[J]. 科協(xié)論壇，2007