仿真科學與技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：仿真科學與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;EMU8086;微機原理及接口技術(shù);課堂教學

中圖分類號：TP36 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0108-02

一、引言

《微機原理與接口技術(shù)》課程是電氣信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，是電氣工程及其自動化、自動化、計算機科學與技術(shù)、電子信息工程、信息工程、電子信息科學與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。作為學習計算機硬件原理與指令系統(tǒng)及其應用最主要的課程之一，對提高學生的計算機硬件應用能力至關(guān)重要，是學習后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。

微機原理與接口技術(shù)實踐性強，而教學內(nèi)容卻高度抽象，長期以來，存在著教師難教、學生難學的現(xiàn)象。實際課堂教學中演示實驗設(shè)備匱乏，當前實驗教學大多以集成實驗箱為實驗平臺，不便于課堂理論教學過程中演示互動。在實驗教學環(huán)節(jié)中，開設(shè)的實驗綜合性不夠，往往忽視硬件設(shè)計、軟件調(diào)試過程的協(xié)同，且有實驗過程“操作化”的趨勢，相當一部分學生僅僅簡單模仿，知其然而不知其所以然。久而久之，學生的學習積極性隨著教學過程的進行而降低，將這門實踐性很強的課程也視為普通理論課，課程教學效果不夠理想。為此，不少教師在教學過程中也進行了一些改革探索[1-5]。

隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，在課堂上進行實踐演示成為可能。借助于計算機仿真技術(shù)將微型計算機內(nèi)部編程結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)及接口技術(shù)等抽象內(nèi)容以圖形化方式動態(tài)展示，通過課堂現(xiàn)場演示，學生更易接受，從而加深對微型計算機系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、工作原理及指令執(zhí)行過程的理解，掌握其特點和規(guī)律。

EMU8086仿真環(huán)境有機集成了匯編語言程序設(shè)計和接口技術(shù)，界面友好，適合作為課堂教學輔助手段。通過在課堂理論教學中融入虛擬仿真實驗案例，也彌補了實驗教學環(huán)節(jié)在實驗場地、時間安排方面的不足，可有效改善理論教學與實踐環(huán)節(jié)間的互動。學生在課堂理論教學過程中通過虛擬實驗過程便可了解相應理論知識在實際微機系統(tǒng)中的作用與用法。虛擬仿真環(huán)境的引入，借助合適的教學案例，以問題為導向，逐步實現(xiàn)課堂教學向著以學生分析解決問題能力提高為目標的模式轉(zhuǎn)變。

二、微機系統(tǒng)虛擬仿真環(huán)境

EMU8086（Micro- processor Emulator）集成了源程序編輯、代碼編譯、Debug等功能，是一款運行于Windows環(huán)境下的16位微處理器8086虛擬仿真器。該仿真器具有豐富的幫助文檔，是一個學習微型計算機內(nèi)部工作原理、理解計算機工作過程的高效輔助工具。

程序可在仿真器中單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行，其可視化的人機交互方式讓使用者操作更容易。在指令執(zhí)行過程中，用戶可觀察CPU內(nèi)部各寄存器、標志以及相關(guān)存儲器中的內(nèi)容隨指令執(zhí)行的變化情況。仿真器中執(zhí)行的程序運行于軟件虛擬的系統(tǒng)中，可有效避免指令執(zhí)行時影響到運行EMU8086的計算機硬件系統(tǒng)。而且該虛擬仿真環(huán)境完全兼容Intel系列微處理器，不受實際計算機硬件配置的限制，便于在課堂教學中演示，以更直觀地展現(xiàn)CPU的工作原理和指令的執(zhí)行過程。

三、基于虛擬仿真環(huán)境的課堂教學與實踐

基于虛擬仿真環(huán)境EMU8086，以解決問題為導向，結(jié)合實際應用設(shè)計教學案例，將相關(guān)知識點融合貫通，更符合人的認知過程。從解決問題出發(fā)，可引導學生明確思路，在解決問題的過程中學習知識，能有效激發(fā)學習主動性，使學生學習過程更有成就感。隨著問題的解決，自然而然地加深了對相關(guān)知識的理解和掌握，切實提高學生運用所學知識解決問題的能力。

1.指令執(zhí)行過程剖析?！段C原理及接口技術(shù)》課程教學內(nèi)容主要包括硬件原理、指令系統(tǒng)和接口技術(shù)三大部分內(nèi)容，主要內(nèi)容概念抽象、難以理解，導致學生厭學。虛擬仿真技術(shù)可形象地將抽象的概念以直觀的形式展現(xiàn)，基于EMU8086這一虛擬仿真工具，結(jié)合實際應用設(shè)計教學案例，使學生在解決問題中學習知識、掌握概念、總結(jié)規(guī)律，培養(yǎng)學生主動分析問題、解決問題的能力，通過虛擬仿真實驗提供學生的學習熱情，進一步使學生建立面向問題的系統(tǒng)化思維模式。

在指令系統(tǒng)教學中，學生對于指令往往采取死記硬背的方式，缺乏面向解決問題的思維方法，一方面指令系統(tǒng)顯得零散難記，另一方面，即便背下了指令及語法，也難以在需要時正確使用。長期這樣，會使學生對課程失去興趣。而借助虛擬仿真環(huán)境，可將這一過程系統(tǒng)化、形象化，便于將看似零散的知識點串起來。比如，微處理器中實現(xiàn)表達式“6-8+7”的處理過程，如圖1所示，借助仿真環(huán)境EMU8086，在課堂上演示源程序編輯、匯編、鏈接、指令的單步運行，學生可觀察任何一條指令執(zhí)行過程中，CPU內(nèi)部所有寄存器、標志位的動態(tài)變化情況，從而理解狀態(tài)標志的作用。

在觀察指令執(zhí)行過程時，可同時看到指令匯編后對應的十六進制機器碼，以及指令、操作數(shù)在存儲器中的存儲情況，能夠直觀形象地展示微型計算機工作過程。在實際課堂教學中，教師只需以合適的案例提出問題，引導學生分析問題，通過課堂問答逐步形成解決方案，并在教師機上進行現(xiàn)場仿真實驗。

2.接口技術(shù)抽象概念直觀化?！皩嵺`、認識、再實踐、再認識”是人們認識與解決問題的基本方法和規(guī)律?；谔摂M仿真環(huán)境，構(gòu)建問題模型，設(shè)計實驗項目，通過課堂演示使抽象內(nèi)容形象化，再現(xiàn)知識形成的過程。引導學生主動思考，探尋解決問題的思路方法，在這個過程中，掌握重點、理解難點。

以典型的模擬交通燈仿真實驗為例，傳統(tǒng)的實驗方法是基于物理實驗箱，需要在特定的時間、特定實驗室進行專門的實驗操作，由于多數(shù)實驗箱的集成度高，實驗過程對于學生來說往往只是接幾根線、運行一下程序而已，難以達到使學生理解掌握利用計算機通過接口電路實現(xiàn)對設(shè)備的控制這一教學目標。而且難以在課堂教學中適時地進行演示。

而借助虛擬仿真環(huán)境，可方便地在課堂上進行仿真實驗，通過對仿真實驗過程的分析，對比源程序，更利于學生理解設(shè)計系統(tǒng)時“軟”、“硬”配合的思想。如圖2所示，仿真實驗中能動態(tài)顯示十字路通燈的亮滅情況，同時源程序、機器碼、CPU內(nèi)部寄存器、接口電路內(nèi)寄存器等的實時狀態(tài)可方便地進行對比分析。借助于虛擬仿真環(huán)境，學生可直觀地理解微機解決實際問題的方法，可直接觀察接口電路在實現(xiàn)CPU與外設(shè)交換信息中的作用過程，使學生更好地理解計算機與外設(shè)交換信息的方式，將涉及到的知識點相互關(guān)聯(lián)，使學生建立面向解決問題的思維方式，學以致用，樹立微機系統(tǒng)軟件與硬件必須協(xié)同配合才能實現(xiàn)預期目標的系統(tǒng)設(shè)計思想。

通過實際案例，使顯得零碎的知識得到融合，使學生在學習過程中知其然且知其所以然。利于培養(yǎng)學生以解決問題為導向，將所學知識付諸實踐。培養(yǎng)學生應用微機解決問題的初步分析能力和系統(tǒng)設(shè)計能力。

四、結(jié)論

借助虛擬仿真技術(shù)，可更好地將《微機原理與接口技術(shù)》課程中碎片化的知識融會貫通。通過案例化虛擬仿真實驗演示，一方面可切實提高學生主動學習的積極性，活躍課堂氣氛;另一方面，通過抽象內(nèi)容的形象化展現(xiàn)，引導學生主動思考，培養(yǎng)學生掌握分析問題、解決問題的方法。教學過程以幫助學生運用相關(guān)知識解決實際問題為目標，使學生在問題解決的過程中獲得現(xiàn)實體驗，而不僅僅是抽象的程序、結(jié)論，探索實踐以學生為中心的教學模式。教學實踐表明，基于虛擬仿真環(huán)境，可有效提升課堂教學效果，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提供實踐動手能力。

參考文獻：

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第2篇：仿真科學與技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】計算機仿真技術(shù) 應用型本科 數(shù)控仿真系統(tǒng) 數(shù)控技術(shù)

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）06C-0077-02

應用型人才主要是在一定的理論規(guī)范指導下，從事非學術(shù)研究性工作，其任務(wù)是將抽象的理論符號轉(zhuǎn)換成具體操作構(gòu)思或產(chǎn)品構(gòu)型，將知識應用于實踐。也就是說，應用型本科的教育是保證培養(yǎng)的人才具有一定的理論知識，主要是能夠?qū)⑺鶎W習的理論知識應用于實踐。應用型人才的核心是“用”，本質(zhì)是學以致用，“用”的基礎(chǔ)是掌握知識與能力，“用”的對象是社會實踐，“用”的目的是滿足社會需求，推動社會進步。

數(shù)控技術(shù)類課程是應用型本科機械設(shè)計制造及其自動化、機電一體化專業(yè)、數(shù)控技術(shù)專業(yè)的主干課程，在數(shù)控技術(shù)類課程的教學過程中一般采用理論和實際結(jié)合的方式進行。理論部分主要講解數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工刀具、數(shù)控編程基礎(chǔ)等；實際操作部分主要是結(jié)合理論知識進行實際機床的操作和典型零件的加工。傳統(tǒng)的理論部分教學主要通過教師PPT演示，在演示過程中插入文字、動畫、圖片對理論知識進行講解，傳統(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)教學主要通過老師帶領(lǐng)學生到實訓車間，通過具體演示零件的加工來完成。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控仿真技術(shù)逐漸融入到數(shù)控技術(shù)的教學和應用中，成為數(shù)控技術(shù)教學的重要輔助手段。根據(jù)桂林航天工業(yè)學院在實際教學過程中傳統(tǒng)教學方式方法和數(shù)控仿真技術(shù)輔助教學的實際情況做如下分析總結(jié)。

一、師資投入

桂林航天工業(yè)學院現(xiàn)有機械類學生中學習數(shù)控類課程的約2000人，相關(guān)教師18人，按照教學計劃的安排，每周約有700名學生參加288學時的數(shù)控理論和實踐教學活動，平均到每位相關(guān)教師約每周16學時的教學，參加每位教師課程的學習人數(shù)約40人。在教師每周8學時理論部分教學中，采用40名學生的課堂教學，按照傳統(tǒng)的PPT課件插入文字、動畫、圖片進行演示性教學幾乎沒有實際的困難，但教學效果往往欠佳；但每周約8學時實踐教學，按照傳統(tǒng)模式進行就比較困難，每2～4位同學一臺機床，1位教師進行指導幾乎無法實現(xiàn)；一次課兩個學時90分鐘，實際操作前利用1～2臺數(shù)控機床講解約20分鐘，約40個學生圍在周圍觀看，很多學生會無法看清楚，而且剩下的時間每臺機床分配不到2分鐘時間，難度和效果可想而知。同時，由于機床的生產(chǎn)廠家和型號非常多，如果只是針對某種機床或者某些型號進行講解，很難讓學生適應實際企業(yè)生產(chǎn)中眾多的機床廠家和機床型號。即使是桂林航天工業(yè)學院這樣的全國性質(zhì)的數(shù)控實訓中心，雖然各種機床有60臺，總價值達到3000多萬元，仍然只能選擇非常有限的幾個廠家和型號的機床。總體上來講，受到場地、經(jīng)濟的制約，不可能讓學生全面地操作實際生產(chǎn)中眾多廠家、型號、操作系統(tǒng)的機床。

如果采用計算機仿真技術(shù)進行教學，在理論部分和實踐部分可以完全相結(jié)合，并且由于采用虛擬仿真方式，可以調(diào)用任何廠家、型號和操作系統(tǒng)的機床，讓學生在結(jié)合理論知識編程的過程中，輸入不同的數(shù)控機床，體驗和理解由于數(shù)控機床的不同引起的編程格式、編程代碼的差異，以適應實際生產(chǎn)過程中的型號、廠家和數(shù)控系統(tǒng)的差異，充分達到應用型本科主要實際操作應用的能力。例如在桂林航天工業(yè)學院教學中使用的南京斯沃數(shù)控仿真系統(tǒng)，開機時的數(shù)控系統(tǒng)選擇界面包括了FAUNC、SINUMERIK、EZmotion、華中數(shù)控、北京凱恩帝、大連大森、南京華興等70種；同時在選擇FANUC 0i-M操作系統(tǒng)后，可以選擇的機床操作面板包括漢川機床、南通機床、南京二機、濟南機床、友嘉機床、托普機床、Duoleng、北京機床、大連機床、南京邁順、縱橫國際、南京東恒杰必克、臺中精機、沈陽機床、韓國Doosan、巴西Romi、韓國WIA等28家中外機床廠家的操作面板。以不同的操作系統(tǒng)選擇不同機床企業(yè)的操作面板，可供選用的機床幾乎覆蓋整個加工行業(yè)所使用的各種數(shù)控機床。

二、教學安全

對于教學安全主要是針對實踐操作部分，機床作為機械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓。例如，某高校機械專業(yè)學生在企業(yè)實習期間由于操作失誤，直接導致手臂被機械結(jié)構(gòu)嚴重損傷，最終不得不截肢。如何避免機械事故發(fā)生是學生在實踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學校非常強調(diào)安全問題。

傳統(tǒng)教學中，由于學生在上機床實際操作之前并沒有對機床的運動情況有很清楚的了解，很容易導致事故的發(fā)生，因此很多院校在進行數(shù)控實訓操作的時候，多是恐懼危險的發(fā)生而走走形式，真正實際進行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學校為了讓學生參加比賽而培訓數(shù)量比較少的學生，難以達到教學計劃中關(guān)于實踐教學部分的實際要求。而采用計算機仿真技術(shù)的數(shù)控教學，可以在實際操作之前充分了解數(shù)控機床面板的操作和數(shù)控機床的運動運行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機床操作的演習，為實習實訓部分做好充分的準備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯誤或者操作失誤，既不會導致機床的損壞，更不會導致人員的傷亡。

三、教學效果和效率

數(shù)控程序編寫是數(shù)控類課程的主要教學內(nèi)容之一，如何正確地編寫數(shù)控程序也是數(shù)控類課程的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師主要利用PPT課間插入動畫、圖片、文字等內(nèi)容進行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發(fā)揮多媒體最大的功用。在講解過程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數(shù)控代碼控制刀具、機床主軸的運動情況。特別是對于一些比較復雜的循環(huán)指令只是通過這樣的講解方式往往很難準確地表達。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動畫軟件制作一些比較詳細的動畫，但是這種動畫往往就是固定設(shè)置好的動作，缺乏參數(shù)的變化，不能通過修改參數(shù)來觀察刀具運動的變化。

目前大多數(shù)計算機數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實際的數(shù)控機床操作，幾乎完全和實際的數(shù)控機床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進行驗證，在驗證的過程中，可以隨時改變數(shù)控程序中的參數(shù)，來講解數(shù)控指令中參數(shù)控制刀具的運動規(guī)律，也可以改變數(shù)控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數(shù)控編程中的各種程序指令和指令中各個參數(shù)的含義。在斯沃數(shù)控仿真系統(tǒng)模擬加工零件過程中，在操作界面的左側(cè)顯示編寫的數(shù)控程序，仿真操作過程中根據(jù)刀具的運行軌跡，自動跳轉(zhuǎn)相應的程序段，幫助學生理解程序中控制對象的運行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運動軌跡，在直觀地展示運動軌跡的同時也可以隨時更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來獲取不同的軌跡。

四、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)

在實際的加工過程中，數(shù)控工藝主要體現(xiàn)在刀具、裝夾、進給量、主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、加工工序等。由于這部分內(nèi)容比較抽象，需要根據(jù)實際加工的材料、技術(shù)要求、零件現(xiàn)狀等具體情況進行講解。傳統(tǒng)授課方式只是通過語言的描述、圖片的展示來完成內(nèi)容的講解，學生很難理解。

在采用數(shù)控仿真系統(tǒng)進行教學過程中，可以根據(jù)加工零件結(jié)構(gòu)的不同，按照工序要求講解各種刀具的結(jié)構(gòu)、刀具的尺寸參數(shù)；并且?guī)缀醪皇苋魏蜗拗?，在斯沃?shù)控仿真系統(tǒng)的數(shù)控車刀包括了14種車刀刀桿、各種形狀的刀刃，并可以根據(jù)加工需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，也可以根據(jù)實際機床的結(jié)構(gòu)選擇四方刀架、八方刀架、十六方刀架，或者選擇前置刀架和后置刀架，滿足數(shù)控車床在加工各種零件的需求；在數(shù)控加工中心包括15種各種類型的刀具，同樣可以根據(jù)需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，選擇各種形式的刀庫，滿足數(shù)控銑削和加工中心加工各類零件的需求。

同時也可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征選擇適合的裝夾方式，也可以設(shè)計自己的專用夾具以滿足不同工藝裝夾的需求，使學生可以根據(jù)裝夾的情況，正確理解程序編寫過程中避開裝夾，防止車削或者銑削到夾具的零件，滿足工藝講解過程中關(guān)于工件裝夾的要求。斯沃數(shù)控仿真系統(tǒng)為數(shù)控銑床和加工中心工件提供了三種可選擇的裝夾方式，包括直接裝夾、工藝板裝夾和平口鉗裝夾，以滿足不同零件加工關(guān)于裝夾的要求，數(shù)控車床根據(jù)板料或管料的需求提供外圓裝夾方式和內(nèi)孔裝夾方式，以滿足車削零件加工的需求。

綜上所述，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)于應用型本科的數(shù)控技術(shù)類課程的教學中可以適應不同專業(yè)方向關(guān)于數(shù)控知識技能的學習，在減少師資投入的情況下學生可以盡可能多地了解和模擬操作時間生產(chǎn)中眾多廠家、型號和操作系統(tǒng)的機床，以適應未來走向工作崗位進行數(shù)控編程或者操作機床的需求；同時從教師實際教學的角度，在理論教學方面，可以結(jié)合數(shù)控仿真軟件，實時地通過仿真操作來幫助學生理解數(shù)控編程和數(shù)控工藝的基本知識，同時也可以模擬不同機床的實際操作，大大減少事故率，保證教學過程以及學生參加工作后實際操作機床的危險。經(jīng)過桂林航天工業(yè)學院多名教師近年來采用傳統(tǒng)教學方式和計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的方式進行教學證明，學生在學習數(shù)控技能的時候，一方面學習興趣大大提高，學習數(shù)控技術(shù)的激情比簡單枯燥的傳統(tǒng)課堂教學具有明顯的差異，另一個方面學生學習的效果也明顯提升，實際掌握數(shù)控知識和數(shù)控操作的能力明顯提高。

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第3篇：仿真科學與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：深靜脈血栓；婦科腫瘤手術(shù)；預防治療隨著近幾年來婦科腫瘤術(shù)后并發(fā)深靜脈血栓的發(fā)病率逐漸升高，人們由原來的治療深靜脈血栓慢慢的轉(zhuǎn)向采取預防發(fā)病的措施，并且有關(guān)預防治療的方法越來越受到人們的重視[1]。為了研究和分析如何正確有效的預防婦科腫瘤術(shù)后深靜脈血栓的發(fā)生或者降低它發(fā)病率，因此選取我院在2011年1月～2013年1月收治的120例此患者的臨床資料，現(xiàn)報告如下。

1資料與方法

1.1 一般資料選取我院在2011年1月~2013年1月收治的120例做過婦科腫瘤術(shù)的患者為研究對象，將她們隨機分成兩組，實驗組60例，患者年齡為53~72歲，平均60.5歲，患者體重為55~82kg，平均68.5kg。對照組60例，患者年齡為50~70歲，平均63.3歲，患者體重為54~80kg，平均65.4kg。兩組患者在病情和體質(zhì)等各個方面無明顯差異，具有可比性。

1.2 方法實驗組患者實施預防治療：在手術(shù)后的第1d開始給予速避凝100IU/kg，且注射1次/d，選擇肚臍周圍的皮下注射，連續(xù)治療10d為一個療程。而且要給患者每天進行一次靜脈滴注500ml低分子右旋糖酐和20mL的復方丹參注射液，連續(xù)治療10d為一個療程。同時派護理人員將患者的下肢抬高實施按摩，要求患者穿上醫(yī)用的彈力襪，這樣可以適當?shù)脑黾酉轮耐鈦韷毫?。對照組實施平通的抗凝治療方式，對患者給予口服腸溶阿司匹林50mg和潘生丁50mg，3次/d，連續(xù)服用5d。

1.3 效果判定指標治愈的現(xiàn)象為深靜脈血栓的癥狀全部消失，患者下肢的靜脈回復正常；治療有效的現(xiàn)象為：深靜脈血栓的癥狀明顯減輕，患者下肢靜脈血管的血流超過25%以上；無效的現(xiàn)象為：患者深靜脈血栓癥狀無改善，血循環(huán)不暢通。總有效率=治愈率+有效率。統(tǒng)計和觀察實驗組和對照組患者治療后的不良反應情況。

1.4 統(tǒng)計學處理統(tǒng)計分采用SPSS11.0軟件進行統(tǒng)計分析，計數(shù)的資料用χ2檢測，以P

2結(jié)果

2.1 兩組患者的治療情況兩組患者在分別進行了相應的治療之后的情況都有所改善，實驗組的總有效率為91.76%明顯高于對照組的總有效率64%，P

2.2 兩組患者的不良反應發(fā)生率對比對照組患者出現(xiàn)了肺栓塞和血壓下降等不良的反應，發(fā)病率為31.63%明顯高于實驗組1.70%，P

3討論

近些年來隨著先進的科學技術(shù)不斷的應用與醫(yī)學界當中，相當一部分患有婦科疾病的患者都趨向于手術(shù)治療，一方面是因為手術(shù)治療更加直接徹底，另一方面是因為對當今的醫(yī)學界的手術(shù)技術(shù)比較信賴。特別是當人們發(fā)現(xiàn)身體中出現(xiàn)腫瘤的情況時，第一時間想到的便是手術(shù)切除治療，但是手術(shù)切除腫瘤并不是毫無安全隱患可言，而且手術(shù)之后的患者常常出現(xiàn)并發(fā)癥，且深靜脈血栓患者居多，同時醫(yī)學界也關(guān)注到了這種問題，因此現(xiàn)在很多醫(yī)學界的專家都在積極的研究要如何預防這種術(shù)后并發(fā)癥的出現(xiàn)和一旦出現(xiàn)了該采取什么樣的治療方法。深靜脈血栓之所以發(fā)病率較高是因為腫瘤患者在術(shù)后長期處于一種無法正常運動的狀態(tài)，血液的回流速度就會大大降低，尤其是下肢靜脈血管的血流速度相當緩慢，一旦出現(xiàn)血液凝固就會引發(fā)深靜脈血栓[2]。

本文對實驗組患者實施的預防治療中采用的低分子右旋糖酐和復方丹參注射液是因為低分子右旋糖酐能夠改善人體的微循環(huán)系統(tǒng)，而且可以阻止紅細胞聚集，進而預防靜脈血栓的形成。復方丹參注射液能夠及時溶解初期形成的血栓，只要經(jīng)常給患者的下肢做按摩引導患者做微量的運動，可以有效的預防術(shù)后患者并發(fā)的深靜脈血栓的出現(xiàn)[3]。對兩組患者分別實施不同的治療方法之后，預防治療的實驗組總有效率為91.76%明顯高于對照組的總有效率64%，P

通過文中對術(shù)后并發(fā)深靜脈血栓預防治療的論述，實施正確的預防手段和治療方法對婦科腫瘤的患者來講，可以極大的降低下肢深靜脈血栓發(fā)生的概率。

參考文獻：

[1]劉毅.婦科腫瘤術(shù)后下肢深靜脈血栓塞的觀察與護理[J].中國當代醫(yī)藥，2012，（03）：144-145.

第4篇：仿真科學與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:系統(tǒng)模擬與仿真;課程教學;實例演示

中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)22-6369-03

Simulation Exemplars for System Simulation Course

HUANG Han-ming

(College of Computer Science and Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Abstract: This paper briefly narrates the general concepts of system and various system theories, and introduces the necessity of system simulation for the researches of systems. Then the teaching purpose and main contents of system simulation course are given. After that, some understandings in this course teaching experiences are presents. Finally, several having applied measures which might be helpful to enhance the effect of teaching are discussed:reinforce simulation principles teaching, guide students broadening scope of knowledge, use simulation case studies as education emphases

Key words: system simulation; course pedagogy; exemplar demonstration

系統(tǒng)是一個與環(huán)境相對的概念,任何相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的部分所組成的一個整體皆可稱為一個系統(tǒng)。系統(tǒng)的各個組成部分之間,通過物質(zhì)、能量和信息的交換而相互關(guān)聯(lián)、相互影響、相互作用;系統(tǒng)與環(huán)境之間,亦存在著物質(zhì)、能量和信息的輸入、輸出關(guān)系。早在古代中國和古希臘的哲學中,就包含樸素的系統(tǒng)思想。隨著社會的發(fā)展和近、現(xiàn)代科學技術(shù)的興起與進步,在軍事、工程、經(jīng)濟、社會等諸多領(lǐng)域,都存在著大量的有關(guān)系統(tǒng)的問題。為解決這些問題,20世紀40年代相繼產(chǎn)生了運籌學、控制論、信息論和一般系統(tǒng)論等系統(tǒng)理論;20世紀40年代以來,系統(tǒng)理論被大量應用于工程實踐,系統(tǒng)工程應用學科迅速發(fā)展,同時其他科學技術(shù)學科也在不斷獲得新的突破與發(fā)展,從而對各種系統(tǒng)的性質(zhì)和規(guī)律的認識在不斷深入,產(chǎn)生的一些新的系統(tǒng)理論:耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學、動力系統(tǒng)理論、混沌理論、突變論等。

當前,對復雜及復雜適應系統(tǒng)的研究是系統(tǒng)科學這門學科的熱點。國際上,有關(guān)復雜系統(tǒng)的系統(tǒng)科學研究可分為三個主要學派:“歐洲學派” ―― 以非線性自組織理論為核心內(nèi)容的系統(tǒng)理論(系統(tǒng)元素為無機物,源于物理、化學系統(tǒng));“美國學派” ―― 以圣菲研究所(SFI)為代表的理論框架(系統(tǒng)元素為有機物,具主動性,源于生物系統(tǒng));“中國學派” ―― 以開放的復雜巨系統(tǒng)理論為核心的體系(系統(tǒng)元素為“人”,源于大工程協(xié)作系統(tǒng))。其實,這三個主要學派的主要區(qū)別只是從系統(tǒng)的不同層次為出發(fā)點去把握系統(tǒng)的性質(zhì)和規(guī)律;它們的共同點可認為是要從整體上去認識問題和解決問題,對系統(tǒng)的許多性質(zhì),部分和的累加并不一定等于整體,整體很可能大于部分和,由于涌現(xiàn)性,整體會出現(xiàn)一些任一部分所不曾擁有的新性質(zhì)。

由于現(xiàn)實系統(tǒng)的廣泛性、多樣性和復雜性,如果直接對系統(tǒng)進行觀測、實驗和研究,可能會對真實系統(tǒng)造成破壞性影響而且可重復性很可能也差,或者用真實系統(tǒng)試驗時間過長,或費用太昂貴。對于工程系統(tǒng),在系統(tǒng)建立之前需要對其結(jié)構(gòu)、行為特性開展研究,但真實系統(tǒng)尚不存在。這些情況下,系統(tǒng)的模擬仿真是唯一可行的研究手段。

1 系統(tǒng)模擬仿真課程的教學目的

系統(tǒng)模擬仿真課程的教學目的為:培養(yǎng)學生科學分析和解決各類學科中出現(xiàn)的一般復雜系統(tǒng)問題的能力,掌握多種解決各種復雜系統(tǒng)問題的研究、設(shè)計與分析方法。通過本課程的教學,希望學生能了解系統(tǒng)模型的形式化描述;掌握連續(xù)系統(tǒng)的時域與頻域建模仿真方法:龍格-庫塔法、線性多步法、離散相似法、替換法、根匹配法等;了解離散事件系統(tǒng)的一般概念和離散事件系統(tǒng)的建模工具――Petri網(wǎng),掌握經(jīng)典的離散事件系統(tǒng):單服務(wù)臺與多服務(wù)臺排隊系統(tǒng),庫存系統(tǒng)等的仿真方法;掌握離散事件系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)的分析方法;了解現(xiàn)代仿真技術(shù)――虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一般概念、分析建模方法和和基于Agent的的建模方法及Swarm仿真和分布建模仿真。

系統(tǒng)科學專業(yè)碩士點的設(shè)立是為了滿足國家和廣西的經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要,旨在培養(yǎng)高層次的復合型研究與管理人才。系統(tǒng)科學專業(yè)碩士點有兩個專業(yè):系統(tǒng)理論和系統(tǒng)分析與集成,其中系統(tǒng)理論專業(yè)從2004年起開始面向全國招生,系統(tǒng)分析與集成專業(yè)從2006年起招生。系統(tǒng)模擬仿真課程是系統(tǒng)科學專業(yè)碩士生的必修課程,本人從2006年起到目前為止連續(xù)5年擔任了本門課程的任課教師,在此對這幾年的教學實踐作些總結(jié),以圖對本課程后續(xù)的教學水平的提高和教學效果的完善能有所幫助。

2 課程基礎(chǔ)建設(shè)

專業(yè)課程與選修課程的組成,不同課程的先后安排和教材的選擇對教學目的之達成與教學效果之提高至關(guān)重要。系統(tǒng)模擬仿真課程的先修課程為:控制理論,概率統(tǒng)計,至少一種通用程序設(shè)計語言(如:C/C++程序設(shè)計語言和Matlab編程語言)。這幾年教學過程中的有些學期,在本課程剛開始時,有些學生反映從未接觸過其中一門或兩門先修課程,應學生的要求,用一、兩次課程的時間介紹相應課程,解釋其中的重要內(nèi)容,并鼓勵學生自學相應課程,難懂之處同學之間互相探討,并及時向老師請教。教材選擇的是美國多家高校系統(tǒng)仿真類課程普遍采用的, 由清華大學出版社出版的原版影印英文教材[1]。該教材著眼于離散事件系統(tǒng)仿真的原理和方法學的闡述,基本概念通過實例加以闡述展開,對仿真方法、技術(shù)談?wù)撋钊?對新技術(shù)發(fā)展方向描述明確。該教材以C/C++和Fortran為仿真算法的主要編程語言。

開始的連續(xù)2年只使用該教材進行教學,有些學生反應跟不上教學進度,仔細了解,跟不上的原因是難以完全讀懂教材中的英文內(nèi)容和從未學過C/C++和Fortran語言。為讓每位學生都能掌握好基本仿真方法、技術(shù)而又不失去對仿真前沿研究的了解,后增加系統(tǒng)科學與系統(tǒng)的一般理論及其工程應用[2]的介紹,連續(xù)系統(tǒng)仿真原理[3]的介紹和較容易編程實現(xiàn)的仿真實例教學[4]。作業(yè)與考試方式、頻次的安排設(shè)置對加強學生的學習動力和提高學習效果起著極大的作用,除了常規(guī)作業(yè)和期末考試外,增加了每學期每位學生上講臺講解至少30分鐘提前布置的、要求學生課后完成的仿真建模實例小作業(yè)并接著深入討論。還安排了學期結(jié)束時應完成的較復雜的系統(tǒng)仿真編程大作業(yè),并撰寫一份系統(tǒng)仿真應用的研究報告。

3 提高教學效果的措施

3.1 加強仿真原理教學

現(xiàn)代仿真是基于計算機、利用合適的算法通過模型(物理的或數(shù)學的)以代替實際系統(tǒng)進行實驗和研究的一門學科和實驗技術(shù)。 仿真過程中系統(tǒng)、模型與計算機(包括軟、硬件)的關(guān)系如圖1所示。這里模型通常是指數(shù)學模型。常用的數(shù)學模型[5]有:初等模型、確定性連續(xù)模型、確定性離散模型和隨機模型。如該圖所示,系統(tǒng)建模、仿真建模和仿真實驗為系統(tǒng)仿真的三個基本活動。

系統(tǒng)的模型是實際系統(tǒng)的簡化或抽象,分物理模型與數(shù)學模型。系統(tǒng)模型的形式化描述一般可表述為:

S=(T,U,Ω,X,Y,δ,f)

其中:T―時間基, 其若為整數(shù),則系統(tǒng)S為離散系統(tǒng),若為實數(shù),則系統(tǒng)S為連續(xù)系統(tǒng);U―輸入集,U?奐Rn,n∈I+;Ω―輸入段集,某時間內(nèi)的輸入模式,是(U,T)的子集;X―系統(tǒng)狀態(tài)集,是系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)建模的核心;Y―系統(tǒng)輸出集;δ―系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù);f―系統(tǒng)輸出函數(shù),可表達為:f:X×U×TY。

實際建模時,模型描述的詳細程度可用如下3個水平來表示:(1)行為水平,只知系統(tǒng)的輸入輸出,系統(tǒng)被視為“黑箱”;(2)分解結(jié)構(gòu)水平,系統(tǒng)輸入輸出及結(jié)構(gòu)組成已知,系統(tǒng)被視為多個簡單“黑箱”的組合;(3)狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平,系統(tǒng)的輸入輸出,內(nèi)部狀態(tài)及轉(zhuǎn)移函數(shù)皆為已知。要全面了解仿真過程的核心內(nèi)容,需要較全面的數(shù)學知識、計算方法知識和編程語言知識。

由圖1可知,系統(tǒng)仿真的第1步是建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。雖然另有一門課程―《數(shù)學模型》(或稱《數(shù)學建?！?(應用數(shù)學專業(yè)課程)專門介紹個各種數(shù)學建模方法,如不特別介紹,本專業(yè)學生或許不知有該課程的存在。在建立好系統(tǒng)數(shù)學模型的基礎(chǔ)上,可能需要利用《計算方法》中的專門知識,基于學生熟悉的編程語言(Fortran,C/C++, C#或Matlab等),如學生對任一編程語言都不了解,推薦學生優(yōu)先選擇較容易入門且有大量編程工具箱可資利用的Matlab編程語言,把數(shù)學模型轉(zhuǎn)化為計算機算法程序,得到仿真模型。在設(shè)置好各可調(diào)參數(shù)條件下運行仿真模型(即仿真算法程序),即可得到一系列的輸出,這些輸出要進行各種分析[1],如條件允許,并應該與實際系統(tǒng)的相應數(shù)據(jù)作對比分析。

3.2 引導學生擴展知識面

仿真技術(shù)廣泛應用于工程領(lǐng)域--機械、航空、電力、冶金、化工、電子等方面,和非工程領(lǐng)域DD交通管理、生產(chǎn)調(diào)度、庫存控制、生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟等方面。幾乎滲透于每一個需要計算的領(lǐng)域和學科,相關(guān)文獻十分豐富。許多學術(shù)期刊都刊登有系統(tǒng)模擬仿真方面的研究論文,其中系統(tǒng)科學領(lǐng)域的期刊,尤其值得同學們?nèi)チ私夂蛯W習,以擴展知識面和了解建模仿真方面的前沿研究。

應該特別留意的期刊有:中科院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院期刊學會(/)主辦的《系統(tǒng)科學與數(shù)學》(中) ,《系統(tǒng)科學與復雜性》(英)和《系統(tǒng)工程理論與實踐》,中國系統(tǒng)仿真學會與航天科工集團706所主辦的《系統(tǒng)仿真學報》,美國伊利諾伊大學復雜系統(tǒng)研究中心主辦的《復雜系統(tǒng) 》,美國UL控制與系統(tǒng)工程學會和弗羅茨瓦夫理工大學主辦的《系統(tǒng)科學 》,IEEE的《智能系統(tǒng)》,圣菲研究所的《復雜系統(tǒng)學報》等。

每年都有多次由不同機構(gòu)發(fā)起、在不同國家舉辦的有關(guān)系統(tǒng)仿真的國際學術(shù)會議。通過各個級別的系統(tǒng)科學學會或系統(tǒng)仿真學會網(wǎng)站,或直接通過搜索引擎(如, )可檢索到最近舉辦過的系統(tǒng)仿真會議介紹或論文,以及即將舉辦的系統(tǒng)仿真會議的地點、時間和投稿須知, 如:國際系統(tǒng)科學學會(International Society for the Systems Sciences, ISSS)網(wǎng)站上 /world/index.php 有當年的年度會議信息和最近幾年的會議資料。

3.3 以仿真實例教學為教學重點以提高學生的實際分析問題和解決問題的能力

課堂上詳細講解一些較簡單的系統(tǒng)問題的仿真實例,可以使學生逐步明確并不斷加深對建模仿真整個流程的理解:從分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或行為導出系統(tǒng)的數(shù)學模型,再根據(jù)所導出的數(shù)學模型使用某種編程工具實現(xiàn)仿真建模,形成相應的仿真算法程序,最后運行仿真算法程序,分析結(jié)果并與實際系統(tǒng)相應數(shù)據(jù)對比。

編程工具的介紹也要兼顧學習效率和算法理解徹底性, 教學過程中發(fā)現(xiàn)如只介紹通用編程語言(如C/C++)實現(xiàn)仿真算法程序,學生表示是可以徹底理解所討論問題的算法及代碼;但過后一段時間,再面對類似但稍微復雜些的問題,學生就顯得有些不知如何下手改寫原來的程序以解決當前的問題。而如使用Matlab .m源碼文件實現(xiàn)仿真代碼,學生基本能正確改寫程序。如使用更高抽象層上的Simulink模型實現(xiàn)仿真,學生可以輕松解決類似新問題?，F(xiàn)在采用初次碰到典型案例問題時,采用C語言實現(xiàn)仿真算法,再次碰到類似問題時使用Matlab.m源碼,更多的或更復雜的仿真案例,則采用Simulink構(gòu)建仿真模型。

所選擇的仿真實例兼顧確定與隨機系統(tǒng),連續(xù)與離散系統(tǒng)。所列舉過的離散隨機系統(tǒng)有:單服務(wù)員排隊系統(tǒng)(M/M/1)和多服務(wù)員排隊系統(tǒng)(M/M/N)的仿真;多工作站排隊系統(tǒng)的仿真;采用不同排隊策略的銀行排隊系統(tǒng)仿真。 列舉過的連續(xù)確定系統(tǒng)有: 機構(gòu)運動仿真;傳染病感染傳播仿真;森林救火策略仿真;戰(zhàn)斗減員仿真;游擊戰(zhàn)策略仿真;香煙有害物質(zhì)進入人體體內(nèi)的累積量仿真以及生物種群規(guī)模漲落(Volterra模型)仿真等。

下面以機構(gòu)運動仿真和戰(zhàn)斗減員仿真為例,對建模仿真的整個過程進行簡要描述:

仿真實例一.曲柄滑塊機構(gòu)的運動學仿真:

對圖示單缸四沖程發(fā)動機中常見的曲柄滑塊機構(gòu)進行運動學仿真。已知連桿長度:r2=0.1m,r3=0.4m,連桿的轉(zhuǎn)速:ω2=2,ω3=3,設(shè)曲柄r2以勻速旋轉(zhuǎn),ω2=50r/s。初始條件:θ2=θ3=0。仿真以ω2為輸入,計算ω3和1,仿真時間0.5s。

利用Simulink建模如下:

模塊程序運行過程中自動顯示如圖4所示動畫。

所求仿真時間0.5s內(nèi)1和ω3的變化圖像如圖5。

圖5 0.5s內(nèi)的滑塊運動速度1 (上圖)和連桿轉(zhuǎn)速ω3(下圖)

仿真實例二.戰(zhàn)斗減員問題仿真:

該戰(zhàn)爭模型只考慮雙方兵力的多少和戰(zhàn)斗力的強弱。 假設(shè):(1) 用x(t)和y(t)表示甲乙交戰(zhàn)雙方時刻t的兵力,不妨視為雙方的士兵人數(shù);(2)每一方的戰(zhàn)斗減員率取決于雙方的兵力和戰(zhàn)斗力,用f和g表示; (3)現(xiàn)只對甲方進行分析。甲方士兵公開活動,處于乙方的每一個士兵的監(jiān)視和殺傷范圍之內(nèi),一旦甲方某個士兵被殺傷,乙方的火力立即集中在其余士兵身上,所以甲方的戰(zhàn)斗減員率只與乙方兵力有關(guān),可以簡單地設(shè)f與y成正比,即f=ay。a表示乙方平均每個士兵對甲方士兵的殺傷率(單位時間的殺傷數(shù)),稱乙方的戰(zhàn)斗有效系數(shù)。a可以進一步分解為a=rypy,其中ry是乙方的射擊率(每個士兵單位時間的射擊次數(shù)),py是每次射擊的命中率。由這些假設(shè)可得本問題的連續(xù)時間模型(方程):

又設(shè)系統(tǒng)輸入為甲乙方的射擊率rx,ry,每次射擊的命中率px,py,雙方初始兵力x0,y0。系統(tǒng)輸出為哪一方獲勝以及獲勝時的剩余兵力。要求有輸入、輸出界面及仿真過程。如何對微分方程進行求解,并判斷哪一方獲勝是本問題仿真的關(guān)鍵。

使用GUIDE(圖形用戶接口開發(fā)環(huán)境)接口實現(xiàn)以上簡單的一階微分方程。

調(diào)入該模型程序,按F5運行,出現(xiàn)如圖6所示界面。

在界面中輸入?yún)?shù),點擊“執(zhí)行仿真計算”按鈕,就會在結(jié)果欄中顯示哪一方獲勝,及其剩余人數(shù)。

設(shè)甲乙雙方射擊率都為0.03,初始兵力都為1000,每次射擊的命中率分別為0.023和0.026。執(zhí)行仿真計算后可知是“乙方獲勝”,剩余兵力為339。如圖7所示。

4 總結(jié)

努力加強系統(tǒng)仿真原理教學,以較簡單的經(jīng)典系統(tǒng)建模實例的仿真模型的建立為依托,讓學生在仿真實例的課堂教學中逐步明確并不斷加深對建模仿真整個流程的理解。仿真技術(shù)廣泛應用于工程領(lǐng)域和非工程領(lǐng)域,相關(guān)文獻十分豐富,涵蓋面十分廣闊的,而課堂教學的課時十分有限。如果我們把系統(tǒng)模擬與仿真這門學科比作是一片森林,文獻可看作是其中的樹木,仿真的實際應用則可看作生活于森林中的動物,當然動物也依賴于這片森林的鄰域森林(其他學科)。課堂教學只是帶學生來到這片森林邊沿,仿真原理、理論教學是引導學生仔細觀察了眼前的樹木,而課堂仿真實例教學則是與學生一起欣賞了樹枝上美麗的小鳥。 對這片森林更深入的了解需要學生自己出發(fā)去跋涉的、去游歷、去探索、去欣賞。當然,帶學生到這片森林應該先哪個邊沿,才能讓學生對這片森林有準確的了解并迅速喜歡上這片森林,需要帶領(lǐng)者對這片森林整體的和更準確的了解,也需要到過這片森林的同學們的意見反饋。

參考文獻:

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[2] 許國志.系統(tǒng)科學與工程研究[M].上海:上?？茖W技術(shù)出版社,2001.

[3] 肖田元.系統(tǒng)仿真導論[M].北京:清華大學出版社,2001.

第5篇：仿真科學與技術(shù)范文

在現(xiàn)代信息實驗教學中，積累經(jīng)驗并應進行改革探索，并針對應用型人才需采用虛擬和實際相結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合的模式?？梢钥闯?，現(xiàn)代仿真技術(shù)在信息學科教學，特別是實驗教學中具有廣闊的應用發(fā)展前景。仿真技術(shù)的應用和發(fā)展，必將加快信息學科實驗教學的深化改革，促進了教育觀念的改變是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新的實驗手段。

信息學科教學中仿真技術(shù)的應用

目前，國內(nèi)外眾多高校在信息類課程的教學過程中，對計算機的仿真技術(shù)做了大量有意義的探索，并取得了相對豐碩的研究成果。

（1）通信專業(yè)教學中的仿真技術(shù)。近年來，隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計手段和設(shè)計方法通常不能夠適應目前通信系統(tǒng)急劇增加的復雜性要求。在通信專業(yè)的實際教學過程中，基于相關(guān)常用的仿真軟件，通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)也已逐漸成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計以及對其定性進行驗證的重要手段[5,6]。例如，對通信系統(tǒng)整體設(shè)計并測試其性能；同時，在復雜的環(huán)境中無線電通信以及抗干擾通信系統(tǒng)的抵抗衰落和多徑效應能力。但由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的實際測試設(shè)備價格高昂，而且系統(tǒng)也往往具有不可測試特性。例如，在日常的實驗教學中教育單位不太可能對實際營運中的通信網(wǎng)絡(luò)性能進行測試。因此，這使得高校相關(guān)信息專業(yè)的教學實踐環(huán)節(jié)面臨挑戰(zhàn)。這樣，基于相關(guān)軟件與算法對其進行仿真就成為一種理想的選擇。通常，通信系統(tǒng)中各個功能模塊的軟件實現(xiàn)、通信過程中各個節(jié)點之間的智能化性能分析等系統(tǒng)及其部分功能的模擬大都基于現(xiàn)代計算機仿真技術(shù)來完成。其中，仿真算法可以直接映射為系統(tǒng)設(shè)計中的硬件。而基于仿真工具的軟件無線電技術(shù)使得通信信號處理方法得到廣泛應用。此外，計算機仿真技術(shù)對通信系統(tǒng)不同模塊的性能分析也有著不可替代的作用。例如，在基帶信號處理過程中可以通過合適的仿真軟件來實現(xiàn)傳輸信號的相應變換。從而得出預編碼、自適應均衡、信道編解碼、信源編解碼以及信息安全算法等等。此外，在復雜、時變的信息傳輸環(huán)境中，現(xiàn)代通信系統(tǒng)的數(shù)字信號處理相關(guān)算法更將會趨于復雜[7,8]。例如，在科研和教學中涉及到的信道估計的自適應算法、MIMO技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)中的多用戶檢測算法、信道編解碼算法等技術(shù)的實現(xiàn)，必須利用仿真技術(shù)對算法在實際通信環(huán)境中的適應性進行驗證和評估。

（2）基于硬件設(shè)計教學中的仿真技術(shù)。實現(xiàn)微處理器和數(shù)字信號處理芯片是現(xiàn)代信息系統(tǒng)設(shè)計的硬件基礎(chǔ)。系統(tǒng)中各個硬件模塊的實現(xiàn)通?；谟布抡婕夹g(shù)的理論與先進的微型計算機的相互結(jié)合進行分析。因此，仿真技術(shù)在信息專業(yè)教學過程中硬件的控制實現(xiàn)中也就有著重要的應用[7]。在實際硬件仿真教學中，基于不同仿真平臺，例如Max+plus、QuartusII等軟件,通過VHDL、VerilogHDL等語言對系統(tǒng)進行設(shè)計，同時對系統(tǒng)的物理器件性能進行仿真。在目前很多信息系統(tǒng)的電路設(shè)計中，這主要表現(xiàn)為從基于硬件的集成電路模式逐步轉(zhuǎn)為一些硬件仿真軟件編程來實現(xiàn)的映射模式。

（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學中的仿真技術(shù)應用。在通常信息學科的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學中，其復雜性已經(jīng)很難通過傳統(tǒng)的數(shù)學分析來完成。而在更高層的協(xié)議設(shè)計教學過程中，通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中所涉及的仿真代碼可以將其設(shè)為相應通信協(xié)議可以實現(xiàn)的核心代碼。因此，在信息學科教學中，仿真方法在網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議的復雜性中也有著重要的應用[9，10]。為了準確、快速地對信息學科教學過程中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能完成評估。同時，如果采用計算機仿真技術(shù)可以避免掉大量的理論性能分析過程中出現(xiàn)的障礙。另外，通過對實驗室中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行建模，從而進一步實現(xiàn)參數(shù)的選擇和調(diào)整，并能夠快速模擬系統(tǒng)在真實環(huán)境中的行為表現(xiàn)?；谏鲜龅姆抡婕夹g(shù)，可對教學中所應用的信號處理算法、信息傳輸協(xié)議等及其相關(guān)性能做出評估以便進一步改進。因此，算法和協(xié)議的仿真成為實際系統(tǒng)中功能實現(xiàn)的重要手段。為了考查網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息傳輸?shù)膶崟r性和利用效率，在實際的現(xiàn)代信息系統(tǒng)中提出了各種復雜且具有層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議，進而構(gòu)建結(jié)合無數(shù)節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò)。可以看出，基于仿真平臺的仿真技術(shù)對實際環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真分析評估中有著不可分割的地位。

總之，在信息學科的教學實踐中，基于平臺的計算機仿真技術(shù)有著重要的應用。透過仿真技術(shù)，學生基于已有的理論可以對比傳統(tǒng)信息理論技術(shù)所研究的對象深入學習和研究。此外，通過仿真技術(shù)可以在仿真過程中實時修改系統(tǒng)參數(shù)，同時能夠評估參數(shù)變化對系統(tǒng)整體性能的影響，使其更加接近真實環(huán)境。

常用仿真軟件

目前，在信息學科的實際教學中，適用于系統(tǒng)中各個功能模塊的軟件仿真軟件較多，例如Matlab，Labview，SystemView等。其中，Matlab／Simulink是目前廣泛應用于科研和教學中較為常見的仿真與計算平臺。均可完成教學中所遇到的仿真實驗和數(shù)值計算，例如可以通過Matlab實現(xiàn)信息系統(tǒng)仿真中的數(shù)值計算、算法驗證等分析等領(lǐng)域。而Simulink是Matlab中最重要的組件之一，它對系統(tǒng)能夠提供一個動態(tài)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境，并具有適應面廣、效率高和靈活等優(yōu)點。此外，Scilab也是一個開放源碼的科學計算仿真軟件。而常用的硬件仿真軟件早些時候所常用的Max+plus、QuartusII；英國Labcenter公司開發(fā)的用來電路分析與實物仿真軟件ProteusISIS；以及FPGA的仿真軟件Foundation和ISE等。

上述這些常用的軟硬件仿真軟件，在信息科學專業(yè)教學中的工程建模、科學計算以及性能分析等方面有著重要的應用，特別是在信息相關(guān)專業(yè)的課程實驗以及畢業(yè)設(shè)計中有著廣泛的作用。因此，開設(shè)計算機仿真課程能系統(tǒng)地利用科學計算和系統(tǒng)仿真工具，深入理解信息學科中專業(yè)課程的基本思想、原理和實踐。

第6篇：仿真科學與技術(shù)范文

[關(guān)鍵字]三維仿真 城市規(guī)劃 城市仿真技術(shù)

[中圖分類號] TU984 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-5-295-1

1 三維仿真技術(shù)的概述

三維仿真技術(shù)是利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進行科學實驗的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真環(huán)境中，獲得一種身臨其境的感受。例如《韶關(guān)市城市規(guī)劃三維輔助決策系統(tǒng)》，利用地理信息系統(tǒng)、三維空間建模、遙感等現(xiàn)代信息技術(shù)，以數(shù)字地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)以及三維城市要素模型等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在三維虛擬空間內(nèi)實現(xiàn)局部的規(guī)劃和建筑設(shè)計方案與區(qū)域景觀的實時、多方案綜合分析與決策。

2 三維仿真在城市規(guī)劃中應用的意義

2.1 提供可視化功能支持

三維仿真技術(shù)可以依靠相關(guān)的軟件進行輔助操作，對城市規(guī)劃方案和規(guī)劃過程進行詳細的系統(tǒng)設(shè)計，能夠提供可視化的支持，能適當?shù)膶σ?guī)劃的對象進行高度、方向、顏色等方案篩選和比較，使得規(guī)劃的決策更為科學、合理、直觀。同時，相比傳統(tǒng)的設(shè)計輔助圖，三維仿真技術(shù)擁有更強的決策和設(shè)計功能，可以降低規(guī)劃決策的失誤率，規(guī)避設(shè)計所帶來的風險。如，2006年9月，人民大會堂公映的大型傳奇史詩影片《圓明園》，通過先進三維仿真技術(shù)，將“圓明園”真實的再現(xiàn)在世界人們的眼中。

2.2 多樣化的數(shù)據(jù)服務(wù)

利用三維仿真技術(shù)進行三維模擬和三維仿真系統(tǒng)的設(shè)計，可以利用三維仿真系統(tǒng)查詢相對對象的信息資料，為規(guī)劃設(shè)計者提供各城市單位或部門的信息資料。在韶關(guān)市城市規(guī)劃三維輔助決策系統(tǒng)中，在功能方面提供了三維基礎(chǔ)功能、規(guī)劃信息查詢、規(guī)劃方案評審、規(guī)劃輔助分析、規(guī)劃輔助設(shè)計、三維管網(wǎng)管理等六大功能，并利用現(xiàn)有韶關(guān)地下管線綜合管理信息系統(tǒng)和韶關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享平臺進行對接。

2.3 提高規(guī)劃項目的管理效率

通過制作項目模型或者提供靜態(tài)的三維效果圖來展示項目的整體規(guī)劃過程，這具有很大的局限性，無法完成規(guī)劃對象的修改和管理。城市三維仿真技術(shù)可以設(shè)計一個可操作的三維仿真系統(tǒng)，為開發(fā)機構(gòu)或城市規(guī)劃單位提供高精度的數(shù)據(jù)服務(wù)和視覺質(zhì)量。在需要修改或增減項目工程的過程中，可以直接導入或更新相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以及時作出方案調(diào)整和實施，提高規(guī)劃項目的整體管理質(zhì)量和效率。

3 仿真技術(shù)在城市規(guī)劃的應用

3.1 城市總體規(guī)劃的應用

城市總體規(guī)劃設(shè)計主要包括三個部分：城市戰(zhàn)略研究規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和城市分區(qū)規(guī)劃。在這個階段，城市規(guī)劃者需要把握城市的整個規(guī)劃方向和城市發(fā)展動向，整合城市規(guī)劃中的各種信息資源和數(shù)據(jù)資料，為城市的總體規(guī)劃設(shè)計做出詳盡、科學、直觀的規(guī)劃方案。仿真技術(shù)可以實現(xiàn)對城市自然地貌現(xiàn)狀進行還原再現(xiàn)，而將仿真技術(shù)運用到城市總體規(guī)劃之中，可以對整個城市實現(xiàn)自然地貌的仿真模型再現(xiàn)，為城市設(shè)計者提供科學的、直觀的城市地貌現(xiàn)狀。同時，仿真技術(shù)可為依據(jù)城市總體現(xiàn)狀進行三維模擬和三維模型動態(tài)展示，實現(xiàn)可視化的視覺效果。例如，廣州亞運村設(shè)計競賽方案三維評審系統(tǒng)就是一個三維仿真技術(shù)在城市規(guī)劃應用領(lǐng)域的新嘗試。

3.2 城市景觀設(shè)計的應用

城市景觀設(shè)計反映城市的整體風貌，城市的整體風貌依靠科學的環(huán)境資源布局來實現(xiàn)。利用仿真技術(shù)對城市景觀進行設(shè)計和環(huán)境模擬，可以對城市建筑的空間形態(tài)、建筑形式、城市天際線、城市景觀、城市色彩等多方面進行綜合考慮，做出更為準確的、直觀的設(shè)計方案。仿真技術(shù)的應用有助于城市規(guī)劃設(shè)計者進行多功能技能操作，從整體上把握城市空間形態(tài)的展示要點和亮點的設(shè)計，體現(xiàn)出城市的整體風貌和城市特色之處。同時，仿真技術(shù)利用計算機軟件進行實際景觀設(shè)計的環(huán)境模擬，創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，將設(shè)計的內(nèi)容和效果展示在大眾面前，實現(xiàn)人機交互，讓大眾和客戶有一種身臨其境的感受。對于城市規(guī)劃評審、公示、展覽、規(guī)劃項目的宣傳及招商引資等各方面都有著重要的指導意義和經(jīng)濟效益。

3.3 城市土地規(guī)劃現(xiàn)狀研究

城市規(guī)劃需要把握整個城市土地利用的決策動向，就需要對城市土地利用現(xiàn)狀信息資料進行完整的把握，所以城市土地利用現(xiàn)狀信息資料尤為重要。規(guī)劃設(shè)計者可以依靠當?shù)氐暮娇招l(wèi)星影像、DEM 高程數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，構(gòu)建仿真三維模型，通過三維模型，可以更廣泛的了解和把握整個城市的土地利用范圍、現(xiàn)狀以及城市周邊的概況，對城市的整體信息資料的掌握和城市規(guī)劃設(shè)計方案的確定有著重要意義。仿真技術(shù)還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等，通過三維空間環(huán)境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調(diào)整等功能，來進行城市土地利用現(xiàn)狀和規(guī)劃設(shè)計方案的篩選。如，韶關(guān)城市規(guī)劃三維輔助決策支持系統(tǒng)提供了日照分析功能，更好的展示了建筑物日照效果。

4 小結(jié)

城市規(guī)劃是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要多層次、多整合的形式來實現(xiàn)對城市的總體規(guī)劃。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，三維仿真作為重要的輔助設(shè)計形式，以其高效設(shè)計和可視化功能，在城市規(guī)劃領(lǐng)域中廣泛運用。三維仿真技術(shù)可以通過模擬現(xiàn)實環(huán)境，使得城市規(guī)劃部門、項目開發(fā)商和公眾都能感受到一種身臨其境的視覺體驗，三維仿真運用到城市規(guī)劃中是一個重要的決策，也是一種具有非?？捎^的前景應用。

參考文獻

[1]余明，過靜君.三維仿真虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃中的應用[J]，測繪科學， 2009， 13： 52-54.

第7篇：仿真科學與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機仿真；自動化專業(yè)；教學改革

Application research of the computing simulation technology using in the teaching process for the automation major

Bai Rui， Zhang Jian

Liaoning university of technology， Jinzhou， 121001， China

Abstract： In order to use the superiority of the computing simulation technology， a teaching reform approach is proposed， where the computing simulation technology is introduced in the teaching process for the automation major in the technical university. The main research contents include the applications of the computing simulation technology in the teaching， experiment， course design and graduation project， and the hardware-in-the-loop simulation. The proposed teaching reform can improve the existing teaching approach， and also can improve the innovation ability of the student.

Key words： computing simulation； automation major； teaching reform

計算機仿真技術(shù)是利用計算機科學和技術(shù)的成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在某些實驗條件下對模型進行動態(tài)實驗的一門綜合性技術(shù)[1]。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可方便改變仿真參數(shù)、仿真條件等優(yōu)點，已成為分析、設(shè)計、運行和評價的重要工具。計算機仿真技術(shù)作為信息科學中的核心技術(shù)之一，已經(jīng)被廣泛應用于各行各業(yè)中。鑒于計算機仿真技術(shù)的優(yōu)勢，目前，已經(jīng)逐漸被引入到大學教學過程中，并成為一種新穎的教學手段和方法。

自動化學科是一門科學性與工程性并重的學科，理論性和實踐性的緊密結(jié)合是該學科的重要特征[2]。計算機仿真技術(shù)已經(jīng)在多個高校自動化專業(yè)教學過程中得到了廣泛的應用，但目前還存在一些問題：

（1）計算機仿真技術(shù)還沒有深入到自動化專業(yè)教學的各個環(huán)節(jié)中，目前僅停留在課堂演示的層面上，手段單一化，因此還難以更好地發(fā)揮計算機仿真技術(shù)在專業(yè)教學中的優(yōu)勢。

（2）目前只是采用單純的計算機仿真軟件進行教學，而硬件和軟件相結(jié)合的半實物仿真技術(shù)已經(jīng)成為當前國內(nèi)外仿真領(lǐng)域的先進技術(shù)，我們教學過程中并沒有充分利用計算機仿真領(lǐng)域的這一先進技術(shù)和理念。

（3）計算機仿真技術(shù)雖然已經(jīng)初步應用到自動化專業(yè)的教學過程中，但是還沒有形成完善的規(guī)則制度、評價體系、應用范圍和適用課程等詳細資料，從而使計算機仿真和教學過程相結(jié)合這一新穎的教學手段缺乏系統(tǒng)完善的理論依據(jù)、實施手段和方法路線等，不夠系統(tǒng)化、規(guī)范化和制度化。

為解決上述問題，筆者以自動化專業(yè)教學為背景，深入細致地研究計算機仿真技術(shù)與自動化專業(yè)教學相結(jié)合這一新穎有效的教學方法。研究包括計算機仿真技術(shù)在多個教學過程中深入全面的使用，半實物仿真等先進計算機仿真技術(shù)在教學過程中的應用，計算機仿真教學的系統(tǒng)化、規(guī)范化等內(nèi)容。研究將能夠顯著地豐富和完善現(xiàn)有的教學手段和模式，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而為“卓越工程師”培養(yǎng)計劃提供一種新的思路和方法，可獲得良好的教學效果。

1 計算機仿真技術(shù)在自動化教學環(huán)節(jié)中的應用

1.1 計算機仿真技術(shù)在課堂授課中的應用

對于自動化專業(yè)課程的某些知識內(nèi)容，僅僅依靠板書或者幻燈片等教學手段并不能夠使學生透徹真正地理解。利用計算機仿真軟件對這些知識內(nèi)容在課堂上進行仿真演示，通過改變仿真參數(shù)和仿真條件，獲得不同的仿真結(jié)果，能夠使知識內(nèi)容的傳授更加生動和直觀，從而加深學生的理解。

因此，首先要全面深入地分析自動化專業(yè)各個課程教學內(nèi)容、課程性質(zhì)等特點，結(jié)合計算機仿真技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢，確定出在哪些專業(yè)課程中、哪些知識內(nèi)容中需要引入計算機仿真技術(shù)。目前，筆者所在單位針對自動化專業(yè)的一些主要專業(yè)課程，如“交流調(diào)速控制系統(tǒng)”“直流拖動控制系統(tǒng)”“過程控制系統(tǒng)”“集散控制系統(tǒng)”“電力電子技術(shù)”和“電機拖動”等課程，開發(fā)了多個計算機仿真演示軟件，并將這些計算機仿真演示軟件應用于課堂教學過程中。

1.2 計算機仿真技術(shù)在課程實驗中的應用

目前，多數(shù)課程的實驗手段都是單一的利用實驗裝置進行。受硬件設(shè)備等限制因素影響，一臺實驗裝置還難以完成多項實驗內(nèi)容。計算機仿真實驗不僅可以在一定程度上解決教學資源限制的問題，更重要的是，在仿真實驗中，學生可以方便地觀察在實驗裝置中難以直接觀測的內(nèi)部參數(shù)變化和動態(tài)波形，通過對仿真曲線分析可以更加深刻、形象地理解各個知識內(nèi)容，從而激發(fā)學生的學習熱情，啟發(fā)學生的探索性、主動性和創(chuàng)造性。

因此，針對上述主要專業(yè)課程，開發(fā)多個計算機仿真實驗軟件，并作為各個課程的實驗內(nèi)容，形成以“實物裝置實驗為主，計算機仿真實驗為輔”的課程實驗內(nèi)容體系。

1.3 計算機仿真技術(shù)在課程設(shè)計中的應用

結(jié)合相關(guān)專業(yè)課程設(shè)計的目的及性質(zhì)，設(shè)計并規(guī)劃出相應的、與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的課程設(shè)計題目以及課程設(shè)計內(nèi)容，并應用到課程設(shè)計過程中。目前，筆者所在單位已經(jīng)將計算機仿真技術(shù)應用到某些專業(yè)課程的設(shè)計中，如“交流調(diào)速控制系統(tǒng)課程設(shè)計”“過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計”“電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計”“電力電子技術(shù)課程設(shè)計”等，引導學生在課程設(shè)計中采用計算機仿真技術(shù)對所設(shè)計的內(nèi)容進行仿真驗證。

1.4 計算機仿真技術(shù)在畢業(yè)設(shè)計中的應用

畢業(yè)設(shè)計是自動化專業(yè)教學過程中的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)專業(yè)特點，自動化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容多數(shù)是針對冶金、化工等工業(yè)過程進行控制系統(tǒng)的設(shè)計。學生在畢業(yè)設(shè)計過程中雖然對控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，但多數(shù)情況下難以將所設(shè)計的控制系統(tǒng)應用到實際工業(yè)現(xiàn)場中進行驗證，因此學生也不能清晰地知道自己采用的控制方法以及開發(fā)的控制程序是否正確。為解決這一問題，可以將計算機仿真技術(shù)引入到自動化專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計中，引導學生在畢業(yè)設(shè)計中采用計算機仿真技術(shù)對所設(shè)計的內(nèi)容進行仿真驗證。首先完成控制系統(tǒng)的設(shè)計和軟件開發(fā)，然后利用計算機仿真技術(shù)對設(shè)計控制方法和控制程序進行仿真驗證，從而使學生能夠更加深刻理解和掌握畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，提高畢業(yè)設(shè)計的效果。

2 先進仿真技術(shù)在教學過程中的應用—工業(yè)控制系統(tǒng)半實物仿真實驗平臺的設(shè)計、開發(fā)及教學應用

與工程實踐的緊密結(jié)合是自動化專業(yè)的重要特征之一[3]。但受教學手段和教學資源的限制，在目前的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)中，學生很難將自己的設(shè)計方案以及開發(fā)程序應用到實際的工業(yè)對象中，這樣就導致了學生難以檢驗自己的設(shè)計效果，從而也難以提高學生的設(shè)計能力。雖然計算機仿真技術(shù)已經(jīng)在自動化專業(yè)教學過程中得到了應用，但目前的應用只局限于使用仿真軟件的層面上，即課堂演示、課程實驗等內(nèi)容都是使用軟件的方式。

為了解決這一問題，筆者將半實物仿真（Hardware-in-the-loop-simulation）等先進的計算機仿真技術(shù)引入到自動化專業(yè)教學過程中。半實物仿真是將控制器（實物）與在計算機上實現(xiàn)的控制對象仿真模型連接在一起進行實驗的技術(shù)。在這種實驗中，控制器的動態(tài)特性、靜態(tài)特性和非線性因素等都能真實地反映出來，因此它是一種更接近實際的仿真試驗技術(shù)。

筆者將硬件和軟件結(jié)合，研制出由實際的PLC控制系統(tǒng)、PC機和計算機仿真軟件所組成的半實物仿真實驗平臺。與純粹的仿真軟件相比，該仿真實驗平臺能夠更好地提高教學效果。半實物仿真實驗平臺利用我校羅克韋爾工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗室的相關(guān)設(shè)備，主要組成部分包括羅克韋爾的ControlLogix PLC、檢測儀表和執(zhí)行機構(gòu)裝置、工業(yè)過程的模型計算機。ControlLogix PLC、檢測儀表和執(zhí)行機構(gòu)裝置均為工業(yè)過程控制中的實際設(shè)備，工業(yè)過程的模型計算機通過運行仿真軟件來模擬實際的工業(yè)過程。采用上述半實物仿真實驗平臺，學生可以將自己的設(shè)計方案和控制程序在該平臺上進行驗證，從而能夠提高學生的設(shè)計能力，實現(xiàn)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的教學目的。

3 結(jié)束語

將計算機仿真技術(shù)與自動化專業(yè)教學進行緊密的結(jié)合，探討如何將計算機仿真技術(shù)更好地應用在自動化專業(yè)的教學過程中。將計算機仿真技術(shù)分別應用在課堂授課、課程實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等教學環(huán)節(jié)中，并將先進的仿真技術(shù)—半實物仿真引入到教學過程中。所研究的內(nèi)容能夠豐富現(xiàn)有的教學方法，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

參考文獻

[1] 郝培峰，崔建江，肖文棟，計算機仿真技術(shù)[M].沈陽：東北大學出版社，2003.

第8篇：仿真科學與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；單片機；開發(fā)應用

現(xiàn)階段，隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，使得電能路徑技術(shù)、仿真技術(shù)等在單片機的開發(fā)以及利用過程中發(fā)揮著重要的作用。事實上，單片機仿真技術(shù)在實際的運用過程中主要借助集合有解決機器以及多類I/O暫停系統(tǒng)的硅片而展開相關(guān)的工作。一般情況，需要相關(guān)的技術(shù)人員將仿真技術(shù)的數(shù)據(jù)存放在硅片之上，繼而以此為基礎(chǔ)推動系統(tǒng)化、全面化以及層次化的仿真技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建，并由此帶動單片機的開發(fā)以及發(fā)展。

一、單片機仿真技術(shù)概述

近年來，隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機通訊技術(shù)的發(fā)展以及運用，使得單片機仿真技術(shù)逐漸產(chǎn)生，并在實際的應用過程中實現(xiàn)相關(guān)效益的取得。

事實上，在構(gòu)建單片機智能化體系的過程中，微小解決機器作為該體系中的重要組成部分，其在實際的運用過程中不僅能夠控制、檢測復刻電能路徑，還能夠?qū)﹄娔苈窂降碾娮枇M行適時的調(diào)節(jié)，繼而由此推動相關(guān)環(huán)節(jié)的有序進行。基于此，就使得相關(guān)部門以及人員在進行單片機仿真技術(shù)研究的過程中，控制好電阻力對于微小解決機器的影響，繼而由此實現(xiàn)對于電能有效調(diào)節(jié)。

一般而言，計算機技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和運用促進了我國單片機發(fā)掘技術(shù)的發(fā)展，并促進了仿真技術(shù)模擬體系的構(gòu)建。事實上，相關(guān)的專家以及技術(shù)人員在進行單片機發(fā)掘技術(shù)的研究過程中，逐漸加強了對于協(xié)調(diào)技術(shù)的使用，繼而以此為基礎(chǔ)，推動仿真技術(shù)在模擬平面的正常運用。

相關(guān)的實踐顯示，在單片機開發(fā)的過程中使用模擬仿真技術(shù)，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單片機生產(chǎn)成本的降低，還能夠促進單片機生產(chǎn)風險的降低?？偟膩碚f，隨著相關(guān)技術(shù)人員以及專家在進行單片機開發(fā)的過程中加強了對于仿真技術(shù)的使用，從而促進了單片機的發(fā)展，繼而由此推動相關(guān)效益的取得。

二、Proteus仿真軟件的引入

事實上，隨著計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的不斷發(fā)展以及應用，催生了大量的仿真技術(shù)以及模仿體系。事實上，這種情況的出現(xiàn)一方面實現(xiàn)了相關(guān)部門以及人員在進行單片機仿真軟件研發(fā)的過程中，相關(guān)的人力、物力以及財力的節(jié)約，而另一方面則高效促進了單片機仿真技術(shù)的誕生。

作為單片機仿真模擬體系中最為常見的一環(huán)，Proteus仿真軟件在實際的運行過程中，實現(xiàn)了虛擬電能路徑以及數(shù)據(jù)電能路徑的一體化。而這一狀況的出現(xiàn)不但能夠促進電能路徑與模擬體系的有效結(jié)合，還能夠在此基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)對于電能路徑的結(jié)構(gòu)、單片機數(shù)據(jù)編碼等方面內(nèi)容進行虛擬的制定和演練，并最終以此為依托，推動PCB檢測體系的構(gòu)建以及相關(guān)作用的發(fā)揮。

目前，Proteus單片機仿真軟件在實際的運用過程中，逐漸與課堂教學試驗融為一體。這種情況的出現(xiàn)就使得相關(guān)的教學質(zhì)量得到了顯著的提升，并促進了仿真技術(shù)與計算機合成技術(shù)的有效整合，推動軟件開發(fā)費用的降低。現(xiàn)階段，我國的相關(guān)部門以及技術(shù)人員在進行Proteus仿真軟件開發(fā)的過程中，主要依托計算機開發(fā)、數(shù)字化等多種先進技術(shù)展開相關(guān)的工作。除此之外，在實際的軟件開發(fā)作業(yè)過程中，需要相關(guān)的技術(shù)人員加強對于模擬研發(fā)環(huán)節(jié)期間的管控，從而以此為基礎(chǔ)，促使商品的初始狀態(tài)在模擬模仿氛圍中得以真實展現(xiàn)。

三、單片機開發(fā)中仿真技術(shù)應用

現(xiàn)階段，我國的相關(guān)部門在實際的生產(chǎn)管理過程中加強了仿真技術(shù)在單片機開發(fā)過程中的應用，繼而以此為基礎(chǔ)推動了相關(guān)作業(yè)效率以及質(zhì)量的提高。關(guān)于仿真技術(shù)在單片機開發(fā)的應用過程中所需關(guān)注的相關(guān)的內(nèi)容，筆者進行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下。

（一）性能要求

在推動仿真技術(shù)在單片機開發(fā)過程中的運用，需要相關(guān)技術(shù)人員在實際的操作過程中嚴格遵循單片機仿真技術(shù)的相關(guān)原理。不僅如此，在實際的運用過程中，還需要相關(guān)技術(shù)人員加強對于單片機仿真機器性能要求的了解以及把握，繼而在此基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)多向研發(fā)應用器材的構(gòu)建。事實上，這一措施的實施，不僅僅能夠促進單片機器材使用效率的提高，還能夠?qū)纹瑱C的器材在研發(fā)過程中反復投資現(xiàn)象的規(guī)避，繼而以此為核心，為單片機的開發(fā)以及運用創(chuàng)造良好的條件。

（二）多路開發(fā)器整體結(jié)構(gòu)

此外，在借助仿真技術(shù)進行單片機的開發(fā)過程中，需要加強相關(guān)研究人員對于多路開發(fā)器整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。事實上，上述相關(guān)措施不僅可以為單片機完成仿真技術(shù)提供原理，還可以幫助多路開發(fā)器在模擬模仿計算機體系中達到仿真技術(shù)標準。

通過對仿真多路開發(fā)器的研究以及分析可以得知，技術(shù)人員在進行相關(guān)的開發(fā)過程中，加強了對于仿真多路開發(fā)器的開發(fā)，并在此基礎(chǔ)上開設(shè)了多個開發(fā)用戶，其目的就是在于能夠以此為依托，推動仿真技術(shù)使用效益的不斷提高。事實上，多路控制器的構(gòu)造，能夠在正常運行過程中對開發(fā)用戶、多路請求電路等方面進行有效的控制。不僅如此，由于單片機開發(fā)板位于仿真多路開發(fā)器中的核心位置，所以能夠推動單片機仿真技術(shù)在實際的作用過程中朝著標準化、合理化、科學化的方向發(fā)展。

（三）多路開發(fā)器電路設(shè)計

事實上，相關(guān)技術(shù)研究人員在對仿真多路開發(fā)器的原理進行研究分析的過程中發(fā)現(xiàn)：多路控制器在實際的運行過程中能夠?qū)Χ喾N客戶主體機器進行科學、合理的控制。而客戶主體機器能夠在這種控制之下，依據(jù)單片機開發(fā)板的相關(guān)規(guī)定進行遠程操控，一般情況下，其能夠以“多對一”、“一對一”的形式推動模仿應用任務(wù)的完成。

所謂的“多對一”，指的就是多類客戶主體機器對應一個單機片開發(fā)板，基于此就可以得知，所謂的“一對一”，指的就是一個客戶主體機器對應一個單片機開發(fā)板。

一般情況下，多路開發(fā)器電路在實際的設(shè)計、構(gòu)建過程中，主要依托電磁繼電器以及74LS04反相器推動相關(guān)作業(yè)有效進行。不僅如此，多路開發(fā)器作為構(gòu)建一類單片機遠程控制電能的數(shù)字化通訊設(shè)備，在實際的使用過程中能夠推動前文所述的“多對一”、“一對一”的模仿應用任務(wù)的完成。

結(jié)語：

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是計算機技術(shù)以及通信技術(shù)的進步，使得仿真技術(shù)應運而生，并在單片機的開發(fā)過程中發(fā)揮著重要的作用。本文基于此，主要分析了單片機開發(fā)的內(nèi)涵，并就現(xiàn)在常用的protues仿真技術(shù)軟件進行了具體的闡釋，最后又針對仿真技術(shù)在單片機開發(fā)中的作用進行了分析。筆者認為，隨著相關(guān)技術(shù)的使用，我國的仿真技術(shù)必將獲得長足的發(fā)展，推動單片機的開發(fā)以及運用。

參考文獻：

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第9篇：仿真科學與技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：項目教學法；計算機仿真；創(chuàng)新；實踐

一、前言

研究生教學有其突出的特點，他們中多數(shù)人理論基礎(chǔ)扎實，獲取書本知識能力強。但同時也存在創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不足、工程應用背景不夠的缺點。本人通過十多年研究生教學的實踐，結(jié)合本學院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對性強等特點，對如何在研究生教學改革中突出培養(yǎng)學生的自學能力、創(chuàng)新能力，增強學生的創(chuàng)新意識與工程應用能力等問題進行了一些改革創(chuàng)新。

二、課程定位及課程特點

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學研究的深入與計算機軟、硬件的發(fā)展，計算機仿真技術(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，計算機仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學科內(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、社會生活的眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，國內(nèi)外眾多學者認為，仿真技術(shù)“正在成為與理論、實驗并列的第三種認識和改造客觀世界以及科學研究的手段”，因此仿真技術(shù)被認為是“使能”技術(shù)。計算機仿真技術(shù)是仿真科學與技術(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、多學科交叉等特點。為了拓寬機械工程專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對象的整體素質(zhì)，更好地適應社會對機械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應掌握一定的計算機仿真知識與技能。計算機仿真技術(shù)課程是我校機械工程學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)應用需求并結(jié)合教學實踐情況，課程目的是通過本課程的學習，要求學生掌握計算機仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養(yǎng)學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，以便能靈活應用所學的計算機仿真技術(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，實踐性強的特點；另一方面，授課對象專業(yè)方向較多、授課學時有限等特點，如何解決在有限的教學課時內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對計算機仿真技術(shù)課程進行教學方法和手段的改革探索和實踐，以達到計算機仿真技術(shù)教學目標。

三、教學內(nèi)容的設(shè)置和教學方法的選擇

課程開設(shè)初期，由于只是機械電子工程專業(yè)方向的同學選修，所以所講內(nèi)容基本針對該專業(yè)方向進行設(shè)置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學生所屬專業(yè)方向的擴大，專業(yè)方向包括：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設(shè)計及理論、車輛工程、機械工程（專業(yè)學位）等，基本涵蓋了機械工程學院的所有專業(yè)方向。計算機仿真技術(shù)課程涉及多個交叉學科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計算方法、計算機編程、計算機圖形學、高等數(shù)學、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計等課程。如何講出本課程的特點，并充分結(jié)合相關(guān)課程內(nèi)容，必須在教學內(nèi)容的選排上下功夫。項目教學法是一種以任務(wù)驅(qū)動、以項目為基本教學單元，將理論教學和實踐教學有機融合在一起，強調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學生在整個教學過程中的主體地位。因此，為了滿足各個專業(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)的學術(shù)論文和碩士學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對教學內(nèi)容、教學手段和教學考核方法等不斷進行調(diào)整和完善。1.采取項目專題方式進行教學內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。2.擴展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計算、優(yōu)化設(shè)計、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計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)合的實驗教學內(nèi)容。計算機仿真技術(shù)本來是實踐性很強的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對控制系統(tǒng)分析的過程中不斷完善和發(fā)展起來的。因此并結(jié)合各個專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計若干個專題實驗，使學生學以致用，培養(yǎng)學生將該門課程應用于實際工程的能力。4.采用多個工程應用實例進行教學，從系統(tǒng)應用、數(shù)學建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學生從生產(chǎn)實際認知的研究對象，提升到理論高度的學習，應用所學的各科理論知識和技術(shù)手段，進行數(shù)學建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學生學習興趣，最終解決實際工程問題，培養(yǎng)學生解決工程實例問題的能力。5.結(jié)合學科前沿，進行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強化計算機仿真在實際工程的應用概念，在此基礎(chǔ)上，以項目形式，開展課程學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.增加實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實際應用能力。利用各種平臺，擴充計算機仿真技術(shù)資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學團隊的科研課題，設(shè)計實驗項目，培養(yǎng)研究生工程實際應用能力。

四、項目教學法的教學效果

基于項目教學法計算機仿真技術(shù)課程的教學方法改革與實踐，滿足機械工程學院各個專業(yè)方向研究生的需求，教學方法和手段的完善，使研究生自主學習能力、創(chuàng)新能力和工程應用能力等得到了進一步的提高。計算機仿真技術(shù)作為工科研究生的必備研究手段和技術(shù)，使學生掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的課題研究、學術(shù)論文和學位論文的撰寫提供計算、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同。本人指導的研究生，發(fā)表與該課程相關(guān)的學術(shù)論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計算機仿真技術(shù)。

五、結(jié)束語