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)

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

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

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

光電傳感器是傳感器與檢測技術(shù)的一項重要內(nèi)容，廣泛應(yīng)用于各種光控電路。光電傳感器能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，利用一些特定材料的光電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對光信號的檢測。由于是對光信號的檢測，光電傳感器在教學(xué)中搭建實(shí)物試驗比較困難，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，取得了較好的教學(xué)效果。

一、Proteus仿真教學(xué)簡介

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，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。使用Proteus 軟件進(jìn)行傳感器及其檢測電路設(shè)計是虛擬仿真技術(shù)和計算機(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)生普遍反映對傳感器的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，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，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）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，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中獲得一個隨光照變化的電流，加上電阻分壓電路，就可以構(gòu)成一個光電電阻的仿真模型。當(dāng)光照強(qiáng)度越大時，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PN結(jié)，其中集電結(jié)具有光敏特性，相當(dāng)于一個光敏二極管。在應(yīng)用時，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，沒有光照時暗電流非常小，有光照時，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，直接影響被測對象的光量變化的參數(shù)都可以直接檢測，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、輻射測溫、氣體成分分析等；也可以把其他被測的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成光量變化來進(jìn)行檢測，這些參數(shù)可以是零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、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光敏器件的仿真模型，利用這兩個光敏器件再設(shè)計出適當(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，通過分析兩個光控電路實(shí)例可以加深對光敏傳感器的理解，掌握被測參數(shù)怎樣轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行處理，對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)計方法都有很大的幫助，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計和制作出光電傳感器應(yīng)用的實(shí)際產(chǎn)品。

1.光電報警電路

很多場合需要根據(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)計一個弱光報警電路，可以根據(jù)光線的強(qiáng)度發(fā)出報警信號。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)成了光電測量電路，將光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。Q1、Q2組成的是開關(guān)電路，控制下一級自激振蕩電路，Q3、Q4是自激振蕩電路，輸出脈沖信號。當(dāng)光照較強(qiáng)時，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），此時三極管Q1、Q2截止，Q3、Q4電路不工作。當(dāng)光照變?nèi)酰敵龅碾妷鹤兇?，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，電路工作時產(chǎn)生脈沖信號，如圖4所示，此信號加載在揚(yáng)聲器上，發(fā)出“滴滴”的報警聲音。這樣就實(shí)現(xiàn)了光照較弱時自動報警的功能。

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轉(zhuǎn)換成電流，其檢測電路的設(shè)計應(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)自動控制的目的。電路設(shè)計如圖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)動電路，作用是驅(qū)動路燈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這個施密特非門，變成低電平加在三極管的基極，此時三極管截止，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轉(zhuǎn)換為電信號的器件，在實(shí)際教學(xué)中，實(shí)物實(shí)驗搭建比較困難，學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象，不易理解。通過計算機(jī)仿真技術(shù)，用Proteus軟件設(shè)計光電器件的模型，模擬其將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程，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、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)：

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[2]馮成龍，劉洪恩.傳感器應(yīng)用技術(shù)項目化教程[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)；動態(tài)特性；數(shù)字仿真

中圖分類號：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，其運(yùn)行的安全性以及可靠性在很大程度上會受到繼電保護(hù)動態(tài)特性的影響，但是在實(shí)驗室里面卻無法準(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)動態(tài)模擬裝置對故障進(jìn)行模擬，校驗繼電保護(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)而對它的動作行為進(jìn)行觀察。該種方法必須要與故障再現(xiàn)以及測試設(shè)備，其是非常昂貴的，而且對裝置內(nèi)部程序的邏輯以及元件配置情況無法觀察，只對已有的設(shè)備具有適用性。文中所提出軟件對可以實(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對故障期間的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，對其動態(tài)特性進(jìn)行校驗。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、時間元件、差動元件以及各種邏輯元件在內(nèi)的各種功能元件。仿真時將這些功能元件通過圖形操作來組成軟件框圖；對正在研制的保護(hù)裝置或者是即將投入運(yùn)行的保護(hù)裝置進(jìn)行校驗時，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)軟件框圖的測量元件當(dāng)中，對保護(hù)元件的動作以及它們之間的時間配合關(guān)系進(jìn)行觀察，最后就可以觀察到保護(hù)裝置整體的動作情況；對于已經(jīng)投運(yùn)的保護(hù)裝置，對故障的原因分析分方法和以上的方法是一樣的。一般動態(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，可對其進(jìn)行復(fù)制、移動以及刪除等操作。時間元件、邏輯元件、測量元件以及其它元件就是由基類派生的來的，其中測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)元件的動作情況。其它元件主要包括啟動元件、電流以及電壓互感器斷線檢測元件等。對于所有測量元件得到的測量值均可視為一個數(shù)學(xué)公式的計算值。

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)際要求做好濾波計算，將處理之后的數(shù)據(jù)輸入到測量軟件當(dāng)中進(jìn)保護(hù)仿真。在仿真是對每按照順序?qū)γ恳卉浖M(jìn)行查詢，對于測量元件應(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量值計算出來，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)生動作；邏輯元件是否動作主要是根據(jù)和它輸入端連接在一起的元件的動作情況決定的。為了提示用戶，發(fā)生動作之后的元件出口位置會變成紅色。所以元件每循環(huán)一次時鐘會隨著向前走一個步長，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，對循環(huán)一次后的時間步長應(yīng)進(jìn)行檢查看它是否比兩個采樣點(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仿真時鐘，所以仿真結(jié)果不會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，操起起來簡單方便；第二，可以對各種元件進(jìn)行包括移動、復(fù)制、刪除等在內(nèi)的操作，亦可對整塊對圖形進(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一樣的對敏感點(diǎn)的捕捉功能。其可依據(jù)各個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，也就不會有出錯情況出現(xiàn)。軟件還可以實(shí)現(xiàn)對保護(hù)框圖連接線的錯誤進(jìn)行自動檢測。

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，對其的校驗也顯得很簡單了。對元件進(jìn)行雙擊在彈出的對話框中可以對元件的編號以及特性進(jìn)行修改；第三，該軟件中，用戶只需將數(shù)條簡單的直線和圓弧給出任意種類的動作特性就會形成，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)框圖中對邏輯元件使用的比較多，在繪制時經(jīng)常需要對其屬性以及輸入端的個數(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故障時包含匯總所以元件的動作情況以及它們之間的時間配合關(guān)系進(jìn)行觀察，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中保護(hù)發(fā)生誤動作原因的查找。除此之外，軟件還可以讀設(shè)計階段保護(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)，可將其用于對繼電保護(hù)裝置的設(shè)計開發(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，該軟件作為對保護(hù)裝置進(jìn)行分析的軟件，硬件還是需要通過動態(tài)模型以及故障再現(xiàn)設(shè)備進(jìn)行測試。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)

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第3篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】電子測量技術(shù)；Proteus仿真

1 電子測量教學(xué)中存在的問題

《電子測量技術(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)生理解常用電子測量儀器結(jié)構(gòu)、原理，會正確選擇和使用電子測量儀器進(jìn)行測量，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)驗室驗證性實(shí)驗的方法，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利用圖片，動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。但是單純的圖片或者動畫演示對于《電子測量技術(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仿真在電子測量教學(xué)中的應(yīng)用

計算機(jī)仿真技術(shù)已成為現(xiàn)代工程中的一種有效手段，所以我們在教學(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。

我們以信號發(fā)生器為例，將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)中來，采用項目教學(xué)法，讓學(xué)生利用之前所學(xué)的電路知識設(shè)計信號發(fā)生器。

信號發(fā)生器總方案如下：

信號發(fā)生器一般是指能自動產(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)計信號發(fā)生器的電路了解了信號的發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理，也對振蕩器，延遲比較器和積分電路原理和應(yīng)用有了更深的掌握。而且通過計算機(jī)仿真軟件來設(shè)計和搭建電路也節(jié)約的時間和硬件等資源，同時也避免了搭建實(shí)際電路時，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)生對學(xué)習(xí)的興趣和主動性，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競賽中取得優(yōu)異成績，對畢業(yè)設(shè)計，創(chuàng)新項目和課外活動也起到了一定作用。

【參考文獻(xiàn)】

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

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

第4篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：計算機(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)項目“改革教學(xué)模式”過程中的實(shí)踐研究成果。

一、計算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1.計算機(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)字信號模擬功能，可以對電路圖中的電波及各種工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、打印。計算機(jī)仿真技術(shù)不僅具備對靜態(tài)、動態(tài)以及失真情況進(jìn)行分析處理，而且對于電路中出現(xiàn)的短路及其他故障能夠進(jìn)行及時、合理的判斷和分析。

3.仿真技術(shù)在教學(xué)中的作用

計算機(jī)仿真技術(shù)不僅實(shí)驗方法簡單明了，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)驗時，不用擔(dān)心因錯誤操作而引起不良效果。學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗。學(xué)生進(jìn)行反復(fù)操作的過程，也不會造成實(shí)驗器材和原料的浪費(fèi)。并且可以進(jìn)行一些難度系數(shù)較大的實(shí)驗，達(dá)到身臨其境的真實(shí)感覺。

二、計算機(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，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，而教師需要花費(fèi)大量時間進(jìn)行演示實(shí)驗的準(zhǔn)備，并且常需要將多種儀器搬到教室，使用起來非常不便，演示操作過程時間長，常常影響教學(xué)進(jìn)度。如今將仿真軟件的虛擬實(shí)驗功能引進(jìn)課堂，在進(jìn)行理論講解的同時，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)驗教學(xué)具有較強(qiáng)的靈活性、精確性

通常情況下，實(shí)驗操作過程經(jīng)常存在不可預(yù)測的因素，往往會得到不同的結(jié)果。采用計算機(jī)仿真技術(shù)繪制圖形，與實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以減小因為不定性因素引起的誤差。與傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗相比，計算機(jī)仿真技術(shù)可以彌補(bǔ)實(shí)物實(shí)驗不能任意改變電路參數(shù)的缺點(diǎn)，能夠在不更換實(shí)驗器材和元件的情況下，利用計算機(jī)仿真技術(shù)通過變換參數(shù)來觀測結(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)生動有趣，能有效激發(fā)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗課的真正目的就是讓學(xué)生能夠通過實(shí)驗課程的學(xué)習(xí)來驗證理論知識，能透徹清晰地理解理論知識，鞏固學(xué)生的專業(yè)技能。傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)主要靠老師的講解和演示，學(xué)生動手時間少之又少，導(dǎo)致學(xué)生無法加深對原理的理解，計算機(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)驗實(shí)效，調(diào)動了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生對實(shí)驗課程的興趣。

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)生對知識掌握和熟練程度不同，學(xué)生的認(rèn)知能力存在差異性，對新知識的理解掌握能力不一致，因此教師在制定教學(xué)方案時需要考慮到學(xué)生的實(shí)際情況，因材施教。計算機(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)主要是通過計算機(jī)技術(shù)，為用戶創(chuàng)造一個逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對現(xiàn)實(shí)環(huán)境的虛擬，也可以是對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，主要是通過計算機(jī)技術(shù)生成一個無限逼近現(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，從而實(shí)現(xiàn)與虛擬世界中的個體產(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效果。因此，這項技術(shù)被美國業(yè)界認(rèn)為是下一世紀(jì)重要競爭技術(shù)，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對應(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)的競爭越來越激烈，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)計等。然而目前對于戶型的空間設(shè)計等方面發(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。但是隨著社會的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個樓盤的詳細(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畫，直觀地展現(xiàn)小區(qū)虛擬場景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗、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，人們的生活也因為各種工業(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進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗。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，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題勢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)計出來的產(chǎn)品進(jìn)行虛擬實(shí)驗，既可以將設(shè)計出來的產(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，對這些產(chǎn)品進(jìn)行安全、事故模擬實(shí)驗。像汽車行業(yè)，一般會利用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，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)場照片或者是現(xiàn)場遺留下來痕跡等來進(jìn)行相P的判斷，但是這種缺乏動態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當(dāng)時的情景，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)開展的研究內(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)，對交通事故進(jìn)行模擬還原，從而對發(fā)生當(dāng)事人進(jìn)行相關(guān)責(zé)任判斷。

3.4 施工演示

目前國家各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，面對這些大型的工程項目，以前只能通過工程圖紙或簡單的模型等形式進(jìn)行展示。對于缺乏足夠的空間想象能力或者項目新手來說，很難去想象到整個工程中每個實(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)行工程匯報時，也可以非常具體的展示當(dāng)前的具體施工狀況，以及與完整項目之間的差距等。

4 結(jié)束語

3D數(shù)字仿真技術(shù)，隨著計算機(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時代的到來，還會產(chǎn)生更多的現(xiàn)在還無法想象的應(yīng)用領(lǐng)域。但同時還應(yīng)該意識到，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。

參考文獻(xiàn)

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

[2]周飛，孫超.論三維動畫在產(chǎn)品設(shè)計中的運(yùn)用和價值[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：計算機(jī)仿真；教學(xué)方法；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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)驗并列的第三種認(rèn)識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)雖然尚未成為一級學(xué)科，但國內(nèi)多個軍隊院校已經(jīng)開始設(shè)置仿真專業(yè)和仿真工程二級學(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年起開始在測控工程本科專業(yè)開設(shè)《計算機(jī)仿真技術(shù)》課程，30學(xué)時，每年選課人數(shù)近150人，主要目的是讓學(xué)員建立起計算機(jī)仿真的概念，掌握計算機(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)計奠定基礎(chǔ)。

計算機(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。由于計算機(jī)仿真技術(shù)在本校是第一次開設(shè)，對于課程應(yīng)該達(dá)到什么樣的目標(biāo)定位并不明確?，F(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)時限制之下。另外，課程的定位也和測控工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不盡相符。同時，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)。這說明目前對于計算機(jī)仿真技術(shù)本科課程、乃至整個仿真課群的設(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)為計算機(jī)仿真就是一種數(shù)值游戲、一種計算機(jī)游戲。

4.缺乏必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。計算機(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)識和實(shí)踐的機(jī)會，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。計算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括計算方法、計算機(jī)軟件設(shè)計、計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)控制、自動控制原理、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)時的40%），而對連續(xù)系統(tǒng)的建模及模型表示、相互轉(zhuǎn)換則不作過多講述，避免與自動控制原理、現(xiàn)代控制理論重復(fù)。而對于計算機(jī)仿真技術(shù)中的離散事件系統(tǒng)仿真（占總學(xué)時的25%）則僅作原理性講述，因為經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)員在現(xiàn)階段還體會不到離散事件系統(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)時則主要講述計算機(jī)仿真的基本概念、步驟與發(fā)展趨勢及應(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)是在計算機(jī)上對模型進(jìn)行試驗，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)移計算。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)時鐘時，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，最后得到感興趣的系統(tǒng)性能參數(shù)。時鐘推進(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)動引起的狀態(tài)變化通過簡化在計算機(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，替換法要求對系統(tǒng)先進(jìn)行線性化，因而只對線性系統(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，對輸入采用零階保持器的簡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)為階躍信號時，才沒有系統(tǒng)誤差，這在實(shí)際中是很難滿足的。因此對于階躍信號輸入，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，將帶來較大的截斷誤差。因此對于線性系統(tǒng)，離散相似法將系統(tǒng)拆分為一系列低階環(huán)節(jié)，再針對每個低階環(huán)節(jié)應(yīng)用離散相似法，但此時這些低階環(huán)節(jié)的“輸入”已不再是階躍信號了，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，離散相似法（零階保持）等價于歐拉方法。

通過以上比較教學(xué)，學(xué)員對連續(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)，雖然對連續(xù)系統(tǒng)的仿真方法已經(jīng)很理解的，但是對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）可對數(shù)值計算結(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算精度；（5）一個魚雷攻擊移動目標(biāo)系統(tǒng)（6階系統(tǒng)）進(jìn)行具體應(yīng)用，演示如何對具體連續(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，利用輔助教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)演示，對計算公式的推導(dǎo)、每步計算過程和結(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，只能采用較簡單的對象進(jìn)行講授和演示，學(xué)員對于如何采用計算機(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定等應(yīng)用仍然沒有概念。鑒于學(xué)時的限制和實(shí)驗條件的限制，目前尚不具備讓學(xué)員動手進(jìn)行計算機(jī)仿真驗證的條件。因此依托戰(zhàn)略導(dǎo)彈控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真試驗系統(tǒng)科研條件，讓學(xué)員參觀、體驗計算機(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地思考和回答問題，對學(xué)習(xí)計算機(jī)仿真技術(shù)課程充滿了興趣，能夠在教員的引導(dǎo)下主動對具體連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模與分析，主動閱讀參考文獻(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?？傮w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)員對連續(xù)系統(tǒng)的仿真算法掌握較好，對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運(yùn)用能力，教學(xué)效果顯著提高。

五、結(jié)束語

本文針對計算機(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，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.計算機(jī)仿真本科課程的比較教學(xué)法探索與實(shí)踐[J].時代教育，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，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?，本文就計算機(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 計算機(jī)仿真技術(shù)特點(diǎn)

計算機(jī)仿真技術(shù)為一門利用計算機(jī)科技成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在一定的實(shí)驗條件下開展動態(tài)模型實(shí)驗的綜合性技術(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。以下對計算機(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)字信號模擬及混合模擬功能，不但可存儲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)及動態(tài)等方面的分析功能外，計算機(jī)仿真技術(shù)還可合理判斷并分析電路中出現(xiàn)的短路等各項故障。

1.3 為課程教學(xué)提供了簡單有效的實(shí)驗方法

在實(shí)際教學(xué)過程中，計算機(jī)仿真技術(shù)提供了一項簡單卻十分有效的實(shí)驗方法，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期使用。學(xué)生在開展某項實(shí)驗時，無需擔(dān)心因為操作措施而導(dǎo)致不兩個效果的發(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。在反復(fù)實(shí)驗操作的過程中，不會浪費(fèi)原料及實(shí)驗器材。此外，利用計算機(jī)仿真技術(shù)可完成一些比較難的實(shí)驗，使學(xué)生充分感受到真實(shí)感。

2 計算機(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，那么就會非常繁瑣與復(fù)雜，尤其對于方程數(shù)量較多的復(fù)雜電路，手工求解不但耗時長而且極易出現(xiàn)錯誤。雖然可以利用計算機(jī)采用編程的形式完成求解工作，但對編程者提出了一定的要求，其需要具備一定的計算機(jī)語言及算法知識。此外，編程具有較長的周期，這也對電路問題的實(shí)際分析與解決產(chǎn)生了一定的制約。而采用計算機(jī)仿真技術(shù)，則可大大節(jié)省計算的時間，并將電路參數(shù)在計算機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，對電路中的電壓、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。

以一個二階動態(tài)電路的零輸入響應(yīng)為實(shí)例。圖1為一個典型的二階動態(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，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)驗教學(xué)分離的不足之處，賦予知識形象化、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]時昆.計算機(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].電腦知識與技術(shù)，2012，8（17）：457-459.

作者簡介

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。研究方向為電路課程教學(xué)。

第8篇：仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

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

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

就現(xiàn)階段而言，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲入到各行業(yè)及領(lǐng)域當(dāng)中。計算機(jī)仿真技術(shù)在電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對電力電子技術(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，這是因為該技術(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、提高電路設(shè)計的完善性以及改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的性能等。因此，文章將對計算機(jī)仿真技術(shù)的概念和應(yīng)用進(jìn)行介紹，并對該技術(shù)相關(guān)優(yōu)化提出建議。

一、計算機(jī)仿真技術(shù)的簡介

計算機(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)、自動化技術(shù)以及系統(tǒng)工程技術(shù)等，其目的是對系統(tǒng)的設(shè)計方案和運(yùn)行進(jìn)行了解。計算機(jī)仿真技術(shù)具有涵蓋量廣、應(yīng)用范圍大、自動集成化高等特點(diǎn)，目前常用的計算機(jī)仿真軟件有matlab、pspice、saber等[1]。

二、計算機(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，異步電動機(jī)主要包括直流電動機(jī)及交流電動機(jī)。

（二）計算機(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，對仿真電路波形進(jìn)行繪制并分析，并根據(jù)分析結(jié)果對電流與電壓的跟蹤輸入情況進(jìn)行判斷，最后對電路的功率因數(shù)進(jìn)行校對。

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，對輸入電流量、輸入電壓量進(jìn)行跟蹤分析，從而對功率因數(shù)進(jìn)行矯正。

（三）幾種計算機(jī)仿真技術(shù)軟件的對比

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)計圖緊密連接，基本上實(shí)現(xiàn)了電力電子電路的動態(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)用對于電路的設(shè)計起到了指導(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

在使用計算機(jī)仿真軟件建立電力電子電路及系統(tǒng)模型時，由于各類仿真軟件的智能性和自動化程度高，因此在建模時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，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，注意各個部分的公共連接部位，防止短路，必要時可以采用接地模塊或總線模塊。

第三，關(guān)閉后臺窗口。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窗口，包括輸入端子以及輸出端子，此時需要采用接地模塊及終止模塊分別對其進(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)行建模時要調(diào)節(jié)好相關(guān)參數(shù)，包括仿真的初始時間、仿真結(jié)束時間、仿真計算方式、仿真過程中誤差范圍、步長參數(shù)等。在對這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)時，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，計算機(jī)仿真技術(shù)是新時代科學(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，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 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)。目前它已帶動了很多行業(yè)的發(fā)展，也帶動了一定的經(jīng)濟(jì)增長。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。為使人們在工作基礎(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，這主要是因為進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗實(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)行危險評估與分析，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仿真

石油化工工藝過程中存在著許多潛在的危險，其中主要包括：

（1）因裝置本身的操作失誤而產(chǎn)生的危險；

（2）控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的危險；

（3）超壓、超溫或者泄露產(chǎn)生的危險；

（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)，以計算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實(shí)際的 或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)試驗。針對這些危險的安全仿真技術(shù)主要有：

1.1 定量模型仿真技術(shù)

針對石油化工工作過程中的動能、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)與動態(tài)變化的手段就是定量模型仿真技術(shù)。對于此仿真技術(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)，這樣增加了對危險分析的真實(shí)性效果，有利于對不穩(wěn)定的情況也進(jìn)行分析。其次它還可以對安全控制方案進(jìn)行有效研究，在此過程中它將對控制與生產(chǎn)一起研究，巧妙地將其融為一體并同時使其各自發(fā)揮出自己的優(yōu)勢，因此進(jìn)行動態(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。五是對石油化工生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)并分析出其極限狀態(tài)。因為HYSYS能準(zhǔn)確分析出每個有用數(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。定性模型相對來說比定量模型簡單。而且在石油化工生產(chǎn)中也很常見，對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 是計算機(jī)輔助安全評價技術(shù)的一個飛躍，它有很高的安全評價效率，是現(xiàn)代石油化工企業(yè)較青睞的一項技術(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間和金錢，對其耐久性進(jìn)行測試時其結(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處理程序組成。軟件采用大規(guī)模有限元分析計算，能計算出單位載荷或?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。這個軟件的優(yōu)勢是能夠?qū)Ω邷睾腿渥兤诘染哂泻苡行У姆治瞿芰?，并且對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、求解的并行計算等功能。它能使計算結(jié)果以非常逼真的立體效果展現(xiàn)出來，對有毒物質(zhì)擴(kuò)散、爆炸和燃燒等安全事故有非常逼真的模擬效果，使人們很好的對其進(jìn)行分析與預(yù)防。現(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)故障的時候，它可以對其非正常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、識別與預(yù)測分析。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