仿真技術及其應用精選(九篇)

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第1篇：仿真技術及其應用范文

1.1現(xiàn)階段維修汽車維修實訓教學成本分析

1）實訓室成本

現(xiàn)代“理論-實踐一體化”汽車維修類專業(yè)教學的關鍵就是將實訓室變成教室，而能真實模擬汽車維修企業(yè)的實訓室由以下幾個部分組成，首先是場地，其次是場地裝修。對于有些汽車總成或部件，需要對其進行切割改裝，這類教學用部件由于額外的改裝費用比購買這些總成部件的費用更為昂貴。另外還需要為展示這些教學設備購置如支架，電子操作平臺等。除了上述設備外，還需要購置用于檢測、拆裝和維修的配套工具。主要的檢測工具是與車型相匹配的車用檢測儀，主要的維修、拆裝工具是原廠工具和通用工具。一套完整的檢測、維修專用工具價格都在數(shù)十萬元左右。

2）教學材料成本（日常使用）

教學材料成本主要由油耗和易耗品組成。在油價日益上漲的情況下，成本上升也逐步顯現(xiàn)。帶有緊固部件的相關配件，如：汽油濾清器、機油濾清器在日常教學中因反復拆裝，而導致的損耗也是非常大的。

3）師資成本

在理論教學過程中，一名教師可以完成一個班級的理論講授。而在進入到實訓環(huán)節(jié)后，往往會將學生分為若干小組，每個小組配備一名專業(yè)教師，同時授課，師資成本則相應提高。

1.2傳統(tǒng)實訓教學中的主要問題在現(xiàn)階段傳統(tǒng)汽車實訓教學手段下或多或少都存在以下一些問題：

1）實訓設備損耗大，投入成本大

從實訓教學的角度來看，學生要掌握汽車維修某一項技能，都要經歷“初步認知—基本完成—熟練操作—靈活運用”四個階段。其中，學生畢業(yè)后在生產崗位上經過一定時間的維修經驗積累才能達到第四階段，本文對此暫不做討論。從上述的成本分析來看，由于維修工藝不熟悉、工具使用不恰當、誤操作等原因，使學生在第一、二階段中必須經過反復多次實際操作才能達到第三階段水平，因此一、二階段中所投入的成本是最高的。

2）實訓教學安全性不足

由于汽車大多部件為金屬材料，且可進行高速的機械運動，加上學生對知識探求而產生的好奇心理，容易導致盲目操作而發(fā)生教學事故。另外，由于實訓設備有限、學生人數(shù)眾多，造成教師在教學過程中不能全面管理而產生疏忽導致事故發(fā)生。

1.3應用計算機仿真技術優(yōu)勢

隨著計算機技術及多媒體技術的發(fā)展，計算機輔助教學可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。相關職業(yè)院校近年來已經在計算機多媒體教學上取得了一定的成果。各院校大多具備有一定規(guī)模的多媒體教學設施，教師可以在教學中使用專業(yè)相關的多媒體課件，學生樂于接受多媒體教學這一手段。但是大多數(shù)的多媒體教學課件，僅能在教學中起到演示作用，缺乏與學生的互動功能，僅能理解為對傳統(tǒng)板書的影像演示。利用計算機仿真手段，制作類似于3D游戲的系統(tǒng)操作界面，使用人機交互的方式，將汽車，如發(fā)動機，各個部件的拆卸，檢修，裝配，調整等實驗結合在一起，通過計算機進行虛擬操作。學生通過該平臺可模擬汽車發(fā)動機拆裝檢修、整車排故等操作，同時可配備了大量的教學資源以供學生在拆裝過程中隨時查閱，從而更好的掌握實際操作的要領及操作步驟。由計算機仿真技術開發(fā)的模擬系統(tǒng)，可具有較好的擴展性，根據(jù)不同的需求，進行相應的修改即。如根據(jù)車型更新、等級工考核、企業(yè)員工培訓等方面的變化進行適時調整。從而為解決教育投入不足，而引起的學生人數(shù)與實訓設備臺套數(shù)不匹配等問題提供具有可行性的解決途徑。

2可行性分析

2.1計算機仿真實訓系統(tǒng)涉眾及用戶類型分析

1）涉眾分析：

該平臺的涉眾主要包括對應部門管理者，使用的教師及學生。

2）用戶分析：

該平臺用戶類型主要包括學生及教師，用戶說明及職責等見表2簡述。

2.2系統(tǒng)開發(fā)簡述

利用AS3作為開發(fā)工具，以SWF動畫文件的呈現(xiàn)系統(tǒng)界面，穩(wěn)定性較高。在系統(tǒng)中涉及的零件及工具模型可使用3DMAX三維建模完成，導入flash庫中作為元件，立體感強，外形逼真。在開發(fā)過程中，類文件獨立，分別與源文件綁定，完成相應功能。源代碼及源文件建檔清晰易查。在系統(tǒng)升級時，類文件以及部分源文件可以繼續(xù)使用（場景、元件等），進而降低了維護成本。在硬件方面，用戶單機版對用戶機要求不高，普通的計算機都能夠滿足需求。

3小結

第2篇：仿真技術及其應用范文

【 關鍵詞 】 仿真技術；電氣信息類專業(yè)

Application of Simulation Technology In the Aelectric and Information Specialty

Yang Zeng-zhi

(Hubei Unversity of Technology HubeiWuhan 430068)

【 Abstract 】 With the development of computer simulation software in electronic information specialty, there are a lot of the birth and development of simulation software. The use of simulation software teaching can greatly improve the flexibility of teaching and students' sense of innovation, and the use of simulation software can greatly improve work efficiency, shorten the development cycle. this paper mainly introduces the electrical engineering simulation software, introduces the application of MATLAB in electrical engineering.

【 Keywords 】 simulation technology; electronic information specialty

1 引言

為提高教學質量,針對傳統(tǒng)教學方式中所存在的問題,提出了將計算機仿真技術應用于電氣信息類專業(yè)的理論教學、實踐教學和畢業(yè)設計等各個環(huán)節(jié)中。并結合具體的晶閘管-直流電機調速系統(tǒng)實例,對系統(tǒng)的PID控制作用進行了分析。實踐證明,恰當、靈活地運用計算機仿真技術,既可豐富教學手段,使抽象的教學形象直觀,又可提高教學的綜合效益。仿真技術不僅培養(yǎng)了學生獨立分析、綜合應用和解決實際問題的能力,還對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起很好的促進作用,是一種行之有效的現(xiàn)代教育方式。

2 電氣工程中所用到的仿真軟件

隨著計算機事業(yè)的不斷發(fā)展，各個計算機方向也發(fā)展迅速，其中仿真方向是近幾年的熱潮。市面上誕生的仿真軟件各種各樣，其中電氣信息類專業(yè)方向所用到的仿真軟件有很多，如專門用于危機系列的通用電路分析程序Pspice，用于電路設計的Protel仿真軟件，用于電網仿真的Powerworld程序，還有各類的PLC仿真軟件、autoCAD仿真軟件、Simulink仿真軟件等。如圖1所示。

3 Matlab在電氣信息類專業(yè)方面的作用

3.1 Matlab軟件介紹

MATLAB是由美國Mathworks公司的一種功能強大的仿真軟件。它的版本從Matlab1.0發(fā)展到目前的Matlab7.10，功能逐步完善，內容不斷更新。Matlab主要針對科學計算的可視化環(huán)境，它是交互式的程序設計仿真環(huán)境。它將從設計，建模到數(shù)據(jù)分析與計算等集成在一個大環(huán)境中，提供易于使用的視窗環(huán)境。適用于非常復雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)的設計、建模和仿真過程。為與數(shù)值計算相關的各個行業(yè)領域提供了一種全面便捷的解決方案，如科學研究領域、電力工程領域、電氣信息工程領域、模擬仿真領域等。與傳統(tǒng)用c、c++等語言編寫仿真軟件有很大程度上的不同，在Matlab中僅僅可以根據(jù)鼠標拖拽控件就可以自動生成對應的代碼。

3.2 Matlab的優(yōu)點

Matlab的界面操作簡單，你僅僅在個人計算機中使用，還應用在超級計算機上。Matlab中定義了上百個命令和API調用，還可以根據(jù)用戶所需進行自定義擴展。Matlab的命令都很強大，在Matlab中通過一個單一命令便可求解線性系統(tǒng)。Matlab有各種工具，如二維圖形工具和三維圖形工具。Matlab的兼容性很好，能夠和其他仿真或非仿真軟件一起集成使用。如Matlab可以和VC++集成到一起，也可以和ANSYS 軟件進行集成。Matlab的功能特點如圖2所示。

3.2 Matlab在電氣方面的應用

Matlab在電氣信息類專業(yè)中的作用主要體現(xiàn)在仿真計算功能上面，在電氣項目中，可以利用Matlab搭建系統(tǒng)的模型，然后對系統(tǒng)的物理變量、控制器設計、運動模型等進行計算，Matlab可以為工程人員在控制系統(tǒng)設計時節(jié)省大量的時間與人力物力，是一個非常實用的軟件。

Matlab可以顯示電氣工程中的數(shù)據(jù)走勢和一些流程走勢。如圖3所示。

使用Matlab可以很容易的表現(xiàn)上述兩種圖，在電氣信息專業(yè)中，我們可以制作很多仿真課題，來模擬電路設計、建模等環(huán)節(jié)，將很多由于現(xiàn)有條件不足，不能進行實際試驗的電氣項目用仿真軟件來完成，可以大大提高學生參與度，提高學生創(chuàng)造性。

3.4 simulink在電氣信息類專業(yè)方面的作用

第3篇：仿真技術及其應用范文

關鍵詞:交通運輸;汽車檢測診斷技術

Abstract: This article mainly from the automobile examination diagnosis outline， the method and the standard， the application and the development direction carries on the elaboration.

Key words: transportation; automobile examination diagnosis technology

汽車檢測診斷技術是指在整車不解體情況下，通過對汽車進行檢查、測試、分析，確定汽車的技術狀況，查明故障原因和故障部位的汽車應用技術，包括汽車故障診斷技術和檢測技術。近年來，隨著我國汽車業(yè)和交通運輸業(yè)迅猛不斷地發(fā)展，汽車已成為人們工作、學習、生活不可缺少的運載工具?，F(xiàn)代汽車狀況檢測診斷技術廣泛應用就顯得尤為重要，為汽車安全提供了保障。尤其是我國檢測診斷技術的研發(fā)，設備的規(guī)格，品種較為齊全，性能優(yōu)良可靠，它促進了我國汽車檢測技術的水平進一步提高。為此，本文將重點談談汽車檢測診斷技術的應用。

1汽車檢測診斷概述

1.1汽車檢測診斷技術的地位

汽車檢測診斷技術，是檢查、鑒定車輛技術狀況和維修質量的重要手段;是促進維修技術發(fā)展，實現(xiàn)視情修理的重要保證;是提高維修效率、監(jiān)督維修質量的迫切需要;是確保行車安全的重要手段。

1.2汽車檢測診斷技術的目的

1.2.1安全環(huán)保檢測

其目的是在汽車不解體的情況下，建立安全和公害監(jiān)控體系，確保汽車具有符合要求的外觀、良好的安全性能和符合污染物排放標準的排放性能，在安全、高效和低污染下運行。

1.2.2綜合性能檢測

其目的是在汽車不解體的情況下，確保運輸車輛的工作能力和技術狀況，對維修車輛實行質量監(jiān)督，以保證運輸車輛的安全運行，提高運輸效能及降低消耗，使運輸車輛具有良好的經濟效益和社會效益。

1.2.3故障的檢測診斷

其目的是在不解體的情況下，對運行車輛查明故障部位、故障原因進行的檢查、測量、分析和判斷。故障被診斷出來后，通過調整和修理的方法排除，以確保車輛在良好的技術狀況下運行。

1.2.4汽車維修時的檢測

其目的是找出汽車技術狀況與標準值相差的程度，以便視情維修;確診故障的部位和原因，提高維修質量及維修效率;檢測汽車的使用性能是否得到恢復，控制維修質量。

2汽車檢測診斷的方法及標準

2.1汽車檢測診斷的方法

(1)人工經驗診斷法:不需專用的儀器設備，但對診斷人員的經驗依賴性強，診斷速度慢，準確性差，不能定量分析。

(2)現(xiàn)代儀器設備診斷法:其診斷速度快、準確性高、能定量分析，但該方法需占廠房，投資過大。

(3)自診斷法:是利用汽車電控單元的自診斷功能，通過故障代碼的輸出表征故障的部位的一種方法。

2.2汽車檢驗標準

(1)側滑:機動車轉向輪的橫向側滑量，用側滑儀檢測時，其值不得超過5 m/km。

(2)車速表:車速表允許誤差范圍為-5 %～+20 %。即當實際車速為40 km/h，汽車車速表指示值應為38 km/h～48 km/h。超出上述范圍車速表的指示為不合格。

(3)轉向:汽車方向盤應轉動靈活、操縱方便、無阻滯現(xiàn)象;汽車在平坦、硬實、干燥、清潔的水泥或瀝青路面上，應以10 km/h速度在5 s內由直線行駛過度到直徑為24 m的圓周行駛，其施加于方向盤外緣的最大圓周力應小于等于245 N。

(4)發(fā)動機:應動力性能良好，運轉平穩(wěn)，怠速穩(wěn)定，無異響，機油壓力正常。發(fā)動機功率不允許小于標牌(或產品使用說明書) 標明的發(fā)動機功率的75 %。

(5)噪聲:車內最大允許噪聲級不大于82 dB;汽車駕駛員耳旁噪聲級應不大于90 dB;機動車喇叭聲級在距車前2 m、離地高1.2 m處測量時，其值應為90 dB～115 dB。

3汽車檢測診斷技術應用的主要內容

汽車檢測診斷技術的應用須運用汽車檢測診斷設備來完成和實現(xiàn)，通過汽車綜合性能檢測站來進行不解體減壓和測試。則其應用的主要內容有:

3.1安全性

(1)制動力檢測程序:采用汽車制動試驗臺，當電腦確定汽車進入制動試驗臺后，采集汽車左右車輪的最大制動力，然后通過電腦將采集到的數(shù)據(jù)進行計算，并與國家標準進行比較，以判斷制動是否合格。

(2)側滑:汽車以3 km/h～5 km/h的速度垂直側滑板駛向側滑試驗臺，使前輪平穩(wěn)通過滑動板;當前輪完全通過滑動板后，從指示裝置上觀察側滑方向并讀取、打印最大側滑量。

(3)轉向:做轉向試驗，進行轉向沉重的故障確診;檢查輪胎氣壓是否充足;檢查轉向器及轉向節(jié)襯套、軸承和縱、橫拉桿各連接處的情況;檢查轉向器有無故障;檢查轉向節(jié)與主銷;用四輪定位儀檢查前輪定位參數(shù);當動力轉向系統(tǒng)出現(xiàn)轉向沉重的故障時，應先檢查油泵傳動皮帶的松緊度和供油量，必要時再拆檢或更換動力轉向油泵等。

(4)前照燈:采用前照燈檢驗儀對前右燈和前左燈進行發(fā)光強度和光速照射方向的檢測，從前照燈檢測儀的顯示屏上分別測量左右遠、近光束的水平和垂直照射方位的偏移值。

3.2可靠性

汽車的可靠性的檢測主要包括汽車的異響、磨損、變形、裂紋等檢測。

3.3動力性

(1)檢測車速。將汽車開上車速表試驗臺，待汽車的驅動輪在滾筒上穩(wěn)定后，掛入最高檔，松開駐車制動器，踩下加速踏板使驅動輪帶動滾筒平穩(wěn)地加速運轉;當汽車車速表的指示值達到規(guī)定檢測車速(40 km/h)時，讀出試驗臺速度指示儀表的指示值;或當試驗臺速度指示儀表的指示值達到檢測車速時，讀取車速表的指示值。

(2)檢測加速能力。

(3)檢測底盤輸出功率。

(4)檢測發(fā)動機功率。發(fā)動機技術狀況變化的主要外觀癥狀有:動力性下降，燃料與油消耗量增加，起動困難，漏水、漏油、漏氣、漏電以及運轉中有異常響聲等。

(5)檢測扭矩和供給系。

(6)檢測點火系狀況。點火系的主要故障有無火、缺火、亂火、火弱及點火正時失準等，檢測時，主要是對點火系線路和點火控制器進行檢測。

點火系線路檢測:檢測時使用萬用表，采用逐點搭鐵檢測法可確診斷路部位，采用依次拆斷檢測法可確診短路搭鐵部位。檢測程序可從前向后，也可從后向前，或從中間向前、向后依次選擇各個節(jié)點進行。重點檢測低壓線路，包括點火控制器和霍爾信號發(fā)生器的檢測;檢測高壓線路時，主要是用萬用表檢測高壓線的通斷、阻值以及其連接接頭情況。

點火控制器檢查:應進行點火控制器電源電壓檢查、通斷檢查、輸出電壓檢查和霍爾信號發(fā)生器檢查。

3.4經濟性

主要指車輛的燃油消耗，常通過燃油消耗檢測儀測定燃油消耗量的容積或質量來表示，以此來評價在用汽車狀況和維修質量的綜合性參數(shù)。

3.5噪聲和廢氣排放狀況

(1)汽車噪聲的檢測:采用聲級計進行汽車噪聲檢測。

(2)檢測汽車廢氣。汽油車排氣污染物的測量，采用怠速法或雙怠速法，規(guī)定各排氣組分均應采用不分光共外線吸收型(NDIR)監(jiān)測儀進行;柴油車自由加速煙度的測量，采用濾紙煙度法，規(guī)定采用濾紙式煙度計進行等。

4汽車檢測診斷技術的發(fā)展方向

4.1汽車檢測技術基礎規(guī)范化

隨著汽車業(yè)和交通業(yè)的不斷發(fā)展，汽車檢測診斷技術的不斷完善，將來應重點開展汽車檢測技術的基礎規(guī)范化，進一步完善與硬件相配套的檢測技術軟件，如制定和完善汽車檢測項目的檢測方法和限值標準;制定營運汽車技術狀況檢測評定細則，統(tǒng)一規(guī)范全國各地的檢測要求和操作技術;制定用于綜合性能檢測站的大型檢測設備的形式認證規(guī)則，以保證綜合性能檢測站履行其職責。

4.2加快高新技術在汽車檢測診斷上的應用步伐

4.2.1光電技術和計算機處理技術的運用

目前國外的汽車檢測設備已大量應用光、機、電一體化技術，并采用計算機測控，能對汽車技術狀況進行自動識別檢測，并能診斷出汽車故障發(fā)生的部位和原因，引導維修人員迅速排除故障。因此，我國應盡快將光電技術和計算機處理技術運用于汽車檢測診斷技術上，如將光電技術運用于前照燈的檢測上，以提高光軸定位，光度測試的精度。

4.2.2汽車檢測設備智能化

國外的有些汽車檢測設備具有專家系統(tǒng)和智能化功能，而目前我國的汽車檢測設備在采用專家系統(tǒng)和智能化診斷方面與國外相比還存在較大差距，如四輪定位檢測系統(tǒng)，電噴發(fā)動機綜合檢測儀等，還主要依靠進口。因此，今后我們要在汽車檢測設備智能化方面加快發(fā)展速度。

4.2.3顯示技術、高精度傳感器的應用

在汽車制動試驗臺的設計上，已完全淘汰了測力彈簧，而代之高精度的應變計(壓力傳感器)，具有很高的現(xiàn)行精度。而這種高精度傳感器，由于其通用化、標準化、清晰化程度大大提高，已成為檢測設備顯示方式今后的發(fā)展方向。隨著顯示技術的進一步計算機化，通過圖形、數(shù)據(jù)來動態(tài)顯示測量值的方式，將使得人們更為直觀、清晰的理解檢測數(shù)據(jù)。

4.2.4向綜合化方向發(fā)展

為了節(jié)省汽車檢測的費用、場地、人員和提高汽車的檢測效率，當前汽車檢測設備的功能正從單機單功能向單機多功能的綜合測試臺方向發(fā)展。

4.3監(jiān)控和汽車技術狀況的預測

現(xiàn)在國外已經在汽車技術狀況監(jiān)控和預測方面進行研究，如預測汽車制動鼓、制動蹄的配合、汽缸活塞、活塞環(huán)的配合狀態(tài)方面，不久將會有新的進展和突破，并將會進一步擴展到系統(tǒng)狀態(tài)和元件狀態(tài)的預測。因此，當前我國也應向監(jiān)控和汽車技術狀況的預測方向發(fā)展，以提高汽車的綜合性能，延長汽車的使用壽命。

4.4汽車檢測管理網絡化

目前我國的汽車綜合性能檢測站已實現(xiàn)了計算機管理系統(tǒng)檢測，但由于各個站的計算機測控方式千差萬別，尤其是數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，不符合全國檢測行業(yè)大網絡的要求。因此，隨著現(xiàn)代技術和管理的進步，汽車檢測要利用好信息高速的平臺，真正實現(xiàn)網絡化(局域網)，從而做到信息資源共享、硬件資源共享、軟件資源共享，提高檢測網絡化管理效率。

參考文獻

1 陳良清.淺析汽車檢測診斷技術的應用和發(fā)展方向[J].實用汽車技術，2008(1)

第4篇：仿真技術及其應用范文

小兒氣管、支氣管異物多發(fā)生于5歲以下兒童，是耳鼻喉科較為常見的疾病之一，占全部氣管異物患者的80%～90%[1]。如果治療不夠及時，嚴重者可引發(fā)死亡。因此，小兒氣管、支氣管異物的檢出率和正確率是降低意外事故發(fā)生率的關鍵所在。隨著醫(yī)學影像技術的技術日益完善，放射影像技術在小兒氣管、支氣管異物診斷中得到了廣泛的應用。我們對2014年1月-2016年1月我院收治的小兒氣管、支氣管異物患兒采用CT掃描和X線檢查法，現(xiàn)報道如下。

1.資料與方法

1.1 一般資料：對2014年1月-2016年1月我院收治的96例小兒氣管、支氣管異物患兒的臨床資料進行分析，其中男56例，女40 例。年齡1歲-8歲，平均年齡（5.3±1.1）歲；發(fā)病距就診時間 1h-4d，平均距就診時間（1.5±0.5）d；患兒臨床表現(xiàn)為嗆咳、陣發(fā)性咳嗽、喘憋和呼吸困難等。將96例患者隨機分為兩組，每組各48例，即觀察組和對照組。兩組患兒在年齡、性別和癥狀等方面無統(tǒng)計學差異（P>0.05），具有可比性。所有患兒的診斷及治療方法均取得家長知情同意。

1.2 檢查方法：所有患兒在檢查4h前禁食，觀察組患者采用常規(guī)CT掃描檢查，對照組患者采用手術前透視檢查和X線檢查法。檢查時注意安撫患兒情緒，所有患兒取仰臥位，對患兒肺部、氣管和支氣管位置等位置進行檢查。比較兩患兒的檢出率及異物間接征象。所采集的圖像由3名副主任醫(yī)師共同分析，當有2 名或 2 名以上的醫(yī)師診斷結果一致時，確定診斷結果。

1.3 統(tǒng)計學處理：采用統(tǒng)計學軟件SPSS 19.0 進行數(shù)據(jù)處理和分析。計數(shù)資料采用均數(shù)±標準差（±s）表示，量資料比較采用t 檢驗， P

2.結果

2.1 兩組患兒異物檢出率比較：患兒異物大多為花生、瓜子、四季豆、雞肉和筆帽等。對照組患兒有40例檢出異物，檢出率為83.3%，直接提示異物和間接提示異物分別為18例和22例。觀察組檢出率為100%，直接提示異物和間接提示異物所占比例分別為95.8%和4.2%。觀察組患兒的異物檢出率顯著高于對照組（P

2.2 兩組患兒異物征象比較：我們對患兒縱隔位置改變、支氣管阻塞、肺氣腫、肺炎的異物征象進行分析，觀察組的檢出率顯著高于對照組（P

3.討論

小兒氣管、支氣管是臨床中常見和多發(fā)的急癥之一，尤其是5歲以下兒童。主要是由于患者年紀較小，好奇心較重，自制能力差，容易將玩具和難以吞咽的食物放于口中，加之，小兒咀嚼功能、吞咽功能及喉防御反射功能不完善，一旦誤食，容易發(fā)生氣管、支氣管異物?？蓪е禄純汉粑粫?、咳嗽和嘔吐，甚至可引起的窒息死亡 [2]。因此，及時準確的診斷顯得尤為重要。隨著現(xiàn)代醫(yī)學及影像學的發(fā)展，影像學檢查則能夠較為準確的診斷患兒是否存在氣管、支氣管異物，并且能夠較為全面和真實地顯示患兒異物征象，對臨床治療方法的選擇具有指導作用[3-4]。目前，臨床醫(yī)師常結合患兒臨床癥狀和體征，及X線和CT檢查法等影像學檢查來進行診斷。但是由于由于患兒哭鬧，呼吸氣相難于掌握，因而對于臨床診斷帶來一定的影響，如有患兒部分異物氣管、支氣管出現(xiàn)不完全阻塞時和肺氣腫程度較輕等，易導致漏診，并且不能直接顯示異物的存在及部位[5]。因此，為了盡量減少和避免這些因素的影響，在診斷前對患兒的情緒進行安撫，并相對的訓練呼吸。

我們將2014年1月-2016年1月我院收治的96例小兒氣管、支氣管異物患兒隨機觀察組和對照組，分別采用CT掃描和X線檢查法，比較兩種檢測方法的檢出率及異物間接征象。結果顯示，對照組和觀察組異物檢出率分別為83.3%和100%，觀察組患兒的異物檢出率顯著高于對照組（P

綜上所述，采用CT掃描法對小兒氣管、支氣管異物進行檢查，具有準確率高和異物間接征象顯示完全等特點，對于患兒治療方法的選擇具有重要的作用，值得臨床參考和使用。

參考文獻

[1]邱妮妮. 探究放射影像技術在小兒氣管支氣管異物診斷中的應用[J]. 中國醫(yī)藥指南，2015，13（51）：137-138.

[2]孫志強. 放射影像技術在小兒氣管、支氣管異物診斷中的應用價值[J]. 臨床醫(yī)學研究與實踐，2016，1（12）：128-129.

[3]孟憲安. 放射影像技術在小兒氣管、支氣管異物中的應用[J]. 吉林醫(yī)學，2012，33（16）：3488-3489.

第5篇：仿真技術及其應用范文

（西安郵電大學電子工程學院，陜西西安710121）

摘要：針對顯示器件驅動技術實驗教學中存在的問題，提出利用Proteus 軟件作為實驗教學的輔助手段，并以驅動2個4位LED數(shù)碼管為例，具體闡明了Proteus 軟件和Keil軟件在顯示器件驅動技術教學中的聯(lián)合運用方法。實踐證明，Pro?teus軟件的使用能激發(fā)學生的學習興趣，加深學生驅動原理及應用的理解，鍛煉學生進行軟硬件綜合開發(fā)能力，加快實驗進度，從而發(fā)掘學生的學習潛力。

關鍵詞 ：Proteus軟件；實驗教學；顯示器件驅動；學習潛力

中圖分類號：TN41；TP312 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）14?0124?03

收稿日期：2015?01?08

基金項目：西安郵電大學青年教師科研基金資助項目（101?1215；101?0473）；西安郵電大學教改創(chuàng)新項目（JGB201314）

0 引言

顯示器件驅動技術是西安郵電大學光電信息工程專業(yè)的一門實踐性較強的專業(yè)課，共48學時，其中16學時的實驗課程。實驗作用是使學生掌握各種顯示器件驅動電路設計的基礎知識，主要內容涉及單片機（51系列STC89RC52）與常見顯示器件接口電路的控制和應用單片機C51語言編程實現(xiàn)顯示。在以往的傳統(tǒng)教學中，采取的方法是“先講解驅動原理，再動手實驗”，但是實驗效果并不好。原因是傳統(tǒng)教學中存在教、學、做受到條件的限制，學習效率不高等問題，經常會出現(xiàn)一節(jié)實驗課，學生的時間都用來調試程序代碼，嚴重影響了實驗的進度，影響了學生的學習熱情。在教學和實踐環(huán)節(jié)中引入高性能的軟件作為課程教學的輔助手段[1]，能夠有效解決傳統(tǒng)教學中出現(xiàn)的這些問題。

Proteus 軟件已經廣泛地應用于電子信息類課程中[1?7]，也取得了良好的教學效果；所以在顯示器件驅動技術這門課中，選擇了Proteus 仿真軟件作為教學的輔助工具，使得學生在課后可以按照自己的思路去設計驅動電路，完成絕大多數(shù)軟、硬件實驗，不受實驗電路、開發(fā)板等硬件設備的限制。本文將以LED數(shù)碼管的顯示驅動為例，具體介紹Proteus 軟件在顯示器件驅動技術課程中的應用。實踐證明，Proteus 仿真軟件的應用有助于學生對驅動電路的理解，解決了課外沒有硬件開發(fā)板的問題，充分調動學生的學習積極和創(chuàng)造性。實驗課的進度和教學效果也大幅度提高。

1 Proteus 軟件介紹

Proteus 軟件是英國Labcenter Electronics 公司出版的EDA 工具軟件，具有Proteus 原理圖繪圖、布圖、中之所以選中它，因為它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。與其他電子仿真軟件相比較，它除了能仿真單片機的工作情況，還能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其他電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。從某種意義上講，這種仿真彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾。

在教學中選擇Proteus 軟件，還有一個原因就是它能和Keil，Matlab 等軟件聯(lián)合使用，使得學生可以在設計中直接編輯修改源代碼，并實時觀察運行效果。

2 教學案例介紹

本文通過“在2個4位共陽極數(shù)碼管顯示自己生日”這一具體實驗要求，介紹Proteus軟件在教學中的應用。

2.1 硬件電路構建

首先，打開Proteus軟件的原理圖繪制ISIS軟件，繪制52單片機的最小系統(tǒng)及數(shù)碼管驅動電路，如圖1所示。

在顯示器件驅動技術這門課中引入Proteus 軟件，主要目的是促進同學對驅動電路的理解及方便驅動程序的調試，課程采用的數(shù)碼管驅動電路是完全按照實驗室現(xiàn)有開發(fā)板上的原理圖設計的，數(shù)碼管是2個4位共陽極的數(shù)碼管。數(shù)碼管采用的是動態(tài)掃描的方式，所有數(shù)碼管的A~G 和DP 端連接在一起構成段選來確定顯示什么字形碼；每個數(shù)碼管的公共端，即圖中2個4位數(shù)碼管的1~4腳作為位選確定選擇那位數(shù)碼管被點亮，共需要16個I/O管腳來控制。89C52單片機有4個并行I/O口P0~P3，其中段碼由P0 口的8 個引腳P0.0~P0.7 來控制；因為是共陽極的數(shù)碼管，位選需要提供高電平，但是單片機的I/O口驅動能力有限，提供給數(shù)碼管的電壓不一定能滿足點亮數(shù)碼管所需要的電壓電流，所以位選由P2口通過PNP型的三極管9012來控制，三極管在這里起到一個開關的作用；R1~R16是限流電阻。

2.2 軟件設計

在程序設計時，如果要讓某個數(shù)碼管亮，就必須給該數(shù)碼管送入選通信號，然后給某個字母所對應的筆段送入低電平時，該筆段就會被點亮，顯示出效果。簡單地說就是“ 開位選，送段選”。根據(jù)實驗具體要求，在Keil C編譯軟件下編寫的C51程序具體如下：

#include <reg52.h>

unsigned int i=0；

unsigned char code table1[]={0x7f，0xbf，0xdf，0xef，0xf7，0xfb，

0xfd，0xfe}；

unsigned char code table2[] ={0xf9，0x90，0x90，0x92，0xc0，

0x80，0xa4，0x82}；

void delay（unsigned int ）；

void main（void）

{

while（1）

{

for（i=0；i<8；i++）

{

P2=table1[i]； //開位選

P0=table2[i]； //送段碼

delay（40）；

}

}

}

void delay（unsigned int j） //delay

{

while（j??）；

}數(shù)

碼管在輪流顯示過程中，數(shù)碼管的點亮時間由delay函數(shù)決定，要求比較短1~2 ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。

2.3 仿真調試

Proteus軟件仿真可以用2種方法，得到如圖2所示的仿真結果。

（1）加載hex 執(zhí)行文件：在Keil C 軟件中編譯生成*.hex 文件，在Proteus 軟件中雙擊單片機，在“ProgramFile”選項中加載相應的hex文件，如圖3所示，然后啟動仿真過程。如果顯示有問題，終止仿真過程，返回KeilC軟件里調整，重新生成hex文件，在Proteus軟件中重新仿真。這個方法因為和平常實驗中步驟相似（生成hex文件，下載到開發(fā)板觀察結果），被大多數(shù)同學所接受。

（2）用Proteus 和Keil C 聯(lián)合仿真：在Proteus 的官網下載聯(lián)調的安裝驅動“VDMAGDI.EXE”，在Proteus的debug 菜單中選中use remote debug monitor；進入Keil的project 菜單Option for Targe‘t Target1’，在Output 選項下的create hex file 選項前打鉤，在Debug 選項欄右上角Use 選項右邊的下拉框中，選中Proteus VSM Mon?itor ?51 Driver 。再進入setting，如果是單機聯(lián)調，IP 為127.0.0.1，如圖4 所示；如不是單機則填另一臺機的IP地址，端口號均為8000。在Keil C中啟動調試“DebugStart/StopDebugSession”，在Proteus中觀察直接結果。

3 結語

在顯示器件驅動技術課程的實驗教學中引入Proteus仿真軟件，向學生展示了系統(tǒng)硬件設計、軟件設計、調試過程。這種實驗教學方法彌補了學生在課前預習課后復習實驗時缺乏開發(fā)板不足的問題，消除了課堂上開發(fā)板損壞等因素對實驗結果的影響。同時也加深了學生對顯示器件驅動原理的理解，利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和綜合應用技巧，明顯地提高了教學質量。

參考文獻

[1] 王海燕，楊艷華.Proteus和Keil 軟件在單片機實驗教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2012，31（5）：88?91.

[2] 袁鋒偉，趙立宏，朱慧玲，等.基于Proteus的單片機課程教學與實驗改革[J].實驗室研究與探索，2007，26（12）：75?78.

[3] 張力，林衛(wèi)共.LabVIEW及Proteus軟件環(huán)境下單片機串口通訊的仿真方法[J].電子測量技術，2010（4）：87?90.

[4] 陳朝元，魯五一.Proteus軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的應用[J].系統(tǒng)仿真學報，2008，20（2）：318?320.

[5] 代啟化.基于Proteus 的電路設計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術，2006，29（19）：82?84.

[6] 楊宏，李國輝.基于Proteus與單片機的步進電機控制設計[J].現(xiàn)代電子技術，2010，33（5）：104?106.

[7] 王忠，秦英林.Proteus軟件在嵌入式系統(tǒng)教學中的應用研究[J].現(xiàn)代電子技術，2010，33（16）：74?76.

[8] 朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩，等.Proteus教程：電子線路設計、制版與仿真[M].北京：清華大學出版社，2008.

[9] 漆強，蔣泉.LED矩陣顯示屏實驗系統(tǒng)的設計[J].實驗科學與技術，2014（2）：19?21.

第6篇：仿真技術及其應用范文

關鍵詞：ANSYS Workbench；CFD；旋渦氣泵；CFX

中圖分類號：TH123.4；TP391.7

在旋渦氣泵的設計領域中，傳統(tǒng)的設計方法是按照經驗參數(shù)――加工樣機――實驗――修正樣機的設計程序來進行。這種方法造成產品設計周期長、材料浪費大、性能指標低，限制了產品更新?lián)Q代的速度，影響了企業(yè)的生產效率，難以滿足客戶對產品的需求。

Workbench是Ansys求解實際問題的新一代產品，它無縫集成了建模、網格劃分、前處理、求解以及后處理等模塊。這種環(huán)境為CFD系統(tǒng)和設計提供了全新的平臺，保證了最好的CAE結果。利用Workbench這一平臺，可以快速地進行氣泵關鍵參數(shù)的仿真，為氣泵的設計提供了高效的運作環(huán)境。

1 利用ANSYS CFX進行氣泵的流場分析

1.1 利用Workbench的DesignModeler建立旋渦氣泵的流體模型

將在Solidworks中建立的氣泵模型導入DesignModeler，由于氣泵內部結構復雜，所以不采用Fill的方式來建立流體域，而是通過Enclosure和Slice兩項操作形成所需的氣泵流體域。

1.2 利用Workbench的Meshing模塊劃分網格

在Meshing模塊中對建立的流體域進行四面體網格劃分。Workbench的Meshing模塊具有強大的網格劃分和先進的網格編輯功能。由于旋渦氣泵的內部流體域非常復雜，如果采用六面體網格劃分需要耗費大量的時間和精力。盡管六面體網格具有網格生產速度快，質量高的特點。在誤差允許的情況下，基于四面體網格的很強的適應性，對流體域進行非結構劃網同樣也可以取得很好的結果。

網格劃分完畢之后，通過Mesh Metric的Skewness選項來判別網格質量。對于較差的網格，可以通過合適的處理來提高網格質量。

1.3 CFX-Pre前處理

由于只需要得到氣泵穩(wěn)定工作時的各種參數(shù)，因此選擇分析類別為Steady State。設置流體材質為Air at 25℃，參考壓強為1atm。考慮到浮力的影響可以忽略，所以浮力選項設為Non Buoyant。氣泵實際工作時空氣被葉片帶動，形成氣流。在仿真時，對應的流體域設定可以用Slice將生成的流體域分割成靜止域和旋轉域兩部分，并且在兩個域之間建立交界面。

所有這些預設的準備工作完成以后，接下來施加邊界條件。所謂邊界條件，是指求解域的邊界上所求解的變量或其一階導數(shù)隨地點及時間變化的規(guī)律。流場的解法不同，對邊界條件和初始條件的處理方式也不一樣。對于氣泵的穩(wěn)態(tài)求解，邊界條件設置如下：（1）入口：邊界類型為Inlet，入口速度在5-50m/s范圍內共取11個仿真點，方向垂直與所在面，溫度恒為300K，湍流強度設為中等；（2）出口：邊界類型為Opening，參考壓強為0Pa；（3）交界面設置：交界面類型為Fluid Fluid，模式為General Connection，坐標變換選Frozen Rotor；（4）其余為Wall。

1.4 CFX-Solver求解

求解模式設置為High Resolution，最大迭代步數(shù)300，時間尺度為Auto Timescale，收斂方案為RMS，最大殘差1e-4。

1.5 CFX-Post后處理

CFX提供了豐富的后處理選項，通過后處理可以直觀地顯示出流場的矢量圖、云圖、流線等，并且可以快速得到計算結果。圖1、圖2分別顯示的是氣泵腔內流線與壓強云圖。

3 對仿真結果的分析

對11個觀測點的仿真結果經Excel處理之后，描繪出流速、壓強和有效功率三者間的關系（又稱氣泵的性能曲線）。從圖3可以看出，隨著轉速的增加，流速也逐漸變大，而壓強則逐漸變小。這個趨勢與理論的預計是相符的。觀察功率曲線，可以很明顯的看到有效功率開始時逐漸增大，在增大到極大值后，又逐漸變小。說明氣泵的效率在某一轉速達到極大值。

4 結束語

利用Ansys CFX和Workbench軟件，可以很容易地獲得氣泵的流場直觀圖和氣體的溫升情況，并且快速通過后處理的計算，繪制氣泵的性能曲線。通過Workbench平臺可以快速調整葉片數(shù)量、葉片形狀、流道形狀、進口出口相對位置等，然后在轉速相同的情況下，對比性能曲線的變化，從中找到最佳的設計。這一方法擺脫了經典氣泵設計的緩慢、成本高的局面，大大加快了氣泵產品的更新速度，縮短了研制周期，提高的設計效率，節(jié)約了試制樣機的成本。

參考文獻：

[1]謝龍漢.ANSYS CFX流體分析及仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[2]張德良.計算流體力學教程[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3]丁源，吳繼華.ANSYS CFX14.0從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2013.

[4]孫紀寧.ANSYS CFX對流傳熱數(shù)值模擬基礎應用教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：黃光彩（1979-），男，福建永定人，應用物理教研室主任，講師，學士學位，主要從事大學物理的教學和研究工作。

第7篇：仿真技術及其應用范文

關鍵詞：房顫射頻消融；瑞舒伐他??；復發(fā)率；hsCRP；IL-6

陣發(fā)性房顫的非藥物治療方案中最常見有效的方法是三維標測系統(tǒng)下進行環(huán)肺靜脈消融，但術后有可能復發(fā)。這可能與房顫術后炎性反應以及心房基質以及心房肌組織重構有關，相關研究指出炎性產物如hsCRP及IL-6等在房顫術后會有相應增高[1]。針對房顫基質和房顫心房肌重構以及導致房顫的炎癥反應的治療又稱房顫的上游藥物治療，目前預防房顫心房基質和心房肌的重構以及炎性反應的藥物有以下幾種：ACEI/ARB、醛固酮受體拮抗劑、他汀類、皮質類固醇等。并且聯(lián)合用藥可能通過不同機制共同預防和治療房顫。本研究旨在觀察陣發(fā)性房顫環(huán)肺靜脈靜脈消融術后應用瑞舒伐他汀觀察房顫的早期復發(fā)率，左房內徑、hsCRP以及IL-6的水平。

1 資料與方法

1.1一般資料 44研究對象為2011年6月～2013年6月我院心內科的陣發(fā)性房顫射頻消融術后患者，血脂水平均在正常范圍。研究對象隨機分為對照組和他汀組，即對照組22例，男13例，女9例，他汀組22例，男12例，女10例。

1.2方法 所有患者均在Carto三維標測系統(tǒng)下行環(huán)肺靜脈消融，消融終點為：利用環(huán)Lasso電極至肺靜脈口標測經驗證達到雙向阻滯，若仍外房顫，給予同步電復律轉復心律。

1.3術后治療方法 入選的患者隨機分為對照組和他汀組，對照組（n=22），給予胺碘酮及華法林口服治療，甲狀腺功能異常者，改用心律平治療，術后常規(guī)服用華法林抗凝治療3個月，維持INR值至2～3。他汀組（ n=22），給予給予胺碘酮及華法林基礎上加用瑞舒伐他?。?0mg/晚）。

1.4觀察指標 觀察3個月房顫復發(fā)率，房顫復發(fā)通過HOLER檢查了解房顫復況。使用ELISA檢測hs-CRP及IL-6在術前即刻，術后2d、1個月、3個月的水平，術前及術后3個月心臟彩超檢查左房內徑。

1.5隨訪內容和觀察指標 術后2d、1個月、3個月由固定醫(yī)師隨訪，采集數(shù)據(jù)，向患者宣教，有心悸癥狀立即門診或住院部就診，采集hs-CRP及IL-6數(shù)據(jù)及HOLTER、心臟彩超數(shù)據(jù)。

1.6統(tǒng)計學方法 計量資料結果用（x±s）表示，治療前后比較采用配對t檢驗，計數(shù)資料用 χ2檢驗，治療組和對照組的比較采用成組設計的t檢驗，P0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1兩組患者的基線情況及治療前血脂水平、左房內徑無統(tǒng)計學差異，P0.05。

2.2兩組患者3個月房顫復況為他汀組復發(fā)人數(shù)3例，復發(fā)率為13.6%，對照組人數(shù)8例，復發(fā)率為36.4%，兩組復發(fā)率無統(tǒng)計學差異，他汀組復發(fā)率不低于對照組。房速及房撲的復發(fā)率仍無統(tǒng)計學差異P=0.135。他汀組中有1例發(fā)生肝功能異常，轉氨酶升高至3倍以上，停藥后肝功能恢復。見表1。

2.3兩組患者治療前后血清炎癥因子水平的變化 術前患者IL-6及hs-CRP水平兩組無統(tǒng)計學差異，術后2d兩組炎性因子達到最高水平，術后1個月開始下降，術后3個月時降至術前水平。他汀組于對照組相比較，術后炎性因子水平有顯著性降低（P

2.4 3個月后隨訪心臟彩超兩組左房內徑情況為他汀組術前和術后左房內徑無統(tǒng)計學差異，對照組術前及術后左房內徑無統(tǒng)計學差異。術前兩組左房內徑及術后兩組左房內徑無統(tǒng)計學差異。見表2。

3 討論

環(huán)肺靜脈消融術是目前治療房顫的主要手段，射頻消融能量導致心房組織的炎癥反應，在心房內廣泛消融可引起炎性因子如CRP及IL-6等的釋放[2]。Hs-CRP及IL-6參與全身及局部的炎癥反應，并且在血漿中較為穩(wěn)定。

關于他汀類藥物抗房顫的研究及臨床實驗較多，大多數(shù)研究表明他汀類藥物是通過多效性機制，發(fā)揮其抗炎及抗氧化[3]、改善血管內皮細胞功能等的作用。射頻消融術是利用射頻能量的熱效應導致病變心肌的壞死，有較多的研究顯示，射頻消融術后在凝固性壞死組織的周圍有大量的單核細胞、中性粒細胞滲出，呈急性炎癥反應，從而引起hsCRP及IL-6等炎性因子升高。已有的動物實驗和臨床試驗證據(jù)顯示他汀對繼發(fā)性心房顫動和特發(fā)性心房顫動均有抑制作用。Siu等研究了他汀類藥物治療孤立性房顫復發(fā)的影響，經過多因素COX回歸分析顯示，他汀治療組能明顯降低心房顫動復律后的復發(fā)危險[4]。也有相關研究證明他汀類藥物不能降低房顫射頻消融術后復發(fā)，Richter等對234例陣發(fā)性房顫和持續(xù)性房顫行環(huán)肺靜脈消融術的患者進行回顧性研究。經過COX回歸分析顯示他汀類藥物不能降低射頻消融術后房顫的復發(fā)率。

本實驗研究顯示他汀類藥物不能降低陣發(fā)性房顫射頻消融術后早期房顫復發(fā)率，但是他汀類藥物有降低房顫復發(fā)率的趨勢（P=0.067），但未達到統(tǒng)計學意義，可能與觀察患者的例數(shù)有關。但是他汀類藥物有明確的抗炎作用，盡管有越來越多的證據(jù)支持抗炎藥物有預防房顫的作用。但是仍有有較多前瞻及回顧性研究表明他汀藥物沒有預防房顫的作用。

參考文獻：

[1]Acevedo M， Cohalan RL， Perez L. et al. C-reactive protein inatria fibrillation：evidence for the presence of inflammation in the genesis，J AM Coll Cardiol 2003；41：1089

[2]Manolis AS，V， Maounis T， et al. Detection of myocardial injury during radiofrequency catheter ablation by measuring serum cardiac troponin I levels：procedural correlates.J Am Coil Cardiol 1999；34：1099-1105

第8篇：仿真技術及其應用范文

關鍵詞： 仿真技術 廣場施工

仿真技術是以相似原理、信息技術、系統(tǒng)技術及其應用領域有關的專業(yè)技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合技術。簡單的說，仿真技術是對系統(tǒng)模型的一種試驗技術。

建筑工程施工是一項將設計圖建成實物的復雜工作。其施工方法和組織程序都存在多樣性、多變性。至今，對施工方法和施工組織的優(yōu)化主要建立在施工經驗基礎上。依靠施工經驗對施工進行控制和優(yōu)化，具有一定的局限性。特別是在全新結構或復雜條件下的施工，依靠經驗對工程施工的可行性、控制優(yōu)化、事故預測和生產調度優(yōu)化等各方面的分析和預測，可能會由于思維慣性而忽略重要結果或由于力不從心只能分析局部和少量結果，更無法開展定量分析。而依靠仿真技術這一高效節(jié)省的試驗方法，能夠跟蹤施工過程的各環(huán)節(jié)。對施工生產全過程進行試驗，驗證優(yōu)化施工技術和施工組織。鑒于仿真技術的顯著優(yōu)越性，中建三局和華中科技大學合作，以上海正大商業(yè)廣場項目為背景，對仿真技術應用于建筑工程施工進行了嘗試。

1.

工程概況

正大廣場位于上海浦東陸家嘴東方明珠電視塔下。平面基本呈矩形，地下3層，地上10層，長約260m，寬約100m，總高度50m，總建筑面積達24.3萬平方，是集商業(yè)、餐飲、娛樂為一體的綜合性建筑。

本建筑由于建筑規(guī)模、設計造型要求，采用了大量鋼結構，構件數(shù)量規(guī)格繁多，各種不同類型的構件約3000 余件、共5600T，而結構吊裝工期僅85天，且鋼結構主要集中在8層以上，重、大型構件又集中在建筑物腹地。單件超大超長，安裝高度各異，大多數(shù)構件只能用桅桿式起重機安裝，吊裝有較大難度。吊裝過程中任何失誤都可能造成難以估量的損失，其施工組織和施工技術亟需應用全新的技術手段進行驗證。

2.

仿真系統(tǒng)的主要內容

“上海正大商業(yè)廣場施工虛擬仿真系統(tǒng)”以滿足生產需求為目標，使用虛擬現(xiàn)實技術對施工過程進行模擬，主要包括三大部分內容。

2.1

第一部分：外景仿真

在建筑物建成前，虛擬顯現(xiàn)建筑物建成后周圍的環(huán)境。

將正大廣場按現(xiàn)設計圖紙詳細建模渲染，并將附近建筑、場景、道路、黃浦江等建模渲染，使觀察者如身臨其境。系統(tǒng)實現(xiàn)了觀察者不同的觀察角度和漫游方式，使觀察者能自由地在場景中漫游；在場景中加入海洋效果、聲音仿真等特效，使場景更顯真實并具有動感，沉浸感更強。在漫游中實現(xiàn)了碰撞檢測功能，使漫游場景中的各種實體能真實反映現(xiàn)實生活中的各種狀況。例如，運動物體遇到障礙物會停止運動，在高低不平的道路上，能夠隨地形起伏運動等。

2.2

第二部分：吊裝仿真

這是系統(tǒng)的核心部分。于鋼結構施工前在計算機上完成各種構件配裝、吊裝的多種試驗和優(yōu)化工作。同時利用多點決策理論，采用兩榀屋架同時裝配方案，使裝配-吊裝過程連續(xù)進行。

正大商業(yè)廣場鋼結構數(shù)量多、規(guī)格雜、分布散。施工方案選用6 臺塔吊和5部桅桿式起重機進行吊裝。課題組成員能按每個構件的具體吊裝方法及整個吊裝過程的先后順序，對每個吊裝過程進行吊裝虛擬。吊裝過程采用GSL編程實現(xiàn)。針對不同的吊裝過程采用了不同的計算方法。對塔吊雙機抬吊采用了反運動學算法。通過正在吊裝的鋼結構主梁的空間位置，算出吊裝的轉角和小車的運動行程。塔吊及桅桿式起重機單機起吊吊裝動作則首先通過手動操縱塔吊或桅桿起重機運動，在不斷試驗中尋找將構件吊裝到位并能避開障礙的最佳運動軌跡，并記錄此軌跡上的每一個轉折點，以及在此點上的塔吊和起重機的運動參數(shù)。然后用GSL語言實現(xiàn)吊裝動作。

在吊裝試驗過程中，為解決依靠視覺判斷是否存在構件干涉，無法克服三維模型顯示在二維屏幕上存在的視覺誤差問題，系統(tǒng)中加入了構件的實時碰撞檢測功能。當構件之間出現(xiàn)碰撞干涉時，相應的構件顏色將產生變化以提醒用戶。

2.3

第三部分：應力和變形分析

包括兩部分內容。

（1）桅桿起重機主副臂、基座、纜鳳繩和吊裝屋架的應力分析

通過設計分析軟件，成功地對桅桿起重機吊裝的動態(tài)過程中各種條件下主臂、副臂、格構柱、纜鳳繩和混凝土基座的受力狀況的有關參數(shù)進行計算，并對吊裝屋架的應力進行對比分析。

（2）對典型厚板的焊接過程分析

選擇典型的箱形截面焊接過程進行三維有限元數(shù)值模擬。截面有限元數(shù)的網格劃分了八節(jié)點塊體單元，同時考慮了溫度使彈性模量發(fā)生的變化及鋼材從彈性體塑性體 彈性體的變化過程，力學模型采用了非線性的熱彈塑性模型。經過連續(xù)計算，獲得了箱形截面的一次焊接和多層焊接的溫度場、應力場和應變場的變化規(guī)律。

3、主要應用成效

正大商業(yè)廣場的施工虛擬仿真系統(tǒng)是國內首次嘗試仿真技術應用于建筑工程，它對施工全過程進行模擬，在施工前了解各種構件在實際結構中的相對位置及相互關系，試驗多種施工方法，計算相應工況應力，對吊裝方法、順序和吊裝線路進行優(yōu)化。通過正大商業(yè)廣場的施工實踐，取得了良好的應用成效，主要體現(xiàn)如下。

（1） 通過試驗多種施工方案，可以在施工前發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化方案，有助于縮短工期，保障施工安全和工程質量。通過實施施工虛擬仿真系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了原有施工方案中存在的若干不合理設想和安全隱患，并提供了可靠的解決施工方案。對原方案中桅桿起重機的纜鳳繩布置進行了優(yōu)化，減少了吊裝過程中安、拆纜鳳繩的次數(shù)。

（2）實現(xiàn)了施工過程的實時視覺仿真，有利于進行施工前的操作和安全交底。

（3）利用多點決策優(yōu)化理論優(yōu)化裝配吊裝方案，提高施工工效。

（4）開發(fā)桅桿起重機內力分析程序，提供了起重機的安全運行控制要求，保障桅桿起重機的安全運行及屋架的安全吊裝。

（5）采用三維有限元法，獲得了數(shù)值模擬箱形截面焊接過程的溫度、應力和應變場等數(shù)據(jù)和結論，可有效的指導施工現(xiàn)場對焊接變形進行控制。

（6）對建筑物外觀效果的仿真，有助于提高建筑造型的合理性和設計進程，為施工提供直觀指導。

4、展望

上海正大商業(yè)廣場施工虛擬仿真系統(tǒng)的建成，標志著我國建筑行業(yè)跨入了應用現(xiàn)代虛擬技術的新階段。同時也為建筑業(yè)和項目管理者在評估和管理項目風險方面提供了一個極有價值的新工具。但由于該系統(tǒng)是仿真技術首次在建筑施工中應用，在以下方面還需要進一步完善：

（1）系統(tǒng)的通用性，普及性較差，目前只對單個工程有效，還不具備在建筑業(yè)廣泛推廣應用的條件；

（2）將建筑業(yè)的二維設計圖紙轉化為仿真系統(tǒng)所需要的三維模型用時較長，使系統(tǒng)的經濟性和可推廣性降低；

（3）外觀和吊裝仿真使用的虛擬現(xiàn)實技術與內力計算使用的數(shù)值模擬技術還不能形成一個完整的體系，增加了數(shù)據(jù)的重復處理，降低了系統(tǒng)運行的可靠度；

第9篇：仿真技術及其應用范文

關鍵詞:虛擬人 行走模型 運動控制

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(b)-0019-01

虛擬人是人在計算機上生成空間中幾何特性與行為特性的逼真表示。在虛擬環(huán)境中,我們利用虛擬人來模仿真人的各種行為,尤其是人類最普遍的正常行走運動,而且能模擬軍事的運用訓練和醫(yī)學的仿真實驗中,還能設計產品增加產品的真實性。

1 虛擬人行走模型

1.1 虛擬人行走模型的建立

虛擬人是由計算機合成的真實的人,人體是個復雜的機構,如果要建模生成一個三維立體的人體模型就要對真人身體的頭、四肢、軀干、皮膚肌肉等部位進行嚴格的分析,還包括人體上百個關節(jié)和細密器官的分析,建立一個運動模型,人體中肢體與肢體之間是相關聯(lián)系的,可以將人體的關節(jié)看成幾個點,各個骨骼之間形成一條一條的鏈條,根據(jù)關節(jié)之間不同的旋轉和身體部位安置的角度讓身體的各個部分相互融洽連接。

1.2 虛擬人行走過程

人體行走的過程看似簡單但是相對與虛擬過程就比較復雜,人在行走時每條腿會經歷承受期和擺動期,腿的承受期主要分為腳后跟著地到腳尖接觸到地面,行走周期是相對循環(huán)的,很多步子聚集到一起構成人體進行路線行走的平移,還要對支撐腳與地面之間進行準確的碰撞測試,由于兩條腿的來回擺動,以兩步為周期平移一步,以此循環(huán)也就形成了兩條腿的擺動過程,進一步地實現(xiàn)了在水平地面上的連續(xù)行走。

2 虛擬人的運動控制技術

2.1 運動控制的關鍵幀方法

關鍵幀技術來源與動畫片的制作方法,最初關鍵幀技術只是通過編入幀與幀之間的卡通的形狀,在動畫片中,所有的影像畫面都通過設計關鍵幀中位置角度的一些參數(shù)問題來設計,關鍵幀技術根據(jù)人體的運動和活動狀態(tài)將人體的動作分解成一系列的動作,每個動作對應相應的幀,但是電腦技術有時不會考慮人體的物理等一些特殊特性,所以會存在不恰當?shù)牟迦雽е绿摂M人的不合理的動作,所以通常采用雙值插入的方法來有效解決關鍵幀出現(xiàn)運動軌跡錯誤的現(xiàn)象,通過設定動作和運動速度的插值參數(shù),讓速度來控制動作形成流暢的軌跡。

2.2 運動捕捉技術

隨著技術的進一步成熟,運動捕捉技術有著非常廣泛的應用領域。運動捕捉方法是指通過記錄三維空間中的人體運動軌跡,并將運動軌跡轉化為運動數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)合成編輯以此合成虛擬人運動的過程。用于動畫設計的運動捕捉技術通過一種光學設置將演員的表演姿勢頭部運動以及表情投射在計算機上,通過調整數(shù)據(jù)再加入真實的情感來完成制作。運動捕捉技術最大的優(yōu)點在于能有效的捕捉真人的運動數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳輸能將運動數(shù)據(jù)從捕捉設備準確迅速地傳送到主機系統(tǒng)再生成很多高難度的動作,因而虛擬人的運動能和真人運動十分相似,模仿度逼真度超高。但運動捕捉技術同樣存在設備昂貴虛擬人本身的條件制約等一些缺陷,動力學控制虛擬人的運動體現(xiàn)了人體運動的真實性,但運動性太強。還可能因為冗雜的或者錯誤的數(shù)據(jù)和設備本身的干擾造成虛擬人身上跟蹤器的移位反而導致畫面運動的失真。但是運動捕捉技術仍然因能自動捕捉到人體運動的各個細節(jié)廣泛運用在各領域。

2.3 物理的仿真技術

物理的仿真技術利用生物學動力學等物理定律完成運動,從而彌補了關鍵幀技術的不足之處,一般有半物理仿真技術和全物理仿真技術,半物理仿真技術的逼真度較高,主要重視人機之間的關系,全物理仿真采用物理模型的仿真,主要通過對實物的模擬完成仿真。我們通常應用人體關節(jié)的基本動力學和動力學模型,通過分析物理規(guī)律計算運動的過程,來完成動態(tài)的仿真,使得創(chuàng)作出的虛擬人的運動更加逼真。物理的仿真技術的優(yōu)點主要是能結合動力學相關物理定律實現(xiàn)關鍵幀技術無法實現(xiàn)的理想運動控制。優(yōu)越于其它運動控制技術的優(yōu)點主要表現(xiàn)在:首先,利用基于物理的仿真技術可以生成用關鍵幀技術無法實現(xiàn)的完全符合物理特性的理想的運動,人機之間的更多的交流使得捕捉到的技術更加精確。

3 虛擬運動的進一步發(fā)展

3.1 虛擬人運動控制的研究現(xiàn)狀

近幾年,國內外研究虛擬人運動控制的團體日漸壯大,國外相關團隊對虛擬人的運動行走運動控制技術和捕捉進行了透徹研究,還有團隊研究虛擬人面部的表情頭發(fā)衣服進行了動畫研究,實現(xiàn)了運動的仿真。國內的研究機構致力研究虛擬人運動的實時控制,通過對虛擬人身體部位的相關約束實現(xiàn)了虛擬人步行跑步等運動方式的拓展。

3.2 虛擬人的廣泛應用

虛擬人廣泛應用在國防航天和醫(yī)學等人類活動領域,應用虛擬人可以制作出符合中國人航天服的數(shù)據(jù),在汽車防撞的實驗中也可以運用虛擬人檢測防撞強度質量,在醫(yī)學領域,虛擬人可以有效的幫助醫(yī)生觀察人體組織,提高醫(yī)學效率。例如美國公司開發(fā)了Jack的虛擬人行走,能實現(xiàn)人體模型的建立和行走的仿真控制,通過關鍵幀動畫方法,用戶可以自己實現(xiàn)虛擬人姿態(tài)的調節(jié),拓展了虛擬人行走的仿真功能。Jack虛擬人除了能直立行走還能跑跳彎腰低頭行走,還能進行攀登跳躍等高難度的動作。本文對目前虛擬人幾何模型建市的幾種常用方法進行了闡述,并對它們的優(yōu)缺點進行了對比分析,同時對走步、跑步等幾種典型的運動的控制方法進行了概述和對比研究?？偠灾?隨著科學技術的發(fā)展,虛擬人運動控制技術逐漸成為虛擬現(xiàn)實技術的關鍵,已經日益廣泛的滲透到人們的日常生活中,因而受到人們的關注和重視。我們應當繼續(xù)對虛擬人行走建模進行深究,通過多種技術的相融合解決運動控制的各方面問題滿足虛擬技術的需要和快速發(fā)展。

4 我們的工作

通過對虛擬人行走建模及運動控制的研究,我們建立了自主虛擬人智能行為的通用框架,包括兩個模塊,模塊一主要解決虛擬人骨架建模方法,虛擬人運動建模方法,骨骼蒙皮方法,模塊二重點解決了虛擬人運動控制問題,包括參數(shù)化關鍵幀方法,逆向動力學ik求解,基于運動融合技術的運動切換。該框架實現(xiàn)了一種生成真實感智能行為反應動畫的方法,具有較好的真實感。在實時虛擬環(huán)境中進行的仿真實驗結果表明作者提出的通用框架可有效進行自主虛擬人建模,為實時交互虛擬環(huán)境創(chuàng)建具有高度自主性、環(huán)境感知能力智能行為決策與運動控制能力的真實感虛擬人。

參考文獻