仿真技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇仿真技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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（一）multisim13簡介

multisim13是一款專用于電子線路仿真的軟件，是計算機上虛擬出的一個電子工作平臺。它擁有豐富的元件庫和儀器庫，采用直觀的圖形界面創建電路，按下仿真按鈕就可仿真電路的運行狀態。軟件中的虛擬儀器控制面板外形、操作方式都與實物相似并可實時顯示測量結果，元件庫中的三維元件和實物相似，讓使用者有身臨其境的真實感受。

（二）multisim13引入教學的必要性

筆者認為，基于動手的學習是幫助學生鞏固理論概念并讓他們為開發未來工業應用或開展先進的科研項目做好準備的最佳方法。任何成功的職業道路或者人生決定往往是受到啟發的，參與和準備就是將這種啟發變成真正可實現的東西。啟發孩子以職業運動員為夢想非常簡單，只要打開電視或去看一場現場的專業體育賽事。這個道理同樣適用于激勵學生成為一個電子工程師。我們對未來科學家和工程師的教育方式往往只局限于與實踐脫節的純理論和公式，即使燃燒最旺盛的火苗也會被這種教育方式所熄滅。而讓學生參與實際的開發，又受到現實條件的限制，multisim13恰恰提供了這樣一個折中的方案：以課堂學習技能為主，一個與工業應用相銜接的平臺為輔，兩者結合可幫助學生為應對未來的重大挑戰做好準備。multisim13是將工業標準的技術集成到一個專門針對教學而設計的平臺中，學生可以結合基于工業技術的教學硬件平臺和教學實驗室虛擬儀器套件來學習基本的工程和系統設計概念。將multisim13引進課堂，可以將抽象的、空洞的理論教學變為動態的、可視的直觀演示，這不但可以有效地增強學生對電路工作狀態的感性認識，提高課堂教學效率，還可以激發學生的學習興趣，克服學生的畏難情緒。學生自己可以在電子平臺上按照自己的想法隨意設計電路，仿真印證自己的設想，培養了學生設計電路的創新意識；在multisim13電子平臺下，可以先觀察實驗現象，然后帶著疑問、好奇探究現象背后的理論與規律。這樣順應認知規律，提高了學生學習興趣和對知識的理解程度。

二、multisim13在教學中應用實例

(一)傳統二極管結構和單向導電性講授過程

利用PPT圖片展示一個二極管結構示意圖，語言表述“將PN結兩端各引出一個電極，并加以封裝就制成了一個二極管”；給出二極管的電路符號。二極管重要特性就是單向導電性，流過電流的方向就是符號箭頭所指的方向，二極管的導通電壓鍺管0.3，硅管0.7V。

（二）采用

multisim13進行課堂教學過程在multisim13元件庫中調出3D虛擬器件，如圖2所示。“將PN結兩端各引出一個電極，并加以封裝就制成了二極管”。對于圖中U4管，灰環的一側是陰極，另外一側是陽極；對于直插的發光二極管U5，長引腳的是正極，短的是陰極；也可以仔細觀察管子內部的電極，較小的是陽極，大的類似于碗狀的是陰極。在軟件電子平臺上調出電阻、二極管、開關和萬用表搭成圖3所示電路。故意將二極管接反向電壓，雙擊兩塊萬用表，彈出圖示右側的顯示表盤，按下仿真按鈕。這時提醒學生注意：電流表示數為0，說明電路沒有通，“為什么”。吸引學生注意力的同時教師將二極管轉向，陽極接電源正極，陰極接電源負極，按仿真按鈕，電流表示數為2.429mA，電壓表示數為581.428mV，說明二極管導通。這時點題：（1）這就是二極管單向導電性：只有陽極接電源正極（高電位）陰極接電源負極（低電位）才能夠導通。（2）導通電壓在0.7V左右。進一步提問，電阻起什么作用？不放電阻可以么？帶著問題修改電路：二極管換成LED發光管，如圖4所示，電阻選擇4.7K，按下仿真按鈕，LED燈根本沒亮！但是電流值為2.139mA，壓降是1.711V；將電阻換成1.0K，再一次仿真燈亮了！電流值為10.209mA、電壓值為1.791V。

（三）兩種教學方法的比較

通過對兩種教學過程的對比發現，通過仿真平臺進行課堂教學，學生可以獲得更多的信息量，比如二極管的實物形態、二極管的導通電壓并不一定是0.7V、發光二極管并不是導通就發光、二極管在電路中必須配合限流電阻來使用等。傳統教學采用語言描述來傳遞知識，優點是講課速度快，但是文字、語言信息很難在學生頭腦中建立明確的形象概念，也缺乏學生的思考和參與。引入multisim13輔助教學，可通過multisim13組建電路進行仿真，讓學生看到生動的現象，將枯燥的語言符號變成了鮮活的現象過程，在這個過程中學生需要觀察、思考，需要參與。在這種以學生為主體、以問題為主線的教學模式下，學生的主動性、學習積極性更高，教學效果自然更好。引入multisim13軟件輔助教學的突出特點是使學生置身于真實的工程環境，能增強學生對電路的感性認識，掌握各種儀器的基本使用和電路參數的測試方法。通過人機對話的方式，能使每個學生動手接觸電路，進行元件接線，參數設定，通過調試和測量，把實驗與理論有機地結合起來，加深對理論的理解，提高學生的工程實踐能力和創新能力。

三、結束語

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對于教學安全主要是針對實踐操作部分，機床作為機械結構，一旦出現事故，輕則機器損壞，重則出現傷亡事件，這樣的事件已經給了我們血的教訓。例如，某高校機械專業學生在企業實習期間由于操作失誤，直接導致手臂被機械結構嚴重損傷，最終不得不截肢。如何避免機械事故發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安全問題。傳統教學中，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生，因此很多院校在進行數控實訓操作的時候，多是恐懼危險的發生而走走形式，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量比較少的學生，難以達到教學計劃中關于實踐教學部分的實際要求。而采用計算機仿真技術的數控教學，可以在實際操作之前充分了解數控機床面板的操作和數控機床的運動運行規律，某種意義上說就是真正的數控機床操作的演習，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。

二、教學效果和效率

數控程序編寫是數控類課程的主要教學內容之一，如何正確地編寫數控程序也是數控類課程的重要任務。在傳統課堂上，教師主要利用PPT課間插入動畫、圖片、文字等內容進行講解，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置好的動作，缺乏參數的變化，不能通過修改參數來觀察刀具運動的變化。目前大多數計算機數控仿真數控系統都是模擬實際的數控機床操作，幾乎完全和實際的數控機床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實際的數控程序，再輸入到數控仿真系統中進行驗證，在驗證的過程中，可以隨時改變數控程序中的參數，來講解數控指令中參數控制刀具的運動規律，也可以改變數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控編程中的各種程序指令和指令中各個參數的含義。在斯沃數控仿真系統模擬加工零件過程中，在操作界面的左側顯示編寫的數控程序，仿真操作過程中根據刀具的運行軌跡，自動跳轉相應的程序段，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控程序或程序中的參數來獲取不同的軌跡。

三、數控工藝部分體現

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摘要：在研究生的計算機仿真技術課程教學中，針對機械工程類研究生的專業方向、課程體系的設置以及工科研究生自身特點，為培養研究生的自主學習能力、創新能力以及增強其工程應用意識，通過在計算機仿真技術課程教學的經驗積累，逐步探索出以項目驅動為主要教學方法，通過實踐應用，取得良好的教學效果。

關鍵詞：項目教學法；計算機仿真；創新；實踐

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）24-0144-02

一、前言

研究生教學有其突出的特點，他們中多數人理論基礎扎實，獲取書本知識能力強。但同時也存在創新意識和創新能力不足、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，結合本學院研究生專業方向、課程內容針對性強等特點，對如何在研究生教學改革中突出培養學生的自學能力、創新能力，增強學生的創新意識與工程應用能力等問題進行了一些改革創新。

二、課程定位及課程特點

隨著現代工業的發展，科學研究的深入與計算機軟、硬件的發展，計算機仿真技術已成為分析、綜合各類系統，特別是大系統的一種有效研究方法和有力的研究工具，計算機仿真技術已經廣泛應用在各技術領域、各學科內容和各工程部門。仿真技術已經在國防軍事、國民經濟、社會生活的眾多領域發揮了重要的作用，國內外眾多學者認為，仿真技術“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

被認為是“使能”技術。計算機仿真技術是仿真科學與技術涉及到的有關具體仿真技術中最為基礎的部分，具有綜合性、多學科交叉等特點。

為了拓寬機械工程專業基礎，提高培養對象的整體素質，更好地適應社會對機械工程專業人才的需求，高校工科專業的研究生應掌握一定的計算機仿真知識與技能。計算機仿真技術課程是我校機械工程學院面向所有研究生各專業方向的研究生開設的一門專業基礎課程，考慮專業應用需求并結合教學實踐情況，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方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統或非工程系統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為本專業工作服務。

一方面，基于仿真技術課程的內容方法較多，實踐性強的特點；另一方面，授課對象專業方向較多、授課學時有限等特點，如何解決在有限的教學課時內講授內容繁多的仿真內容、對計算機仿真技術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教學目標。

三、教學內容的設置和教學方法的選擇

課程開設初期，由于只是機械電子工程專業方向的同學選修，所以所講內容基本針對該專業方向進行設置。隨著選修人數的不斷增加，以及選修學生所屬專業方向的擴大，專業方向包括：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、機械工程（專業學位）等，基本涵蓋了機械工程學院的所有專業方向。

計算機仿真技術課程涉及多個交叉學科，緊密相關的課程包括數值計算方法、計算機編程、計算機圖形學、高等數學、自動控制原理、現代控制理論、優化設計等課程。如何講出本課程的特點，并充分結合相關課程內容，必須在教學內容的選排上下功夫。

項目教學法是一種以任務驅動、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，強調綜合能力的培養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，為了滿足各個專業方向學生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術，為后續的學術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，逐年對教學內容、教學手段和教學考核方法等不斷進行調整和完善。

1.采取項目專題方式進行教學內容的講授，調整授課內容，采用專題教學方法使課程主題內容分明，有利于將仿真方法講深、講透。

2.擴展所授課程內容涵蓋的范圍，包括數值計算、優化設計、圖形可視化、控制系統特性仿真、控制系統設計以及與外部軟件的接口等內容，以滿足各專業方向學生的需求。

3.增加與課程相結合的實驗教學內容。計算機仿真技術本來是實踐性很強的綜合性技術，仿真技術本身是在對控制系統分析的過程中不斷完善和發展起來的。因此并結合各個專業研究生的不同研究方向，靈活設計若干個專題實驗，使學生學以致用，培養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，從系統應用、數學建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學生從生產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手段，進行數學建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進行分析，獲得直觀結果，提高學生學習興趣，最終解決實際工程問題，培養學生解決工程實例問題的能力。

5.結合學科前沿，進行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統的模型、仿真算法設計、仿真及結果分析這一流程后，為強化計算機仿真在實際工程的應用概念，在此基礎上，以項目形式，開展課程學科前沿以及⒏妹趴緯逃胂執技術融合等專題討論。

6.增加實驗環節，培養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資料，提供最新的仿真案例，結合教學團隊的科研課題，設計實驗項目，培養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課程的教學方法改革與實踐，滿足機械工程學院各個專業方向研究生的需求，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。

計算機仿真技術作為工科研究生的必備研究手段和技術，使學生掌握一門工程分析技術，為后續的課題研究、學術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，課程得到了各專業方向研究生的普遍認同。本人指導的研究生，發表與該課程相關的學術論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計算機仿真技術。

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    【論文摘要將虛擬仿真技術引進教學領域后對傳統教學手段產生了強烈沖擊。本文針對航空電子裝備教學中如何應用虛擬仿真技術給出了應用方法和心得。

    1.引言

    自 20世紀 9O年代以來,以計算機仿真技術 、多媒體技術和虛擬現實技術為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現,并逐步滲透到教學領域。作為一種新型的實驗教學手段,虛擬仿真教學對傳統的教學手段產生了強烈沖擊,并引發了教學領域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學將是今后實驗教學改革的一個重要發展方向。本文結合多年來在航空電子裝備教學中應用虛擬仿真技術的經驗,探索在航空電子裝備教學軟件中應用虛擬仿真技術的方法和心得。

    2.虛擬仿真技術簡介

    虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。

    2.1虛擬現實技術

    虛擬現實技術就是利用三維建模技術,構建一個和現實世界的物體和環境相同或相似的虛擬三維場景,并能響應用戶的輸進,根據用戶的不同動作做出相應的反應。虛擬現實的關鍵技術主要有動態環境建模技術、實時三維圖形 天生技術、立體顯示和傳感器技術等。虛擬現實技術主要側重于對真實物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產品設計和展示、貿易廣告、游戲設計等。

    在航空電子裝備教學中,大量用 到對裝備的外觀 、結構 、組成 、連接 、機安裝位置的展示 ,傳統教學大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新換代,因受經 費、場地及使用壽命等因素的限制 ,傳統教學方法 已遠遠不能滿足要求 ,而采 用虛擬現實技術的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應用。

    目前有大量成熟的軟件平臺可以進行視景仿 真的開發,主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現實數據庫 OPENFLIGHT已經成為 了產業標準 ,在軍事 、航空航天等領域應用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發的技術平臺 ,解決物理模型的創建、場景顯示等新題目。該平臺可以達到照片級 的視景仿真效果 .同時采用嵌進 OPENGL技術來解決物理模型 的交互新題目。

    2.2系統仿真技術

    系統仿真技術是伴隨著計算機技術的發展而逐步形成的一門新興學科 .它通過建立實際系統 的數學模 型 ,利用計算機運算來達到對被仿真系統的分析、探究、設計等目的。系統仿真技術主要側重于對真實系統的內在機理、運動方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統仿真技術最初主要用于航空、航天、原子反應堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統試驗難以實現等少數領域,后來逐步發展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要產業部分,并進一步擴大到社會系統、經濟系統、交通運輸系統、生態系統等一些非工程系統領域。 在航空電子裝備教學中,對裝備工作原理的講解既是重點也是難點。傳統教學方法主要通過教員的講述,配合一些靜態的圖形幫助學員理解 .教學效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統仿 真技術應用到航空電子裝備教學中,根據被仿真裝備的工作原理,建立系統的數學模型,并根據裝備的不同工作狀態,對模型進行動態運行.結合虛擬現實技術實現的逼真場景.較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術開發、研制的教學軟件不但可供教員教學使用.也可供學員自學,并達到了較好的教學效果。

    目前,有很多成熟的系統仿真開發平臺軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價格較為昂貴,且大多未提供對外的仿真數據接口.仿真系統應用的靈活性、擴展性和可變性受到很多限制。當然也可自行開發適用 的仿真開發平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發中我們采用的是自行開發的系統仿真平臺軟件。

    3.虛擬仿真技術在航空電子裝備教學中的應用方法和步驟

    3.1建立仿真模型

    這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結構的三維物理模型 ,也包括揭示其內在工作機理及行為的數 學模 型。對三維物理模型的建立,主要依據裝備本身的物理狀態,其原則就是在盡量減小面數的同時進步逼真度。對系統數學模型的建立,則需要視系統的復雜程度進行取舍和優化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運算量。建立數學模型時 ,還應考慮到系統運行時的參數調整。

    3.2創建仿真裝備的虛擬場景并驅動

    對于虛擬場景的驅動,根據使用方式的不同采用了不同的方式假如進行的僅是裝備外觀、結構的展示,可使用EON進行動作的編輯和驅動;假如需要對裝備進行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅動以實現更復雜的交互操縱。

    3.3系統集成

    系統集成就是將上述做好的模型、場景按照教學軟件所需的形式將其有機的整合在一起,使之成為_個完整的 、規范的教學軟件。系統集成可以使用目前常用的軟件開發平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現實驅動軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發平臺的運行插件,因此,系統集成變得十分方便。編寫程序時,只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。

    系統集成時,還需要將系統行為仿真的結果通過視景仿真表現出來,即用行為仿真的數據來驅動三維物理模型的動作。由于系統行為仿真采用了專門的運行平臺,和視景仿真處于不同的系統進程中.因此這種驅動是通過兩進程間的實時通訊來完成的。這里還需要考慮進程間的同步新題目。

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【關鍵詞】水下機器人；視景仿真；運動模型；OGRE0.引言

發展海洋是新時代的必然趨勢，水下機器人對海洋開發、海洋調查測繪及相當多水下作業都有舉足輕重的作用。水下機器人系統的研究和開發中，仿真技術可以縮短其研制周期、提高研發質量和減少經費，避免因系統故障時導致其丟失的嚴重后果。三維視景仿真技術廣泛應用于軍事、航海、航空航天、游戲及醫療等領域，是集圖形學、圖像處理、模式識別、網絡等計算機技術高度發展的一門綜合性技術。

3Dmax與OGRE（Open-source Graphics Rendering Engine）是近年來得到迅速發展的嵌入Windows三維模型仿真技術。它性能卓越，API具有良好的可移植性。本文通過3Dmax建模和OGRE 3D引擎作為仿真平臺，及Qt設計窗口，在Visual Studio2008環境下完成仿真。

首先配置好VS2008和OGRE開發環境，主要是一些插件和動態鏈接庫，定義OGRE將要使用的資源，選擇并設置渲染系統。通過初始化使用一些資源，并用這些建立一個場景，啟動渲染循環。

1.仿真的一般流程

通常我們先用軟件Creator、3Dmax、Photoshop和Auto CAD等畫出一維、二維及三維的仿真圖形庫。一些特殊的如仿生魚水下機器人建立時圖形仿真時用到了自由變形計軸變形及其他樣條曲線理論的支持完成。到最后顯示的視景仿真一般都是通過Vega或者OpenGL再通過Visual studio編譯執行寫好的虛擬現實代碼等來實現仿真，而且3D仿真大都需要進行碰撞檢測。為了設計窗口的方便可能運用MFC或其它工具來設計人機交互窗口，最終形成一個完整的仿真系統。

2.模型的建立

通過3Dmax所得到的水下機器人三維模型。

根據國際水池會議推薦，建立固定坐標系（慣性坐標系）和運動坐標系（附體坐標系）上圖的水下機器人也將按此坐標系[1]。

由于完整的六自由度運動方程具有極強的非線性和耦合性，所以需要我們進行解耦進而進行求解。對于方程的簡化與求解大多數專家并沒有給出，不過我們通常根據不同的水下機器人的形狀等特點來適當減少式中的未知量及個數，一般將各方向的運動都簡化為平面運動。簡化得到的方程式不但有的時候能讓我們更容易的得到未知量來實現仿真，而且對于水動力系數等得求解也簡單的多。三自由度、五自由度及六自由度的操縱性方程是最常見的，有的為了方便甚至直接簡化為一維的線性方程，再通過一些其他的算法來趨緊真實的結果。

水動力模型相對復雜，最簡單就是力、力矩對速度、加速度、舵角等的一階偏導數即線性流體水動力導數。這里就不諸一列舉各項研究所用的水動力方程，水動力系數的選取與獲得現在一般是通過經驗公式、拖曳實驗及CFD技術。其中拖曳實驗應該是最準確的，但是它也受到實驗環境及未知因素的影響。CFD技術已經被張赫等人驗證了其具有一定的準確性[2]。

其中附加質量及附加質量所形成的力及力矩經常被放到質量矩陣里面。張赫也提過用面緣法來對慣性水動力系數進行估算。張曉頻采用現有的比較成熟的商業流體力學軟件FLUENT模擬潛水器的粘性繞流流場，模擬阻力試驗、斜航試驗和平面運動機構（PMM）試驗，求解操縱性水動力系數。建立多功能潛水器六自由度運動的數學模型，編寫仿真程序，預報其操縱性能[3]。

帶有均衡潛伏系統的數學模型的建立，推進器的推力模型，舵的水動力系數模型及升降系數模型，海流模型、海浪模型及帶纜的數學模型等。這些模型有的時候對仿真系統的仿真結果影響不大，有的時候卻是起到主要影響作用，因此我們要視情況而定以達到仿真的最佳效果。梁宵構建了舵、翼、槳聯合操縱的微小型水下機器人運動仿真系統，討論PDCE運動控制系統結構及主要組成部分并通過外場試驗來驗證其可行性及可靠性[4]。

3.視景仿真的應用

不論我們研究什么理論到最后都要進行試驗的驗證，仿真就是為了使得試驗更簡單，更直觀，風方便，甚至可以做到一些現實中無法做到的假設試驗。

張赫過定常流動和非定常流動這兩種情況進行不同試驗形式的模擬計算，在得到模擬結果的同時，給出相應循環水槽試驗結果，最后做出對比結果的分析。其中定常運動包括模擬直航試驗和模擬斜航試驗，非定常試驗包括模擬平面運動機構進行的五種操縱性試驗。最后在結論分析中對上述三種數值計算方法進行了總體的比較和分析，并由試驗結果給出了用于建立潛水器空間運動方程的各個系數。為了我們的研究需要，可以發揮我們自己的想象合理的去做仿真試驗，會得到意想不到的好處與突破創新。

4.結論

建立了動力學模型，研究了對象的水動力性能，得到運動方程所需的水動力、重力、浮力、推進器作用力等，并在此基礎上建立了以推進器為主要操縱方式的運動仿真系統，對水下機器人的運動完成視景仿真，得到視景仿真的效果圖。我們不但可以做不同的試驗來獲得水下機器人的操縱性能、適航性及受力變化情況，還可以此來對其進行結構上分析與設計。之后我們還可以將水下機器人的高度智能化進行視景仿真來驗證與設計。還可以對某些重要的系數進行參數識別的仿真實驗，還要繼續加強視景仿真的真實性，來適應需求更高的仿真。 [科]

【參考文獻】

[1]賈欣樂，楊延生.船舶運動數學模型.大連海事大學出版社，1999.

[2]張曉頻.多功能潛水其操縱性能與運動仿真研究.哈爾濱工程大學碩士學位論文，2008.

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Abstract: The overall milling error prediction model is obtained, including the thermal deformation errors of the workpiece, the tool thermal deformation error, the wear error of the tool and the tool deformation error.

關鍵詞：工件受熱變形；刀具受熱變形；刀具磨損；刀具受力

Key words: workpiece heating；tool heating；tool wear；tool stress

中圖分類號：TG54文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）23-0026-01

1加工誤差影響因素及分類

在數控銑削加工過程中，用戶期望生產加工后的工件與設計人員所設計的圖紙完全吻合一致，但這只是一個脫離實際的理論想法。在實際的生產加工中，由于受到加工操作規程、加工工藝系統、加工原理、加工測量、工件和刀具的材質、工件和刀具的溫度、刀具受力變形、刀具磨損等因素的影響，實際生產加工后的工件與理論圖紙會存在一定的偏差，進而產生了加工誤差。

一般來講，一個完整的數控銑削加工系統主要由機床、夾具、刀具和工件構成，也可以稱之為加工工藝系統。在實際的數控銑削加工過程中，存在很多影響因素引起加工誤差，進而影響加工工件的質量。在前人研究的基礎上，按照誤差的來源可以將加工誤差分為三類：幾何誤差、物理誤差和其它誤差，其中幾何誤差是指機床或夾具或刀具本身存在的誤差和加工過程中由磨損而引起的誤差；物理誤差是指數控銑削加工工藝系統由于受熱和受力而產生的彈性變形和塑性形變而引起的誤差；其它誤差包括的范圍較大，隨機性較強，主要是指加工工人在數控銑削加工操作過程中，由于采用哪一種加工原理、操作是否嚴格遵守規程、重新調整工藝系統、定位刀具或待加工工件的精確程度、測量的準確度和加工工人的實踐經驗等因素所引起的誤差。

2單因素加工誤差模型

參考文獻：

[1]周德生.基于計算機仿真技術的銑削加工精度控制研究[D].武漢理工大學，碩士學位論文，2006.

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    論文摘要：介紹了工程技術訓練中心數控設備與教學的概況，以及科研項目對機械加工的需求及其特點。分析表明，工程訓練中心與科研團隊存在巨大的合作前景，可以在改善教學的同時推進科研項目的進展。 

一、引 言 

工程訓練中心是培養工科學生的一個重要基地，各學校在工程訓練中心的建設過程中投入巨大，除基本的金屬切削機床、材料成型設備外，各種數控機床、特種加工機床、精密測量等設備也已經成為工程實踐教學的主力裝備。2008年11月，國家機械制造基礎及工程訓練課程指導委員會就《普通高校工程訓練中心建設基本要求》作了詳細闡述，其中數控設備至少應有：6臺數控車床、3臺數控銑床、2臺數控切割機床，并且各學校可根據實際教學需要，增加一定數量的加工中心，工程訓練中心除教學任務外，還有巨大的潛力可以挖掘。同時，隨著我國經濟的迅速發展，國家在科學研究上的投入力度越來越大，這些科研項目對機械加工都有著巨大的需求，但這些需求一般為單件或者小批量，并且設計尚未完善或者一直處于改進之中，與現代企業的大批量生產存在一定脫節，而工程訓練中心的硬件設施與任務恰好能夠滿足科研項目中機械加工的需求，同時又能改善學生的學習條件。 

二、數控機床的特點及教學 

數控機床是指可以通過計算機編程，進行自動控制的機床。與普通機床相比，數控機床具有很多優點：高柔性，適合單件、小批量生產，適合新產品的開發；加工精度高、加工質量穩定可靠、生產率高，數控機床的加工自動化，免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產品的一致性；并且數控機床對操作工人的要求降低，一個普通機床的高級技工，不是短時間內可以培養的，而相對來說數控機床操作工人培養時間極短（如數控車工需要一周即可，還會編寫簡單的加工程序）。 

由于數控技術教學和培訓都離不開數控機床，而數控機床本身價格比較昂貴，同時訓練過程不可避免地存在誤操作過程，這對機床安全是一個巨大的隱患，同時數控機床的數量有限，難以滿足大量學生實踐訓練的需求。而隨著計算機技術的發展，數控機床加工仿真技術得到了迅猛發展，很好地解決了這些矛盾。數控加工仿真是一種先進的計算機人機交互技術，具有生動的界面和強大的顯示功能，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設計以滿足不同的監控與學習要求；仿真系統的通用性較強，其語法診斷功能可以幫助學生學習編程。在模擬過程中，系統能及時提供錯誤信息以及刀具相對移動軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，很容易發現和修改編寫程序的錯誤，高仿真界面及動態的模擬仿真系統可有效地顯示代替機床實際運行狀況并且還能夠提示操作信息，使數控機床的編程操作易于課堂化教學，從而既節省了機床設備和實習消耗，降低了實做危險，又大大提高了教學效率，規避了實習人員的操作風險。數控加工仿真系統采用了與數控機床操作系統相同的模擬界面，使其具備了整個加工過程的模擬仿真能力，即使仿真系統在模擬中出現人為的編程或操作失誤也不會危及學生和機床安全，學生反而還可以從中吸取大量的經驗和教訓，所以說它是初學者理想的實驗、實踐工具。因此，數控加工仿真技術在數控教學領域的應用日益廣泛［1］［2］。 

當然，數控加工仿真技術同真正的數控機床存在一定的差別，容易引起以下弊端：（1）過于依賴計算機完成所有的操作，因為圖紙繪制、g代碼生成、仿真加工都可在計算機上完成，仿真與實際機床之間存在各種差異；（2）忽略加工工藝，仿真系統的仿真加工過程速度一般為5倍（調節范圍：1-100），使得操作人員忽略進給速度、刀具轉速和加工質量等；（3）無法保證加工質量，由于仿真軟件只能仿真加工過程，對于零件的表面粗糙度和尺寸精度等無法保證。 

因此，數控教學必須采用數控加工仿真與實訓操作相結合的方法，即先通過仿真系統讓學生對數控編程有一定的了解，再通過實訓操作使學生理解仿真與機床實訓的差別，不能僅僅為了學生和機床安全廢除實訓操作，這樣既可大大減少學生理解錯誤而產生的各種機床損壞及人身傷害，又可提高學生的實際操作技能。 

三、科研團隊與工程訓練中心的合作前景 

隨著中國經濟的迅速發展，國家和其他組織在科研上的投入力度越來越大，其中理工類的科研對機械加工有著巨大的需求。絕大部分新產品開發或者新技術在開發過程中，對產品的需求并不明確或者存在一個逐漸深化的過程，對零部件的定型需要一個漫長的、反復的過程，需要對零件進行單件或者小批量的試制、修改。一般的科研團隊在機械加工方面的人員、設備力量非常薄弱，如果把這些任務交給企業去做，往往價格昂貴而又費時。而這恰恰是工程訓練中心的強項，并且科研團隊中往往有一大批計算機基礎很好的研究生，利用數控機床的仿真軟件，可以較快地學習數控設備的操作技術。一般說來，在工程訓練中心學習的主要群體是低年級的學生，也有少數高年級的學生，這些學生在此學習的目標往往比較簡單，僅僅是學習基本的操作技術，加工零件也僅僅是作為練習。如果科研團隊與工程訓練中心合作，對科研團隊的研究生進行培訓，訓練他們自己進行機械加工的能力，不僅能節省大量時間促進科研進程，更重要的是積累了加工經驗，這有助于后續的設計與改進。同時，對本科生來說，與研究生一起操作數控機床不僅僅是練習了，而是在生產在科研，能夠極大地提高他們的積極性，培養自信心，增加他們的知識面，能夠進一步推動高年級本科生進實驗室的潮流，部分優秀的低年級學生也能參與到科研中，這對本科生的其他課程學習是非常有益的。 

四、結 論 

數控機床加工仿真技術已經成為數控教學的重要方法，這種方法功能強大、成本低、安全可靠，可在短時間內大量培訓數控操作工，這些特點與科研項目存在互補之處，雙方合作是互惠互利的，既能改善教學條件，又能推動科研項目的進展。 

參考文獻： 

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摘要：隨著經濟全球化的快速發展，我國制造業的轉型升級成為必然，發展現代制造服務業，是加快制造業產業升級和轉型升級的重要途徑。文章以公共服務平臺建設為例，簡要闡述了發展現代制造服務業的模式和途徑，并提出了企業發展現代制造服務業的建議。

關鍵詞 ：現代制造服務業 制造業 轉型升級

一、現代制造服務業的內涵及發展現狀

2014年08月國務院《國務院關于加快發展生產業促進產業結構調整升級的指導意見》，進一步明確了生產業是全球產業競爭的戰略制高點。現代制造服務業融合了互聯網、通信、計算機等信息化手段和現代管理思想與方法，圍繞制造業的各個環節所開展的各類專業的服務活動，屬于生產業范疇。發展現代制造服務業，是從生產型制造向服務型制造轉變的戰略需求，是加快制造業產業升級和結構調整的重要途徑。

當前，我國現代制造服務業仍處于剛起步和較為新興的發展階段，服務業總體規模仍然偏小，發展程度尚較低，服務水平不高，結構不合理，機制創新滯后，整體發展水平與發達國家相比還有較大的差距。

二、建設公共服務平臺是發展現代制造服務業的重要手段

《意見》指出建立專業化、開放型的公共服務平臺是當前我國發展現代制造服務業的主要任務之一。公共服務平臺是根據區域經濟、科技、社會發展需求，以科技資源集成開放和共建共享為目標，通過有效優化和整合各類科技資源，向社會提供開放共享的一類科技創新服務載體。公共服務平臺為企業發展提供技術開發、試驗、推廣以及產品設計、加工、檢測、中試、信息共享、技術基礎設施等以及投資融資、教育培訓等公共服務。以企業為主體建立的公共服務平臺可顯著地強化企業的服務供給、提升企業服務水平、優化企業資源、促進企業由生產型企業向服務型企業轉型升級。

三、公共服務平臺發展模式探討

為了研究公共服務平臺的發展模式，本文以株洲時代新材料科技股份有限公司（以下簡稱時代新材）建設的“高速鐵路機械系統仿真技術服務平臺”為案例進行分析。

1.高速鐵路機械系統仿真技術服務平臺介紹

時代新材主要從事高分子減振降噪產品、高分子復合改性材料和特種涂料及新型絕緣材料三大系列產品的研制開發、生產、銷售和服務，是目前我國交通機械裝備行業整體科技實力最強的高分子復合材料減振降噪技術專業研究、開發基地。2013年公司依托強大的高速鐵路機械仿真核心技術建立了高速鐵路機械系統仿真技術服務平臺。平臺由高性能計算平臺和機械設計仿真的功能平臺組成，承擔各高速鐵路產業相關單位新產品研發、基礎性和前沿性技術研究中的機械設計計算與仿真分析任務，整合機械結構仿真分析方向的技術和人力資源，為基礎性研究的產業化應用提供理論和技術基礎。

2.高速鐵路機械系統仿真技術服務平臺服務模式

經過探索和實踐，時代新材建立了“技術研發、技術推廣、技術信息一體化服務”的服務模式，即在企業本身開展研發的同時，為其它企業提供技術研發、產品檢測等服務，并向企業提供相關技術信息、技術培訓等。通過一體化技術服務和市場化推廣策略的結合，初步實現了平臺的組織網絡化、功能社會化、服務產業化、手段現代化的運營目標。技術服務平臺由依托層、核心層以及應用層組成。

（1）服務依托層。服務依托層圍繞長沙國家超算中心，由研發與技術數據庫、專業技術人才庫組成。研發與技術數據庫是對湖南省內乃至全國近三年來高速鐵路機械設計領域內新登記的科技成果、專利及論文，進行收集與進度跟蹤，整理形成最新的研發技術與數據庫。專業技術人才庫的建設主要包括兩個方面的內容，一方面是專業人才庫共建工程；二是專業技術人才的培養工程。專業技術人才庫共建工程是通過收集高速鐵路機械仿真技術領域一批熟練掌握專業技術知識、具有精湛操作技能的專業技術人才；針對企業人才需求，及時推薦最適合企業發展的技術人才。其次是做好人才儲備服務，通過與提供專業技術人才的院校和科研機構合作，建立人才對接機制，源源不斷地為企業提供急需的專業技術人才。

（2）服務核心層。此層充分發揮公司的優勢，構成公共服務平臺的技術服務核心力量，由仿真計算平臺、仿真管理平臺、仿真驗證平臺三部分組成。

（3）服務應用層。服務平臺以長沙國家超算中心、研發與技術數據庫、專家人才庫為依托，以時代新材料公司的仿真管理平臺、仿真技術平臺、仿真驗證平臺為核心，通過多種措施與途徑向高速鐵路產業領域機械仿真設計企業提供技術服務。

3.高速鐵路機械系統仿真技術服務平臺效益分析

公共服務平臺的建設，在整合、發揚湖南省高速鐵路這一優勢產業，優化集群內產業結構，提升關鍵材料與制品研發、試驗、生產及配套能力，解決行業關鍵技術問題，促進高速鐵路行業整體技術水平提高的基礎上，有效的提升了相關企業的產品開發成功率、縮短了開發周期；提升了公司的服務水平和服務能力，促進了公司由傳統制造業向現代制造服務業的轉變。

四、企業發展現代制造服務業的建議

時代新材公司依托核心技術、以信息化建設為紐帶，整合優勢資源，立足于區域產業特色，實現傳統制造業向現代服務制造業的轉變。

1.核心技術服務化，逐步由傳統制造業向現代制造服務業轉化

現代制造服務業對技術有較高的要求，只有掌握差別化的核心技術，才能提供差異化、個性化的集成服務。制造企業應依托自身的核心技術發展制造服務業，逐漸將經營重心從加工制造轉向提供技術服務、流程控制、產品研發等生產。

2.加強企業信息化建設，提升企業制造服務能力

制造業正在向全面信息化邁進，研發、設計、采購、制造、服務等各個環節都與信息技術密切相關；從產品的發展特征來看，產品的知識化、智能化、系統化、信息化、服務化得到全面提升。企業發展現代制造服務業必定要加強企業信息化建設，利用信息技術改造傳統產業，實現高效益、高可靠性、提高企業制造服務能力。

3.轉化觀念，提升現代制造服務業的戰略地位

企業要進一步打破“大而全”、“小而全”的格局，分離和外包非核心業務，提升現代制造服務業的戰略地位，制定服務業務發展的戰略和規劃，分階段、有重點地開展服務業務，培育企業品牌競爭優勢向價值鏈高端延伸，促進企業逐步由生產制造型向生產服務型轉變。

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關鍵詞：建環專業;實驗教學;虛擬仿真

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0106-02

引言

虛擬仿真技術是20世紀末才興起的一門嶄新的信息技術，能夠模擬真實設備或系統的工作過程，具有信息量大、生動形象、身臨其境、實時交流等特征。虛擬仿真實驗教學是虛擬仿真技術在教育領域的應用，是高等教育信息化建設的重要內容[1]，促進當前教育模式、教學方法和學習方式的深刻變革。

建筑環境與能源應用工程是一個典型工科類的專業，在人才培養中普遍存在“重設計、輕實踐”等問題，強化專業實驗教學內容，培養應用型、復合型和創新型的實用人才，是社會對建環專業教學改革的迫切要求。將虛擬仿真技術的引入到建環專業實驗教學中，解決目前實驗教學中的存在問題，提高建環專業人才培養質量，是值得研究和探索的課題。

一、建環專業實驗的教學現狀

目前，建環專業實驗教學基本上是傳統模式[2]，存在實驗課時少、教學內容陳舊、實驗教學方法和手段單一等諸多問題。實驗類型多以驗證性、演示型為主，學生學習被動，往往敷衍了事。為了改進實驗教學效果，很多學校做出積極探索和改革[3-4]，如獨立設置專業實驗課程、改革實驗考核模式、開設創新實驗、增加生產實習等。雖然這些努力對提高實驗教學質量起到了一定作用，但是，建環專業實驗教學改革發展中存在瓶頸：

1.受實驗室條件限制，很難開設交叉性專業實驗。

暖通空調系統形式多樣、構成復雜、設備龐大、維護費用高，受實驗室空間和資金的限制，很難建設較為綜合的暖通空調實驗平臺，使學生對系統整體性和在工程中的實際運行缺少全面性認識。

2.受生產與安全條件限制，生產實習教學效果很難達到預期要求。

為了彌補交叉性專業實驗的不足，很多學校加強了生產實習環節。但是，由于實際工程環境復雜、危險大、操作安全要求高，企業出于經濟效益和安全考慮，不可能同意把在工程現場進行實驗教學，只能是走馬觀花的參觀式教學，實際教學效果不佳。

3.受師資力量和實驗設備限制，實驗教學質量大打折扣。

大多數學校建環專業每年招生2個班以上，有的學校甚至達到4個班。當學生人數多時，而師資力量有限、實驗設備數量有限時，如何安排好學生進行實驗，并且能夠激發學生主動性、積極性是一件非常困難的事情。

二、建環專業虛擬仿真實驗教學的必要性

虛擬仿真技可以生動形象地復現各類復雜的暖通空調系統，有效解決建環專業實驗改革的瓶頸問題。虛擬仿真實驗不受實驗室條件的限制、生產與安全條件的限制、師資與實驗設備的限制，可以實現在課堂和實驗室中無法實現的教學過程，拓展實驗類型，開展豐富多樣的專業交叉性、創新性實驗。

建環專業開展虛擬仿真實驗教學，將帶來如下優勢：①能營造出一種仿真式與交互式的實驗環境，不用考慮實驗室面積、投資、運行、維護費用，使得實驗經費大大降低。②能展現建環專業的最前沿技術，擴展實驗項目。③擴展實驗內容和深度，突破課堂教學難點。④去除了繁雜的實驗準備工作，節省去人力、物力，更有效利用師資力量。⑤可以反復訓練，為學生自主學習提供平臺，提高學習興趣，促進主動思考。

對于實踐教學而言，不同層次的實踐教學可以用不同層次的虛擬仿真技術進行模擬。在專業基礎課程中的實踐教學可以使用簡單、高效、成本低廉的傳統仿真技術來完成，對于專業核心課程的實踐教學或綜合性實驗，可采用虛擬現實系統來實現。

三、建環專業領域的常用仿真技術

仿真技術以低成本、高開放性和廣泛適用性等優勢，已經在建環專業相關的科研領域有了廣泛應用和研究，很多仿真軟件被用于暖通空調的仿真建模，主要分為以下三個方面：

1.建筑室內環境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等軟件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent軟件包含豐富而先進的物理模型，能夠準確模擬所研究對象內的空氣流動、傳熱和污染等物理現象。Airpak則是專門面向HVAC領域的室內環境仿真軟件，在功能上沒有Fluent全面，但是比Fluent更易于建環專業人員使用。

2.建筑或空調系統能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等軟件，其中EnergyPlus和DeST在我國應用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優點，采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法。DeST基于狀態空間法理論，利用多區熱質平衡算法和三維動態傳熱算法模擬建筑能耗。

3.暖通空調系統性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結構的動態系統模擬軟件，內置了200多個功能性子程序，目前應用最為普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系統模擬軟件，能夠很好解決因果類仿真平臺的代數循環問題，而且具備將建模和數值方法的理想解耦，適用于開發復雜的空調系統仿真模型。

可見，仿真技術已經在建環專業科研領域有廣泛應用，可以模擬建筑室內復雜的熱環境，仿真各種復雜的空調系統，為暖通空調虛擬仿真實驗的開發奠定了技術基礎。

四、建環專業虛擬仿真實驗教學的發展狀況

仿真技術是用來構建仿真系統的物理模型，真實反映出實際系統的特性。對于虛擬仿真實驗來說，必須有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺開發，使學生可直接參與，探索仿真對象的變化過程。目前，雖然建環專業領域的仿真研究很多，但主要應用于科研領域;建環專業的虛擬仿真實驗研究相對很少，尚處于初步探索階段。

美國可持續建筑性能研究所開發了LearnHVAC軟件，如圖1所示。學生可以對空調系統進行模擬操作，包括短期控制模擬，長期能耗模擬，分析系統故障。教師可以自定義暖通空調系統的模擬場景，對學生的實驗進行管理。目前，LearnHVAC只是可發了變風量系統一項實驗內容。

在國內，山東建筑大學開發了太陽能系統、地源熱泵系統等虛擬仿真實驗軟件，只側重于對原理的認識和體驗，實驗功能簡單;合肥工業大學楊善林教授將組件技術應用于中央空調的計算機仿真培訓系統研發過程中，其開發方法能夠對虛擬仿真軟件有一個很好的參考作用[5];湖北工業大學以BIM技術、信息技術為支撐，組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實驗教學中心[6]。

目前，虛擬仿真實驗教學已經逐漸得到重視，很多大學已經開展了相關調研，建設虛擬仿真實驗室、開發虛擬仿真實驗項目、研究虛擬仿真教學方法等工作已經逐步開展。

五、結束語

虛擬仿真技術是當前高等教育的重要教學手段，虛擬仿真實驗建設必將推動建環專業實驗教學發展，如何與傳統實驗項目有機結合，設置合理的實踐教學計劃，開發創新性虛擬仿真實驗項目，提高人才培養質量，將是近年來建環專業實驗教學改革的重點內容。

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每篇論文的寫作都是建立在他人的研究成果之上的，這樣就難免要引用他人的勞動成果來論證自己的學術觀點，這樣的科學論文是有繼承性的，下面是學術參考網的小編整理的關于物流專業畢業論文參考文獻，希望給大家在寫作當中帶來幫助。

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