仿真技术及其应用篇1

关键词单片机开发；仿真技术；应用

中图分类号TP368.1文献标识码A文章编号1674-6708（2014）116-0216-02

截至目前，单片机正向着高的集成度、体积小、可靠、低功耗的方向发展，以便于生产出体积小方便携带的、高性价比的产品。现在，一些从业人员越来越重视单片机的开发应用。这当中最重要的也就是仿真技术，采用软硬件协同仿真的技术，来模拟应用的系统，以降低投资风险。

1单片机仿真技术综述

单片机是一个芯片上集成了中央处理器CPU、存储器、定时器这些功能的完善的的计算机系统。单片机吸引了人们的极大关注，在单片机技术进步的同时也促进了电子通信、电气控制等领域的发展，逐渐成为当前应用中较为广泛的技术之一。但是在产品设计的过程中，需要进行技术代码的反复调试，随开发难度的增高产品的成本也会增加，阻碍了单片机开发的推广。

这些年来，像Proteus仿真软件的开发运用，计算机仿真技术的发展势头非常迅猛。与此同时，单片机仿真技术也有了进一步地发展。单片机仿真技术是一种综合性非常强的重要技术，它具有安全高效、较少受环境限制的优点。单片机仿真技术是以计算机为基础的软件应用，建立有关系统设计的模型实现模拟，对数据进行处理并作一定地分析，检验程序的正确性，采用动态的系统仿真模型测试真实的环境，及时发现潜在地问题并纠正。

然而单片机技术作为现代信息技术中隶属于计算机仿真的重要应用分支，在近年来也取得了较大的技术突破。单片机仿真中会应用到软硬件协同仿真技术，这项技术多是在硬件还没有准备好的条件下开展同仿真的验证。如此，软硬件协同仿真技术这一技术为单片机应用的开发提供了一个广阔的发展舞台，这一技术带给人们的如此大的惊喜。

2仿真技术在单片机开发中的应用举例

现在软硬件协同仿真技术处理低级别的系统还是够用的，仿真模式包括软件调试、微处理器模式以及软硬件协同仿真技术RTL的描述。一般情况下，单片机开发中的仿真过程会有软件环境和硬件环境分别对应的控制接口，都需要通过晶振时间来分别完成硬件和处理器交互接入。在这里介绍了将软硬件协同仿真技术应用到电子琴系统应用中，以及如何在实践中完成软硬件协同仿真。

2.1仿真系统总体设计

以电子琴系统为例，系统的硬件仿真及调试界面主要是基于仿真板，系统执行、监控断点、内部存储器和寄存器数据返回给硬件仿真板是单片机仿真软件的功能，在此同时单片机仿真软件执行产生和捕获功能，也会将系统内部模块的功能启动调用。本次例子的设计总体包括有AT89S51单片机、矩阵式键盘、音频模块及显示模块四部分。电子琴应用的硬件仿真设计电路图如下：

2.2AT89S51单片机设计

AT89S51单片机总共有40个引脚，其内部存储器的前4K个字节被分配给了程序存储器，128个字节分配给了随机存储器，芯片周围具有32个外部双向口引脚，中断指针可以实现优先级的控制以及对应循环嵌套，2个定时器、计数器需要16位控制，芯片内置看门口程序功能，嵌入有晶振。芯片具备低功耗、高性能等特点。MCS-51指令集和80C51芯片的引脚结构系统仿真及开发的主要资料，采用非常高的密度，不容易丢失损坏内存的先进技术。对于系统开发的效率方面，可以将具有特定功能的控制应用拷入到芯片，以实现开发成本低、效率高的目标。

2.3矩阵式键盘结构设计

在开发电子琴系统的过程中需要用到较多的按键，因此本次设计采用矩阵形式排列来完成设计。同直接连接的键盘相比，尽管矩阵式键盘的结构比较复杂，识别方式也相对繁琐，但这种矩阵式键盘的结构却能够很好地改善端口的利用率。电子琴系统中每个键的行、列线同引脚的连接都要间隔电阻元件，通过高低电平来实现设计。假如把行线作为输出端，不按键时，输出端是高电平“1”，表示没有按下按键；把列线作为输入端，有按下键时，输入端为低电平“0”，这样通过观察输入端的电平的高低就可以知道是不是有键按下。

2.4音频模块设计

用AT89S51定时器记录一个音频脉冲，每经过一半的音频脉冲时间，就反向输出，一直反复，就产生不同频率的脉冲信号，通过蜂鸣器发出声音，形成动听的音乐，这就是该电子琴应用系统的音频模块。

2.5显示模块设计

把共阴极数码管a-h这8个引脚连接到AT89S51单片机的P2端口的P2.0～P2.7，来形成电子琴系统应用的显示模块，数码管在应用中可以将数字0～9显示出来。

总而言之，系统仿真及开发都要考虑到软件及单片机的实际情况，仿真模拟运行并验证软件的可行性，在设计前期尽可能地发现系统设计的潜在问题，及时地纠正问题避免投资的浪费，攻克单片机技术的设计开发成本高这一难关。

3结论

结合以上内容，开发人员对软硬件协同仿真技术的使用中可以更加高效地应用仿真模拟功能，便捷开发的过程。这也表明了，软硬件协同仿真这一技术在进行系统应用设计的调整上能更方便更快速，在设计实现应用系统的前期能更好地验证应用的可行性，更好地进行软硬件的检测。这一技术在单片机技术设计开发仿真能力中是最最方便且实用性很强的工具，由此也可以得出，利用单片机技术开发应用时，这一种仿真技术是特别值得推广的值得宣传的先进技术。可以笃定，随着信息技术越来越快地发展和单片机仿真技术越来越完善，单片机仿真技术能够运用到生活的方方面面，利用单片机技术设计开发应用，通过运用单片机仿真技术，来获得效益的最大化。

参考文献

[1]韩洪照.仿真技术在单片机中的开发应用[J].科技创业月刊，2011（3）：75-76.

仿真技术及其应用篇2

关键词：关键词：计算机技术虚拟现实计算机仿真技术

一、计算机仿真发展历史

仿真模拟方法可以追溯到1773年，法国科学家用仿真模拟的方法做物理实验，然而，第一个用这种方法做随机试验的人也许是美国统计学家E.LDeforest，那是在1876年。比较早而且著名的蒙特卡罗方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”为笔名时，使用了蒙特卡罗方法来证明他的t分步法；尽管蒙特卡罗法起源于1876年，但是直到约75年后，它才命名为蒙特卡罗法。其原因是直到数字计算机出现以前，这种方法在许多重要问题上不能运用。从1946年到1952年数字计算机在一些科研机构得到发展。

与今天的计算机相比，早期的计算机预算速度慢且不能存储任何东西。现在可并行计算机已成主流。自计算机诞生以来，性能的提高，几乎是每四五年提高100倍，每十年提高1万倍的速度持续发展着。

二、仿真的定义和分类

1.仿真定义

计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。

仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件和经济系统，在若干周期内的特征。

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。

三、需求牵引技术推动

相互推动

计算机技术作为一个独立的研究领域已有多年的历史，计算机仿真技术随着计算机科学技术的飞速发展，除了本身日趋成熟，并且或得了广泛运用外，目前正面临挑战。

“需求牵引、技术推动“是促使计算机仿真技术在近年内去得飞速发展的重要。计算机仿真的形成是当代科学技术飞速发展的结果。

计算机仿真技术首先可以以高效地处理科学数据和解释科学数据。其次，计算机仿真技术丰富了信息交流手段。

计算机仿真技术的形成推动工业发展、提高工业竞争能力的需要。

四、仿真软件

仿真软件的应用和定义

仿真建模软件系统，是为科研人员进行仿真实验提供支持的系统。如果在计算机上进行仿真实验必做一场军事演习，那么科研人员就是这场军事演习的指挥官，仿真建模系统则为这场演习提供场地和手段。他能为指挥官加工信息、预计结果和进行辅助决策。其用途非常广泛，经济价值极高。仿真软件是一项面向仿真用途的专用软件，他的特点是面向用户、面向问题。仿真软件一般是由模型和描述语言、翻译程序、使用程序、算法库、函数库、模型库、运行控制程序等组成。应具有建模、运行控制、结果处理以及相关的数据库等组成。

五、计算机仿真的基本理论

计算机仿真是由系统工程、现代数学方法和计算机技术相结合的新型学科。

计算机仿真是一种科学方法，科学研究通常有三种途径：理论推导、科学实验和仿真模拟。

计算机与数学学科的相互作用促进了进算计技术的发展。在本质上数学是计算机的灵魂。

在计算机仿真技术中引入人工智能技术，能够优化系统，做到有优化机制自动修改系统参数，并启动仿真模块，最终获得最优解，但在离散事件系统仿真重这种机制还处于研究阶段。

新技术的研究开发、利用，大大提高计算机的仿真软件的功能与性能，解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。随着以智能化、集成化、自动化、并行化、开放化以及自然化、为标志的计算机仿真软件新技术的深入研究、开发、利用，不仅是仿真软件的功能与性能迅速提高，而且有可能从根本上解决仿真软件生产率低下的问题。结合软件工程实践，探讨软件理论，有可能从理论弄清楚软件开发的复杂度，进而采取有效的测试进行控制，从理论与实践两方面解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。

六、计算机仿真技术的支撑技术

计算机仿真技术的支撑技术主要有分布式计算机仿真技术、协同式计算机仿真技术、沉浸式计算机仿真技术、基于网络的环境计算机仿真技术。

计算机仿真技术分布式，既是由于数据分布的需要，也是应用分布式计算环境进行并行计算，以达到实时显示目的的重要手段，分布式计算平台有互联网的异构机组成，包括高性能的SMP和DSM多处理器、工作站/PC机机群系统。

来自不同地区、不同学科的学者过去式通过出差或开会等方式进行交流的，现在，随着高速网络投入使用，采用多媒体技术支持下是、的CSCW技术可以达到快捷、高效协同工作的目的。

计算机仿真技术采用传统上为虚拟环境所装用的投影式显示设备，标志着这两个研究方向融合的发展趋势。由于沉浸式显示设备能使用户获得临场感，更有利于用户获得对数据的直观感受，有助于结果的分析。

七、仿真系统的作用和意义

随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成各种复杂系统研制工作的一种比不可少的手段。尤其是在航空航天领域，仿真即使已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段。在研制、坚定、和定形全过程必须全面的应用先进的仿真技术。否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。

计算机仿真技术在军事的应用是很广泛的，如运用交战模型进行的计算机仿真，新型武器装备发展过程中的仿真、部队作战训练方面的仿真、高层论证和规划计划中的仿真、军事作战理论和学术研究中的仿真、作战指挥和战争计划中的仿真，以及战后后勤保障的仿真等。

参考文献

仿真技术及其应用篇3

论文关键词：输配电线路施工技术仿真系统设计

论文摘要：由于社会对于电力的总的需求不断增大，同样对于输配电线路的施工技术要求也更加严格，输配电线路施工技术仿真系统的设计成为电力部门非常重视的问题，文章讲述了输配电线路施工技术仿真系统概况和输配电线路施工技术仿真系统功能设计详情，讲述了目前输配电线路施工技术仿真系统的设计策略及应用。

一、输配电线路施工技术概述

目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多，但是这些人员的能力水平都是各不相同的，操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面，就难以替身操作人员的实践能力，参加培训的人员因为实践比较少，所以技能就比较差，正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。

二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状

（一）输配电线路施工技术仿真系统概况

输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到输配电线路施工技术所需的信息，然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。

输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段，提高培训的效率，强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发，通过Internet软件平台及面向对象程序设计和数据库技术，综合设定，使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。

输配电线路施工技术仿真系统的开发，主要是首先起源于国外对于计算机仿真系统的应用，尤其是西方国家如英国、美国等大型企业开发计算机仿真系统，并取得了显着的效果，这样参加培训的人员可以在很短的时间内获得具体输配电线路施工技术作业经验，其技能可以与在现场工作2年的人员比，因此很多国家都看到了计算机仿真技术的优越性，计算机仿真系统也越来越多的应用到各个领域中。目前我国对于仿真系统的应用也是在一些危险性较大的领域，例如大型的锅炉装置、化学化工及变电站的应用中，后来有人提出在输配电线路施工技术作业中应用，但是目前仿真系统在输配电线路施工技术作业中应用仅仅停留在提出的阶段，还没有完全开发出完善的输配电线路施工技术仿真系统。

（二）输配电线路施工技术仿真系统功能设计

目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一，即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造，输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。

关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能，对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作，其主要功能是可以控制受培训者的机器，包括受培训者机器的开始暂停关机等功能，另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源，输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计，首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下，即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面，主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。

输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计，该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心，利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式，以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外，在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术，这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者，在功能上要更加完善，即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响，使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后，还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术，逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化，比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况，同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充，这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。

通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段，同时也彻底改变了传统的培训模式，它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术，进一步确保电网安全，同样也大大提高了作业者的劳动生产率，为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显着的作用。

三、结论

输配电线路施工技术仿真系统仿在不断的发展和完善中，供电有限公司每年都会投入很大的资金和时间等用于施工技术人员的培训及考核，着力开发完善的输配电线路施工技术的仿真系统，使得输配电线路施工技术的仿真系统能自由安排培训项目，并且允许人员在培训中发生各种错误，同时演示出因为操作错误造成的种种后果且不带来任何实际危害，不受其他客观条件的限制，此外还可以人为制造各种故障来综合培训操作人员处理操作中故障的能力。输配电线路施工作业人员进行重复性集中培训，从而使的操作人员在短期内接受较多的培训项目，缩短总的培训周期。可节约大量的培训时间与经费。所介绍的输配电线路施工技术仿真系统目前已经投入运行，实际应用表明该系统能极大地提高培训的质量，在短时间内提高施工技术人员的技术水平，对电力系统的建设起到了重大的推动作用。目前很多设计成果效果较为显着，但是为了进一步提高输配电线路施工技术仿真系统的应用水平，还需要更好的完善输配电线路施工技术仿真系统，争取达到创造更高的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]杨永生，郝小欣.分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用[J].电网技术.2000(9)

汤晓青，周林，栗秋华.输配电线路施工技术仿真系统的设计与实现[J].四川电力技术.2007(2)

姜芳芳，来文青，龚庆武.虚拟现实在变电站仿真系统中的应用[J].高电压技术.2005(7)

王邦志，林昌年，蒲天骄.变电站集中监控仿真系统的设计与实现[J].电网技术.2004(8)

张永翔，段绍辉，杨卫东，林昌年.深圳供电局变电培训仿真系统[J].电网技术.2000(1)

仿真技术及其应用篇4

【关键词】仿真技术；仿真模型

虚拟仿真技术的形成和发展已经有半个多世纪的时间了。在这期间，这项技术从无到有、从简单到复杂、从建立理论体系到生产实践应用、从最初的辅助学科到如今成为解决重大工程问题的必要手段，仿真技术在多项技术（包括计算机技术、网络技术、多媒体技术、信息处理技术、图形图像技术、系统工程和控制论等）的支持、交叉、相互融合下，已经逐渐地成为了一门交叉科学，乃至一种认识客观世界的重要方法。

1虚拟仿真技术的概念及发展史

虚拟仿真属于基础性学科的一门。仿真技术是建立在控制理论、相似原理、数学模型与计算机技术、信息技术、系统技术及其应用领域相关专业技术的基础上，以计算机和多种专用物理效应设备为实施工具，以系统模型为借助途径，对实际的或假设的系统进行动态试验研究的一门新兴的综合性技术。属于一种可控制、耗费小、无破坏性并且可以进行多次重复的实验手段。它的主要特点有：高效、优质、低廉，体现出强大的生命力和潜在的巨大能力。迄今为止，虚拟仿真技术是最为有效的经济的综合集成法，也成为了推动技术实质进步的一门战略技术。仿真就是建立系统的模型（比如数学模型、物理效应模型以及兼合两者的数学-物理效应模型），在此类模型上进行试验和研究一个实际的或设想中的系统。包括土木、机械、电子、水力、声学、热学等在内的技术系统；同时也涵盖了社会、经济、生态、生物和管理系统等在内的传统非技术系统。虚拟仿真系统的发展应该从仿真器开始。美国空军的林克机练习器诞生于一九二九年。火炮控制系统和飞行控制动力学系统的相关研究在二战后期得到了前所未有的关注，从而促进了仿真技术的发展。上世纪七十年代后，仿真技术在军事领域的发展非常迅速，并且从最初的军事方面渐渐扩展到其他工业领域。但这仍旧只是该项技术发展的初级阶段。美国国防部高级研究计划局和美国陆军在上世纪八十年代共同制定了SIMNET计划并投入了大量的精力到该项计划的研究和执行中。先进的实物仿真实验室最先在美国空军建立，各部门紧随其后纷纷建设分布式交互仿真系统、并行式交互仿真系统以及聚合式仿真系统。于是虚拟仿真技术在这一时期达到了较高级的阶段。到了二十世纪末和本世纪初，科学研究领域适时地掀起了一股针对广泛领域的复杂性问题研究的热潮。复杂性即是针对简单性的否定，复杂问题的提出，客观上推动了整体论、系统论的发展。至此，虚拟仿真技术终于进入了今天的研究复杂系统仿真的崭新阶段。

现代虚拟仿真技术的发展和控制工程、系统工程及计算机技术的发展是密不可分的。比如控制工程和系统工程的发展在客观上极大地促进了仿真技术的广泛应用，而计算机的出现以及相应的计算机技术的飞速发展，则为仿真技术的发展提供了强有力的手段和工具。

2虚拟仿真技术的应用领域

从虚拟仿真技术的诞生和发展历史可以看出，该项技术最早应用在军事领域（最早的仿真器即是由美国空军制造）比如航天器、航海模拟以及高能武器模拟等。其中，美国的综合战区演练计划、欧洲大型军事演习等均体现出虚拟仿真技术在军事领域中无可替代的重要性和实效性。伴随着国民经济的高速发展，仿真技术必然而然地被推广到了国民经济的各个领域，也成为了系统工程中的有力工具和科学方法。同时仿真技术由于在工业系统的各项应用中带来了实质性的巨大利益，也成为工程结算中非常重要的依据资料。（一）原材料质量记录在结算中的作用：建筑原材料在进入施工现场后必须要进行检验，只有合格的原材料才能被使用，但往往出现这样的情况：设计需要的是DN108镀锌钢管，可市面上出售的却是DN100型镀锌钢管；保温和防水材料大抵都存在着一个密度上的问题，不同的材料因物而异，建设单位总是要求使用质量过硬的好材料。遇到这样的情况就需要现场施工人员做好原材料的记录，在取得建设单位的签字确认后，在结算时便可根据原材料的记录从而调整材料的价差。（二）隐蔽工程记录在结算中的作用：隐蔽工程是随着施工过程的发展而发生的，在做工程结算时较难掌握。因为隐蔽工程在整个工程造价中所占比重较大，所谓做好隐蔽工程的记录就是要做好工程内在的实况记录。由于隐蔽工程在整体项目建成以后便无法看到，所以一旦现场签证记录的手续不够完整或相对缺乏，就会大大增加工程结算的难度。因此工程完工之后，就要求表面上看不到的工程都必须翔实地记录在案――图纸上找不到的内容都必须一一记录下来。只有认真做好隐蔽工程的验收记录，并对施工现场的每一项隐蔽工程签证实行严格控制，才能以有效签证后的隐蔽工程量作为编制结算的依据。否则，在结算中就应该视它为不存在（记录的数据应该准确明了，如需画简图的应该画出施工简图）。工程量的计算更要求有详细的计算过程和计算依据做计算基础。隐蔽工程资料的记录要及时准确，并在经过了现场监理的亲自确认和盖章后才能作为结算的依据。虚拟仿真技术在隐蔽工程上的应用具有了一定的超前意识。即可以通过对隐蔽工程的施工建设建立相对应的数字模型，从而获得真正施工过程中关于隐蔽工程的相关资料，进而对整体的施工建设产生一定的影响。

钢结构建筑物的施工是一项极为重要和复杂的课题，因为虚拟仿真技术在这一项目中占有的举足轻重的位置，足可见该项技术在实际生产中所起的关键作用。在现代的复杂空间钢结构的施工中，它的成型过程就是一个由部分到整体逐步完善的过程。在不同的施工阶段，它所呈现出的结构形态、边界条件、负载情况和受力特性等都不尽相同。在安装完成一个阶段后，此时的结构暂时处在一个平衡状态。在下一个阶段的结构接着进行时，新安装的部分便会对业已安装好的那一部分产生一定程度的影响，以期两者达到新的平衡。于是这样一个阶段接一个阶段地安装下去，所有的结构便都会需求找到一个新的最后的平衡。因为在安装的过程中结构所受力的因素较多且复杂，加之不同的施工方法，所以在传统模式下要实现对施工全程的每一个细枝末节都巨细无遗地进行完整细致的分析，在技术层面和理论层面上均是几乎不可能的。如果没有做好施工分析，必然导致施工过程无法在正确有效的指导条件下进行，而所造成的结果，轻则是浪费了资源、不可避免地增加了施工的成本，重则会出现无法预料的安全事故甚至危及施工人员的生命安全，从而造成无法估量的重大损失。经过大量的工程实践所得出的结论，可以看出施工阶段是各种事故频发的一个高峰期。一旦处理上出现不慎操作，大祸即刻酿成。分析众多的工程事故案例可以得知，大部分的安全事故就是因为对施工分析的不够周密所致。而虚拟仿真技术便可以对空间结构进行施工全程的跟踪分析，及时发现施工过程中最危险的阶段，并且立刻采取控制措施。这对工程设计、施工安全的最优化等无疑具有非常重要的意义。

3虚拟仿真技术在实际施工应用中的分析

建筑施工过程其实就是把施工设计图建成实物的过程。传统的施工执行过程中，很难做到完全按照设计要求实施。因为施工的方式方法如此多样化，并且很容易随着实际情况的变化而变化。于是,“施工经验”即成为传统模式下使施工方法和组织达到最优化的唯一手段。由此也出现了很多施工方面的失误。导致这一现象的原因就是：仅仅依靠这种“施工经验”必然受其局限性所限。尤其现在的很多建筑已经采用了全新结构，施工条件的复杂程度今非昔比，如果依然一味地以过去的经验手段控制施工，将造成盲目性、主观性以及随意性等诸多缺陷，全面性、周密性和客观性的缺失无疑将导致很多问题的出现，比如施工质量问题、成本难以准确控制问题、能耗过量问题以及施工过程中的人身安全问题等。通过分析，从已经造成的建筑施工事故报告中不难发现，许多造成了重大损失（包括人员及财产损失）的事故都是因为仅仅凭着主观臆断和过分依赖过去的施工经验而发生的。虚拟仿真技术在建筑施工领域的应用，大大地弥补了这一缺陷。虚拟仿真技术完全支持下建立起来的设计数字几何模型和施工，利用了其交互性、高度仿真性，使得施工人员、设计师和业主均可根据自己的实际需求进行施工模拟实验，为制定最佳最合理的施工计划找到了途径，从而实现了成本大幅度降低，工期极大地缩短，避免了不必要的施工浪费同时工程质量也得到了大幅提升。

上海正大广场（如图1-1）的施工建设即是虚拟仿真技术在建筑领域实际应用的典型案例。上海正大广场位于上海浦东陆家嘴国际金融贸易区，是目前国内单位面积最大的工程之一（总建筑面积达24.1万平方米）负责承建的中国建筑三局、原华中理工大学、中建三局三公司等有关专家和工程技术人员经过历时半年的专项研究和探索，针对上海正大广场项目建筑功能、结构和设计关系的复杂以及工程量大、施工难度大、工期短的特点，联合开发出了正大广场施工虚拟仿真系统。通过对该系统的研究和实验，成功地达到了施工建设所预期的三大目标：第一是在建筑物建成之前，虚拟显现建筑物建成之后周边环境的状况；第二是虚拟仿真系统的核心部分――即在钢结构施工之前，在计算机所建立的模型上完成各种构件的拼装、吊装方案的多种试验和相关优化工作；三是应力和变形分析（包括了桅杆起重机和吊装屋架内力的分析以及焊接应力应变的分析）这套系统同时在技术实践领域取得了骄人的成果：由二维设计图纸快速生成三维土建模型；对数据库采用逻辑化的层次场景进行描述；实施施工过程中的三维全视觉仿真等等，这些都为今后该项技术在建筑施工领域内的推广及应用打下了良好的基础。

图1-1

4结束语

总之，虚拟仿真技术推广到建筑施工中的应用，体现在极大地降低了施工成本和安全风险，从而使施工控制的最优化得以实现。虚拟仿真技术在各个领域中所起到的不可或缺的作用，尤其在建筑施工领域显得更加重要，值得我们投入更多的精力与时间去研究。

参考文献：

仿真技术及其应用篇5

关键词:液压仿真技术应用与发展

中图分类号:TP27文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0097-01

仿真技术是液压系统设计的必要手段,已经被业界广泛认可。液压仿真技术始于20世纪50年代,刚开始是运用传递函数法进行仿真,也只能分析系统的稳定性及频率响应特性,这是一种用于单输入单输出的系统的仿真技术。进入20世纪70年代后,随着液压流体力学、现代控制理论、故障诊断技术、信息化技术的发展,液压仿真技术也得到了一定发展,已经可以建立液压系统的分析数学模型。近年来,加快了复杂的液压系统的研究,这使得从以前对象单一的形式化模型及数字化信息空间的定量研究发展到对于对象建立起定性和定量相结合,将信息、智能集成在一个复杂的信息空间中的定性和定量的研究。液压仿真技术由三个部分组成:数据建模;模型解算;仿真结果分析。在我国,液压仿真技术起步比较晚,虽然取得了很大的进步,比如国内的液压软件仿真系统DLYSIM的研发成功,但是目前我国与国外的液压仿真技术还有很大的差距。

1液压仿真技术存在的主要问题

目前液压仿真技术存在的主要问题有以下几类问题:结构要求更加复杂,系统建模不容易;技术要求更高,系统仿真的精度和可靠性不高达不到要求的水准;结构不断复杂化,仿真模型库不完善问题越来越突出;各类仿真软件不断被开发,但是仿真软件的通用性不好的问题大量存在;液压技术不断发展,客户对液压仿真技术要求越来越高等。而液压仿真技术目前主要有以下几个关键点:一是加强液压元件和系统建模理论的研究,深入探索液压系统的机理,为液压仿真技术的发展提供充分的理论基础;二是继续开展液压专用仿真软件的开发和研制,为行业提供更加方便快捷的仿真工具,提高整个行业的操作效率;三是提高仿真结果的精度,以满足越来越高的客户要求,使仿真软件更加专业化;四是提高行业设计人员的素质,提高创新发展的能力;五是优化输出结果的描述和分析的方法,让结果分析更加明确清晰,效率更高。

2现代化仿真技术在液压系统中的应用

随着信息化技术的不断发展,仿真技术也越来越成熟,利用计算机和硬件编程作为工具来研究液压系统动态特性已经成为一种发展趋势。仿真技术是以计算机技术、信息化技术、系统编程技术及其应用有关的专业技术为基础,以各种相似原理和物理效应的设备为工具,利用一些假想的简化模型结构对实际情况进行模拟研究的一种技术。它综合了计算机、网络、故障诊断、液压驱动技术、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的最新成就,不仅可以用于产品或系统的性能测试,而且可以用于产品研制开发的整个过程及由多个系统综合构成的复杂系统。

随着仿真技术的发展,仿真类型也在不断丰富,根据计算机类型的不同,仿真可以分为模拟仿真、数字仿真、数字模拟混合仿真和全数字仿真。模拟仿真是传统的类型,它主要是以模拟计算机为主要工具,对液压系统的模拟进行运算和研究。而数字仿真是现代化的仿真手段,它是以数字化计算机为主要工具。

仿真技术在液压领域的应用主要包括以下几点。

(1)通过理论推导建立已有液压元件或系统的数学模型,用实验结果与仿真结果进行比较,验证数学模型的准确度,并把这个数学模型作为今后改进和设计类似元件或系统的仿真依据,深入探索液压系统的机理,为液压仿真技术的发展提供充分的理论基础,这也能很好的解决目前仿真模型库不完善的问题。

(2)通过建立数学模型和仿真实验来模拟现实问题,在建模时对于不同的情况我们要采用不同的方案,例如采用有限元分析,甚至有时候还要适当简化模型,这样来找到模拟计算难度和切合实际问题之间的平衡。然后设置相应的各种数据参数,在设置参数时,我们首先要进行理论上的选择,然后针对实际情况做出一些相应的修改。最后确定已有系统参数的调整范围,这样有利于掌握仿真的范围也可以缩短系统的调试时间,减少犯错的几率,也提高了效率。

(3)通过仿真实验研究测试新设计的元件各结构参数对系统动态特性的影响,要注重各个元件的配合和基本参数,如液压泵的压力、液压泵的排量和流量、液压泵的功率以及液压泵的效率等,确定参数的最佳匹配,提供实际设计所需的数据,并把数据整理入库,完善液压仿真技术的数据库。

(4)通过仿真实验验证新设计方案的可行性及结构参数对系统动态性能的影响,从而确定最佳控制方案和最佳结构。在这个过程中我们要综合所有应该考虑的因素,不仅仅是技术方面的,还有一些技术以外的重要因素,比如造价、环境状况和实现难易程度等。

3液压仿真技术的发展趋势

3.1创新建模方法

在整个液压仿真技术中,建模是一个重要的基础,一个正确的模型,可以很好的反应需要解决的问题和得到想要的数据。因此应大力发展系统自动建模技术、一体化开放性的图形建模技术、具有在线自动调试功能的建模技术和采用高精度自适应的模型,来提高模型的可操作性和准确度,为液压系统的分析提供技术支持。

3.2开展人机交互的仿真研究

人机交互技术已经成为信息化技术追求的目标,不仅是仿真技术,其他计算机技术也在加大这方面的研究。人机交互旨在提供更好的操作技术,使操作更加方便,也更加智能化。

3.3进行面向对象化的仿真技术研究

面向对象化的仿真技术是近几年发展起来的新型技术,它突破了传统的仿真方法的观念,它根据组成系统的对象及其相互作用关系来构造仿真模型。它分析、设计和实现系统的观点与人们认识客观世界的自然思维方式一致,因而增强了仿真研究的直观性和理解性。

4结语

随着信息技术的发展,我国液压仿真技术也越来越成熟,但是还有很多关键问题还有待解决和提高,所以我们要不断创新液压仿真技术,加强对整个行业的重视和投入。液压仿真技术正在朝着智能化、数字化方向发展,相信不久的将来液压仿真技术会带给我们更多的惊喜。

参考文献

[1]王士刚.液压系统动态仿真模型可视化建模技术研究[J].大连理工大学学报,2004(2).

仿真技术及其应用篇6

关键词：机械设计；仿真技术；应用

仿真技术的应用，主要就是对计算机技术下加以实现的，通过多种学科理论作为基础，在计算机的软件工具支持下，发挥着重要作用。在早期的计算机仿真技术的应用，是随机数通过实验求解随机问题方法的应用，在近些年的科学技术迅速发展下，和工业领域的发展有着紧密的结合，这样就对工业发展起到了很大促进作用。通过从理论上对仿真技术的应用研究，就能为实际机械设计制造发展提供理论支持。

1机械设计制造中仿真技术的应用重要性和应用流程

1.1机械设计制造中仿真技术的应用重要性分析

机械设计制造产业在我国的经济发展中起着重要促进作用，从上世纪七十年代以来，在全球化的竞争发展方面愈来愈激烈，产品消费结构也在向着个性化以及多元化的方向发展。仿真技术的出现，对机械设计制造产业就有着很大推动，而在收到经济水平的因素影响，在实际操作系统的应用上费用相对比较高。仿真技术的应用，在设计人员将计算机技术作为载体下，通过运用相应的软件以及构建数据模型等，这样就能对参数详细准确的分析，在机械设计制造当中应用，就能有效提高设计的效率[1]。机械设计制造中仿真技术的应用，只需要设计人员结合不用方案在仿真软件当中进行构建虚拟机，从而就能有效完成不同假设性虚拟实验，对最优化的方案进行选择。仿真技术的应用对计算的精度可有效保证，对研发的质量也能有效提高，节约了大量的研发资金，这对机械设计制造行业的可持续发展就有着积极促进作用。

1.2机械设计制造中仿真技术的应用流程分析

机械设计制造领域的发展，需要从多方面加强重视，在机械设计制造过程中仿真技术的应用，主要是在电脑数学模型以及仿真模式的建立基础上应用的。仿真技术的应用涉及到图形学以及几何造型学等，在对系统实质抽象数学模型的处理过程中，要按照相应的程序进行实施。首先就是对模型进行建立，仿真技术应用中先要能抽象出能达到仿真目的的可靠系统，然后加上边界以及约束条件[2]。接着就要对相应学科知识的应用，把这一系统在数学表达的方式下进行阐述。主要的内容就是数学模型，模型的构建过程中，就要结合时间关系进行划分。在模型的构建类型上有动静两种模型类型，在动态模型方面又分为连续时间以及离散时间和混合时间几种。机械设计制造过程中的仿真技术应用流程中，在模型的变换层面就比较关键。这一环节主要是将抽象的数学表达进行转换成计算机处理形式。然后通过适当的算法以及计算机语言，就能对仿真模型进行分析，这就需要对计算机研发新的系统，或者是通过仿真软件加以应用，都能够达到模型变换的目的[3]。接着就是模型的实验环节。也就是把创建仿真模型输入到计算机当中，通过仿真模型的运行就能获得仿真结果。在进行仿真实验中是通过先期设计实验方案进行运行的，这样就比较的简单。对于仿真实验的结果的衡量标准问题，就要先对仿真实验的结果进行辨析，对其结果的可靠性进行检验可通过反正过程反向验证法以及置信通道方法加以应用。通过这一系列的程序实施，就能有助于仿真技术的积极作用发挥。

2机械设计制造中仿真技术的应用特征及实际应用

2.1仿真技术应用的特征体现分析

第一，应用范围大特征。仿真技术在机械设计制造当中的应用，有着鲜明的特征体现，从产品设计到制造和测试维护的整个过程中，仿真技术都能贯穿始终。在机械产品的概念设计以及详细设计和加工制造等环节，仿真技术都能发挥积极的作用。在仿真技术的实际应用中，在范围上得到了迅速扩大化，仿真对象和目的上从研究制造对象动力学以及运动学特性，已经向着研究制造系统设计运行方向发展，在库存管理以及产品开发过程组织等层面都有着涉及。第二，集成化特征。机械设计制造过程中的仿真技术应用，在集成化的特征层面表现的比较突出，也就是对仿真技术的综合性应用，从而就能有效形成可运行的产品开发以及制造环境。在仿真的类型上是多样化的，有着面向产品以及制造工艺和生产管理等部分的仿真[4]。这些部分对仿真技术的应用都得到了综合性体现。第三，分布性特征。仿真技术的应用在和网络技术的结合下，对仿真的分布性特征上就比较显著。这是通过制造分布所决定，其中就有着敏捷制造以及虚拟网络的支持实现的。仿真技术的应用和传感器以及图形技术的结合应用特征也比较突出，这就对仿真技术的交互性得到了加强。

2.2机械设计制造中仿真技术应用

仿真技术在机械设计制造中多个环节都能进行应用，其中在复杂的数值计算分析中的应用作用比较突出。仿真技术应用对机械设计制造中的大量复杂化数据分析计算能力比较强，能将数据分析简单化以及层次性的实现，这样就大大的提高了工作效率，对低水平重复劳动的问题也能避免。机械产品的研发设计中，运用仿真技术就能在计算分析上准确快速的实现，直到满足实际的要求标准，对机械产品材料的浪费以及耗时的问题也得到了解决。机械产品的动力学模型的分析下，对机械产品的结构强度等都能得到有效保障，对机械设备的刚度应变以及动态特性的参数分析能力也比较强。仿真技术在机械结构的设计中应用，也能优化设计的质量。机械产品是通过大量结构组装的工艺动作。对新机械产品的研发过程中，结构的正确设定，和结构间的运动得当与否等，都和产品的实际应用效果有着直接的应用。这就需要在仿真技术的应用下，通过三维机械设计软件的应用进行仿真设计，从而有效的检查机械结构设计的质量。将仿真技术在机械设计制造当中的齿轮设计中加以应用，能有效提高齿轮设计的质量。机械装备当中的齿轮是比较关键的零件，对其设计的精度有着高要求，实际设计过程中就要充分注重对仿真技术的应用。具体应用中对visuallisp语言的应用，就能在齿轮端面实施模型的构建以及仿真，能从多个角度实施评估[5]。仿真技术的运用下能对圆弧针齿轮星传动研究分析，以及对影响正交齿轮齿轮传动接触点的参数实施研究，这样就大大的提高了对齿轮设计的精确度。

3结束语

综上所述，机械设计制造产业的发展过程中，随着新技术的广泛应用，对整体的机械设计制造产业的发展也有着促进作用。仿真技术和机械设计制造的结合，为我国的机械制造产业带来了生机，为促进机械制造产业的可持续发展以及科学性发展打下了基础，希望此次研究有助于实际机械设计制造产业的发展。

作者:杨磊单位:郑州飞机装备有限责任公司

参考文献:

[1]潘庭海，张石磊.机械设计制造及其自动化专业课程实践性分析[J].电子制作，2014（02）.

[2]贾志欣，楼应侯，张学昌，等.机械设计制造及其自动化专业网络化平台建设[J].实验科学与技术，2013（04）.

[3]张宝坤，王淑霞，王艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].化工装备技术，2014（04）.