計算機仿真技術論文范文
計算機仿真技術論文范文
隨著計算機技術的發(fā)展和系統(tǒng)科學的全面開發(fā),結合計算機技術、控制技術、圖像技術、三維技術等技術的進步,衍生了一門全新的科學技術——計算機仿真技術。下面是學習啦小編為大家整理的計算機仿真技術論文，供大家參考。
計算機仿真技術論文范文一：計算機仿真技術發(fā)展趨勢
摘要：計算機與仿真技術相結合，形成計算機仿真技術的新方法。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機仿真技術被廣泛應用。文章通過介紹計算機仿真技術的發(fā)展以及計算機仿真技術在各個領域的應用，探討了計算機仿真技術的發(fā)展方向和趨勢。
關鍵詞：計算機仿真;技術;應用;發(fā)展
1計算機仿真技術簡介
計算機的仿真技術是一門新興的綜合性的技術，它運用專門的軟件，再通過數(shù)字作為傳播的介體傳達給人們。因此，當人們通過計算機媒體進行瀏覽觀賞時就能夠有身臨其境的感覺，可以自由選擇角度。一方面，仿真技術的應用得益于控制工程和系統(tǒng)工程的發(fā)展，在控制工程和系統(tǒng)工程中逐步探索計算機仿真技術;另一方面，計算機仿真技術可以逐步縮短開發(fā)周期，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時減少損失，并大大降低人工成本，工作效率逐步提高，在節(jié)約經(jīng)費開支等方面發(fā)揮巨大的作用。
2計算機仿真技術原理
一般情況下計算機是不能夠直接認知和處理的，所以就要求能夠建立一個能夠反映研究又容易被計算機處理的數(shù)學模型，可以用下圖來表示：通過了解觀察，可以更加清楚地認識到我們所要研究的對象，我們還可以看出，首先，模型的建立。把我們所抽出來的系統(tǒng)用數(shù)學的表達方式表示出來。其次，模型的轉換。模型轉換就是針對上一步抽象出來的數(shù)學表達方式通過各種適合的算法以及計算機語言轉換成計算機能夠處理的形式，這就是通常所說的仿真模型。模型是計算機仿真的關鍵地方，實現(xiàn)了這個過程。再次，模型仿真實驗。將之前得到的仿真模型輸入計算機內(nèi)，按照之前設置好的方案來進行仿真模型，獲得仿真的結果。仿真實驗是一個很簡單的事情。但是，如何對仿真的結果進行評價，需要分析仿真的可靠性。有的專家在文章中提出了檢驗仿真結果可靠性的兩種方法：仿真過程的反向驗證法和置信通道法。
3計算機仿真技術應用
現(xiàn)在，計算機成為我們生活的一部分，計算機的廣泛應用改變著傳統(tǒng)的生活方式和交流方式，計算機加速了每個行業(yè)的發(fā)展，計算機的廣泛應用為我們的生活提供了便利。
(1)交通領域。
交通是一個復雜的人機系統(tǒng)，交通是否安全，要充分考慮上述四個因素的作用和影響。交通安全仿真以虛擬現(xiàn)實技術的方法為基礎。評價體系先建立虛擬環(huán)境，然后在這個虛擬環(huán)境中加入各種可以誘發(fā)事故的因素，最后再對某路段和某區(qū)域的交通安全水平施行全程的跟蹤與評價。計算機的仿真過程是交通安全仿真及評價系統(tǒng)的核心。該仿真過程是一種可視化的仿真，與傳統(tǒng)的數(shù)值仿真不同。例如，評價某路段的交通安全時，不僅用傳統(tǒng)的絕對數(shù)法和事故率法來評價，還要考慮交通者的感知與行為。我們可以在這個虛擬的環(huán)境中，選擇不同的交通工具，設置不同的交通環(huán)境，分別從交通者和第三者的角度進行事故的可能性實驗及分析，最終實現(xiàn)對該路段的安全性評價。同時也是交管部門建設和完善交通設施的依據(jù)，是一種分析交通事故的新方法。
(2)制造領域。
汽車制造是機械行業(yè)的重要組成部分。大多實驗課題具有難度大、實地成本高的特點。引入計算機仿真技術，可以有效緩解上述問題。針對碰撞實驗，浙江大學研究所的詹樟松博士建立了乘員動力學響應的數(shù)學模型。在其他方面，汽車工程學院的熊堅利用仿真技術對汽車的制動過程進行了研究，一汽大眾公司的姚革等通過仿真技術研究了汽車轉向的輕便性問題。
(3)教育領域。
計算機模擬實驗是這幾年在計算機多媒體教學中增加的新領域，還可以根據(jù)需要瞬間建立模擬實驗室。計算機模擬實驗強調(diào)了實驗的設計思想和實驗方法，打破了教與學、理論與實踐、課內(nèi)與課外的界限，更加強調(diào)實驗者的主動性。通過計算機的模擬，加深學生對思想、方法、儀器的結構和設計原理的理解，還可以練習實驗技能，鞏固知識，提高學生實驗的興趣和實驗水平。現(xiàn)在，模擬實驗已經(jīng)變成現(xiàn)代化實驗的重要手段。計算機模擬實驗系統(tǒng)充分運用人工智能、控制理論和教師專家系統(tǒng)建立內(nèi)在模型，利用可操作的仿真方式，實現(xiàn)了實驗教學的各個環(huán)節(jié)。
4計算機仿真技術的發(fā)展方向和趨勢
4.1計算機仿真技術發(fā)展方向
(1)網(wǎng)絡化仿真。
隨著計算機和網(wǎng)絡的應用與發(fā)展，計算機仿真技術也在不斷的提高。目前的仿真系統(tǒng)存在開發(fā)時間長、成本高、不能兼容，共享困難，可移植性差等問題。其次要利用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)仿真系統(tǒng)共享。系統(tǒng)共享在仿真系統(tǒng)的開發(fā)中及其重要。實現(xiàn)了網(wǎng)絡共享，就可以避免社會資源的重復開發(fā)，還可以適當收費來補充開發(fā)成本。
(2)虛擬制造技術。
計算機仿真技術發(fā)展的另一方向是虛擬制造技術。虛擬制造技術是一種領先的制造技術。它運用計算機仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術，借助計算機實現(xiàn)對產(chǎn)品的管理、控制一條龍。
4.2計算機仿真技術發(fā)展趨勢
突飛猛進的計算機軟硬件技術帶動了仿真技術的飛速發(fā)展。近幾年，仿真技術領域的新技術、新成果展示了良好的發(fā)展前景。
(1)面向?qū)ο蟮姆抡娼！?/p>
與傳統(tǒng)的人工建模相比有了很大的進步，它最大限度地調(diào)動了計算機的符號處理能力，加快了人們認識和轉換仿真對象的速度。這種方法可以充分提升系統(tǒng)的建模能力。最重要的是，仿真技術容易掌握和使用，實際操作的技術人員可以利用仿真技術更好地為系統(tǒng)服務。
(2)分布式仿真。
分布式仿真是通過計算機網(wǎng)絡聯(lián)結分散在各地的仿真設備，構成空間與時間互相耦合的虛擬仿真環(huán)境。分布式仿真系統(tǒng)可以理解為由多個子模型組成的仿真模型。在分布式仿真系統(tǒng)中，這方面的現(xiàn)有技術包括：動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)分割技術，功能分割技術，避免通訊閉鎖技術等。
(3)智能仿真。
在建模、仿真模型設計、仿真結果的分析和處理階段，引入知識表達及處理技術，使仿真、建模的時間縮短，在分析中提高模型知識的描述能力，引入專家知識和推理幫助用戶做出優(yōu)化決策;運用智能仿真可以及時修正、維護輔助模型，實現(xiàn)更好的智能化人機界面，使計算機與人之間的溝通變得人性化，增加自動推理學習機制，從而增強仿真系統(tǒng)自身的尋優(yōu)能力。
(5)其他仿真。
可視化仿真更加形象直觀地顯示仿真全過程，有效辨別仿真過程的真實性和正確性，而且結果也簡單，方便理解。近期出現(xiàn)的動畫仿真本質(zhì)上也屬于可視化仿真。將聲音加入可視化仿真，就同時得到了視覺和聽覺的多媒體仿真。而在多媒體仿真的基礎上，植入三維動畫，強調(diào)交互功能，又可以得到支持觸覺、嗅覺、味覺的虛擬現(xiàn)實仿真。隨著科技的不斷發(fā)展，仿真技術將為人類更好的服務。
5結語
計算機仿真技術是在實際需要的引導下，在不斷進步的計算機技術、多媒體技術等相關技術的支持下，融合了新的建模與仿真方法而逐漸進步發(fā)展起來的。計算機仿真技術的發(fā)展從簡單的原型到物理模型逐漸發(fā)展到動態(tài)顯示仿真結果再到現(xiàn)在的可視化交互仿真。以后隨著計算機科學技術的迅猛發(fā)展，以及多媒體、虛擬現(xiàn)實、人工智能、面向?qū)ο蠓?、可視化與圖形界面等方面對仿真技術的顯著影響，仿真技術的發(fā)展與應用都會取得優(yōu)異的成績。我們完全相信，計算機仿真技術在我們的生活中應用越來越廣泛，對社會各行業(yè)的發(fā)展起到很好的促進作用，給生活帶來更多的便利。
參考文獻：
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計算機仿真技術論文范文二：汽車理論教學中計算機仿真技術的應用
摘要：將計算機仿真技術應用到汽車理論教學，可以使教學質(zhì)量得到明顯提高。形象、生動的仿真模型分析與演示，既便于老師的講述，又使學生對理論知識有了深刻的理解，克服了客觀實際條件對理論教學的制約，同時也能培養(yǎng)學生對相關軟件學習的興趣與應用能力。
關鍵詞：教學;計算機;仿真技術
1課程教學方法探討
汽車理論是一門涉及內(nèi)容較多、理論性很強、綜合多個學科的專業(yè)課程，不同于其他汽車專業(yè)課程那么形象直觀，學生普遍反映難以掌握。根據(jù)課程教學內(nèi)容及其特點，選擇適用的教學方法是提高教學效果的關鍵。對于基本概念、工作原理、受力分析圖、曲線圖、數(shù)據(jù)表以及一些結論性的知識點，可以采用多媒體中的文字、圖表和動畫等方法展示，既可達到直觀明了的效果，又可提高教學效率。涉及公式推導和受力分析內(nèi)容的，宜采用傳統(tǒng)的黑板板書教學方式。因為傳統(tǒng)的黑板推演過程更能容易引導學生進行邏輯思維和抽象思維，對得到的結論印象也會更加深刻。對于比較復雜、抽象的教學內(nèi)容，可以應用計算機仿真平臺通過動畫視頻，以及現(xiàn)場調(diào)取模型進行分析等方式輔助教學，將其形象化以提高學生的感性認識，避免了讓教師空洞地陳述、學生想象地去理解的局面，從而提高教學效果。對于汽車性能實驗，特別是汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性實驗，由于實驗條件的限制多數(shù)無法開展。而通過應用計算機仿真技術可以設計與實施一些虛擬仿真實驗，從而彌補了實驗教學內(nèi)容的不足。汽車理論課程除理論教學和實驗教學內(nèi)容之外，一般還附帶課后作業(yè)、課外大作業(yè)、課堂演講以及后續(xù)汽車理論課程設計等環(huán)節(jié)，由于課后題目一致、項目任務單一、可用的計算工具也比較局限(常用Excel或Matlab)，往往造成大量抄襲，不利于學生能力的培養(yǎng)與公正的評價?？梢钥紤]以項目為驅(qū)動將多種計算機仿真技術融入實踐教學環(huán)節(jié)，以加深學生對理論知識的理解，并激發(fā)學習和研究的興趣。在教學過程中，需要根據(jù)具體的教學內(nèi)容選擇恰當?shù)慕虒W手段，結合傳統(tǒng)教學方法與現(xiàn)代教學方法，使其發(fā)揮各自優(yōu)勢才能獲得更好的教學效果。
2計算機仿真技術應用方法探討
在汽車理論教學中，合理應用計算機仿真技術將對課程的教學和學生的學習效果、對后續(xù)課程設計與畢業(yè)設計，以及對學生工程軟件應用能力的培養(yǎng)帶來很大的幫助。下面將從如下幾點探討其應用方法：
2.1建立汽車性能仿真分析輔助教學模型庫
首先應根據(jù)汽車理論教材，結合學生的具體理解情況，合理選擇應用點，對某些重點、難點以及不易講述的地方，考慮能否應用計算機仿真技術進行輔助教學。應用計算機仿真軟件建立汽車性能仿真分析實例庫與模型庫，在課程教學中可以隨時調(diào)用視頻錄像與仿真模型，將汽車的一些結構運動、參數(shù)調(diào)整、性能分析、曲線變化等復雜問題在課堂中進行動態(tài)仿真演示。這樣老師就可以方便地進行講解，并給學生提供了直觀、形象的過程與結論，學生理解起來會更容易。同時在教學過程中，向?qū)W生展示計算機仿真技術在汽車領域的應用，還可激發(fā)學生利用相關軟件對理論知識進行學習和應用，為后續(xù)課外實踐、課程設計、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)打下基礎。由于課程所涉及的應用點可能較多，所以模型庫建設之初，工作量較大，不過這對學校精品課程建設和直接改善課程教學效果來說是十分必要且一勞永逸的。
2.2各種仿真軟件在專業(yè)教學中的優(yōu)勢
根據(jù)不同計算機仿真軟件的專業(yè)優(yōu)勢，合理應用于汽車理論教學中，使復雜問題的分析變得直觀、清晰，并能激發(fā)學生的學習興趣。Matlab軟件是進行汽車性能計算的常用工具，具有強大的數(shù)值計算和圖形功能，可以方便地完成各種汽車性能的計算;同時，利用Matlab的數(shù)值計算函數(shù)和Simulink模塊，可以對汽車理論中復雜的過程進行仿真分析和求解。這些計算和分析的結果都可以通過Matlab提供的可視化手段呈現(xiàn)給學生，有助于清晰地闡釋抽象的概念。[4]車輛性能仿真軟件CRUISE是一款專門為汽車傳動系統(tǒng)匹配而設計的整車性能仿真軟件。模塊化的建模方式將整車分為發(fā)動機、離合器、變速箱、主減速器等汽車模塊，同時設有循環(huán)行駛工況、爬坡性能分析、穩(wěn)態(tài)行駛性能分析等計算任務，可方便地進行傳統(tǒng)汽車、新能源汽車整車動力性、經(jīng)濟性計算與動力裝置參數(shù)的匹配分析。與Matlab軟件不同的是，該軟件建模方便，不同的模塊參數(shù)和計算任務可以詳細、方便地進行設置，更加接近汽車實際模型，計算結果也更加精確。該軟件在汽車動力傳動系統(tǒng)仿真方面具有其他仿真軟件無法比擬的專業(yè)性和靈活性，在國內(nèi)外汽車行業(yè)應用十分廣泛。ADAMS是一款在汽車行業(yè)應用較為廣泛的機械系統(tǒng)多體動力學仿真軟件，其中ADAMS/CAR模塊為一款整車設計軟件包，它能夠快速建造高精度的整車虛擬樣機模型，通過高速動畫，直觀地再現(xiàn)各種虛擬實驗工況下整車的動力學響應，大大減少了對物理樣機的依賴。在汽車理論教學中，可通過ADAMS/CAR在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)懸架、轉向系統(tǒng)的運動分析，同時還可進行汽車操縱穩(wěn)定性和平順性等相關的仿真實驗，解決了由于客觀條件限制不能進行的實驗教學環(huán)節(jié)。另外，在汽車仿真技術研究領域還有ADVISOR，CarSim/TruckSim等工程軟件，憑借自身的優(yōu)勢和特點，應用也較為廣泛。2.3計算機仿真技術在項目驅(qū)動實踐教學模式中的作用目前多數(shù)汽車理論教學進行的課后作業(yè)、課外大作業(yè)和汽車理論課程設計，以Matlab軟件應用較為廣泛。通過Matlab軟件進行編程計算可對汽車的多項性能進行分析，但是應用Matlab使學生過多偏重于公式計算與編程，具有一定的局限性。而且，單一的課題任務往往伴隨大量的抄襲，不利于學生獨立解決問題與公正的評價。以多類課題項目為驅(qū)動將不同計算機仿真軟件應用于汽車理論各個實踐教學環(huán)節(jié)，可解決上述問題。[5]實施過程中，需要構建多個貼合汽車實際使用性能的課題項目，并以同類型仿真軟件的應用進行分組學習和指導，使學生在項目學習及完成過程中加深對理論知識的理解及實際應用，激發(fā)學生實際分析問題、解決問題的能力。
3計算機仿真技術應用實例
3.1Matlab軟件應用實例
汽車的動力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能。其中，在繪制一下曲線圖，如驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖時，以往的教學方法基本是課堂講授曲線的作圖方法，給一個課本已經(jīng)繪制好的某車型的曲線，然后由曲線分析汽車各檔的驅(qū)動力的變化。可根據(jù)發(fā)動機轉矩擬合公式、驅(qū)動力計算公式、行駛阻力計算公式及車速計算公式，
3.2CRUISE軟件應用實例
利用CRUISE軟件模塊庫，可快速搭建傳統(tǒng)汽車及新能源汽車動力傳動系統(tǒng)仿真模型，通過設置計算任務，對整車動力性、經(jīng)濟性等進行仿真計算。同時，軟件自身也提供了多種汽車模型模板，便于初學者進行學習。圖3為軟件自身提供的傳統(tǒng)后輪驅(qū)動汽車(FR)動力傳動系統(tǒng)仿真模型，通過設置計算任務，可得到豐富的有關汽車動力性、經(jīng)濟性的文本和圖表結果分析文件。為設置UDC循環(huán)工況后，計算得到的發(fā)動機工作點分布示意圖，可對發(fā)動機與整車動力裝置參數(shù)進行匹配分析提供依據(jù)。
3.3ADAMS軟件應用實例
在汽車理論教學中，可通過ADAMS/CAR在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)汽車操縱穩(wěn)定性和平順性等相關的仿真實驗，解決實際實驗條件限制帶來的問題。在ADAMS/CAR中用戶可以通過模板自行創(chuàng)建模型，也可調(diào)用共享數(shù)據(jù)庫中的系統(tǒng)或整車模型進行仿真分析。以汽車操縱穩(wěn)定性中的單移線實驗為例，對某車整車操縱穩(wěn)定性進行了虛擬仿真?？筛鶕?jù)標準設置實驗條件，通過仿真計算，將實驗結果以動畫、曲線圖等方式展現(xiàn)。ADAMS/CAR所提供的仿真實驗平臺，可使學生方便地進行各種有關操縱穩(wěn)定性、制動性、平順性虛擬實驗，彌補了實驗教學內(nèi)容的不足。
4結束語
將計算機仿真技術應用到汽車理論教學，可以使教學質(zhì)量得到明顯提高。形象、生動的仿真模型分析與演示，既便于老師的講述，又使學生對理論知識有了深刻的理解，克服了客觀實際條件對理論教學的制約，同時也能培養(yǎng)學生對相關軟件學習的興趣與應用能力。當然充分利用多種計算機仿真工程軟件的優(yōu)勢來輔助教學，還需要大量的準備工作，但考慮到對教學效果的提高改善與學生理論知識的學習，這將是十分必要。
參考文獻
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