虚拟仿真实验教学建议 开展生物实验教学的几点建议

虚拟仿真实验教学建议 开展生物实验教学的几点建议,第1张

生物学是一门以实验为基础的自然科学,有效的实验教学可以激发学生浓厚的学习兴趣,有利于帮助学生轻松掌握生物概念,理解和巩固生物知识,有利于培养学生的观察能力、 *** 作能力、思维能力、创造能力。在实际的生物教学中,教师往往把提高分数作为教学的根本目的,实验却成为了生物教学一种可有可无的点缀。生物教师应树立起真正的实验教学观,提高实验教学的有效性,为学生提供宽松的实验环境,为他们创设亲身实践、动手 *** 作、亲身感受体会、自主合作探究的学习氛围。
一、重视演示实验,培养观察能力
课堂演示实验教学是生物实验教学的重要组成部分,是学生进行观察和获得感性认识的重要源泉,是教师讲解生物学概念、规律的基础,也是培养学生观察力、注意力和思维力的重要途径。在具体教学 *** 作中,经常有以下几种模式:
先讲解后演示——例如,讲授“食物中的营养成分”时,教师可列举一些生活实例,启发学生思考,讨论食物中可能具有的某些成分。在学生思考、讨论并获得一定知识的基础上,教师再通过演示实验,一一加以验证。
边讲解边演示——在“显微镜的构造”的教学过程中,教师可利用显微镜实物按照一定顺序,对显微镜各部分的结构和功能一一进行讲解,这样可使学生直观、形象和深刻地掌握显微镜各部分结构名称和作用。
先演示后讲解——例如,讲“酶的特性”之前,先做一个实验:把少量的新鲜动物的肝脏剪碎放入试管,然后加入一定量的过氧化氢溶液,试管中顿时发生剧烈的化学反应,产生大量气泡,这时再放入余烬木条,即可看到余烬复燃现象,用这个有趣的演示实验导入酶的高效性的讲解,效果会很好。
二、重视 *** 作实验,学生参与设计
素质教育要求学生积极参与教学过程,变被动学习为主动学习;变听老师讲实验,看老师演示实验为学生亲自设计实验、动手做实验。因此,教师应该教会学生一些基本的实验研究方法,尽量让他们自己去查找资料,弄清实验原理,选择合适的实验材料和实验方法,这样就可使学生加深对实验全过程的认识,培养他们实际 *** 作能力,提高实验课的效率。例如,在探究“种子萌发的外界条件”这一实验中,从确定目的、提出假设、设计方案、进行实验、结果分析、讨论全部交给学生自己完成,学生都必须要有自己的实验报告。在实验课上,首先让学生在日常生活和观察的基础上探讨种子萌发的外部条件。学生提出“温度、水、空气、光照、肥料”都是种子萌发的因素,接着让学生自行设计实验来验证。学生通过自己动脑、动手,不仅培养了学生实验的科学态度和科学方法,还激发了学生对自然界和自然科学的兴趣。
三、开展课外实验,培养实践能力
生物教学不应该将学生局限于课堂上,广阔的生活才是生物教学最活生生的教材,它是生物教学的“第二课堂”,在整个生物教学过程中有不可或缺的作用,它能充分调动学生的学习热情,发挥学生的主观能动性,在提高学生实践能力和创造能力的同时,也有利于学生情感目标和人文精神的培养,所以我们对它要给予足够的重视。只有这样,才能体现素质教育的要求,才能大面积地培养符合时代要求的建设型人才。所以,应创造机会带学生到农户、田野中观察、记录,扩大生物学习范围,零距离感受生物现象,掌握生物知识,如在初一开设植物课时,可以组织学生到城郊野地或农田中观赏植物的生活环境和生存状态,理解和认识双子叶植物纲和单子叶植物纲的主要区别,观察马、牛、羊、猪的蹄子,分辨它们是奇蹄目,还是偶蹄目动物,再如对鸡、鸭、鹅的趾和蹼进行观察,区别趾蹼的不同形态。当然,要保证课外实验能达到预期的目标和理想的效果,教师也要注意做好相关工作:实验前要有明确的要求和目的,指明实验的方法;实验过程中要及时了解实验的进展、指导实验的进行,但要放手让学生 *** 作,不能包办代替;实验结束后要认真总结、分析成败得失,并指导学生写出实验报告,条件许可时还可以指导学生将心得撰写成小论文,进行评比,以调动学生的积极性。
四、开展实践实验,培养动手能力
生物是一门实践性很强的学科,它联系社会、生产实践及日常生活等各方面的实际,很多生物知识都可以为我们生活服务,教师应该指导学生将实验延伸到用于解决实际问题上,大力开展实践性的 *** 作实验,更好地培养学生的学习兴趣、实践能力及探索、创新精神。在这方面,常见的有培植花草、饲养小动物、动植物标本的制作等等,例如,讲完“鱼纲”后,让学生帮助家长剖鱼,进一步观察鱼的外形特征,了解鱼的消化、呼吸系统的结构,讲完“植物群落”后,指导学生自己动手加工栽种植物盆景,积极参加绿化植树活动等通过开展“向日葵人工辅助授粉”、“植物营养繁殖的 *** 作”、“测定种子的发芽率”等实验,不仅印证和掌握了相关知识,而且学会了授粉、扦插、压条和嫁接等实用技术,培养了学生理论联系实际的能力和实际 *** 作能力,使他们学有所得、学有所用。
综上所述,教师要遵循生物学科的特点,在教学中重视生物实验的开展,使学生在实验教学中培养学习兴趣,掌握生物概念,理解和巩固生物知识,从而使学生的观察能力、 *** 作能力、思维能力和创造能力得以发展。
(作者单位:河南省延津县初级中学)

仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计中的系统。下面是我精心推荐的物流仿真技术论文,希望你能有所感触!

物流仿真技术论文一:物流系统仿真技术的分析研究

摘 要物流系统仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿,对物流工程项目有十分重要的意义。论文主要研究物流系统仿真技术的基本理论,提出利用Flexsim软件进行模拟仿真的方法。该方法可为物流系统建设规划提供重要的决策依据。

关键词物流系统仿真;Flexsim软件

随着我国经济的发展,物流业迅速地成长,全国各地的物流工程建设也在逐步展开,但在项目的投资建设中产生了一系列的合理性分析的问题,如技术、经济可行性和管理方法等。如物流配送中心在规划建设过程中的选址是否恰当,其容量设计、装备配置和场地规划是否合理,是否能够更好简化工作,节约成本和时间,对理货、存储、分拣等工作区的划分是否能够更加方便各项作业的进展和管理。对于这些实际的问题,如果只凭经验和感觉来判断,难免会有些方面被疏忽,建成后再进行调整就会增加建设的成本,耽误正常的工作,从而带来巨大的损失。

物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段,采用虚拟现实方法,对物流系统进行实际模仿的一项应用技术。它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析,通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录,进而研究物流系统的性能和输出效果。物流仿真技术最大的优点就是不需要实际设备的安装,不需要实际实施相应的方案,即可验证如下目标:①增加新设备后给企业带来的效应;②设计新的生产线的好坏;③比较各种设计方案的优劣等等。本文主要研究物流系统仿真技术的基本理论,并通过Flexsim仿真软件进行说明说明。

1物流系统仿真的特点

物流系统仿真的特点主要体现在以下3个方面。

(1)物流系统中流的仿真:对于物流系统中的多种流,如货流、车流、信息流、资金流等,可以采用动态仿真 描述流的产生、流动、消失、积累和转换等。

(2)物流系统中排队的仿真:由一个或多个服务台和等待服务的顾客组成的离散系统成为排队系统。物流系统是复杂的离散事件系统,并且各种设施设备可以看作是服务台,各种实体货物等可以看作是顾客等待接收服务。

(3)物流系统组织中资源的因素仿真:物流组织是通过各种人员和设备参与实现的,这些都是物流系统中的资源。通过对各种资源不同的规划,物流服务质量和运作效率也是有差异。利用计算机仿真技术描述人和设备的行为过程,可以得出较优的物流体统组织方案。

2物流系统仿真的优势

在构建物流系统时,由于建设投资巨大,存在一定的投资风险,且建成后发现了不合理的地方需要改造,成本将会非常的高。利用仿真技术实现物流系统各个模块的运行状况,并得出适应发展、经济有效的设计方案。物流系统仿真技术的主要有以下优点。

(1)对于复杂的物流系统可以采用仿真的方法构建模型;(2)对于新的物流系统,无需实际建设投资,可先利用计算机仿真模拟对新系统进行可行性和效率做出正确的评判,如方案合理再实施,降低投资风险;(3)可以对多个方案进行分析对比,从中选择最优方案;(4)通过仿真调整目标函数和约束条件来优化方案。

3物流系统仿真的步骤

物流系统仿真的一般步骤:(1)弄清问题,掌握实际情况;(2)收集整理资料;(3)确定各个因素之间的相互关系;(4)构造仿真模型模型;(5)确定模型参数;(6)检验模型的正确性;(7)仿真模型的运行及结果分析。

4Flexsim仿真软件

41 Flexsim仿真软件介绍

Flexsim是由美国的Flexsim Software Production公司出品的,是一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim采用面向对象技术,并具有三维显示功能。建模快捷方便,显示能力强大,特别适合于生产制造、配送、交通运输等领域。其主要特点包括:(1)基于面向对象技术建模;(2)突出的3D图形显示功能;(3)建模和调试的方便;(4)建模的扩展性强;(5)开放性好。

42 应用Flexsim仿真软件建模仿真方法

(1)设置模型布局

Flexsim对象库中的对象基本能够反映各项实际设施。如进货源和出货源可以分别用发生器和吸收器来表示,加工作业可以用处理器表示,货架、运输机、 *** 作员分别有相应的实体表示。并根据各个实体的数量尺寸,将其调整到适当的位置,使其与实际方案相符。在设置这些参数时,要根据具体的对象特征设置参数才能正确的模拟显示。

(2)定义“流”

根据系统中各对象之间的逻辑关系,连接相应的端口,构建模型的逻辑流程。

实体与实体之间的联系可用输入输出(A)连接或者中间端点(S)连接。作业的流程要与实际作业时的流程相符合。

(3)设施参数的设计

根据每个对象所描述的物流系统的特征,设定对象的参数。Flexsim中常用的一些仿真参数主要有:

①生成器参数:可按到达时间间隔模式、到达时间表模式、到达序列模式创建临时实体。通过生成器可以设置货物的到达类型和到达时间分布等。

②处理器参数:处理器参数一般用到的是处理器容量、处理时间、预置时间、平均故障时间和平均维修时间等。

③暂存区参数:暂存区参数主要有暂存区容量、暂存区大小、暂存区货物堆放形式等。

④货架参数:货架参数主要有货架容量、货架列数、层数、列宽、层高、最小停留时间和堆存方式等。

⑤运输工具参数:运输工具包括工人、运输叉车、堆垛机等,参数主要有装载时间、卸载时间、运行速度、装载量、加速度以及运输线路设计等。

⑥临时实体流参数:临时实体流参数决定实体如何将临时实体送到下游。这些参数主要有送往端口、是否使用运输工具、是否拉动、拉动条件、优先级等。

43 编译运行与仿真结果分析

在完成模型的建立后,可以对仿真模型进行编译运行。为了减小误差,可以通过反复多次的运行或根据不同的设定条件运行,得出仿真的结果。分析实验中各个对象的工作状况及效率,对比不同的实验的结果,提出改进优化措施,并再次进行验证。最终得出最优的方案。

参考文献

[1]彭扬,吴承健物流系统建模与仿真[M]杭州:浙江大学出版社,2009

[2]周向阳物流系统仿真系列讲座第一讲[J]物流技术装备版,2010(3)

[3]肖江波基于FLEXSIM的配送中心系统仿真与优化[D]北京:北京邮电大学,2008

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随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发,结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步,衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。下面是我为大家整理的计算机仿真技术及应用本科 毕业 论文,供大家参考。

计算机仿真技术及应用本科毕业论文篇一

化工中计算机仿真技术研究

摘要:目前,计算机逐渐被普及到生活生产各个方面,并逐渐被拓展至化工行业内应用,计算机仿真技术化工行业内应用范围渐渐被扩大,某种特殊程度上促进化工行业可持续发展。本文由计算机仿真技术化工行业应用角度阐述该技术优势,以及对其应用必要性,希望可以对相关工作者带来一些启示。

关键词:计算机仿真技术;化工;应用

伴随科学技术逐渐发展进步,化工行业设施装置逐渐趋于大型化、复杂化发展,自动化水平逐渐提升, *** 作要求更加严格。需要相关 *** 作人员与技术人员渐渐提升自身业务能力与水平,不单确保生产设备能够稳定安全与长期运行,还需要有关工作者对于发现事故做到尽快合理处理,争取避免有所损失。在化工行业里,传统培训体系偏向于师傅带领徒弟传帮带形式,而有关工作人员对于故障处理的能力,通常要靠长时间实践积累为主,还要具备资历师傅将其所掌握的原封不动传授给徒弟。该方式比较真实,但却受到授培训时间与周期限制,培训内容缺少丰富性,某种程度上有可能增加相关工作者独立上岗时间,不符合生产技术可持续发展与生产装置更新所需。

1应用计算机仿真技术重要性

化工行业常需要针对部分具体工程设备与工艺流程予以 *** 作,才逐渐深入至岗位 *** 作人员,然后通过培训,培训工作通常结合实物挂图与微缩器具将知识传授出去,传授过程比较枯燥。实物挂图与教具基于实用因素与经济因素,并不选择大尺寸,致使所有培训工作人员详细掌握相关 *** 作与原理。结合3D技术绘制能够让设备形象更趋于逼真化,可做任意旋转,使培训工作人员可实现全方位观察工艺与设备[1]。结合Flash技术制作设备动画有效代替挂图,对设备动态进行演示的时候更为生动形象,帮助相关人员针对设备工作原理予以掌握,能够很好带动培训人员热情。并且,使用设备较为方便,对使用要求可以很好满足。

2基于计算机仿真技术化工数据模型

结合计算机做仿真模拟,是把化工过程数理带入计算机当中,接下来经计算机把工艺过程进行模拟与反映。所有原理基于人为因素转变,可以得到与之匹配反应过程与反应结果变化值。通常情况下它存在下述优势。其一,友好人机交互界面。当前,诸多化工业模拟软件设计规则都以微软公司为基础,使相关工作者能快速上手并投入相关 *** 作中,让相关人员感到轻松便捷,培养浓厚实验兴趣,并充分调动起工作积极性与能动性。其二,对工程装备的性能反应较为真实[2]。要充分分析化工设备反应过程,建立同它相互匹配模型,凭借实验把所有过程全权反映出来,对 *** 作工人熟练快速掌握 *** 作技能非常有利。我们在下述 文章 中列举一个化工工业常会涉及到的一个模型,希望可以供相关 *** 作人员参考。计算机仿真系统具有许多特点,如重复、复杂性和多个,20世纪50年代初,西方国家一直在计算机仿真系统的动态和静态特性进行了研究,并取得了非常重要的影响。仿真系统对我国化工行业也进行了一系列的设计和研究,但也限于静态研究范畴。

3针对电子数字方面的研究

基于计算机仿真系统的特点,可以把它看作是非线性的本质,及其相对高阶的时候,分析 方法 和经典控制理论,计算机模拟在化工系统动态性能研究是非常困难的[3]。本文通过计算机在电子数字计算机系统微积分方程,计算,介绍了结合时域动态性能指标体系,这将最终调整方案出来。第一,系统是稳定的;第二,在数值计算时,系统的输入值等于00123;第三,在排除干扰因素,把化学工作在正常状态;第四,干扰因素考虑在内的情况下,各种干扰因素也作为单独的个体来处理。本文通过预测校正格式,欧拉方法是迭代微分方程数值积分计算。

4计算机仿真系统的改进方案

当前,化工仿真系统应用范围很广,但由于化工设备 *** 作和较大的工艺流程不同,当前的仿真软件,仿真机器,更好的培训新员工无法满足,因此,未来的新的仿真技术和仿真软件的发展空间仍然是大[4]。未来,应该与自动控制理论相结合,适当参考校正环节能有效地改善系统动态性能的质量,使其有较高的稳定性和抗干扰能力。可以连接到气体的输入端仿真系统的微分和积分负反馈环节,最终会使动态性能大大提高,它相当于系列的介绍和链接。我们计算的结果可以看出,只要相应的参数选择正确获得超出预期的效果。微分和积分部分的结构可以被视为一种天然气供应预感桥,放置在相同的速度管道温度传感器已经变成一座桥两个手臂,表达时间常数很小,时间常数相对较长。仿真系统的输入结构的负面反馈链接到系统具有更好的动态性能。基于基本知识理论,修正的链接对系统控制精度的影响,通过计算结果我们可以看到,只要精心挑选的组件参数,达到理想的效果是指日可待。我们提倡这项计划的最明显的特征是它简单易 *** 作,换句话说,只要其中一个传感器连接到导管,同时本文串并联在同一桥臂上面的。连接到放大器的输入和先进的网络,结合线性系统的自动控制原理做提前修正原则,与放大器的输入电阻和电容组成先进的网络,可以很好的改善系统的动态品质。讨论上述3种改进方案是基于先进的理论为基础,由计算结果可以看到,他们所有的3种基本上可以改善系统的动态品质。第一种和第二种的系统还可以明显改善方案来提高抗干扰能力。和改进项目的这些类是基于现有技术的前提下,没有相对比较容易实现的障碍。当然,想把他们对实际系统的引用,还需要很长一段时间。

5结语

目前,计算机仿真技术生产与培训方面应用比较多,所以,要着重强化对仿真软件与仿真机器开发设计,计算机仿真技术进一步推广,要对该项技术加速深化,让它的应用范围与性能得以提升。计算机仿真技术应用,促进高新技术更进一步发展,促进科学技术加速发展,同一时间为化工行业提供更为广阔发展空间。未来可持续发展当中,化工行业把握计算机仿真技术应用 措施 ,为企业赢得更多收益。

参考文献:

[1]余小花基于计算机仿真技术的自动化物流系统设计[J]自动化与仪器仪表,2014(12):66-67+70

[2]李晶,侯倩倩,田彬浅谈计算机仿真技术在我国公铁联运物流系统中的应用[J]通讯世界,2014(22):3-4

[3]杜静关于计算机模拟仿真技术在物流自动化系统的相关研究[J]物流工程与管理,2015(1):97-98

[4]赵冉,朱西方仿真技术在高职计算机网络教学中的应用探讨[J]河南科技,2014(1):282

计算机仿真技术及应用本科毕业论文篇二

《 计算机仿真技术及其应用 》

随着计算机技术的发展和系统科学的全面开发,结合计算机技术、控制技术、图像技术、三维技术等技术的进步,衍生了一门全新的科学技术——计算机仿真技术。计算机仿真技术在近些年不断的发展,而且科学家在众多的领域都联合计算机机仿真技术进行开发,并取得了良好的成果。本文通过对计算机仿真技术的概况进行阐述,探讨计算机仿真技术的应用。

一、计算机仿真技术的定义

计算机仿真技术通过对科研工程人员和系统 *** 作管理人员进行研究,利用计算机多种软件分析、设计、模拟实际环境,进行仿真的科学实验的技术。计算机仿真技术比真实试验更加省时省力,大大节约科研成本。所以计算机仿真技术一经推出,就受到人们极大的喜欢。

二、计算机仿真技术各阶段的发展及未来发展的趋势

计算机仿真技术根据计算机、图形图像、建模、三维、系统等技术的发展可以分为以下四个阶段发展:

(1)模型试验阶段

(2)数字化仿真阶段

(3)图像化仿真阶段

(4)虚拟现实技术阶段计算机仿真技术在这四个阶段里,每个阶段的发展都各种特色及侧重点。如模型试验阶段就是注重试验建模;数字化仿真就是对计算机数字化设计;图像化仿真注重运用图像进行表达设计;虚拟现实技术采用特色设置配备三维技术,是仿真技术更加逼真。随着社会的发展,计算机 网络技术 的进步,结合人们的生活需求,计算机仿真技术越来越趋于人性化。在未来,计算机仿真技术会朝着几个趋势进行发展:分布式、协同式、沉浸式、网络环境式的计算机仿真技术。如分布交互仿真就是运用计算机网络技术把各地分散的仿真实验进行串联起来构建一个网站的仿真实验环境。协同式仿真就是建立配合生产协同作用。沉浸式仿真就是满足纵向信息分享的要求,使得数据更加直观,更便于分析。网络环境式仿真就是建立在虚拟网络的仿真模式,这种就更具有普遍性。这几个计算机仿真技术发展的方向,从纵向和横向都有发展,至于多方位的满足人们多计算机仿真技术的要求,这也加快了计算机仿真技术的推广。

三、计算机仿真的步骤及技术核心

计算机仿真技术研发的步骤可以分为三大步:一是建立数学模型二是数据模型的程序化三是仿真实验。第一步建立数学模型,即是科研这通过多方面的考究分析,建立起一个特定的具有边际的数据模型来进行对象研究。第二步数据模型的程序化,即是对数据模型进行数字化及编程化。第三步仿真实验即是对已经建好的模型,进行仿真式的模拟实验,形成一个系统的仿真模式。经过这三大步奏,便能得到想要的仿真数据。计算机仿真的关键技术有面向对象的仿真、分布交互仿真、智能仿真三个主要关键技术。这三大关键技术,纵横相互关联的,而且是逐层递进的关系。智能化仿真将是未来的发展趋势,更能满足人们的需求。

四、计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术由于它的优越性且高性能多样性,越来越被各行各业看好,并应用与实际的生产中。如航空航天、航海、企业生产、地理勘探、交通运输、农业、 教育 、军事国防、还有各项的科研设计等等,都应用了计算机仿真技术。我们可以根据计算机仿真技术使用的功能及范围,把计算机仿真技术的应用分为:系统的研发及理论研究应用、产品研发应用、人才培育应用。

(一)系统的研发及理论研究应用

在开发研究新的项目是,都需要到对各种数据进行分析,而计算机仿真技术就能应用在这些项目的研发中,通过仿真建模,便能对各个系统的研究,还有理论分析,收集各种数据。如:对航空航天技术的研究应用,主要是对火箭、航天飞船等模拟实验,收集需要的数据等。军事军方领域应用,多先进的军事设备、战地环境进行模式实验。()产品研发应用计算机仿真技术应用于企业产品生产或者各种产业研发生产中,比如工业制造行业的仿真,根据企业生产的产品、建立产品模型、测量产品功能、外观是否能满足需求。医学领域的仿真,对医疗设备或者仿真医疗试验。这些技能节约研发成本,节约人力物力。而且还能提高科技人员的整体技能水平。

(三)人才培育及教育应用

计算机仿真在训练和教育领域中的应用可以是多方面的,比如,在学校的实践教学中,可以仿真虚拟的企业见习,丰富了实践教学的内容,提高的效率、节约能源。在如航天员训练等仿真实验,一方面保证安全、而且还减低了成本,达到预期的效果。计算机仿真技术还在进一步的开发中,在未来,计算机仿真技术在更多的领域得到应用。

五、 总结

随着计算机技术、网络技术、系统知识科学、控制技术的再发展,计算机仿真新技术会发展的突飞猛进。而且计算机仿真技术隐藏着巨大的效益,不管对于哪行哪业,未来计算机仿真技术必将达到产业化,这就使得计算机仿真技术在各个领域越来越广泛的应用,为人类的发展,又翻开了一个全新的篇章。

计算机仿真技术及应用本科毕业论文篇三

《 汽车理论教学中计算机仿真技术的应用 》

1课程 教学方法 探讨

汽车理论是一门涉及内容较多、理论性很强、综合多个学科的专业课程,不同于其他汽车专业课程那么形象直观,学生普遍反映难以掌握。根据课程教学内容及其特点,选择适用的教学方法是提高教学效果的关键。对于基本概念、工作原理、受力分析图、曲线图、数据表以及一些结论性的知识点,可以采用多媒体中的文字、图表和动画等方法展示,既可达到直观明了的效果,又可提高教学效率。涉及公式推导和受力分析内容的,宜采用传统的黑板板书教学方式。因为传统的黑板推演过程更能容易引导学生进行 逻辑思维 和 抽象思维 ,对得到的结论印象也会更加深刻。对于比较复杂、抽象的教学内容,可以应用计算机仿真平台通过动画视频,以及现场调取模型进行分析等方式辅助教学,将其形象化以提高学生的感性认识,避免了让教师空洞地陈述、学生想象地去理解的局面,从而提高教学效果。对于汽车性能实验,特别是汽车的 *** 纵稳定性和平顺性实验,由于实验条件的限制多数无法开展。而通过应用计算机仿真技术可以设计与实施一些虚拟仿真实验,从而弥补了实验教学内容的不足。汽车理论课程除理论教学和实验教学内容之外,一般还附带课后作业、课外大作业、课堂演讲以及后续汽车理论课程设计等环节,由于课后题目一致、项目任务单一、可用的计算工具也比较局限(常用 Excel 或Matlab),往往造成大量抄袭,不利于学生能力的培养与公正的评价。可以考虑以项目为驱动将多种计算机仿真技术融入实践教学环节,以加深学生对理论知识的理解,并激发学习和研究的兴趣。在教学过程中,需要根据具体的教学内容选择恰当的教学手段,结合传统教学方法与现代教学方法,使其发挥各自优势才能获得更好的教学效果。

2计算机仿真技术应用方法探讨

在汽车理论教学中,合理应用计算机仿真技术将对课程的教学和学生的学习效果、对后续课程设计与毕业设计,以及对学生工程软件应用能力的培养带来很大的帮助。下面将从如下几点探讨其应用方法:

21建立汽车性能仿真分析辅助教学模型库

首先应根据汽车理论教材,结合学生的具体理解情况,合理选择应用点,对某些重点、难点以及不易讲述的地方,考虑能否应用计算机仿真技术进行辅助教学。应用计算机仿真软件建立汽车性能仿真分析实例库与模型库,在课程教学中可以随时调用视频录像与仿真模型,将汽车的一些结构运动、参数调整、性能分析、曲线变化等复杂问题在课堂中进行动态仿真演示。这样老师就可以方便地进行讲解,并给学生提供了直观、形象的过程与结论,学生理解起来会更容易。同时在教学过程中,向学生展示计算机仿真技术在汽车领域的应用,还可激发学生利用相关软件对理论知识进行学习和应用,为后续课外实践、课程设计、毕业设计等环节打下基础。由于课程所涉及的应用点可能较多,所以模型库建设之初,工作量较大,不过这对学校精品课程建设和直接改善课程教学效果来说是十分必要且一劳永逸的。

22各种仿真软件在专业教学中的优势

根据不同计算机仿真软件的专业优势,合理应用于汽车理论教学中,使复杂问题的分析变得直观、清晰,并能激发学生的学习兴趣。Matlab软件是进行汽车性能计算的常用工具,具有强大的数值计算和图形功能,可以方便地完成各种汽车性能的计算;同时,利用Matlab的数值计算函数和Simulink模块,可以对汽车理论中复杂的过程进行仿真分析和求解。这些计算和分析的结果都可以通过Matlab提供的可视化手段呈现给学生,有助于清晰地阐释抽象的概念。[4]车辆性能仿真软件CRUISE是一款专门为汽车传动系统匹配而设计的整车性能仿真软件。模块化的建模方式将整车分为发动机、离合器、变速箱、主减速器等汽车模块,同时设有循环行驶工况、爬坡性能分析、稳态行驶性能分析等计算任务,可方便地进行传统汽车、新能源汽车整车动力性、经济性计算与动力装置参数的匹配分析。与Matlab软件不同的是,该软件建模方便,不同的模块参数和计算任务可以详细、方便地进行设置,更加接近汽车实际模型,计算结果也更加精确。该软件在汽车动力传动系统仿真方面具有其他仿真软件无法比拟的专业性和灵活性,在国内外汽车行业应用十分广泛。ADAMS是一款在汽车行业应用较为广泛的机械系统多体动力学仿真软件,其中ADAMS/CAR模块为一款整车设计软件包,它能够快速建造高精度的整车虚拟样机模型,通过高速动画,直观地再现各种虚拟实验工况下整车的动力学响应,大大减少了对物理样机的依赖。在汽车理论教学中,可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现悬架、转向系统的运动分析,同时还可进行汽车 *** 纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验,解决了由于客观条件限制不能进行的实验教学环节。另外,在汽车仿真技术研究领域还有ADVISOR,CarSim/TruckSim等工程软件,凭借自身的优势和特点,应用也较为广泛。23计算机仿真技术在项目驱动实践教学模式中的作用目前多数汽车理论教学进行的课后作业、课外大作业和汽车理论课程设计,以Matlab软件应用较为广泛。通过Matlab软件进行编程计算可对汽车的多项性能进行分析,但是应用Matlab使学生过多偏重于公式计算与编程,具有一定的局限性。而且,单一的课题任务往往伴随大量的抄袭,不利于学生独立解决问题与公正的评价。以多类课题项目为驱动将不同计算机仿真软件应用于汽车理论各个实践教学环节,可解决上述问题。[5]实施过程中,需要构建多个贴合汽车实际使用性能的课题项目,并以同类型仿真软件的应用进行分组学习和指导,使学生在项目学习及完成过程中加深对理论知识的理解及实际应用,激发学生实际分析问题、解决问题的能力。

3计算机仿真技术应用实例

31Matlab软件应用实例

汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。其中,在绘制一下曲线图,如驱动力-行驶阻力平衡图时,以往的教学方法基本是课堂讲授曲线的作图方法,给一个课本已经绘制好的某车型的曲线,然后由曲线分析汽车各档的驱动力的变化。可根据发动机转矩拟合公式、驱动力计算公式、行驶阻力计算公式及车速计算公式,

32CRUISE软件应用实例

利用CRUISE软件模块库,可快速搭建传统汽车及新能源汽车动力传动系统仿真模型,通过设置计算任务,对整车动力性、经济性等进行仿真计算。同时,软件自身也提供了多种汽车模型模板,便于初学者进行学习。图3为软件自身提供的传统后轮驱动汽车(FR)动力传动系统仿真模型,通过设置计算任务,可得到丰富的有关汽车动力性、经济性的文本和图表结果分析文件。为设置UDC循环工况后,计算得到的发动机工作点分布示意图,可对发动机与整车动力装置参数进行匹配分析提供依据。

33ADAMS软件应用实例

在汽车理论教学中,可通过ADAMS/CAR在虚拟环境中实现汽车 *** 纵稳定性和平顺性等相关的仿真实验,解决实际实验条件限制带来的问题。在ADAMS/CAR中用户可以通过模板自行创建模型,也可调用共享数据库中的系统或整车模型进行仿真分析。以汽车 *** 纵稳定性中的单移线实验为例,对某车整车 *** 纵稳定性进行了虚拟仿真。可根据标准设置实验条件,通过仿真计算,将实验结果以动画、曲线图等方式展现。ADAMS/CAR所提供的仿真实验平台,可使学生方便地进行各种有关 *** 纵稳定性、制动性、平顺性虚拟实验,弥补了实验教学内容的不足。

4结束语

将计算机仿真技术应用到汽车理论教学,可以使教学质量得到明显提高。形象、生动的仿真模型分析与演示,既便于老师的讲述,又使学生对理论知识有了深刻的理解,克服了客观实际条件对理论教学的制约,同时也能培养学生对相关软件学习的兴趣与应用能力。当然充分利用多种计算机仿真工程软件的优势来辅助教学,还需要大量的准备工作,但考虑到对教学效果的提高改善与学生理论知识的学习,这将是十分必要。

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虚拟仿真实训系统设计要看实训的载体是哪一种 比较好,视景仿真的也可以做实训,半实物半视景仿真也可以做,完全的等比例模型可以做虚拟仿真,比如带电 *** 作危险性比较大,可以用纯视景仿真的形式来做,发动机的组装涉及零件比较多,可以用等比例模型来做机的飞行驾驶训练既要有精密的 *** 作界面,又要有宏大的天空背景,只能用半实物半视景仿真的形式来做,另外还要考虑一个问题是是否要考虑异地联机使用,登录入口设置,网络安全问题,对于个体学习能力存储和评估的模块,虚拟仿真多数都是只的是三维图形仿真,三维软件通用性设计也是考虑的一个点,可以参考成熟的虚拟仿真方案,虚拟仿真中心建设

一、作用不同

1、仿真

随着军事和科学技术的迅猛发展,仿真已成为各种复杂系统研制工作的一种必不可少的手段,尤其是在航空航天领域,仿真技术已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段,可以取得很高的经济效益。

2、模拟

模拟的作用表现在:

①能对高度复杂的内部交互作用的系统进行研究和实验。

②能设想各种不同方案,观察这些方案对系统的结构和行为的影响。

③能反映变量间的相互关系,说明哪些变量更重要,如何影响其他变量和整个系统。

④能研究不同时期相互间的动态联系,反映系统行为随时间变化而变化的情况。

二、意义不同

1、仿真

海湾战争期间“爱国者”导d和“飞毛腿”导d之间的较量,也反映出了仿真模拟的参与。现代战略导d的进攻威力很大,射程很远,更要命的是常常装有多个真真假假的d头,用来迷惑敌方,以便顺利突破敌方强大的防空网。

2、模拟

模拟是在设计的最初阶段开始进行,这期间设计人员会借助它来对初始代码进行评估。开发人员需在设计进程的初期阶段--一般在获得硬件前的几个月--使用模拟器对复杂的多核系统进行建模。

三、方法不同

1、仿真

连续系统的仿真方法和离散事件系统的仿真方法(见仿真方法)。人们有时将建立数学模型的方法也列入仿真方法,这是因为对于连续系统虽已有一套理论建模和实验建模的方法。

但在进行系统仿真时,常常先用经过假设获得的近似模型来检验假设是否正确,必要时修改模型,使它更接近于真实系统。对于离散事件系统建立它的数学模型就是仿真的一部分。

2、模拟

进行模拟的步骤包括确定问题、收集资料、制订模型、建立模型的计算程序、鉴定和证实模型、设计模型试验、进行模拟 *** 作和分析模拟结果。

这里所说的模型必须是模拟模型,一般地说,随机模型比确定性模型、动态模型比静态模型、非线性模型比线性模型更多地使用模拟方法来分析和求解,而成为模拟模型。

模拟模型比较灵活,不求最优解,可以回答如果在某个时期采取某种行动对后续时期将会产生什么后果一类的问题。除模拟模型外,进行模拟还需要电子计算机程序、模拟语言、实验设计技术等必要的知识。

参考资料来源:百度百科-仿真

参考资料来源:百度百科-模拟

当下,企业正以多种方式使用数字孪生体技术。在 汽车 和飞机制造领域,数字孪生体技术逐渐成为优化整个产品制造价值链和创新产品的重要工具;在能源领域,油田服务运营商通过获得和分析大量井内数据,建立数字孪生模型,实时指导钻井和油气运输作业;在医疗保健领域,心血管研究人员正在为临床诊断、教育、培训,创造高仿真的人类心脏的数字孪生体;作为智慧城市管理的典型案例,新加坡使用详细的虚拟城市模型,用于城市规划、维护和灾害应急预警等项目。自从数字孪生概念提出以来,数字孪生体技术在不断快速演化,无论是对产品的设计、制造还是服务质量,都产生了巨大的推动作用。数字孪生体技术的普及应用将极大地推动企业在数字化、网络化两个层级的发展,助力企业加速数字化智能制造转型的进程,为企业实现数字化智能制造转型升级进行赋能。


数字孪生体技术在制造业中的快速发展和应用,不仅改变了制造企业的传统生产方式,也推动企业管理模式、组织形态的重构。


数字孪生体技术在制造业发展应用过程中主要体现了如下特点:


一是仿真镜像


在产品甚至是生产线和工厂正式制造、建造之前,就可以通过数字化设计、模拟和仿真出实体,输出3D、全息影像等形式的设计图纸和制造手册。仿真分析过程形成了完整的产品数字化虚拟档案,不仅仅包括产品的结构和功能,还包括了材料、工艺和流程,是制造材料、制造过程、制造结果三位一体的数字化信息集成,不仅仅是制造现状的描述和记录,还可以实现质量问题源头的追溯,例如某个电容是用在哪块电路板上等,还可以实现情景再现,例如模拟微型涡喷发动机的生产工艺流程规范是否科学、运行效果是否达标等。


二是动态映射


传统的数字化制造技术主要停留在仿真镜像阶段,没有实现制造过程中以及投入使用后,实体与虚体之间的数据交互。随着IoT技术的深入,通过实时智能传感和监测,可以捕捉到制造实体变化的动态信息,及时反馈到孪生虚体中进行记录和修正,通过计算和验证,降低风险减少误差,通过动态调整、虚实同步,实现产品全生命周期的相互孪生、共同成长。


三是质量预测


通过产品全生命周期大数据的积累和机器深度自主学习等技术的应用,及时发现制造环节和使用环节的错误和痛点,在孪生虚拟体上进行调整和验证,有效评估和提升产品质量管理水平,降低企业研发成本和生产成本。


同样数字孪生体技术在助力制造企业的数字化转型升级过程中,对企业质量管理业务领域也产生了极大的变化和影响:


基于IoT技术实现全面互联的产品开发制造生态圈,它使包括人员、产品、机器及有关系统实现质量信息无障碍流通;

IoT器件、芯片、信息流、人工智能植入传统产品硬件,大大提高了产品的功能,也对产品质量、可靠性和风险管理构成挑战;

除了传统的质量管理方法,很多高 科技 方法,如云计算、深入学习、人工智能、VR/AR进入实用,虽然功能强,但是错用,滥用风险高;

在制造过程中高性能的设备、仪器、元件增加,产生了新能力和新问题。比如精确、快速的3D扫描仪,可快速生成加工件精准电脑图像模型,可代替传统的点测量来进行质量管理,但同时需搞出"以图像为基础的质量管理过程"…


基于以上质量管理业务领域的变化和影响,也同时给企业的质量管理工作带来不一样的变化:


1、未来是个性化定制与服务的柔性生产时代,企业质量管理工作的重点不再是质量缺陷和失效的控制,而是客户价值的不断感知、满足和提升;


2、IoT、大数据、云计算、人工智能等数字孪生体使能技术的应用,实现了产品全生命周期各阶段信息的高效互联互通,同时也促使企业质量管理人员的队伍将扩展到IT部门、数据分析师、工业互联网平台管理者等;


3、在个性化定制生产服务下,产品质量更多体现在为终端消费者创造价值上,数字孪生工厂让客户全程参与产品的研发、设计、生产等过程,产品设计与创新从以企业为中心向以用户为中心转变,通过数字孪生体平台使越来越多的消费者参与产品创新,改变了传统质量需求模式;


4、企业质量管理人员的思路、能力和方法也将发生变化:

快速且高质量的处理海量客户信息的能力;

提高和满足客户感知价值的能力;

数据质量和数据的校准能力;

嵌入式系统的质量管理能力;

预测性质量控制与设备维护能力;

风险控制系统的管控能力;


随着新一代信息技术和数字技术的突飞猛进,让数字孪生成为可能,也让企业产品质量追溯、质量监测、质量预警、质量修复变得更加及时、精确和有效,实现了从实物追踪到虚拟镜像的 历史 性跨越,必将为企业产品质量评价或"客户价值感知"带来颠覆性的突破。个人理解,在数字孪生制造新业态下,未来企业质量管理的工作重点方向将有如下几个方面:


一、质量管理战略和规划


未来质量管理将不再是减少错误,而是如何为客户创造价值。面对未来需求个性化的发展趋势,企业质量战略的核心是数字孪生质量平台的打造,实现企业质量管理平台化。数字孪生技术的应用除了降低成本,还会导致市场竞争日趋激烈,产品同质化情况进一步加剧,马太效应进一步放大。在此情况下,企业质量战略和规划工作应先人一步,通过高质量口碑抢占先机,逐渐构建产业质量管理生态链,集生态链智慧,创造企业质量竞争优势。


二、产品技术与质量标准体系的构建


产品技术与质量标准体系是企业质量管理工具和方法选择的参考依据,也是一切质量管理工作执行的目标方向。特别是数字孪生技术应用给产品的全生命周期管理带来颠覆性的变化,因此各企业需要基于数字孪生制造技术的应用特点,构建适合及满足企业质量管理工作需求的标准体系。


三、数据建模及交互协同质量的控制


在产品研发、采购、制造、质量管理到交付的链条中,各链条的数据交互协同将会带来大量的挑战。它直接影响了最终产品的质量,也影响了产品全生命周期质量管理的效率。


随着数字孪生和增材制造等新技术的加入,数据类型更为丰富、数据容量几何级增长、数据交互的时效性要求更高、数据价值和应用分析的工具更为先进,同时也带来了对数据标准更新和工具更新的质量控制要求。以增材制造为例,研发和制造过程中的产品数据,动辄以G计算;由于传感器、机器视觉、人工智能和数字孪生的应用,数据传输过程也由传统单向低速控制指令,转变为控制指令和过程检测数据双向高速传输;而生产过程中积累的大量数据,除产品质量保证外,在其生命周期中的可靠性管理和预测性维护等领域,都将发挥重要价值。


对于数字孪生体和增材制造相关数据建模及交互协同控制等标准的制定,已成为ISO等国际标准化组织和我国十四五数字化制造的核心研究课题。


四、关键过程链的质量波动模拟建模与分析


在经济全球化和加速企业数字化转型升级背景下,市场竞争已经从企业间竞争变为基于关键过程链产品的质量竞争,企业对关键过程链的关注重点已经从传统的产品优化、成本优化,扩展到了质量保障、正向设计过程以及风险控制等各方面,关键过程链上的任何质量波动都可能为企业带来重大的经济损失和市场风险。因而,建立关键过程链的质量波动模型,使之能预测和控制可能的质量波动及其影响范围,是数字孪生制造新业态下产品质量管理的一个关键内容。


五、企业产品创新质量的精准控制


基于产品全生命周期数字孪生体的数据应用,可协助企业精准地锁定用户和表达用户需求,然后按照用户需求创新出一个新产品,通过数字孪生平台模拟测试并生产出来让消费者体验和价值感知,大幅度降低产品研发周期及实现产品的精准上市。这也是一种新的商业模式:在数字世界中对企业的生产流程进行模拟、优化,降低成本,提高效率。



六、产品使用过程的预测性维护质量管理


基于产品使用过程中大数据AI模型、机理模型、故障知识库深度融合,构建产品使用过程孪生体平台,让企业售后人员能够精准识别产品售后故障部件、故障模式、故障原因、故障等级及改善措施,并自动生成详尽的产品售后诊断报告。



以上是基于个人认识的简单思考,欢迎各位交流与指正!


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