虛擬仿真技術的優勢精選(九篇)

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第1篇：虛擬仿真技術的優勢范文

【關鍵詞】虛擬仿真技術 高職機電 教學應用

虛擬仿真技術在實際訓練教學過程中有明顯優勢，能夠保證學生得到充分的鍛煉和培訓，在機電專業教學中引入仿真技術，還可以使原料、設備和工具等做到節約，降低操作能耗和環境污染，還能避免設備的損壞。虛擬仿真技術不僅不會對操作設備造成嚴重損害，也不會對操作人員的失誤造成傷亡。虛擬仿真技術在高職機電專業中的應用在本文中還會有進一步分許和闡述，供高職院校參考。

一、高職機電專業教學面臨的困境

高職學校在學術實際訓練方面的設施設備部完善。當前，各個高職學校大都面臨著硬件資源不充分，教育經費不足的情況，沒有能力購買更多的實際訓練實驗器材和場地。面對這種情況，高職機電專業應該通過計算機虛擬仿真技術的使用替代實際操作，這樣既能保證學生的鍛煉，達到實驗的效果，還不至于浪費資源，污染環境。

實際訓練場地開放過少。場所開放太少，高職院校作為面向社會，用人單位和學生的服務單位，主要是開展科研和培訓等業務，但是卻受訓練場地的約束，開放時間不足以滿足社會和學生的需求。學生很難有足夠的時間到實驗室進行訓練，影響了學生的動手實踐能力的提高，目前的高職學生，使用電腦已經得到普及，通過虛擬軟件的運用，能夠讓學生即使不到實驗室也能得到實驗訓練。

高校在實驗設備和器材上的維修和保護都需要一筆不小的經費。硬件設施很容易損傷，而且高額的維修費用學校不一定負擔得起，而設備又必須經過多次的實訓耗材，為實訓帶來了沉重的代價，并加大了實驗室管理人員的壓力。通過虛擬仿真技術的利用，不但不用維修設備，還能為實驗訓練節省許多實驗耗材。

二、在虛擬技術的使用下構建虛擬實驗室

課堂教學和實驗中仍然存在很多問題：首先，當前的教學仍然存在理論教學為主的情況，實驗實習只是作為教學輔助；其次，學生的實驗操作存在問題，受場地和時間的限制，學生只有在上課時間才可以實驗室，平常幾乎沒有時間和機會進行操作鍛煉；最后，實驗設備不足以滿足學生在實驗上的需求，硬件設施落后，且維修成本高。虛擬仿真技術主要為了提高學生的技術操作能力，有構想性、交互性和多感知性的等特點，有利于教師開展實訓教學和專業訓練，在解決高職教育的就業和實習方面具有重要意義。

目前，大多數課程都能通過虛擬仿真技術得以實現實驗教學，建設虛擬仿真實驗室能夠降低高職學校的辦學成本，并促進虛擬仿真技術和有關人才的發展，在解決教育資源匱乏上有十分重要的理論現實指導意義。高職院校在引進虛擬仿真技術時需要結合本校實際情況，創設仿真資源，合理選擇，不同的高職院校針對機電專業的教學內容，就業定位等不完全相同，市場上的虛擬仿真軟件不可能面面俱到，因此，應該擴寬引進渠道，為虛擬仿真技術的購置要選取多種方法，建立仿真資源，在教學上為機電專業提供支持和幫助。

三、虛擬仿真技術在高職機電專業教學中的運用

彌補設備不足的問題。保障實訓教學的完成，并節省成本的使用。為使實踐教學項目的效果得到彰顯，過去落后的實踐教學方法急需一筆巨大的資金，投入到教學設備的購買和置辦方面，而且在教學過程中很容易消耗大部分原材料，傳統的設備和儀器都將被淘汰，不能適應當前的教學需要。站在教學資源的情況來說，虛擬仿真技術實際上減少的資金投入總共包括占地面積、建筑、設備、原材料和教師等方面，據考察，大致能夠降低3/10-4/5。還能減少實訓帶來的環境污染，讓學生在良好的環境下學習，得到實踐，提高教學效果。

替高職院校節省出一筆不小的經費。信息技術的迅速發展，高職教育中的傳統媒介具有較強的信息滯后性。科學技術的發展不斷進步，傳播也需要有一定的載體，例如硬件設施和教學資源的配置等。隨著知識經濟時代的到來，信息技術的發展更加迅速，傳統的硬件教學模式和實訓教學設備不久就可能因為技術落后而從社會上淘汰，然而，設備的改造和更新又存在困難，只能購買先進的設備設施來解決這一教學困難。當前我國的教學資源本就不足，不但使得教學資源更加減少，還可能因為教學過程中沒有使用相應的設備而陷入停滯狀態，更不利于學校的發展。運用虛擬仿真技術建設實驗室就能有效解決這一問題，可以讓實訓次數有所增加，促進軟件的升級和改良，不用把硬件資源全部更換。虛擬仿真技術最有特點的就是不用消耗任何原料，而且可以多次重復實訓的教學內容。虛擬仿真技術以其先進和容易改善的特點備受教育界青睞，不但減少了教育經費不必要的使用，讓教學內容不斷的在虛擬條件下更新進步，還能使實訓教學與技術發展相適應，在變化的教學中滿足學生和社會的需求。

提高學生學習興趣。虛擬仿真技術是教學中優秀的輔助工具，能適用于教學交流和實訓情景多個教學活動，虛擬的教學環境更容易讓學生激發學習興趣。虛擬仿真技術形象生動，直觀和互動性較強，也能及時對學生情況做出反饋，學生學習過程中的假設模型都能以虛擬仿真技術進行虛擬，優勢十分明顯，學生通過觀察虛擬假設得出的結果，還利于培養學生的創造性思維。因此，虛擬仿真技術利于學生較早熟悉實訓環境，盡快掌握專業知識與技能，調動學生學習熱情。

四、結束語

虛擬仿真技術在解決高職教育的實訓問題上具有重要意義，解決了設備不足，器材落后，硬件更新慢等困難，把虛擬技術運用到機電專業教學中，提高教學效果，解決面臨的實際問題，有利于推動高職院校機電專業的教學內容和課程改革，促進了虛擬仿真技術在高職院校中的運用與發展。

參考文獻：

[1]熊淑平.虛擬仿真技術在高職教學中的應用探析[J].黃河水利職業技術學院學報，2013.

第2篇：虛擬仿真技術的優勢范文

關鍵詞：虛擬仿真技術；實踐教學；學習場景；教學訓練

一、概述

虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。虛擬現實技術是先進的人――計算機接口技術，其實質是利用計算機產生一個三維的、基于感知信息的臨場環境。人可以參與和控制環境，同時環境能夠對人的控制行為做出動態的交互反應。系統仿真技術是隨著計算機技術的發展而形成的新興學科，它是通過建立真實系統的數學模型，利用計算機來達成對系統的分析、研究、設計等目的。目前，虛擬仿真技術在軍事、教育、醫學、工業設計等多個領域都得到了應用。在教育教學領域，虛擬仿真技術能夠進行教學活動或實驗操作的模擬，具有經濟性好、安全性高以及可重復等多種優勢，已經開始替代某些費時、費力、費錢的真實試驗和教學演示，對傳統的教學活動產生了強烈沖擊，引發了教學領域產生一系列深刻的變化。

虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中應用研究的意義：利用虛擬仿真技術可以構建一個虛擬的實訓場地和教學場景，在沒有實際設備的情況下可以有效提高教學效果。并且可以減少高職院校因設備不足的高額開支。通過仿真技術可以進一步整合教學資源，提高實訓設備的利用率，提高學生知識和技能。在教學中對仿真技術感興趣的學生可以做再次開發，這樣能更好的提高實踐教學效果和學生的實踐應用能力。

二、虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的研究內容

傳統設計是設計者根據產品用戶的需要，將所設計產品的結構通過圖紙表現出來，經過計算或者經驗認證后，再投入生產試制中進一步檢驗其結構設計的正確性與合理性。而虛擬現實仿真技術在實踐教學應用研究中主要體現在以下幾個方面：

1. 利用虛擬現實仿真技術開展三維模塊實踐教學的應用研究

Solidworks作為一款三維設計軟件，功能強大，組件繁多。Solidworks有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。對于熟悉微軟的Windows系統的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設計了。SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，學生能在比較短的時間內完成更多的工作，能夠更快地將高質量的設計應用到虛擬設備中。

在強大的設計功能和易學易用的操作（包括Windows風格的拖/放、點/擊、剪切/粘貼）協同下，使用SolidWorks ，整個產品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。

（1）全動感用戶界面：

①只有SolidWorks 才提供了一整套完整的動態界面和鼠標拖動控制?！叭珓痈械摹钡挠脩艚缑鏈p少設計步驟，減少了多余的對話框，從而避免了界面的零亂。

②嶄新的屬性管理員用來高效地管理整個設計過程和步驟。屬性管理員包含所有的設計數據和參數，而且操作方便、界面直觀。

③用SolidWorks資源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks資源管理器是唯一一個同Windows資源器類似的CAD文件管理器。

④特征模版為標準件和標準特征，提供了良好的環境。用戶可以直接從特征模版上調用標準的零件和特征，并與同事共享。

⑤SolidWorks 提供的AutoCAD模擬器，使得AutoCAD用戶可以保持原有的作圖習慣，順利地從二維設計轉向三維實體設計。

（2）裝配設計：

①在SolidWorks 中，當生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關系。在裝配的環境里，可以方便地設計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體，SolidWorks 的性能得到極大的提高。

②SolidWorks 可以動態地查看裝配體的所有運動，并且可以對運動的零部件進行動態的干涉檢查和間隙檢測。

③用智能零件技術自動完成重復設計。智能零件技術是一種嶄新的技術，用來完成諸如將一個標準的螺栓裝入螺孔中，而同時按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。

④鏡像部件是SolidWorks技術的巨大突破。鏡像部件能產生基于已有零部件（包括具有派生關系或與其他零件具有關聯關系的零件）的新的零部件。

2. 利用虛擬現實仿真技術開展三維動畫交互實踐教學的應用研究

虛擬現實系統的目的是為了開發虛擬現實應用，所以任何一個完整的細膩顯示系統都需要有一套功能完備的虛擬現實應用開發平臺，一般包括兩個部分，一是硬件開發平臺，即高性能的圖像生成及處理系統，通常為高性能的圖形計算機或者虛擬現實工作站；另一部分為軟件開發平臺，即面向應用對象的虛擬顯示應用軟件開發平臺。VRP（Virtual Reality Platform，簡稱VR-Platform或VRP）即虛擬現實平臺，VRP是一款由中視典數字科技有限公司獨立開發的具有完全自主知識產權的直接面向三維美工的一款虛擬現實軟件。VRP可廣泛的應用于城市規劃、室內設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產銷售、旅游教學、水利電力、地質災害等眾多領域，為其提供切實可行的解決方案。

三、虛擬現實仿真技術在實踐教學中擬解決的關鍵問題

1. 虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的應用與研究，有效地避免了高校實驗實訓設備不足的影響因素。學生通過虛擬實驗項目的學習與訓練，減少其真機操作時出現許多失誤問題。

2. 虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的應用與研究，教師利用虛擬現實仿真技術教學時，與實訓室技師經常切磋技藝、探討操作問題，提高了教師的實踐教學水平。

3. 虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的應用與研究，改變了學生被動學習的方式，提高了學生學習興趣、綜合實踐能力和高職實踐課堂教學效果。

四、結束語

隨著科學技術的不斷進步，虛擬現實仿真技術也進入了一個充滿活力和具有廣闊市場前景的高新技術領域，它的出現也漸漸取代了傳統模式中許多教學的新方法與新手段。目前，利用我院現有和二次開發虛擬現實仿真實訓軟件系統，進一步完善學院虛擬仿真實訓室的硬件和軟件設施，構建虛擬實訓室嶄新的教學與學習場景，實施機電產品虛擬仿真設計、制造、裝配等模塊實踐教學的應用與研究。對提高我院課堂教學改革實踐效果，具有深遠的意義。

參考文獻

[1] 尹湛華，朱海洋. 虛擬仿真技術在高職實踐教學中的比較優勢[J]. 南昌高專學報，2008（08）

[2] 王嵐等. 虛擬實現EON Studio應用教程[M]. 天津：南開大學出版社，2007

第3篇：虛擬仿真技術的優勢范文

【關鍵詞】電子仿真技術 電氣維修 軟件 應用

隨著社會經濟的突飛猛進，電子仿真技術逐漸進入到人們的視野當中。就現階段而言，電子仿真技術作為一項新型的解決電氣維修問題的手段，逐漸受到更多的關注和重視。但隨著電氣維修中的問題越來越多，涉及的范圍也越來越廣泛，電子仿真技術的應用恰好能幫助解決一些電氣維修問題，并為之提供高效的工作環境。電子仿真技術操作性強，在電氣維修領域有很大的功能，如進行電路設計、處理、解決電路問題以及對出現故障的設備進行問題分析，加強電氣維修工作對電子仿真技術的學習力度，是新時代提升電氣維修工作者實際工作技能的手段之一，也是跟隨時代步伐、與時俱進的一大體現。

1 電子仿真技術

電子仿真技術是一門涵蓋了PSpice、Edison仿真軟件、電路圖工作過程當中所要運用到的圖像編輯和圖像處理程序以及電路文本文件等綜合性技術軟件。換言之，電子仿真技術是一門包含了多種軟件和技術的綜合技術，其工作原理是以現有信息技術和系統理論為指南，以計算機和其它設備為依托，進行實際操作和演練。

信息化時代已悄悄進入我們的生活當中，基于信息化的時代背景，電子信息技術及計算機技術早已廣泛被應用在各大行業和領域當中，電子仿真軟件是將集電子信息技術和計算機技術結合起來，組成一個由真實設備和其它計算機系統組成的結構。隨著社會的發展和計算機的越來越普及，電子仿真技術也在慢慢的突破傳統工業生產的領域，開始往更廣泛的領域發展，如生物、經濟領域等。電子仿真技術主要分為硬件和軟件，仿真硬件即以計算機系統為基礎，其它多媒體軟件為輔助，計算機系統包括模擬和數字計算機兩種形式，這兩種形式是計算機系統軟件應用的一種特殊體現形式。通過將電子仿真軟件應用電氣維修領域中，有利于快速解決問題，大大的提高工作效率，降低成本。

2 電子仿真技術在電氣維修中的應用

由于電子時代的到來和各種電子技術的發展，傳統的電氣維修技術已得不到滿足，因此對于新的電氣維修技術就有了急切的渴求?；诖?，一種集高科技及應用性強的維修技術即電子方針技術隨之而衍生并備受關注，這就是雖處于起步階段但早已被業內人士看重并熟知的電子仿真技術。除此之外，電氣維修行業除了要對基本維修技能及電路設計、處理等有系統的了解和對問題進行快速的判斷和診斷，還需要能夠通過實際電氣設計維修熟悉的參數測量和處理優勢，因此這導致電氣維修人員需要通過熟練掌握其中問題設置參數才能完善處理各種一環和問題，電子仿真技術恰好能幫助電氣維修工作者傳達設置參數，從而提高工作者的工作效率。目前電子仿真技術在電氣維修中的應用主要分為如下兩種：

2.1 電子仿真軟件在電氣維修中的應用

將電子仿真軟件應用到電氣維修當中不僅能節約維修成本，而且能鍛煉和提升維修工作者應用電子軟件的能力。對于電子仿真軟件在實際電氣維修操作過程首先是將電路中的元件找出來再通過電子仿真軟件匹配相應的參數最后運用示波器觀察各個點的輸出波形的結果。通過電子仿真軟件的應用能減少儀器的損壞和節約維修師傅的時間，節省了大量人力物力及財力，原理是傳統電氣維修所使用的方法會讓對于接觸示波器比較少的使用者在使用真實的示波器時可能由于陌生或緊張造成示波器的損壞，從而導致成本的增加。相反地，電子仿真軟件在電氣維修中的應用則不會出現上述現象，通過電子仿真軟件可以非常清楚的看到波形結果，這是由于電子仿真軟件中裝載的示波器和真實示波器相似，非常容易上手，這樣就能減少儀器的損壞和節約維修師傅的時間，同時也能提升電氣維修工作者能力。

2.2 電子仿真軟件網絡虛擬實驗室在電氣維修中的應用

作為當前的一項熱門技術，虛擬技術擁有廣闊的應用前景，涉及領域廣，在軍事、航空、通信以及醫療、電氣維修等方面有應用十分廣泛，而在電氣維修領域也有應用的地方，即虛擬實驗室，是指通過新興技術，如多媒體、電子計算機以及電子仿真技術為電氣維修者實現一個安全可靠的工作環境，這種虛擬制造出來的工作環境與真實的環境相似，那么就可以讓工作者熟識工作內容并且在問題和狀況發生之前有所察覺。就現階段而言，我國網絡虛擬技術還不太成熟，正處于起步階段，較之國外而言還有許多需要改進的地方。目前我國對網絡虛擬實驗室的探討和研究可從以下兩方面來分析：

2.2.1 軟件仿真形式的網絡虛擬實驗室

軟件仿真形式的網絡虛擬實驗室指的是通過以電子仿真軟件為出發點，創造出與真實工作環境相似的虛擬工作環境，從而讓電氣維修工作者通過網絡途徑進行研究學習以及電路編輯、設計以及問題處理等。這種形式既能節約成本，同時也能降低實際操作過程問題的發生機率。

2.2.2 直接操作遠程試驗的網絡虛擬實驗室

這種直接操作遠程試驗的網絡虛擬實驗室與軟件仿真形式最大的區別在于，前者是所借助的真實存在的實驗設備。其工作原理就是：電氣維修工作者在實際操作過工程中通過接收電子仿真軟件傳達出來的具體參數及對實際問題進行仿真分析，在相關電子仿真軟件對其進行分析并取得實際解決方案和具體參數之后傳達給電氣維修工作者，最后由電氣維修工作對操作設備進行調試，一般采用邊調整邊觀看設備運行狀態及輸出結果。這樣能最大限度的提高電氣維修工作者的工作效率，并有效減少資源的浪費。

電子仿真技術操作性強，在電氣維修領域有很大的功能，如進行電路設計、處理、解決電路問題以及對出現故障的設備進行問題分析，加強電氣維修工作對電子仿真技術的學習力度，是新時代提升電氣維修工作者實際工作技能的手段之一，也是跟隨時代步伐、與時俱進的一大體現。電子仿真技術不僅對電氣維修領域有著非同凡響的意義，也能拓展電氣維修工作的事業，提升他們的工作積極性，從而促進電氣維修行業的飛速發展。

參考文獻

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[2]張仁育.電子仿真技術在電工維修中的應用[J].科技創新與應用，2015，（18）：189-189.

[3]王迎軍.電子仿真技術在電工維修中的應用探討[J].中國電子商務，2014，（16）：245.

第4篇：虛擬仿真技術的優勢范文

關鍵詞：計算機仿真；工業工程；實驗教學

計算機仿真技術是繼數學推理與科學試驗之后認識世界自然規律的第三類基礎方法。基于計算機仿真技術的虛擬教學是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境，讓學生在模擬的情境下進行探究和學習。這種教學方法生動形象，接近現實工作場景，有利于提高學習興趣，使學生在短時間內進入相應情境，真實的體驗如在現實中執行任務的感覺，以達到更快掌握技術手段的目的，而且這種教學方法可以利用計算機軟件的優勢創造出靈活多樣的工作場景且不受行業限制，使學生對實踐問題的認識更深入，采用的應對方法更靈活。由此“計算機仿真技術”便成為專業學習及實際應用中的重要方法和技術手段。工業工程作為管理科學與工程的二級學科，其人才培養目標是培養出面向生產、管理、服務的高級專業技術和管理人才，面向的工作崗位主要有制造業現場管理、產能計算、生產計劃與控制、項目管理、精益生產等，以及服務業的流程優化、工作研究等。其中，制造業涉及行業范圍廣、產品種類多、工序過程各異，因此，在教學過程中需要通過一系列系統的實驗項目培養學生專業的問題提煉能力及問題分析能力，并采用專業的技術方法和手段有針對性的對問題本質進行處理。然而，正是由于工業工程方法應用行業的廣泛性及多樣性，使得我們不可能如其他5類工程學科般擁有自己典型的實驗實訓設備，亟需我們在實踐教學過程中探索新的教學方法與實驗支撐技術。

1工業工程實驗課程教學現狀分析

工業工程類實驗課程的教學，在傳統的教學模式中，主要是以“理論課+實驗室”的模式，強調學生對工業工程專業基本方法和技能的掌握與應用，如，工作研究、動素分析、人機工程、物流工程、流程優化、現場改善等基本技能與方法論。傳統的實驗教學過程中，基本上遵照如下流程：首先，引導學生進行以上理論課的學習，使學生知道、了解并掌握這些基本的專業手法與技能；其次，通過開設相關實驗課程讓學生對所學的這些技術方法展開實踐，從而幫助學生達到訓練并養成工業工程專業素養的目的。然而，目前所開設的相關實驗課程均是就某一獨立技術方法而展開的較為單純的技能訓練，如，工作研究的實驗主要是針對動作研究、動素分析、生產節拍平衡開展具體分析過程實踐，幫助學生深刻體會這些基本專業手法的實際應用場合；人因工程，主要是通過系列人因實驗帶領學生親身體驗，感受高度、亮度、顏色、頻繁度、規律度等人因影響因素帶給人視覺、聽覺等感官的切實感受，從而探討基于人因的合理化設計、布局及工作安排；設施規劃布局則是基于物流分析方法，通過物流強度度量，分析部門間的相關性強度，從而為合理布局、物流優化提供有效參考。以上這些實驗均對學生在工業工程專業基本方法技能的培訓上起到了有效效果。然而，卻并未在促進學生養成工業工程職業素養上發揮強化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系統工程、系統建模及仿真優化等這類有關工業工程系統設計、管理及優化的主干課程的綜合性實踐項目，要設計出針對本專業基本技能方法的綜合性實踐項目，需要的制造業相關設備、產品品種等數量巨大，且耗費大、成本高，很難從實際操作入手，計算機仿真方法不失為解決此問題的一種有效方法?；谟嬎銠C仿真技術的虛擬教學則以其高效率、低成本、內容豐富、性能有效和安全等優勢得到越來越多的應用和推廣。因此，應該將“項目教學”“案例教學”“教、學、做”一體化和基于計算機仿真技術的虛擬教學的方法結合起來，充分發揮各自的優點，提升實踐教學效果?；谟嬎銠C仿真技術的虛擬教學很容易與其它先進的教學方法相結合，因此，在工業工程類實驗課程的教學中，將基于計算機仿真技術的虛擬教學與其它教學方法相結合，有助于提高實驗課程教學效果，而且成本低、效率高，使學生可以不受場地、行業、設備與產品的限制，使學生更好的掌握專業技能和方法，并通過基于計算機仿真平臺開發的綜合性實踐項目，鍛煉學生的工業工程系統設計、管理及優化的綜合能力，培養學生的專業素養，從而促進本專業人才培養效果的提升，計算機仿真技術在工業工程類實驗課程的教學中具有重要的意義。

2計算機仿真技術在實驗課程教學中的應用

計算機仿真技術為人們提供了一個理想的實踐教學手段，目前國內外已經普遍將其應用于軍事訓練、課程教學、運動訓練以及醫學研究等方方面面。美國是計算機仿真技術虛擬現實的起源地，現在美國計算機虛擬仿真技術的發展水平也比較高，在這個領域代表了國際先進水平，也是第一個把虛擬仿真技術應用在教育教學中的國家，目前在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件等幾個方面，形成了一個比較系統的虛擬仿真教學儀器架構。如，美國的卡羅萊納州立大學利用Java技術建立了基于Web的探索式虛擬物理實驗室，主要有以下幾個模塊：基于JavaApplet的虛擬實驗設備和實驗設施、相關的實驗課程模塊、實驗結果評價模塊、協作模塊。在歐洲，英國在計算機仿真技術虛擬現實的相關領域處于領先地位，研究出了虛擬仿真軟件包，并應用在教學儀器和工業安全培訓等方面。如，英國的諾丁漢大學在教育和學術方面對虛擬仿真技術進行了研究與探索，其目標主要在于探索桌面虛擬仿真的輸入設備應用上。此外，該小組還和其他學校緊密合作，將其仿真系統應用在了特殊學生教育中。在中國，目前各個大學和科研機構也廣泛采用計算機仿真技術建立虛擬場景進行相關領域的教學與研究。例如：中國科技大學開發出第一套基于虛擬仿真的教學儀器系統——利用虛擬仿真技術進行幾何光學實驗平臺的開發，系統將計算機輔助教學儀器的智能化儀器、計算機技術、虛擬仿真和物理教學儀器等有機結合，把物理教學儀器系統推進到了新的領域；北京潤尼爾網絡科技有限公司以北京郵電大學強勢的網絡、通訊、電子三門學科為基礎，采用JavaApplet技術、B/S結構、J2EE框架，為解決高校日趨緊張的實驗設備及實驗場地等實驗教學問題，由北京郵電大學網絡教育技術研究所組織精英力量，經過多年研究，開發出了配套的虛擬實驗系統。通過對國內、外的基于計算機仿真的虛擬現實教學應用情況進行對比，我們發現：當前，國外基于計算機仿真的虛擬實驗比國內開發時間早，應用相對成熟，不管是在仿真器材還是仿真軟件上都比較豐富、且功能較多；同時，國外很多成熟的仿真實驗產品價格普遍偏高，且技術難度也不太適合本科學生，更適合研究所或工程師使用。盡管如此，我國還是有很多現行的成熟的計算機仿真軟件供我們選擇，這些成熟的仿真軟件具有界面友好、可擴充性、支持二次開發等特性，甚至大多實現模塊化利于定制化實驗的開發，基本上能滿足國內高等院校實驗教學需要及豐富的仿真實驗需求。因此，國內很多高校及科研院所普遍采用購買成熟的仿真軟件產品，基于自身的仿真實驗需求進行對應的二次開發，從而設計出適合自己的基于計算機仿真的虛擬實驗平臺，并得到了很好的應用發展。就工業工程類實驗課程而言，現在市面上流行的仿真軟件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供給我們一個良好的仿真實驗平臺，供我們在這些平臺上進行綜合性實踐項目的構建和開發。

3基于計算機仿真技術的實驗教學模式開發

在深度分析學生學習特點和企業真實需求的基礎上，基于建構主義學習理論和混合式學習理論，按照社會發展對人才培養的要求，結合計算機仿真實驗教學設計的基本原則，借鑒信息化和項目教學、案例教學設計方法，探索出基于實踐項目、真實案例和工作任務的計算機仿真實驗教學模式，實現了“教、學、做”一體化的實驗設計。該模式由“項目導入、制定計劃、實施計劃和成果展示與評價”4個環節組成，其中，計算機仿真實驗教學貫穿了該模式的所有環節。下面簡單介紹該模式的具體實施方案。

（1）在“項目導入”環節，專業教師的活動包括：借助選定的計算機仿真實驗平臺，導入項目任務及目標、展示項目結果，讓學生對項目有一個直觀的認識，然后再布置具體的實踐任務；利用計算機仿真實驗平臺，讓學生明確自己應當完成的具體任務和完成任務后可以獲得哪些知識以及達到什么樣的技能水平；在充分考慮學生的現有知識和能力水平的基礎上，適當采取分工協作方式，安排具體的任務完成時間及成果的評定方法等。

（2）在“制定計劃”環節，學生的活動包括：通過自主學習、分工協作等方式，對具體實踐項目的目標、任務進行分析；確定任務所涉及的專業方法和技能手段，充分應用已掌握的專業知識和能力，借助計算機仿真實驗平臺，設計出仿真實驗模型幫助決策與優化；確定仿真實驗任務的實施步驟，為仿真實驗任務的實施做好充分的準備。

（3）在“實施計劃”環節，學生的活動包括：在計算機仿真實驗平臺上，按照擬定的計劃，逐步完成實踐項目的仿真任務；在完成實踐項目仿真任務的過程中，學生通過應用所學專業知識和技能，建構自己的專業知識，從而幫助自己養成專業素養。

（4）在“展示與評價”環節，學生的工作包括：在計算機仿真實驗平臺上展示自己的實踐項目仿真成果；參與討論和評價；通過對比分析，學生對自己的實踐項目展開進一步的仿真優化處理。

4結語

將計算機仿真技術與項目教學、案例教學更加緊密的結合起來，能夠更好的實現“教、學、做”一體化，并且，在顯著改善實驗教學條件、提升實驗教學效果的同時，減少了設備消耗，尤其是耗材的使用量，節省了實驗經費，而且克服了時間與空間上的限制，使工業工程綜合實驗課的開課率和學生的專業綜合能力得到顯著提升。計算機仿真技術在專業實驗教學方面的應用前景廣泛,值得深入研究。

參考文獻

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第5篇：虛擬仿真技術的優勢范文

關鍵詞 虛擬制造技術；信息化；仿真技術

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）20-0010-02

當今隨著科技進步和人類生活水平的提高，消費市場已經逐步進入需求個性化、多樣化、快速響應的時代。在競爭日趨激烈的全球市場環境下，消費產品企業必須能夠更好地滿足市場快速反應的需求，即要以更短的產品開發周期，個性化的產品服務，更高的產品質量，更低廉的制造成本和更好的售后服務來贏得客戶市場。為應對快速變化的產品變更，制造企業的生產加工活動必須與時俱進，具備柔性的生產加工能力。隨著近年來計算機軟硬件技術的快速發展和生產管理理念升級，20世紀90年代以來產生了很多創新的概念和方法，虛擬制造（Virtual Manufacture，VR）就是其中一種全新的制造體系和模式創新方法。在虛擬制造系統中，充分利用信息技術、三維仿真技術、計算機技術對制造系統進行系統化組織與分析，在基礎上采采集相關的數據進行系統建模，從而不斷優化整個設計過程。整個過程采用虛擬制造技術，并沒有制造實物產品，而是利用計算機進行模擬整個制造過程。從而可以做出更為準確的決策與優化方案，大大提高了企業的快速響應和市場開拓能力，降低企業決策風險。

1 虛擬制造技術簡介

1.1 虛擬制造技術簡介

目前，信息技術技術發展日新月異，信息技術的迅猛發展給制造業的發展提供了巨大支持。從世界制造業發展潮流來看，信息技術與制造業的不斷融合是必然的趨勢。在這個領域產生了很多新概念，其中虛擬制造技術引起了廣泛的關注。所謂虛擬制造技術是采用計算機仿真與虛擬現實技術，在高性能計算機及軟件技術的支持下，實現產品設計工藝規劃、制造流程、性能分析、質量檢驗，并進行過程管理與控制。從這個概念我們可以看出，虛擬生產技術并沒有生產出實物產品，這是與傳統的制造加工過程最明顯的不同。虛擬生產技術將傳統的設計加工過程在計算機上進行虛擬演示，在計算機整個模擬過程中，設計師可以清楚看到產品虛擬加工的整個過程，設計人員可以隨時在虛擬的空間中根據市場需要和用戶需求對產品設計進行不斷的修改和完善。虛擬制造技術的出現只有幾年的時間，但對制造業的影響是巨大的，虛擬技術擺脫了傳統制造業設計、生產的不可逆性，優化了產品的設計流程，提高了產品的設計質量，縮短了產品的研發周期，在極短的時間內迎合市場需求，生產出用戶受歡迎的產品，占領市場，贏得競爭優勢。

1.2 虛擬制造的關鍵技術

虛擬制造技術是制造技術的一大突破，也是未來制造技術發展的潮流。事實上，虛擬生產技術涉及范圍很廣，應用也比較廣泛，其核心技術分別是信息技術、仿真技術以及虛擬現實技術。

1.2.1 信息技術

在現代制造技術中的信息技術主要包括管理信息系統（MIS）技術、生產排程系統、倉儲管理系統（WMS）、配送優化系統等。通過虛擬制造系統應用，可以模擬這些系統運行情況，設計合理的系統功能和數據庫結構。

1.2.2 仿真技術

計算機仿真技術是以計算機系統為基礎，根據用戶的要求建立實際系統的數學模型，并使之轉換為仿真模型，在不同的工況下在計算機系統中運行演示，從而真實地展現實際系統運行狀態的過程。仿真技術主要優點有：

1）減少方案設計與開發時間。

2）減少運營瓶頸的風險。

3）降低方案改善成本。

1.2.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術是一種綜合計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、人機交互技術、網絡技術、立體顯示技術以及仿真技術等多種科學及時而發展起來的計算機領域的新技術。

它包括以下關鍵技術：

1）動態環境建模技術。

2）三維顯示和傳感器技術。

3）實時三維圖形生成技術。

4）系統集成技術。

2 虛擬制造技術在家電制造業中的應用

家電是制造業中競爭最為激烈的領域之一，我國的家電企業經過短短幾十年的發展，通過人性化的產品設計、敏捷的市場反應能力和低廉的制作成本，目前已經在以高科技為依托的家電市場上找到了立足點，特別是以電視、空調、冰箱為代表的大家電在國內市場占有率超過70%。家電業為了提高產品的市場競爭力，對產品的制造技術的應用力度明顯加大，隨著CAD，CAM等技術的廣泛應用，家電產品在產品設計和質量標準上得到了大大改善，產品更新換代速度加大，市場競爭力不斷加強，其中虛擬制造技術的使用更使得家電產品設計與制造發生了根本性的改變。下面本文分別對虛擬制造技術在家電制造業中的虛擬設計、虛擬產品制造來闡述虛擬制造技術在家電制造業的應用。

2.1 虛擬設計在家電產品設計中的應用

設計階段是家電產品走入市場的最重要階段，這個階段對產品的質量和成本具有重要影響。在家電產品設計階段利用虛擬技術是家電設計領域的一大突破，家電設計師們利用虛擬技術對家電產品這個過程進行計算機模擬，與以往的實物模型設計不同，采用虛擬技術后，設計師們對虛擬的家電產品進行零部件裝配，大大提高了設計效率和質量。還可以通過動畫演示來展示家電產品的性能和結構，發現問題及時進行修改和補充，尤其是對家電產品的零部件進行有限元分析，來對家電產品的可加工性、可采購性、可裝配性等因素進行分析，并參考客戶反饋的意見進行優化綜合優化設計，必要時用快速成型樣機予以驗證。

虛擬產品設計主要包含以下兩類。

1）增強的可視化系統。

利用先行的CAD系統進行建模，在對數據格式進行轉換后輸入虛擬環境系統進行進一步的設計；目前的虛擬設計系統大都屬于這種類型。

2）基于虛擬現實的CAD系統。

CAD技術最早的應用就是在設計中，將虛擬技術用于CAD系統中，創建虛擬現實的集成化CAD系統，這種系統不再是傳統的二維交互手段進行建模，而直接是進行三維設計，用戶可以在這種虛擬環境中進行設計活動，大大提高設計效率。另外，這種系統也支持其它的輸入方法，如語音識別、手勢和眼神跟蹤等。整個系統操作方便、簡單易懂，設計人員經過簡單了解后就可以進行操作，不需要進行專門的培訓，因而擁有廣闊的應用市場。

2.2 虛擬產品制造在家電生產中的應用

虛擬產品制造在家電生產中的應用主要是虛擬家電產品生產線制造流程。利用計算機仿真技術，模擬產品生產整體流程，對生產線規劃方案進行評估，擇優選擇設計方案，大大降低產品生產風險，降低后期生產線改造成本，并對部分難以通過手工分析的復雜控制邏輯模塊進行仿真分析，驗證優化生產線控制邏輯，以實現設備、人員、物料、生產計劃的最優化運作。圖1為虛擬制造分析流程。

圖1 虛擬制造分析流程

進行生產系統仿真分析主要包含以下步驟：系統分析收集數據抽象系統模型建立仿真模型運行仿真模型仿真實驗輸出結果并分析。圖2為仿真技術在生產線規劃中的應用。

2.3 應用虛擬制造技術可以給家電企業帶來的好處

1）為家電制造企業提供高質量的設計產品，虛擬制造技術在家電生產領域的應用，改變了家電產品設計模式，降低了設計成本，設計師們可以在計算機虛擬環境中正確處理家電產品生產成本與效率之間的關系，幫助管理者做出正確的決策，獲取最大利潤。

2）家電產品開發中使用虛擬制造技術，可以在建模方法、虛擬運動仿真中的運動鏈簡化和等價轉換的精度評價等技術或應用上有所創新，

3）家電制造企業采用虛擬制造技術，可以迅速根據市場的發展以及用戶的要求來修改產品設計，實現了家電產品的定制化設計和生產，為家電產品迅速占據市場形成競爭優勢提供了巨大幫助。

圖2 虛擬制造中的生產系統仿真技術

3 總結

結合本文所述和相關文獻知識，虛擬制造技術是制造技術的一大突破，虛擬制造技術在制造行業的使用可以大大提高制造業的生產效率，降低成本。對家電制造行業而言，隨著家電市場競爭的日益白熱化，傳統的家電生產方式已經滯后于家電市場的發展以及用戶的實際需要，急需創造新的制造技術突破口。在這方面，虛擬制造技術的使用更使得家電產品設計與制造發生了根本性的改變，幫助家電企業迅速的適應市場需求、形成競爭優勢。當然，虛擬制造技術在我國發展不過短短幾年，還處于理論研究階段，對于我國制造行業而言，要積極借鑒國外成熟的虛擬制造技術理論，與我國實際相結合，在生產實踐中不斷完善和強化，最終進行大規模的推廣和應用。

參考文獻

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第6篇：虛擬仿真技術的優勢范文

【關鍵詞】計算機；仿真；發展

1引言

自改革開放以來，計算機技術發展不斷加快，信息處理技術也得到了進一步的提升，讓仿真技術擁有更為廣闊的應用控制。為了更好地做出全面的運行行為分析，需要做好計算機仿真的應用與研究，最終滿足提高計算機仿真技術的目的，使其在各個領域的作用都可以得到良好發揮。

2計算機仿真的發展

隨著圖形圖像技術與計算機技術的發展，計算機仿真技術也有所提高，縱觀歷史發展之河，計算機仿真主要發展分為幾個階段。第一，模型試驗。這屬于一種古老的方式，是基于物理模型的一種試驗，不僅費時費力，還浪費材料。第二，數字化仿真。通過計算機技術做好相應的分析，但是計算機分析的結果卻存在局限性，無法作輔導直觀的表達。第三，圖像化仿真。通過三維圖形技術的利用，將計算結果表達出來，具備重復使用以及科學性的優勢。第四，虛擬現實技術。不但可以利用圖形圖像技術來對仿真結果進行表達；另外，通過觸摸儀器的利用，也可以為人們傳遞逼真的現實環境，讓人們愿意沉浸其中。

3計算機仿真技術特點

第一，根據實際的需求，可以對模型參數進行調整、修改以及補充。人們可以獲取想要的結果，改善研究計劃。相比傳統的物理實驗，仿真技術操作成本更低，不存在風險，而且更加靈活。第二，計算機模擬結果是一個極短時間的仿真，可以及時地提供生產實踐指導。第三，仿真結果不僅準確，而且可靠。只要仿真模型、仿真程序以及系統模式是科學合理的，其結果就一定是準確的。傳統的模擬技術屬于迭代的過程，在一定程度上，一個真正系統的性能，抽象的模型，在通過假設與實驗之后，受試者閱讀輸出與驗證模型，根據相關的參數以及模型的變化進行判斷，不僅效率偏低，而且還會受到環境、安全等因素的影響，很難讓仿真結果符合人們的意愿。計算機仿真技術以及科學技術是基于系統仿真結果而建立起來的，在動力模型試驗的條件之下，不會受到過大的環境影響，其效率更高、安全性更高，能夠對時間規模進行改變，進而成為設計、運行、評估、培訓系統，特別是復雜系統的關鍵工具。

4計算機仿真的步驟及關鍵技術

開展計算機仿真的步驟。第一，建立出數學模型。通過專家經驗以及觀測數據表達的分析，利用各種手段做出考慮，然后建立一個數學模型。第二，將數據模型程序化，利用先進的自動編程軟件，通過交互式的操作，就可以將數據模型程序化完成。第三，仿真實驗。在進行仿真實驗之前，需要設計一套實驗方案，并按照實際要求運行仿真模型，以滿足實驗需求。在計算機仿真的計算中，包含幾個關鍵技術。第一，智能化仿真。通過科學技術，在整個仿真過程中植入人類的思維行為，并以知識作為其核心，進行開發研究，通過仿真技術和人工智能的相互結合，就能夠仿照出接近于現實的物體和景物，滿足人們的實際需求。第二，仿真面向具體的對象。由于人們主觀的意識，通過功能設計的研究與發展，對圖片與動畫進行整合，就能夠實現對象對信息的獲取，最終帶動系統活動。第三，人機仿真和諧。站在多媒體、虛擬以及可視化的仿真角度，就可以將計算機仿真的實際作用反映出來。第四，分布交互仿真。通過現代化網絡計算機技術的運用，可以實現仿真設備的互連，讓空間與時間相互配合，這樣就能夠達到仿真環境的虛擬。

5計算機仿真技術的應用

5.1軍事領域

在軍事領域中運用計算機仿真技術，主要是貫穿武器裝備的設計、研制、生產、使用和維護。設計階段，需要針對設計的實物做好仿真模型的試驗，這樣可以將產品設計的風險降低；研制過程，通過仿真技術，可以完成項目的檢測與調試，避免出現不必要的環節，同時，研制進度也能加快；生產階段，通過仿真模型，可以實現武器裝備的測試，以確定產品是否能夠滿足質量標準；維護階段，通過仿真模型可以對產品性能進行綜合化評估，并建立出預控方案。在軍事領域中運用計算機仿真技術，就可以將研制武器裝備的周期加快，這樣也可以節約成本，降低風險，將產品的綜合性能提高到新的高度。

5.2教育教學領域

在教育教學領域中運用計算機仿真技術，可以滿足課堂教學質量與效率的要求。通過仿真模型的教學試驗仿真與動態試驗的相互結合，就可以將抽象化的內容實體化，如此就能讓學生對仿真計算的方法以及網絡模型有一個更深入的了解，最終滿足教學所需。5.3工業領域隨著工業的不斷發展，工業領域涉及到的項目與系統等都具備一定的特殊性與復雜性，通過計算機仿真技術，就可以提高生產的經濟性與安全性，也可以對工業項目生產的機理和規定有更進一步的了解，提供理論依據以支持工業產品的性能指標。一般來說，主要是在石油化工、設備儀器、電子產品和汽車等領域使用。

6計算機仿真技術未來的發展

隨著計算機科學技術的發展，計算機仿真技術發展也在不斷完善。在新的發展空間、發展條件之下，計算機仿真技術發展集中在兩個方面。

6.1網絡化計算機仿真技術

由于當前計算機仿真系統所開發出來的并不兼容，也不能實現相互之間的轉移，導致共享存在一定的難度。由于開發成本過高，并且需要耗費大量的時間，所以一直無法滿足物盡其用的功能。為了將這一部分問題解決，實現網絡化的計算機仿真技術，就能夠達到資源共享的目的。在未來，這一趨勢必定會擁有極為廣闊的發展前景，并且也可以避免因為二次開發所造成的投資成本費用的大幅度增加。另外，在這一過程中，還可以得到一定共享費用的回收，帶來一定的經濟效益。

6.2虛擬制造技術

隨著虛擬制造技術不斷端深入，使得計算機仿真技術也擁有另一個重要的發展方向。在20世紀的末期，虛擬制造技術得以發展。在計算機上運用虛擬制造技術，主要是實現從產品的設計階段到產品的出廠階段以及企業各個級過程的控制與管理，都需要通過計算機仿真技術才能夠將其實現。另外，通過虛擬制造，也使得制造技術不必再對原本的生產經驗過于依賴，可以實現多維度的制造預測，這樣就能夠促進機械制造領域更好、更快的發展下去，讓其擁有更為廣闊的前景。

7結束語

隨著計算機技術的不斷發展，計算機仿真技術發展已經成為計算機領域的一大趨勢，并且在未來的發展道路上也可以獲得提高與完善。所以，以計算機為基礎的仿真技術，再配合上通信技術與計算機技術，就可以促進信息化以及社會現代化的發展，再以此為基礎，就可以推動仿真技術的發展。因此，我們可以清楚地了解到，不斷地擴大計算機仿真技術應用領域，才能夠將其應用效果擴大，讓其擁有更為廣闊的發展空間。

參考文獻

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第7篇：虛擬仿真技術的優勢范文

Abstract： The microprocessor class is a professional course with very important practice in electric field， and is also a very abstract course， while traditional microprocessor class teaching form makes learning boring， teaching difficult. To solve this problem， and improve learning interest and teaching quality， based on the characteristics and advantages of virtual simulation software， the paper proposed applying the virtual simulation technology to the related links of teaching， and analyzed the promoting effect of virtual simulation software on microprocessor class teaching.

關鍵詞： 虛擬技術；微處理器；教學

Key words： virtual technology；MPU；teaching

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）33-0252-02

0 引言

隨著計算機技術、電子技術的不斷發展，為了提高生產效率和保證運行的安全性，各類微處理器已經被廣泛應用于我們生活中的多個領域，工業自動化流水線的檢測控制和數據處理，通信設施的網絡通訊和數據傳輸，家用電器的自動控制，汽車安全檢測保障系統，機器人，醫療等等。因此，目前大多數電類相關專業都開設了關于微處理器的相關課程，當然根據需要所學習的微處理器的型號不盡相同。

對于傳統的微處理器教學基本上都是以課堂理論教學為主，輔以相當課時的實驗操作。而微處理器的應用無論是硬件設計還是軟件設計都有很強綜合性和抽象性，其不僅涉及到對模擬電子技術、數字電子技術、傳感器檢測、控制等諸多基礎類課程的綜合應用，而且要在使用匯編語言、高級語言等進行軟件設計時具有良好的邏輯性、條理性、靈活性。這就使得微處理器類課程相對較為枯燥，難以理解，難教難學，“可學性”和“可授性”難以達到教學目標。因此，將虛擬軟件應用到微處理器類課程的教學當中，使微處理器對于學生是“看得見，摸得著”，讓學生在課堂中就能夠進行操作應用，不僅可以提高其學習興趣和主動性，而且能夠更好的掌握微處理器的應用開發技能。

1 虛擬仿真軟件

虛擬仿真技術的發展不僅使得電子設計類生產設計開發的成本得到大幅度的降低，而且開發設計周期大大縮短。虛擬技術的發展不僅對生產設計開發有著深遠的意義，而且有助于教學過程中對理論知識的理解和實踐。

目前電子設計類的虛擬仿真軟件有很多種，如Proteus、SPICE、EWB、Matlab、Protel等等，這些虛擬仿真軟件不僅具有大量的電子元器件庫，而且配備了較為齊全的虛擬儀器、儀表。通過使用這些虛擬仿真技術軟件在計算機中進行電子電路的仿真設計，不僅使得電路設計簡單方便，而且不需要進行實際的焊接，節省了設計時間，而且在使用相應的儀器儀表進行調試時不用擔心損壞，另外，通過虛擬軟件還可以進行多種電路分析，同時也可以進行PCB電路板的制作等。

1.1 Proteus仿真軟件 在諸多的虛擬仿真軟件中，英國Lab Center Electronics公司研發的Proteus軟件在開發微處理器系統方面具有獨特的優勢，其不僅具有模擬電子技術、數字電子技術、數?；旌想娮釉O計與仿真功能，更是目前世界上最先進的基于微處理器應用系統軟、硬件設計的仿真軟件。[1]其包含了51系列、PIC系列、ARM系列、AVR系列等多種類型的微處理器模型，而且還有多種傳感器和的前向通道和后向通道的芯片和控制執行機構模型，可滿足大多數控制、檢測等系統的設計仿真。

1.2 編程軟件 為了實現微處理器應用系統功能，不僅需要完成硬件的功能性、抗干擾性設計，而且還要完成軟件程序的邏輯性、功能性設計。目前常用的微處理器程序設計軟件有Wave、Keil、ICC、codevision、MPLAB等，其中keil C軟件是51系列微處理器使用最為普遍的，而AVR系列微處理使用的是ICC，PIC系列微處理使用的是MPLAB。

這些程序設計軟件很好的利用了Proteus軟件提供的第三方動態接口，兩者配合使用可使軟件程序設計、編譯、調試與硬件系統仿真完美的進行結合，形成功能強大的微處理器仿真平臺。[2]

2 教學應用和影響

2.1 課堂教學 傳統的微處理器類課程教學偏重于理論講解，學生除了少數的實驗學時能認識真正的芯片、電路以及簡單的程序驗證外，很少能夠親身體會電路設計和程序編寫。這就使得在學習過程比較枯燥，難于理解。而且由于教師在傳授相關知識的過程中無法以實際微處理器為例進行演示，看不到實際效果，也使得教授過程比較困難。

將虛擬仿真技術引入課程，在課堂理論授課的過程中利用計算機輔助技術將微處理器的工作狀態和程序運行狀態進行演示，能夠生動的反映相應的動作，就使得抽象的理論形象化、直觀化，便于學生理解和教師講授。通過這種教學模式不僅提高了學生的學習興趣、理解程度，改善了教學效率和質量，而且豐富了教師的教學內容，改善了教學手段。

2.2 實驗教學 微處理類課程學習的目的是應用，它是一門實用性很強的課程，所以理論學習是為實踐服務的，而在以往的實驗教學環節中，大部分的實驗是驗證性的實驗，缺少設計性、綜合性試驗，即實驗設備上的電路都是設計成型的，學生獨立設計的部分較少，而且大部分程序也是給出的，這就使得學生獨立思考、設計部分較少。

而利用虛擬仿真技術，讓學生運用虛擬仿真軟件對實驗內容進行設計，獨立完成對硬件部分的設計和軟件程序的編寫，并演示實驗相關要求的現象和結果。這使得學生的實驗興趣大大提高，而且由于電路和程序都是學生自主、獨立完成的，學生的學習自信心也得到很大的增強。另外，由于虛擬仿真軟件中的元器件參數是可以修改的，并且不需要焊接、安裝的工序，就可以快速得到仿真結果，學生可以針對自己的設計提出各種設計方案，不但鍛煉了提出問題、分析問題、解決問題的能力，激發了創新意識，而且也培養訓練了學生的系統設計能力。

2.3 實踐教學 一般而言實踐類課程是指課程設計和畢業設計等綜合性設計類型的教學模式。這類教學模式大部分都是由指導教師布置設計題目或設計范圍，而由學生通過查閱相關資料進行設計分析，形成以理論設計為主的設計報告，這就缺少了對理論設計結果或過程的實踐驗證。

而將虛擬仿真技術應用到實踐教學環節，學生只需要使用電腦就可以完成實踐類課程的設計任務，利用虛擬仿真軟件設計后在進入實驗室操作或實際制作，既可將理論設計通過虛擬仿真軟件演示出來，又避免為了驗證理論正確性需要實際設計、制作系統的缺陷。這種實踐理論設計和虛擬仿真結合的方式，既發揮了虛擬軟件實效、經濟的優勢，節約、合理利用實驗室硬件資源，又培養了學生設計制作的能力。

2.4 競賽和創新活動 國內和國際有很多電類競賽類項目及創新活動可供在校學生參加，而各類大賽和創新活動不僅僅檢驗學生對知識的掌握程度，而且還要求學生具有很強的知識應用和實踐設計能力。在競賽和創新中使用虛擬仿真軟件進行輔助設計，不僅可以縮短設計開發周期，而且減小了硬件成本的投入。使得學生能夠更加全面的接觸和使用各類電子類器件，利用動態元件仿真模型，不僅是人機交互方式仿真可以成為現實，而且使仿真形象生動，創造出極為接近現實的環境。[3]

當然，虛擬仿真軟件很好的輔助了教學，改善了教學手段，生動了教學內容，形象地將抽象不易理解的知識用虛擬仿真的方式體現出來，使學生增強了學習興趣，培養了自主學習能力。但是知識的學習和實踐的應用是不能夠單純的依靠虛擬仿真的，學生對真正的元器件的封裝、檢測、使用等相關知識也是需要掌握的，同時也要熟悉操作各類儀器、儀表，學習實際系統的布局、布線、安裝調試等多方面的知識。所以，要使虛擬仿真技術能夠更好地為教學服務，采用虛實結合的方式，一方面強調仿真實驗對教學的輔助作用，另一方面認識到實際動手能力的重要性，兩者相輔相成，有機結合。[4]

3 結束語

虛擬仿真技術在微處理器類課程教學中的應用不僅可以使課堂上抽象難懂的知識便于學生理解和接受，而且便于學生課后鞏固所學知識，更有助于學生學習興趣和動手能力培養。同時，利用虛擬仿真技術能夠使教學和實踐、理論和應用很好的結合起來，引導學生的創新意識和培養學生的創新能力，通過對仿真結果的分析和運行，增強了學生的自信心。實踐證明，合理的利用虛擬仿真技術，在教學中科學分配虛實之間的比例，這將成為微處理類課程教學發展的重要方向和重要手段。

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第8篇：虛擬仿真技術的優勢范文

【關鍵詞】汽車維修；教學；仿真技術；應用

一、前言

隨著社會經濟與信息技術的快速發展，對于汽車維修教學所提出的要求也不斷增加和提高，而如何培養高技術的維修人才也成為了當前汽車維修教學所研究的一個重要課題。在汽車維修教學中，若缺乏相應的實戰練習，很容易使學生基本操作技能得不到提高，但是若在教學中，每個環節都采取實地練習，勢必會加大教學的成本，而這對于學校而言，也是其當前面臨的一個主要難題。

二、在汽車維修教學中應用仿真技術的優勢

仿真技術作為一門多學科綜合技術，其基礎主要有控制論、信息技術、系統論以及相似原理，將計算機或者專用設備來作為技術實施的主要工具，通過系統模型對設想系統、實際系統實施動態試驗。

在汽車維修教學中，汽車零件的拆卸、裝配等均是非常耗時的工作，而這些工作的完成時間對于維修任務的完成效率而言，也會造成不同程度的影響。針對這種情況，要想更快且更好地來完成各項維修任務，就必須要熟練掌握汽車拆裝技能，基于拆裝規范要求來進行作業，但是要想達到上述這些要求，就必須要加強學生的實訓，由于在實訓教學過程中，所需的設備以及器材較多，所需的教學實習場地也相對比較大，使得很多學校不太重視這方面的內容，而最終導致學生實踐操作能力低下。鑒于這種情況，在汽車維修教學中，引入仿真技術，將汽車各零件的構成、分解、檢驗、調整、拆卸以及裝配等結合在一起，借助于計算技術來虛擬再現這些場景，這樣學生就能夠通過計算機來進行汽車構造原理以及維修操作的模擬，繼而使其能夠更好地掌握實際操作技能、方式以及要領等。在汽車維修教學中應用仿真技術不僅可使維修工的培養時間有效地縮短，減少教學實習場地與訓練器材等所投入的費用，同時在很大程度上也使教師工作量得到了減少，有利于最大經濟效益以及社會效益的實現。

三、在汽車維修教學中仿真技術的具體應用

（一）汽車維修仿真系統

在仿真技術的基礎上來構建汽車維修模擬仿真系統，該系統具備以下四種功能：

第一，可使汽車這種虛擬部件得到動態且實時地展示。在教學中，學生可通過在計算機上的操作，輕松完成對發動機或者變速器等的解剖、翻轉以及平移等各種操作。同時該系統還可將汽車部件和各部件之間的裝配關系全視角的展示出來，使學生能夠更為直觀、快捷以及形象地了解汽車構造特征，并在其頭腦中構建一個全方位形象，繼而為學生維修操作技能的提高打好基礎。

第二，可逐步分解并裝配、調整汽車的整個構造以及各部件，通過仿真模擬汽車的拆裝維修過程與調整過程，來構建虛擬場所，學生在這一場所中通過分析，可及時解決其在汽車維修中遇到的各種問題。在該系統中最基本的一個內容就是根據技術規范要求以及步驟順序等逐步分解整車或者各部件，反之根據技術要求與具體步驟來把這些分散零件組裝成為整車。除此之外，在整個裝配階段，還需實施大量調整工作。在實際教學中，學生只需要對虛擬部件進行觀察和分析，選用正確工具，利用鼠標來選擇相應的部件，最后在計算機所彈出的這一數據輸入對話框中將力矩數據輸入到其中，就可完成相應的虛擬拆裝作業。

第三，該系統可自動演示汽車整個分解過程以及裝配過程。在汽車維修教學中，初學者可通過該系統事先對整車以及各部件分解過程與裝配過程進行觀看，繼而使其在頭腦中對于汽車維修有一個基本的認知。而使用人員則可基于自身的實際需求，選擇不同部位或者視角來進行學習，通過這種具有針對性的學習，可使學生更快地掌握各種維修操作技能。

第四，可實現評估與考核的模擬。通過計算機統計能力與數據分析能力的應用，來構建具備考核功能的模塊，該模塊不僅可進行單機自測，同時還不會受到數量上的限制實現網絡的模擬考核，既可同時出題進行統一的考核，也可進行分組考核，在該模塊中，每一個項目都具備相應的自動評分功能。在評估考核指標中主要包含維修時間、結果及計算機自動統計操作所得到的分數，根據該考核結果，教師可綜合評定學生。

（二）應用實現措施

第一，通過仿真技術所具備的三維模擬技術來進行整車三維造型的模擬，在這一環節中，可通過PROE、3D-MAX、UG或者MAYA等軟件來進行模擬，基于汽車維修中具體維修項目，真實且全面地對汽車零件、裝配以及其物理特性等進行模擬，確保所模擬的內容和工程實際情況相同，并非一種簡單實體造型，最后，再將其統一輸出成為一種純三維模型的格式。

第二，在模擬好三維造型以后，借助于當前先進VIRTOOLS虛擬引擎的應用，通過3D部件來進行三維場景的構建，以此達到模擬交互的目的，同時還應設置相應的步驟關卡。通過制作這種虛擬場景，使每一個3D部件均有屬于自身個性特征以及交互的能力，當在和使用人員進行交互的過程中，可根據不同需求做出相應的反映，并反饋出相對應的數據。

第三，構建全面且真實的汽車維修數據庫?？赏ㄟ^ACCESS與SQL-SERVER等軟件來進行網絡數據庫以及單機版數據庫的構建，基于汽車維修項目的實際需求來構建相對應的數據庫。最后，還應進行各項管控、考核程序的編寫，從而確保汽車維修教學活動有序地進行。

（三）應用效果

第一，便于學生思維的啟迪，使學生的想象力更為豐富，學生通過在這種虛擬場景中的訓練獲得相應的操作技能和結論，在經過分析和整理后，成為一種新成果或者新結論，繼而提升學生感知效果。除此之外，這種教學還便于學生理解能力以及認知能力的提升，在以往的教學中，學生在知識的理解和掌握上一般停留于表面，而這也使得其認知效果達不到預期的目標。而在汽車維修教學中應用仿真技術，可將在電子教學中所遇到的問題得到及時地解決，同時在這種虛擬場景的訓練過程中，學生所獲得的信息更加直觀、生動和形象，便于學生的理解與記憶。

第二，在汽車維修中應用仿真技術，在虛擬場景中，通過虛擬技術，學生可以自己來進行故障的設置，基于自設的這些故障來實施檢測以及試驗，通過這種方式，可有效避免學生在實地訓練中可能遇到的各種危險。同時采用該技術，還可有效緩解在教學中所存的教學資源短缺這一問題。

四、結束語

綜上所述，文章所介紹的這一汽車維修模擬仿真系統在實際應用中，所獲得成效良好，不僅調動和激發了學生學習動力與興趣，使汽車維修教學效率得到了提高，同時還便于學生對理論知識的理解，進一步提高了學生的操作技能水平。

參考文獻：

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[3] 黃永亮.仿真技術在汽車維修教學中的應用探討[J].電子制作，2013，（9）：234-234.

第9篇：虛擬仿真技術的優勢范文

關鍵詞 電子計算機；電力拖動；虛擬實驗

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0132-02

Abstract： The emergence of electronic computer technology and development， is the cross time in the history of science innovation. Along with the development of the computer， that is associated with the electronic computer technology also emerge such as blowout， and the birth of the computer simulation technology is one of many new technology. Apply the simulation technology to the electric drive system of virtual experiment， the abstract theory of intuitive display in order to facilitate understanding. Combined with the virtual experiment also has the advantages of low cost and high efficiency， therefore to pay attention to and the use in the electric drive system.

Key word： electronic computer；electric drive；virtual experiment

隨著社會經濟的發展，以及人們素質的普遍提高，社會對人們的要求也日益提高。但是由于種種方面的限制，諸如資金的不足，實踐活動的缺乏等種種因素，導致實際操作能力與創新能力缺乏。而虛擬實驗技術的引用能夠大大緩解以上種種因素的限制。具體到電力拖動的虛擬實驗技術當中，MATLAB等軟件的運用，成為了虛擬實驗開發與創新技術培養的全新方式。

1 虛擬實驗

1.1 概述

虛擬實驗是在計算機仿真基礎上發展起來的一項應用技術。利用計算機的強大功能可虛擬仿真實際的物理系統。眾多計算機仿真軟件的不斷被研發出來，并應用于科研技術設計之中，做出了極為巨大的貢獻。PISPCE和MATLAB是當今較為常見的計算機仿真軟件，其中MATLAB是虛擬實驗的主要開發軟件。

1.2 優勢

在如今大多電機課程實驗設備條件下，運用直流電機作為調速對象，僅僅只能開出直流調速系統實驗。傳統實驗雖然擁有眾多優勢，但是劣勢也顯而易見，諸如體積巨大，維護繁瑣，故障頻出，購置需要大量資金等。同時在培養方面也具有巨大局限，如容納人數的數量方面受到限制，對實驗計劃和方案制定會提出很高的要求，容錯率很低，難以滿足人才培養的需求。因此，由于傳統實驗存在的種種不足，襯托出了虛擬實驗多種優勢?；谟嬎銠C平臺上的虛擬實驗技術將以上劣勢化為優勢，對儀器和設備幾乎沒有需求，同時節省資金和空間。

2 具體運用

通過在計算機外接設備上的點擊與拖動，將虛擬的各種儀器，按實驗的目標與步驟整合成一個完整實驗系統的過程，就是虛擬實驗。而實驗條件的變動，數據的收集匯總，實驗結果的分析歸納三個方面全部完成，才意味著整個實驗的達成。本文以帶有RLC濾波器的交流電機變頻調速實驗作為實例，實驗中包括電機、電力電子、驅動控制三個方面，分析虛擬實驗的強大作用，并與傳統實驗進行比較。

2.1 模型的建立

將電壓源型逆變器、電動機主回路以及RLC濾波器通過使用MATLAB中PSB庫中的元件模型完成建立。一般出現超過功率變換電路的情況，并產生多環節控制，多信號反饋，多非線性環節的特征，說明控制電路規模較大，需要大量運用集成電路。但是，基于對電路的控制，其輸入輸出特性是我們研究所要了解的主要目標，而其內部的電壓與電流則是可有可無的旁枝末節，導致無法使用虛擬實驗來進行電路的控制。所以想要實現仿真的方式，可以通過SIMULINK數學函數進行SPWM的調制電路模型的驅動控制。而右圖即為所示。

2.2 模型參數的構建

通過鼠標對元件圖標的點擊，在出現的參數設置對話框輸入諸如電機的額定電壓、功率、頻率、轉動慣量和定轉子數據等各種必要參數。通過濾波效果進行濾波器的RLC參數的設計與運算。在接收變頻調速的恒壓頻比所產生的調制信號之后，通過SPWM調制和驅動模塊內部函數的計算，再與設計的三角載波進行比較。

2.3 設置仿真模型

設置仿真參數是在仿真模型開始之前必須完成的步驟。包括對開始與終止的時間、步長以及解電路運算方式等仿真類型和相對與絕對的誤差等方面進行設置。較快模擬速度的得出需要使用如ode23tb、ode15s這樣的剛性系統的參數運算方式。同時，MATLAB軟件參數鎖設定的虛擬時間與現實的時間并不一致，只是一種對于時間流逝的表現手段。若是縮小步長，則會造成采樣點數的增加，使得現實中的執行時間變長。

2.4 實驗成果觀測

驗證參數設計以及電路結構是否合理，是虛擬實驗的主要目標。而上述實驗能夠經過觀測器觀測電機速度的變化方式與電壓的波形，并依靠給定頻率的大小，在進行理論的分析之后，對結果的正確性進行判斷。而下面兩圖中的前者是電機轉速的變化圖，后者則是在固定的載波頻率與固定的調制頻率之下的逆變器輸出線電壓幅度頻譜。兩張圖示將諧波各次的大小、總諧波的有效值和基波有效值三個方面十分明了的展示出來。由于電機的運行效率和機器壽命受到諧波的影響，因此，為了減少電機受高次諧波損害，將RLC濾波器安裝于電機與逆變器的中間成為了有效的解決方法?？傊C波畸變率在經過RLC參數的設計與電機端電壓頻譜的觀測之后可以保持在10%之下。

2.5 實驗結果總結

由上面的實驗可以得知，作為旋轉機械的電機設備，作為是大功率電力開關的逆變器設備等傳統實驗設備，存在損耗高、構建繁瑣、危險性強、價格昂貴等種種弊端。因而既可以對已有系統展開研究又能對處于構想中的設備進行探索，虛擬實驗展現了極為顯著的優越性。比如上述實驗中，在模型庫中雖然并不存在滿足觀測要求的頻譜分析儀，但是在運用MATLAB函數展開構建之后，使不可能成為了可能。而虛擬實驗的自定義、自主性強的特點，成為了其另一個巨大的優勢。同時，虛擬實驗具有良好的通用性、與其他系統開展數據交換的便利性以及升級與擴展的成長性，使其在實驗數據的分析處理方面顯得極為高效迅速。

3 結束語

虛擬實驗的優越性，通過上文的分析與具體的實驗體現的淋漓盡致。但是，十全十美的系統終歸是不存在的，虛擬實驗盡管在各個方面上都具有顯著的優勢，然而也無法取代傳統實驗。建立極為準確的數學模型，始終是虛擬實驗仿真技術中的一個難關，各種限制會使之與實際情況產生差異，這也是傳統實驗存在的必要性體現。因此，只有現實實驗與虛擬實驗相互配合，才會使電力拖動等電子電路設計技術得以真正的進步與發展。

參考文獻

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