序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇仿真技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

（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

篇(2)

【關鍵詞】 仿真技術 高技術 產業化 知識經濟

引言

盡管仿真技術已經很快發展,但在若干問題上仍然存在不同的見解。

比如,有人說仿真技術是要花費很多錢,所以它的成果只是榮譽性的。這種看法與當今把每臺核電站仿真機以1000多萬美金,飛機仿真機以1500~2000萬美金的價格從美國、加拿大引進到中國的現實相矛盾,也具體說明了仿真技術的成果仍然形成了一個高價位的高科技產品和產業。

又如,有人說在市場經濟的環境里,仿真技術的產值搞不大,相關的市場在萎縮;也有人認為仿真技術是21世紀戰略性技術,仿真技術肯定會大發展。

當前,一場以高技術為中心的新的科技革命正在蓬勃發展,對整個社會經濟發展將產生重大影響。世界的經濟向知識(智力)經濟過渡,信息技術迅猛發展與知識經濟來臨之際,對仿真技術將有什么作用,仿真技術將會有什么地位,如何迎接機遇,都應盡快考慮,這是業界的大事。

鑒于上述,作者經過幾年的反復觀察、研究、分析和思考寫下本文。

1. 從仿真技術定義變化中考查

自從仿真概念出現以來,仿真的定義隨著技術和應用的發展不斷深化。

比如,牛津英文字典中初期的仿真定義是:"To imitate conditions of situation with a model for convenience or training"。后來變為:"The technique of imitating the

behavior of some situation or system (economic, mechanical, etc.) by means of an analogous model,

situation, or apparatus, either to gain information more conveniently or to train personnel"。

1993年7月,國內在《火炬計劃基本概念及相關名詞術語解釋》中,對仿真技術作了很詳細的定義,見參考文獻[7]。關于仿真技術的定義,到目前為止,就很難用簡單的語言描述。國內外學者從不同角度作了描述,可歸納如下幾點:

仿真技術是出自對系統的研究,是通過用系統模型對真實系統或設計中的系統進行試驗,以達到分析、研究和設計該系統的目的;

仿真技術是以計算機為基礎,計算機能力提高了,仿真技術水平也提高,使之有能力去描述更復雜的系統;

仿真技術隨需求發展,提出了大量共同性的理論、方法和技術問題,致使仿真逐步形成了一門獨立的學科;

仿真技術已成為計算機應用的一個重要的領域;

仿真技術應用范圍十分廣泛,無孔不入的一門綜合性學科,已廣泛應用于航空、航天、通信、船舶、交通運輸、軍事、化工、生物 、醫學、社會經濟系統等自然科學與社會科學的各個領域,其重要性已廣為人知;

仿真技術用于揭示已知對象和未知對象的內在特性、分系統之間的關系和運作規律,以研究已知和預測未知;

仿真技術是高技術領域中的關鍵技術之一。

2. 仿真技術主要研究的內容和成果分析

2.1 仿真技術主要研究的內容

仿真技術雖是計算機應用的一個重要的領域,但也有其自身作為一門專有技術的研究內容,有問題和難點,也有發展方向和規律,形成了仿真技術的主體技術。這些技術又在廣泛而豐富的需求中深化和發展。仿真技術的研究內容最少應包括總體技術、仿真支撐軟件技術與工具、建模技術和應用技術,表1歸納了這些仿真技術的研究內容:

表1:仿真技術的研究內容 總體技術 ①學科的理論研究;②仿真技術的發展與開拓;③仿真技術與支撐技術的關系;④系統的分析與劃分;⑤仿真技術在信息技術和產業中的地位研究;⑥大型仿真系統研究

仿真支撐軟件技術與工具 ①支撐軟件理論與方法;②仿真支撐軟件技術;③面向對象支撐技術;④面向各項領域的共性工具軟件;⑤專用的工具軟件;⑥軟件系統結構;⑦實時數據庫

建模技術 ①仿真對象與系統分析;②建模理論與方法;③仿真算法與語言;④驗證方法與標準

應用技術 ①應用領域開拓研究;②應用軟件系統;③應用的相關技術;④應用系統實現方法

2.2 從仿真技術的成果分析

近幾年來,國內外仿真技術領域取得了豐碩的成果,體現出重大的社會效益和經濟效益。主要的成果例舉如下:

2.2.1 仿真支撐系統的發展

70年代末,國際上一些國家在實現仿真技術產業化過程中,強化了仿真支持系統的概念。因此,仿真支撐系統已經不僅是仿真領域關鍵的技術之一,而且是"解放"仿真系統開發者和使用者的最重要手段。它不僅賦予仿真系統以生命力,同時也是實現仿真技術產業化的基礎。在應用過程中,它是實現仿真目標和解決問題的概括和總結,它支撐了仿真系統的整個生命周期,包括對仿真對象分析、仿真模型的表達、仿真模型的生成和運行、仿真過程的調試和修改、實時運行、仿真數據的存儲、恢復及跨平臺的聯合運行。因此,近幾年來,國內外已經十分重視對仿真支撐系統的研究,也出現了不少成果。從科技進步角度來分析,主要表現為:

(1)開放性和構件概念,包括:構件命名服務(Component Name Services)、構 件對象服務(Component Object Services)等為構件客戶服務。

(2)提供通用數據表示方法,讓集成工具之間共享信息。

(3)支撐范圍擴大,表示在支撐仿真應用在網絡上的實現。

(4)支撐多媒體技術的應用,使仿真系統的人機界面得以改善。

2.2.2 面向對象的仿真技術

近十幾年來,面向對象仿真(Object Oriented Simulation,簡稱OOS)研究、開 發和應用有很大的進展,在廣泛的領域里,各種各樣的模型是由OOS語言(或稱編程工具)和開發環境中出現。由于OOS為系統建模提供了靈活的方法,它的基本

特性使之不同于傳統的仿真方法,而且適用于大型的更為復雜更分散的仿真系統,以及基于網絡的仿真系統。而且,支撐OOS的工具已不少實現商品化了。例如:

(1)由于國際間多國合作的出現,對共享仿真環境的需求擴大,網絡仿真技術被用在基于共享的仿真環境,如虛擬工廠教學系統,它允許學生單獨工作或組成虛擬的隊、建造工廠、預測產品需求、計劃生產、制定日程進度等

(2)面向對象仿真在處理復雜系統模型時,是一個極好的工具。將這類模型分成幾個子模型,做到仿真程序結構與真實系統結構相似。如解決互相聯系的異步電動機組的仿真控制問題等。

3. 仿真技術應用領域的快速擴大

近幾年世界上應用仿真技術去解決科技、生產、社會各方面問題的事例層出不窮,使仿真技術的應用能力拓展,滲透性增加,無處不在,無孔不入。例舉幾項:

(1)仿真技術在工業系統的多種應用取得了巨大的社會和經濟效益;

(2)利用仿真技術來模擬人們不斷增加對海港、船舶的到達方式,海港運作方式的變化需求,用于實現海港現代化管理或新建海港選擇和投資考察;

(3)應用質量工程及仿真提高巨型計算機系統的性能。性能評估在計算機的設計、開發、配置、調節中是一個重要環節,應用質量工程和仿真技術來提高巨型計算機系統性能;

(4)應用仿真技術,開展語言系統研究,取得重要成果;

(5)仿真技術在制造業中應用和發展近幾年來在國內也取得很好的成果,仿真技術在制造業的應用是從產品設計到制造,以至測試維護的整個生命周期中,計算機仿真技術貫穿始終;

(6)虛擬現實技術的應用范圍擴大。它在醫療領域中開始應用,虛擬教學、虛擬會議系統等取得一定效果,虛擬現實技術與娛樂的結合更有廣泛市場。

4. 從軟科學技術發展展望仿真技術的作為

軟科學技術是為管理和決策服務的科學技術,或者可以定義為幫助人更直接、有效、全面和系統地使用迅速發展的各類科學技術知識,并進行科學管理和科學決策的科學。從軟科學技術的應用性表現來說,如果說科學的研究是基礎研究的話,軟科學技術則是應用研究,產生的專家系統則是技術開發。

醫學和工程領域管理決策的專家系統的研究成果幾年后將被投入使用。例如美國許多大公司都開始用人軟件,幫助做許多種經營工作。這意味著類似"仿真腦"的系列產品將要出現,仿真技術在管理和決策方面的應用將推向各個領域。在仿真各種管理與決策系統的過程中,仿真技術將快速發展,產業化的步伐將加快。

軟科學技術是有前途的。在人類知識每5年翻一番的情況下,任何人如果不*電腦處理事務,也就是說不*"看不見的頭",是無法妥善、有效處理的。如果說軟科學技術會成為21世紀的先導和骨干高科技,推動軟科學技術發展的仿真技術也是分析復雜問題,提示相互關系,仿真人腦管理和決策的骨干高科技之一。5. 仿真技術發展的特點和趨勢

近幾年,以計算機技術、通訊技術與傳感技術為主導的信息技術的飛快發展,為仿真技術的發展進入一個嶄新的環境打下了良好基礎。仿真技術的發展將出現新概念、新應用和新的地位。由目前發展情況分析,有如下值得注意的特點:

(1)仿真技術是一門獨立的學科,但它離不開計算機技術。只要計算機技術在飛快地發展,仿真技術就一定隨之快速發展;

(2)仿真技術作為信息技術族內的成員,它不僅自身發展快,而且與信息技術各項發展結合也快,它們永遠面對新問題、組織新技術、形成新的系統工程。因此,仿真技術是不斷研究新現象、分析新規律、揭示相關系統、找出解決方法的強有力工具;

(3)在知識經濟來臨、知識管理的形成和發展中,仿真技術是最好的工具。它將被更多人了解和掌握。美國很多大公司開始用"人軟件"代替人類做多種經營工作。預計類同"仿真腦"系列的產品將會被成批生產,用以代替人們進行管理和決策;

(4)仿真技術的應用領域越來越廣,在信息技術發展中,將出現獨特的地位;

(5)目前,在全世界軟件產業快速進展的環境中,仿真支撐軟件,各種工具軟件(包括專用仿真語言),乃至于通用的應用軟件、商品化的周期縮短;

(6)面向對象的技術和應用發展較快,一方面推動仿真概念變化,另一方面適應復雜、非線性應用的能力增大;

(7)由于網絡技術的發展,為異地、異國應用提供了可能,將對仿真技術提出新的挑戰,也推動了發展。預計仿真技術和網絡技術的結合,將出現新的概念,并擴大應用范圍;

(8)仿真技術在培訓領域中已有了豐碩的成果,比如:核電站、飛機的仿真機等都是培訓所必需的仿真系統產品。

6. 知識經濟的特征和仿真技術的地位

人類在經歷了漫長的農業經濟、工業經濟時代后,正迎接著知識經濟時代的來臨。1997年,人們第一次提出知識經濟的概念,大家認為它是建筑在知識和信息基礎上的經濟;以知識和信息的生產、分配和使用為直接依據的經濟;知識是提高生產率和實現經濟增長的驅動器。國內外學者對此也有各種說法。如:知識經濟是以智力資源的占有、配置,以科學技術為主的知識生產、分配和使用為最重要因素的經濟。又如:知識經濟所要表述的是一種新的復雜的經濟狀態,它是指以現代科學技術為核心,建立在知識和信息的生產、存儲、使用和消費之上的經濟。它有豐富的內涵和明顯的特征。只有通過對其內涵和特征的分析并與仿真技術及其應用、產業化社會效益、經濟效益比較,才能充分看到仿真技術在知識經濟環境中的地位。

(1) 知識經濟特征與仿真技術特點的切合。

(2) 仿真技術是推動知識經濟發展的關鍵技術。

(3) 仿真技術及其應用,形成知識產品和服務,以及產業化的效益推動知識經濟的增長。

7. 結論

通過考察和分析,我們看到知識經濟時代的來臨給仿真業界帶來了新的挑戰和機遇,仿真技術將因自身的特點而在知識經濟環境中快速發展,反之也推動知識經濟的發展。仿真技術與軟科學及其它相關技術的結合將加快高附加值產品的產業化進程,給整個社會帶來新的經濟增長點,仿真技術大有可為。

參考文獻

[1] 游景玉,實時仿真技術及其應用,珠海出版社,1997年

[2] 游景玉,論文"論仿真技術及其產業化", 珠海出版社,1999年

[3] 游景玉 吳芳輝,論文"仿真支撐系統技術的研究與發展",珠海出版社,1999年

[4] 游景玉 吳芳輝,論文"新世紀仿真技術展望", 珠海出版社,1999年

[5] 游景玉,論文"論仿真技術在高技術發展中的地位", 珠海出版社,1999年

篇(3)

英文名稱：Computer Simulation

主管單位：中國航天科技科工集團公司

主辦單位：中國航天科工集團公司第十七研究所

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1006-9348

國內刊號：11-3724/TP

郵發代號：82-773

發行范圍：

創刊時間：1984

期刊收錄：

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

篇(4)

關鍵詞：水利水電工程 建筑信息模型BIM 可視化仿真

前言

本文以水利水電工程的施工動態過程作為研究對象，使用基于BIM技術的計算機仿真技術和三維可視化技術對水利水電工程的動態施工過程進行演示模擬，并且結合動態可視化信息管理技術和方法對水利水電工程的動態施工過程進行研究。探索基于BIM技術的計算機仿真技術和三維可視化技術應用于模擬水利水電工程的施工動態過程的可行性。本文主要包括了以下內容：1.BIM簡介；2. BIM技術在水利水電工程中的應用；3.可視化建模研究。

1.BIM簡介

BIM（Building Information Modeling）指的是建筑信息模型，它就是通過數字化技術，在計算機中建立一座虛擬的建筑，一個建筑信息模型就是提供了一個單一的、完整一致的、邏輯的建筑信息庫。

BIM技術作為一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，可以利用參數模型對各種項目的相關信息進行整合，并且可以使信息在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中得到共享和傳遞，讓工程技術人員對各種建筑信息加以判斷，作出正確的理解并提出高效的應對，使設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體擁有協同工作的基礎，達到提高生產效率、節約成本與縮短工期方面的目的。BIM一定是貫穿在建筑整個生命周期中，使設計數據、建造信息，維護信息等大量信息保存在BIM中，在建筑整個生命周期中得以重復、便捷地使用。下圖顯示了在建筑設計、建造、維護的整個過程中，圍繞的核心就是BIM。

2. BIM技術在水利水電工程中的應用

2.1 水利水電工程施工導流三維動態可視化仿真方法研究

水利水電工程在對導流進行設計和管理的施工過程中，一般需要使用大量的數據和圖形信息。譬如水壩地區的水文、地形、地貌、地質資料和樞紐設計、施工場地布置和施工導流方案設計等各式各樣的數據和圖紙。如何對這些錯綜復雜、數量繁多的信息進行高效、快速的取得、管理，是提高設計效率和施工管理水平的關鍵。施工導流的方案設計作為施工組織設計的重要環節，它的設計過程及其復雜，并且設計出來的導流方案沒辦法做出實際的、直觀的比較。所以在水利水電工程導流設計中實現BIM水利水電工程施工過程可視化仿真技術可以形象直觀的表達出導流設計的實際效果，有著重大的現實意義。

2.2 利用BIM可視化仿真展示混凝土壩施工過程的三維動態過程

由于需要注意施工現場溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力等因素的作用，在對混凝土壩進行施工時，需要根據施工現場溫度、應力、澆筑機械設備布置和澆筑能力對將混凝土壩使用一定的原則進行分縫分塊澆筑。但是對混凝土壩澆筑的數量大，通常需要澆筑上千上萬快混凝土，并且由于混凝土壩進行澆筑的施工約束條件過于復雜，就造成人工安排澆筑順序和進度是一件難度較高的事。現在通常在一般的水利水電工程中使用的是憑經驗用類比的方法，按照每月升高的澆筑層數和混凝土澆筑強度的指標來作為施工計劃的參照指標。但是使用每月升高的澆筑層數和混凝土澆筑強度的指標作為參照指標沒有系統的定量技術分析，使得在對大壩施工的過程中無法準確的判斷施工各階段的進度和混凝土壩升高過程是否能達到大壩施工的要求。

因為由于計算機和系統仿真技術的出現，特別是系統仿真技術的不斷發展，使得我們可以在計算機上將混凝土上壩施工的動態過程真實的模擬出來。通過對不同的混凝土施工方案進行模擬，觀察產生的施工動態過程，然后根據不同施工方案下混凝土施工進程的模擬的各項定量指標進行預測，然后制定出一個科學、合理、準確的混凝土壩施工進度計劃。通過在計算機系統上輸入各種可影響澆筑施工的變量，建立一個混凝土壩的施工系統模型，在這個模型的基礎上建立一個可模擬水利水電工程的仿真計算軟件。然后使用這個軟件對水利水電工程進行模擬建設，通過輸入可實行的機械配套方案和相應的施工技術參數，可以計算出機械配套的數量最優比、機械的最優利用率、每月的混凝土澆筑強度，并且還能獲取對應的施工方案下對大壩進行澆筑施工的詳細規劃進度表。

3.可視化建模研究

建立一個能形象的、準確的展示工程施工的動態過程的三維數字模型是能實現水利水電工程動態施工仿真信息的可視化查詢和分析功能的一個重要前提。這個數字模型應當具備能夠展示施工現場一些靜態和動態信息，譬如施工現場的地形地貌、施工工程建筑物和施工設施的分布位置、材料運送途徑等具體信息。實現水利水電工程的可視化仿真是利用Navisworks軟件和其他建模技術完成的，這種可視化仿真的建立由初數據的收集分析、數字模型的建立，然后使用Navisworks對其進行渲染。水利水電工程建筑的施工技術將直接關聯作用到水電水利的效益和產生的影響，它并不只是簡單的一個工程而已，它是構成整個水電水利工程的一個重要要素。

結束語：

BIM建筑信息模型在工程中的應用，使得建筑行業引發了第，它在工程中的應用不僅降低了成本，還使得工程從規劃設計到施工、運營管理各階段的質量有所提高。BIM的不斷發展，使得水利水電行業也引入了BIM理念。本文通過基于BIM技術對水利水電工程施工進行可視化仿真研究，真實準確的反應出水利水電的工程動態施工過程和仿真數據。

參考文獻：

[1] 徐東揚.基于數字技術的建筑方案設計研究：[碩士學位論文].湖南.中南大學.2010

篇(5)

關鍵詞 檸檬酸；仿真實驗；實踐教學

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）12-0049-02

1 前言

實踐教學是高等工科教育教學中的重要組成部分。通過實踐教學，可以幫助學生鞏固課堂知識、培養其專業基本技能、養成并具備良好的創新習慣。可是，在實際教學實施過程中存在諸多問題。

首先，能夠接受學生去實習的企業數量有限，學生數量又較多，都到企業或工廠進行實習，給工廠帶來較大的壓力。

其次，工廠現在都是大規模連續生產，生產過程要求連續穩定，導致學生在生產實習時只能看不能動手操作，難以完成生產實習的教學目標。

最后，隨著科技的進步，現有大型生產裝置日益系統化、自動化，導致學生只能觀察和了解整個系統的表面，無法深入學習，難以提高教師和學生的積極性，生產實習的效果很差。

2 仿真實驗

在增加硬件實驗設備難以立即實現的情況下，利用計算機仿真技術，開發適合于專業需求的實驗與操作實習仿真軟件成為解決當前實驗教學存在問題的一個重要途徑。區別于傳統的實驗，仿真實驗不需要實物形態工具與對象，實驗時主要是針對軟件設計的實驗設備與儀器進行。計算機仿真技術借助面向對象編程軟件與多媒體制作技術，制作與傳統實驗操作相對應的軟硬件條件。學生在仿真實驗中可像在真實環境中一樣實現各種實驗項目，實驗結果甚至優于實際實驗。可見，計算機仿真實驗可輔助、部分替代傳統實驗操作。仿真實驗提供了友好、操作方便的教學環境，學生的學習興趣也大大提高。仿真實驗與互聯網信息技術結合后，通過網絡鏈接，學生可在網絡上進行遠程實驗課程學習，克服了傳統實驗教學空間和時間的限制，同時能大幅降低實驗經費。

當前，計算機仿真在工科實驗教學中已經得到越來越多的應用。以生物工程專業為例，煙臺大學就已經開發完成一套谷氨酸發酵生產仿真軟件，實現了谷氨酸發酵生產與分離提取過程的形象化與動態模擬。該軟件在山東輕工業學院、青島農業大學、文經學院等多所學校內試用，成為生物工程專業實習教學與培訓的重要輔助手段。國內某公司開發的離心泵單元仿真培訓被眾多院校采用，作為相關專業的離心泵操作訓練工具。

其他專業如熱能與動力工程專業，許多高校都在實驗教學中加入仿真實驗以輔助教學，如制冷模擬教學課件[1]、小型冷庫仿真教學系統[2]、制冷空調綜合創新模擬實驗平臺[3]等。煙臺大學也研制了傳熱學實驗教學仿真軟件[4]輔助實驗教學。這些仿真實驗在實際應用中都取得較好的教學效果，值得大力推廣。

3 檸檬酸發酵生產仿真實驗

檸檬酸發酵實驗 檸檬酸發酵實驗是生物與食品類專業的主要實驗教學內容之一，目的是讓學生了解檸檬酸的生產原理與流程，掌握檸檬酸的發酵生產工藝與發酵分析方法，通過實驗能熟練地掌握真菌發酵的接種、培養與發酵產物的分析測定等技術。由于檸檬酸整個發酵生產流程所需設備眾多，現在國內還沒有廠家制作銷售實驗用檸檬酸全過程生產演示的儀器，大多數學校實驗教學中只是在實驗室中開展檸檬酸生產中發酵部分的實驗，無法實現整個生產過程的操作練習。由于檸檬酸生產廠家分布過于分散，大部分高校因人力、物力等資源限制，無法開展實地操作實驗教學。

針對此問題，本文開發了檸檬酸發酵生產仿真軟件。該軟件能夠實現檸檬酸發酵生產全過程的仿真模擬，為廣大生物與食品類專業學生的生產實習提供支持。通過該軟件的推廣使用，滿足這些專業實驗教學的迫切需要。

檸檬酸實驗仿真工具 檸檬酸實驗仿真軟件的開發是根據教學任務要求，分析整理實驗教學內容而進行的。利用該軟件，學生對檸檬酸生產流程獲得形象化的認知，還可以在仿真平臺上完成實驗虛擬操作，得到實踐成績。

本軟件含有實驗內容、成績評定、使用幫助等內容。軟件能夠實現的實驗內容包括檸檬酸生產的淀粉糊化、發酵、粗提和精提四個主要流程，在每個流程的實驗界面上，都設計了該流程所需的全部實驗部件，包括罐體、閥門、泵、過濾機、攪拌器等，各動力機械與調節閥門均可實現手動調節。學生在該仿真軟件上手動完成各生產過程的相關操作練習。軟件的成績評定功能將在學生實際操作過程中，根據操作過程順序以及由此引起的生產工藝參數變化情況給出實驗成績，并提供詳細的得分明細與說明，學生可根據該明細查找實驗操作中出現的問題并加以改進。軟件的實驗成績判別功能實現了實驗操作的定量計分，減輕了實驗指導教師的負擔。軟件提供的幫助功能為學生提供逐步實驗操作指導，幫助學生更快地熟悉相關實驗操作。軟件還提供了時間加速功能，使得學生能夠在較短的時間內就完成檸檬酸的實際長時間生產過程。

軟件采用VB6.0軟件開發，功能包括裝置組成與工藝流程演示、部件運行與閥門操作動態演示、工藝參數動態變化、逐步指導等功能。圖1～圖4分別為淀粉糊化、發酵、粗提和精提四個流程的實驗界面。

該軟件的開發采用模塊化編程，每部分實驗內容作為一個大模塊，大模塊中還細分為若干個小的模塊，模塊之間通過操作流程引起的操作流程因果關系、耦合參數進行銜接。開發過程中采用動態模擬技術實現攪拌器、罐體液位、管道內流體流動等動態變化內容，實驗參數可依據實際操作實現動態即時顯示，學生能夠隨時了解參數的動態變化情況，并據此判斷操作時機。

教學效果 基于仿真技術開發的檸檬酸發酵生產仿真軟件，完整地模擬了檸檬酸生產的全過程，學生通過使用該軟件，不僅加深了對所學理論知識的理解，還對檸檬酸的生產流程有了更深刻全面的認知，生產操作水平也得到了較大的提高。仿真實驗由于界面設計友好，形式新穎，學生對此普遍歡迎，實驗興趣大大提高，取得較好的教學效果。可見，檸檬酸發酵生產仿真軟件很好地解決了實踐教學過程中存在的不足，提高了實踐教學的水平，強化了生物工程專業學生綜合素質的培養。

4 結論

本文首先分析傳統實驗與實習教學存在的一些問題，總結仿真實驗教學應用現狀及其優點，敘述自主開發的檸檬酸發酵生產仿真軟件以及學生的使用體會。■

參考文獻

[1]晏剛，吳業正，厲彥忠，等.發揮實驗室優勢，完善實踐教學改革[M]//2004年制冷會議論文集：實踐教學.2004：

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[2]張華，劉楚蕓，王勤.基于web的小型冷庫教學系統的設計與開發[M]//2004年制冷會議論文集：實踐教學.2004：

142-144.

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【Abstract】 This paper introduces the development of stereo garage and the application of three-dimensional design software in this field. Improving the quality of the design and making the product design more accurate、professional has become the focus of the majority of designers. According to the structure characteristics and transmission principle of stereo garage， focuses on the application of SolidWorks software related functions in the stereo garage design， and optimize the mechanical design of stereo garage using 3D simulation technology to a certain extent.

【關鍵詞】立體車庫；三維模擬；SolidWorks

【Keywords】 stereo garage； three - dimensional simulation； SolidWorks

【中圖分類號】TP 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0166-02

1 引言

傳統的機械設計理念中，總是會因為圖紙問題或者設計者的意見分歧造成設計的過程相當漫長，這樣時間長、費盡力、耗經費，也會因為設計中出現的一些缺陷而造成項目進度嚴重滯后。本論文主要針對市場占有率適用率最高的升降橫移立體車庫進行論述，對其進行機械設計的主要參數、性能及運動原理建立了相應的模型，且利用SolidWorks三維制圖軟件的微觀仿真技術對立體車庫的模擬裝配，直觀、標準化的進行分析、比較、評價。利用強大的計算機技術平臺，實現了對立體車庫的仿真與模擬，使設計效率和設計質量有了明顯的提高[1]。

2 立體車庫的市場現狀

隨著城市建設的迅速發展，城市空地和巷道越來越少。從現有停車位的缺口情況和今后市場的需求可以看出，機械式停車設備的市場前景十分良好。據中國產業調研網的2016年中國立體車庫市場現狀調研與發展前景預測分析報告顯示，停車產業在國外已經發展成為年產值數十億美元的大產業。興建自動化立體停車庫應是緩解城市交通擁堵、泊車難的一個十分有效的辦法，是改善城市停車難的有效途徑。有關專家預測，隨著我國私人汽車的迅猛發展，在未來幾年內即將催生上百億的蘊藏巨大市場和商機的“停車經濟”。

隨著我國汽車工業的發展和企業對自動化水平要求的不斷提高，將為立體車庫應用產業的拓展帶來前所未有的機遇，也將為三維仿真軟件的快速提升提供一個良好的平臺。

3 立體車庫的類別、型式及基本參數

立體車庫的類別及代號按其工作結構及傳動原理分為九大類，即：升降橫移類（SH）、簡易升降類（JS）、垂直循環類（CX）、水平循環類（SX）、多層循環類（DX）、平面移動類（PY）、巷道堆垛類（XD）、垂直升降類（CS）和汽車專用升降機（QS）。各類產品的優缺點各有不同，就普及率而言，升降橫移式立體車庫的市場占有率最高，達到了75%左右。所以本論文以升降橫移類立體車庫為案例進行分析。

4 立體車庫的三維模擬設計

采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式停車設備的立體停車庫叫作升降橫移類停車庫。

三維模擬是計算機技術平臺開發的一種模擬技術，基于幾何原理，通過對現實實物的模擬，從而建立虛擬平臺的模型。計算機三維模擬技術在一定程度上實現了對現實世界的還原，并且能夠將顯示物體進行真實模擬，實現對現實實物在虛擬世界中的改變和呈現。那么，對于立體車庫的設計而言，如何更好地利用計算機三維模擬技術呢？

為了能順利地將三維模型建立起來，首先，對SolidWorks環境中單位及材料等參數進行準確設置。

其次，根據設計思路確定好后期工藝、制造及安裝所需要的基剩設置準確的建模基本參數。設置主參考系數：幾何中心，基準點、線、面等。

最后，輸入相關數據和特征完成幾何模型（零部件模型）的生成。利用三維標準件庫生成國家標準件材料，也可進行數據無縫交換。這為實體數值模型進行仿真技術提供了方便。

5 立體車庫的仿真設計

設計中經常要對設計方案以及設計產品進行構思與小樣的設計，常常會出現更改現象，而傳統的設計是逐步找到相關聯的零部件進行修改，假如有一處未做（或漏掉）設計更改，后面將會帶來無法估算的麻煩。SolidWorks軟件就能突破這樣的瓶頸，利用三維仿真平臺，就可實現對設計的產品進行隨時修改，隨時更新，極大的提高其工作效率和質量[1]。

首先，三維模型的裝配及模型的修改與整合。在SolidWorks的裝配界面導入各個零部件，根據設計要求，在滿足立體車庫傳動系統功能要求的情況下，對各個零部件完成裝配體的生成，然后重新命名。

其次，對模型應加定義及自由度分析。整合的三維數值根據仿真要求擺好位置，并設置好坐標系，及各點、線、面之間的關系，并根據框架實際工作情況加以定義，為了調試通過應邊定義邊檢查。同時應注意分析自由度，以免過定義或少定義。

最后，進行仿真結果處理。運用SolidWorks三維建模的模塊中可以進行動畫仿真，通過對立體車庫真實的工作狀況進行模擬，對其進行設計上的干涉和漏洞檢查，提前進行改善和修正，為設計分析提供可靠依據。

6 結論

本文通過建立立體車庫零部件的仿真實體，對各個零部件進行仿真裝配，為設計提供了科學、準確的參考依據，使得產品設計質量和可靠性大幅度提高。SolidWorks軟件集零件設計、裝配、工程圖、三維設計、運動模擬、運動結構分析等于一體[2]。只要將SolidWorks三維軟件運用的如火純青，那么在立體車庫這么高技術、高質量、低成本的條件下必也能獲得高速發展，真正實現與國際接軌，也必將為民族產業的發展帶來新的生機。

【參考文獻】

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關鍵詞：無線網絡；MAC；共享信道

1.引言

近年來，隨著通信技術的不斷發展，特別是無線網絡技術的不斷成熟，越來越多的領域開始采用無線網絡技術。特別是隨著嵌入式技術發展帶來的眾多便攜式產品，它們大都采用無線網絡技術實現上網功能。由于涉及到不同的應用場合以及其它的一些要求，產生了眾多的無線網絡技術。在眾多無線網絡技術中，基本的協議框架都是類似的，主要是細節的不同。在無線網絡的眾多技術中，MAC層至關重要。MAC作為介質接入控制協議，其主要的作用就是控制各個通信節點對信道的訪問，解決沖突，實現高效的共享。論文將系統的研究常用的無線網絡技術中的MA C層協議，并對其進行仿真。

2. 無線網絡MAC層協議的研究

無線網絡技術眾多，滿足不同距離、不同層次的需求，本論文主要研究與我們生活緊密聯系的3類無線網絡技術。它們分別是無線局域網、無線個人區域網和無線傳感器網。其中，無線局域網主要應用于類似校園這樣的近距離區域，它具有組網靈活、布線費用少、不受線路限制等多個方面的優點，應用十分廣泛。無線個人區域網主要是應用于從幾米到10米左右空間內的高效數據傳輸，是普通網絡電纜的替代品。無線傳感器網是近年來才興起的，由大量價格低廉、低功耗的傳感器節點所構成的無線網絡系統。其傳輸速率較低。

由于上述3類無線網絡應用的場景不同，所以采用的協議也有很大的區別。大多數無線局域網采用的協議包括IEEE802.11系列標準和HiperLAN標準；無線個人區域網一般采用的協議是藍牙、HomeRF及IEEE 802.15系列標準；而無線傳感器網絡采用的是IEEE 802.15.4標準。

從上面的研究可以看出：不同的無線網絡技術采用的協議相差很遠，但作為實現網絡信道共享的MAC層的功能都是一樣的，那就是通過對每個試圖對信道進行訪問的設備進行控制來實現信道的共享。一般都采用多址接入技術。從這個角度看：MAC層協議主要包括：以FDMA、TDMA、CDMA為代表的固定分配類型，以CSMA/CA為代表的隨機競爭類型以及以中心控制MAC層協議和分布控制MAC層協議為代表的按需分配類型。其中，固定分配類型采用的多址接入方案是將一條共享的信道劃分為多個相互孤立的子信道，并將每個子信道分配給一個訪問節點使用。主要應用于語音網絡，由于網絡數據傳輸具有突發性的特點，所以該類協議很少應用于數據傳輸。隨機競爭類型是為了滿足網絡數據傳輸突發性的特點而設計的，所以它采用的接入策略是隨機接入，并輔助一些沖突避免的方法。故它主要應用于數據傳輸網絡。按需分配類型采用的策略是循環詢問每個節點，若有數據，則發送，若無，則轉向下一節點。

從上述的研究中，可以看出不同類型的MAC層的協議采用的控制策略是不同的，自然其應用場合也有很大的區別。現在，我們對應用于低速無線網絡的IEEE 802.15.4標準涉及到的內容進行研究，從而對常用的MAC層協議有一個整體的認識。在該標準中，其MAC層協議采用的控制策略是隨機競爭類型的CSMA/CA。其中，CSMA/CA分為兩種類型一種是應用于星型網絡的帶時隙的CSMA/CA；另一種就是無時隙的CSMA/CA。帶時隙的CSMA/CA在星型網絡中主要是通過中心節點的超幀來實現對網絡信道的控制。其中，超幀具有兩個類型的周期，一個是網絡中每個訪問節點都可使用CSMA/CA控制策略的活動周期；另一個就是所有訪問節點都處于休眠情況的非活動周期。超幀的活動周期分為三個部分:信標、競爭訪問期和競爭空閑期。其中，若采用信標，那么MAC層在超幀的競爭訪問期間采用帶時隙的CSMA/CA策略，否則采用無時隙的CSMA/CA。在這兩種狀態下，均采用隨機退讓的沖突避讓機制。在CSMA/CA策略中，當一個數傳輸請求到達時，MAC層隨機延遲一個時間，然后對物理層請求信道狀態檢測。在帶時隙的CSMA/CA系統中，信道狀態檢測和數據傳輸都被安排在時隙邊界。在非時隙CSMA/CA系統中，信道狀態檢測將立即開始。

3. 無線網絡MAC層協議的仿真

由于筆者主要研究了IEEE 802.15.4標準的MAC層協議，那么我們的仿真研究也針對它進行。我們采用的仿真工具是NS-2仿真軟件，該軟件在網絡拓撲結構、網絡傳輸的研究中具有很好的效果。在NS-2中仿真MAC層協議的主要步驟是：1.采用C++在NS-2中實現MAC層協議；2.定義分組及包頭類型；3.綁定C++和Tcl中的相應類；3.編譯連接；4.設置仿真場景和通信模型；5.NS仿真；6.文件分析，輸出結果。由于篇幅原因，在此就不詳細列出仿真具體的實現過程。通過在NS-2中進行仿真，我們就能清晰的看到MAC層協議的整個過程，并能對在具體網絡中的其它內容進行分析，例如可以對其能量情況進行分析。

4.結論

MAC層協議在整個無線網絡中具有十分重要的作用。由于應用環境的不同，在不同的無線網絡環境中采用的MAC層協議具有很大的區別。論文系統的論述了MAC層協議涉及到的相關內容，并對其仿真技術進行了說明。可以預見由于便利性的需要，覆蓋不同層次、不同距離的無線網絡技術將會得到快速的發展，其MAC控制策略也將發生巨大的變化，所以深入的研究MAC協議具有十分重要的現實意義和理論價值。

參考文獻：

[1] 張太，張曉敏，李莉.IEEE802.11 MAC層協議解析.山東大學學報.2oo2(6):22-26