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計算機仿真應用研究:計算機仿真在汽車工程中的應用
一、汽車被動安全方面的應用
汽車被動安全指的是汽車在不可避免發生交通事故之后對于車內人員的保護作用,或者在發生車禍之后降低車內人員所受的損失[2]。為了提高汽車被動安全性能就需要進行大量的碰撞試驗,但是利用實車進行試驗的話會使得研究成本增大,那么就可以利用計算機數值模擬方法,即在不利用實車進行實驗的情況下來進行汽車被動安全實驗,這樣就可以顯著的節省實驗成本,當模擬實驗做到一定程度之后就可以利用實車進行實驗,用實際情況來檢驗汽車被動安全性能,由此可見計算機數值模擬方法對于汽車設計有非常重要的作用。
二、基于MATLAB/Simulink的仿真技術
MATLAB/Simulink仿真技術在汽車工程中的應用主要是預測汽車的性能、能量消耗以及車輛零部件的效率,這對于汽車工程有著非常重要的作用。該仿真技術可以完整的模擬汽車運行時的狀態以及邏輯結構,這對于車輛控制器的開發與測試有著較大的作用。利用該仿真技術還可以根據實際情況搭建,便于調整,使得仿真結果輸出結構更加直觀[3]。仿真過程中信息的流動分為前向仿真和后向仿真兩類,前向仿真的數據流方向與實際系統的能量流動方向相同,即以駕駛員的需求目標作為仿真的起點,這樣便可以真實的反應系統的運行狀態。后向仿真循環的數據流方向與實際系統的能量流動方向相反,能夠反映系統的靜態特性,后向仿真循環常用于設計階段的能量控制策略。
三、硬件在環仿真分析
硬件在環仿真最初是應用在結構復雜系統的開發和測試上,即用數學模型來描述一部分的仿真系統,然后利用虛擬運行環境進行逼真的模擬,其較大的特點就是實時性。硬件在環仿真分析可以充分的發揮物理仿真以及數學仿真的優點,避免了物理仿真與數學仿真的缺點,而且硬件在環仿真分析能夠在沒有車的情況下對于整車或者車部件進行仿真,這樣就可以對各個部件的組合進行較好的評價,使得汽車的結構更加合理[4]。硬件在環仿真分析不僅能夠縮短汽車的開發周期,而且在車輛測試過程中可以不必使用實際的硬件,有效的降低了車輛的研發成本以及維護資金。雖然硬件在環仿真分析能夠對實際情況進行逼真的模擬,但是并不會產生真實的危險。
四、虛擬現實技術
虛擬現實技術是一種新型的使用技術,虛擬現實技術是以計算機作為基礎,并在特定的環境下進行的虛擬實驗,虛擬現實技術可以讓人在虛擬的環境中感受到現實。現今虛擬現實技術在很多行業中都有較多的運用,包括軍事、游戲等,當然虛擬現實技術也運用到了汽車工程中,利用虛擬現實技術可以將汽車數字化,然后配合一定的環境,駕駛員進行仿真駕駛,駕駛員進行仿真駕駛的過程中就可以感覺到汽車的震動、噪音,這樣駕駛員就可以對于汽車的性能做出一個直觀的評價,而且不需要利用實車進行測試,這樣不僅減少了研發資金而且降低了汽車研發過程中的風險[5]。虛擬現實技術在汽車工程中的應用使得汽車的開發速度顯著加快,而且汽車的舒適性也得到了較大的提高。
五、高層體系結構技術
高層體系結構技術是美國在1995年所研發出的技術,高層體系結構技術能夠將應用層與環境分離,并較大限度的利用新技術來進行服務功能,這種系統有非常強大的適應能力。無人駕駛飛機就是利用高層體系結構技術發展起來的嗎,如果將高層體系結構技術與交通工程仿真技術結合起來的話便可以達到更好的效果。隨著計算機技術的不斷發展,更多的計算機技術將運用到汽車工程之中,并以此來達到人們對于汽車的各種要求,使得汽車行業得到更好的發展。
計算機仿真應用研究:計算機仿真在技術學校電路原理中的應用
［摘要］電路原理教學是中等職業技術學校較為基礎的一門課程，具有眾多的公式以及電路圖，而且其方程推導以及電路定理較為嚴謹，傳統的教學無法達到其教學目的，因此將計算機仿真應用其中具有十分重要的作用。
［關鍵詞］計算機仿真；電路原理；教學
利用計算機科技成果而建立起來的計算機仿真技術，可以在一定的實驗條件下，自動建立電路方程，開展各種動態模型的實驗工作，并且可以應用動畫與圖形等形式進行表現，是一項受環境約束少、具有較高效率的綜合性技術。將計算機仿真應用在中等職業技術學校電路原理教學中，不僅有利于學生對這門課程的學習，而且還有助于拓寬他們的知識面，對學習電子信息領域的其他后續課程具有十分有益的作用。
一、計算機仿真技術的具體特點
（一）可以提供簡單有效的實驗方法
在實際的教學過程中，應用計算機仿真技術，可以將一些儀器以及圖表等結合其實際的情況進行詳細的繪制，有利于學生更加與直觀地學習，并且計算機仿真技術還可以提供一套較為行之有效、花費成本較低、較為簡便的實驗方法。在學生開展某一電路實驗時，根本不用擔心會由于其操作措施不當而引起的不良效果，其系統的維護操作，可以充分保障其自身具有較為長久的使用壽命。若在做實驗的過程中，學生遇到了某些不懂的問題，還可以進行在線幫助，在各種幫助下完成相關的實驗，根本不需要進行反復的實驗操作，這無疑大大減少了對實驗原料與實驗器材的消耗與浪費。另一方面應用計算機仿真技術，還可以完成一些難度較大的實驗，充分增強學生親自做實驗的感受。
（二）可以提供多種有效手段
計算機仿真技術通常情況下都是具有較為強大的混合模擬功能以及數字信號模擬功能的，不僅可以對各種工作狀態下的電路仿真圖形中的電波與數據進行多方位的存儲，而且還可以進行適當的打印工作。在中等職業技術學校電路原理教學中應用計算機仿真技術，繪制出來的模型往往具有十分齊全的元件庫，可以為實際生產提供各種便利。另外，計算機仿真技術不僅具有對動態、靜態以及失真等方面數據的分析功能，而且還可以合理地判斷并分析其電路中可能出現的各種短路問題等故障。
二、將計算機仿真技術應用到電路原理教學中的具體途徑
（一）建設計算機的實踐案例與仿真演示
在中等職業技術學校電路原理教學中，建設計算機實踐案例與仿真演示是積極推進其實踐教學改革的基礎，也是其課程建設的一個較為重要的方面。要結合課程的知識體系與教學目標，由淺入深地將計算機仿真技術從基本的電路定律應用到復雜的電路推導，結合其理論進行推導演算，從簡單的單元電路應用到功能性較強的電路模塊，促進學生對其理論知識的理解。并且在講授具體章節時，還可以將計算機仿真技術作為其課堂演示的實例，提高學生的學習興趣。在授課的過程中，實踐案例往往側重于對一些實用性與趣味性較強的綜合性電路的分析，有時會引用手電筒電路、日光燈電路等與課程結合緊密的實踐案例，引導學生對案例進行分析與討論，培養學生的實踐能力。同時，還可以結合交流電教學，按照其家居的實際情況，設計一些低壓家居電路的實踐內容，在考慮安全之后簡單模擬一下家居電路的布線。雖然設計的電路較為簡單，但是在這次實踐以后，每一位學生都會對家庭的用電情況以及真實布線具有更加深刻的認識。
（二）將計算機仿真技術與實驗部分相結合
將計算機仿真技術應用到實驗部分，并相繼對其實驗內容進行適當的調整，將計算機仿真技術與現有的模塊化電路實驗設備進行結合，使實驗與理論聯系更加緊密。比如，在變壓器電路的仿真、節點電壓法的仿真等實驗的過程中，可以讓學生進行實物實驗分析前，通過仿真分析了解電路的基本情況，在得到了一些理性認識之后再進行具體的實驗，拓展他們的思維能力，讓他們可以更加深刻地理解與認識實驗原理，提高實際的動手能力。同時，在進行作業要求時，可以讓學生利用計算機仿真技術去完成。學生可以通過其硬件，較好地復習基本技能與基礎知識，對課程理論的具體應用有更為深刻的了解，在不知不覺中培養他們的學習興趣。綜上所述，中等職業技術學校中電路原理這門課程，不僅具有較強的理論性，而且具有較強的操作性。在學習過程中，往往會由于其知識過于抽象，而使學生學起來較為吃力，難度過大。現階段，將計算機仿真技術應用其中，不僅可以將抽象的理論文字轉換成較為具體、直觀的圖像與圖形，結合動畫和視頻等方式展示其仿真效果，而且還可以將一些教學的重點與難點制作成內容較為生動、豐富的課件，激發學生學習的積極性，提高其學習的興趣，同時也增強了教學的效果，有利于促進電子類專業的長遠發展。
作者:薄海群 姜浩 單位:西豐縣中等職業技術專業學校
計算機仿真應用研究:計算機仿真技術課程教學中的應用
摘要：在研究生的計算機仿真技術課程教學中，針對機械工程類研究生的專業方向、課程體系的設置以及工科研究生自身特點，為培養研究生的自主學習能力、創新能力以及增強其工程應用意識，通過在計算機仿真技術課程教學的經驗積累，逐步探索出以項目驅動為主要教學方法，通過實踐應用，取得良好的教學效果。
關鍵詞：項目教學法；計算機仿真；創新；實踐
一、前言
研究生教學有其突出的特點，他們中多數人理論基礎扎實，獲取書本知識能力強。但同時也存在創新意識和創新能力不足、工程應用背景不夠的缺點。本人通過十多年研究生教學的實踐，結合本學院研究生專業方向、課程內容針對性強等特點，對如何在研究生教學改革中突出培養學生的自學能力、創新能力，增強學生的創新意識與工程應用能力等問題進行了一些改革創新。
二、課程定位及課程特點
隨著現代工業的發展，科學研究的深入與計算機軟、硬件的發展，計算機仿真技術已成為分析、綜合各類系統，特別是大系統的一種有效研究方法和有力的研究工具，計算機仿真技術已經廣泛應用在各技術領域、各學科內容和各工程部門。仿真技術已經在國防軍事、國民經濟、社會生活的眾多領域發揮了重要的作用，國內外眾多學者認為，仿真技術“正在成為與理論、實驗并列的第三種認識和改造客觀世界以及科學研究的手段”，因此仿真技術被認為是“使能”技術。計算機仿真技術是仿真科學與技術涉及到的有關具體仿真技術中最為基礎的部分，具有綜合性、多學科交叉等特點。為了拓寬機械工程專業基礎，提高培養對象的整體素質，更好地適應社會對機械工程專業人才的需求，高校工科專業的研究生應掌握一定的計算機仿真知識與技能。計算機仿真技術課程是我校機械工程學院面向所有研究生各專業方向的研究生開設的一門專業基礎課程，考慮專業應用需求并結合教學實踐情況，課程目的是通過本課程的學習，要求學生掌握計算機仿真技術方面的基本理論，基本知識和基本技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統或非工程系統提供一種有力的工具，以便能靈活應用所學的計算機仿真技術為本專業工作服務。一方面，基于仿真技術課程的內容方法較多，實踐性強的特點；另一方面，授課對象專業方向較多、授課學時有限等特點，如何解決在有限的教學課時內講授內容繁多的仿真內容、對計算機仿真技術課程進行教學方法和手段的改革探索和實踐，以達到計算機仿真技術教學目標。
三、教學內容的設置和教學方法的選擇
課程開設初期，由于只是機械電子工程專業方向的同學選修，所以所講內容基本針對該專業方向進行設置。隨著選修人數的不斷增加，以及選修學生所屬專業方向的擴大，專業方向包括：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、機械工程（專業學位）等，基本涵蓋了機械工程學院的所有專業方向。計算機仿真技術課程涉及多個交叉學科，緊密相關的課程包括數值計算方法、計算機編程、計算機圖形學、高等數學、自動控制原理、現代控制理論、優化設計等課程。如何講出本課程的特點，并充分結合相關課程內容，必須在教學內容的選排上下功夫。項目教學法是一種以任務驅動、以項目為基本教學單元，將理論教學和實踐教學有機融合在一起，強調綜合能力的培養在研究生教育中的重要性，突出學生在整個教學過程中的主體地位。因此，為了滿足各個專業方向學生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術，為后續的學術論文和碩士學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對教學內容、教學手段和教學考核方法等不斷進行調整和完善。1.采取項目專題方式進行教學內容的講授，調整授課內容，采用專題教學方法使課程主題內容分明，有利于將仿真方法講深、講透。2.擴展所授課程內容涵蓋的范圍，包括數值計算、優化設計、圖形可視化、控制系統特性仿真、控制系統設計以及與外部軟件的接口等內容，以滿足各專業方向學生的需求。3.增加與課程相結合的實驗教學內容。計算機仿真技術本來是實踐性很強的綜合性技術，仿真技術本身是在對控制系統分析的過程中不斷完善和發展起來的。因此并結合各個專業研究生的不同研究方向，靈活設計若干個專題實驗，使學生學以致用，培養學生將該門課程應用于實際工程的能力。4.采用多個工程應用實例進行教學，從系統應用、數學建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學生從生產實際認知的研究對象，提升到理論高度的學習，應用所學的各科理論知識和技術手段，進行數學建模、仿真建模的建立，并對模型求解以及特性進行分析，獲得直觀結果，提高學生學習興趣，最終解決實際工程問題，培養學生解決工程實例問題的能力。5.結合學科前沿，進行課堂討論。研究生在初步掌握了對系統的模型、仿真算法設計、仿真及結果分析這程后，為強化計算機仿真在實際工程的應用概念，在此基礎上，以項目形式，開展課程學科前沿以及將該門課程與現代技術融合等專題討論。6.增加實驗環節，培養研究生工程實際應用能力。利用各種平臺，擴充計算機仿真技術資料，提供近期的仿真案例，結合教學團隊的科研課題，設計實驗項目，培養研究生工程實際應用能力。
四、項目教學法的教學效果
基于項目教學法計算機仿真技術課程的教學方法改革與實踐，滿足機械工程學院各個專業方向研究生的需求，教學方法和手段的完善，使研究生自主學習能力、創新能力和工程應用能力等得到了進一步的提高。計算機仿真技術作為工科研究生的必備研究手段和技術，使學生掌握一門工程分析技術，為后續的課題研究、學術論文和學位論文的撰寫提供計算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業方向研究生的普遍認同。本人指導的研究生，發表與該課程相關的學術論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計算機仿真技術。
五、結束語
根據工科研究生自身特點、研究方向以及課程體系設置等情況，本文以計算機仿真技術課程教學為例，基于項目教學法為主要方法，對課程的特點、教學內容設置、教學方法實施等方面進行了總結，達到本門課程的教學目的，滿足研究生的培養要求和培養目標。
作者:羅艷蕾 羅瑜 劉會勇 單位:貴州大學機械工程學院
計算機仿真應用研究:計算機仿真技術在物流中的應用
【摘要】本文主要針對計算機仿真技術的發展進行研究，探討了計算機仿真技術在物流服務中的應用。隨著計算機技術與物流行業的發展，自動化物流系統中對計算機仿真技術的應用逐漸增多，在計算機仿真技術的支持下，物流行業也呈現出快速發展的趨勢。而當前針對自動化物流系統的研究還不多，本文也針對自動化物流系統中對計算機仿真技術的應用進行實踐與探索，為自動物流系統的發展提供支持。
【關鍵詞】物流服務；計算機仿真技術；應用
隨著科學技術的發展，自動化技術在物流行業中的應用增多，提高了工作效率的同時，自動化系統也越來越復雜。對于管理者而言，需要在生產過程中謹慎考慮每一個決策。在對B2B、C2C服務模式的特性與共性研究基礎上，對物流服務評價指標體系進行設計，通過確定物流服務質量評價維度，在不同模式下，對電子商務物流服務質量評價指標體系進行構建。在這一背景下，計算機仿真技術的出現滿足了物流服務的需求，管理者也將計算機仿真技術用于自動化物流系統中，提高了管理質量及服務質量。
1計算機仿真技術與自動化物流系統概述
計算機仿真技術在計算機技術的發展背景下也呈現出快速發展的趨勢。計算機仿真技術是對研究對象應用數學模型進行模式，實現對研究對象了解的目的。對于計算機仿真技術而言，包含的學科內容比較多，如控制、多媒體及計算機技術等，屬于多領域、跨專業的綜合性學科。現階段，人們也越來越多的會應用到計算機仿真技術，其發展潛力非常大。尤其是在一些研究對象對人體有危害或自身存在危險性中，通過計算機仿真技術都能解決。如核電站、宇宙飛船等研究。在物流行業的發展中，提高物流服務質量是行業發展的基礎，而自動化物流系統的應用，能夠促使物流服務質量的提升。自動化物流系統屬于復雜的系統工程，在物流各個作業環節中集合了光、機、電等技術，實現了全過程自動化作業。該系統屬于綜合性計算機集成化物流管理系統，包含自動化高架立體庫、自動引導車及往復式穿梭車、自動化輸送、邏輯控制等系統。
2計算機仿真技術應用的步驟與方法
2.1仿真軟件的選擇
現階段，市場中的計算機仿真軟件種類非常多，適合物流系統仿真的軟件數量也特別多，不同軟件具有不同的特點、優勢及局限。因此，在對物流系統仿真軟件進行選擇時候，要結合實際情況來選擇。盡管仿真軟件的種類較多，但其主要模塊的功能都是一致的，主要包含以下模塊：①Conveyer。仿真系統的速度、斜坡及寬度等參與均由該模塊設置，由滾筒傳輸、非積放式傳輸及含積放式系統混合構成，其功能非常強大。②PathmOVer。在往復穿梭車、自動引導車及升降機等模型汽車中應用廣泛且效果較好。③AS/RS。模塊主要功能是自動存取，仿真系統自動倉的確定按照貨架參數的選取實現。④Kine-matoc。對物流系統運行過程進行模擬是該模塊的主要功能，對對象的自由度、運動方向等在仿真模型中定義，保障實體動作的詳細模擬，如碼盤動作、機械臂動作等。⑤BidgeCrane。機械臂的移動由該模塊控制，實現對獲取的拾起、下放等操作。⑥POWer&Free。與Conveyer模塊的功能基本類似，都是對目標對象進行控制，不同之處是該模塊主要針對的是懸掛在空中的對象。⑦Tanks&TIPes/Trains。主要針對氣體、液體等物體進行處理，如配置、傳輸等。⑧AutOVie。用戶可通過模型自定義相機的移動和場景，對高質量畫面進行采集。同時，用戶可對相機進行設置，實現采集畫面的逼真，對圖像可進行平移、縮放等處理。⑨Autostat。對仿真結果進行收集與分析，按照用戶既定目標，給予參考方案，如降低成本、提高工作效率等方案。對仿真系統進行合理選擇以后，就可以進行具體操作，
2.2建立仿真模型
按照系統工作流程與實際工作需求，對系統仿真模型進行構建，并對仿真系統相關運行參數進行確定。仿真模型建立以后，要進行邏輯控制程序的編寫，依據自動化物流系統的工藝流程、物料流動過程及邏輯控制過程等仿真系統在對物料自動處理時需要的時間，對邏輯控制程序進行編寫。
2.3仿真系統運行
在自動化物流系統中，應用計算機仿真技術，能夠對物料出現的時間頻率依據物流系統實際需求量進行計算，在物流自動化仿真系統中直接輸入計算出的值，就能夠對該仿真系統進行運行。根據物流系統生產班次，決定仿真系統的運行時間，二者的對應的關系，也可按照大物流系統來模擬。
2.4仿真結果優化分析
按照該仿真系統的運行結果來看，需要對無流量是否滿足需求、流程是否暢通、系統是否存在問題等進行分析。對無流量是否滿足要求按照數據統計結果能夠直接判斷。與傳統的物流方式不同，商務物流整合了物流與電子商務的資源。商務物流在我國也經歷了多年的發展，當前商務物流模式主要包含B2B、C2C兩種。企業對企業的商務物流采用B2B模式，主要針對企業電子商務物流進行研究；消費者對消費者的商務物流采用C2C模式，主要以零售電子商務為研究內容。本文結合兩種服務模式的特點與共性，設計電子商務物流評價指標體系，為物流方案的科學、合理建立提供依據。
3計算機仿真技術在物流行業中的應用前景
在通信、電力、生物、化工、交通等諸多行業和領域內，對計算機仿真技術已經普遍應用，并且隨著技術的不斷發展成熟，在更多的領域內必然會有更多的應用。在物流服務中應用計算機仿真技術，手下要對電子商務兩種常用模式的特定與共性進行研究，B2B與C2C二者的共性主要表現為：在物流服務的內容方面二者是類似的；特性表現為：B2B是針對企業與企業之間的合作，而C2C是針對消費者對消費者之間的合作，將兩種模式合作應用，能夠使產業鏈更完整。在自動化物流仿真系統中，可對參數輸入進行改變，實現對生產情況及波動進行仿真，模擬對系統帶來的沖擊，避免一些無法預料的因素出現，對系統堵塞可直觀、形象的給出解決方案。能夠在系統未投資建設前，就能夠對自動化物流系統的生產信息及實際流程進行了解。現代物流產業在我國的起步時間較晚，因此在物流服務評價指標體系設計方面，還存在諸多不足，需要對電子商務物流服務從不同層面、不同角度來分析，對所涉及到的各類因素進行綜合評估，并集合相關評價指標構成評價體系，實現不同模式下評價內容的不同。在實際工作開展中，要堅持遵循中心、重要、基本、關鍵及必要五大原則，確保評價指標體系的客觀合理。本文對整體物流服務質量評價指標制度及物流服務質量評價量表進行參考，對評價的維度與模式從便利、、響應及關懷四個方面確定，實現度電子商務物流服務的跟東與定位定價，促使我國物質服務質量的不斷提升。
4結語
對自動化系統中應用計算機仿真技術的必要性進行分析，在此基礎上對計算機仿真步驟和方法進行說明，討論了物流行業中計算機仿真技術應用的前景。隨著技術的不斷成熟與發展，尤其是在物流領域內，對計算機仿真技術的應用必然會越來越多，加之在其它行業、領域內，也在不斷對仿真技術進行應用，所以計算機仿真技術的發展前景非常廣闊。本文同時也對電子商務物流模式進行研究，針對不同模式下服務質量評價指標體系的構建方法進行了簡單介紹，為物流服務的客觀、科學評價提供了依據。
作者:嚴小玲 單位:廣西機電工程學校