計算機仿真技術(shù)論文范文
計算機仿真技術(shù)論文范文
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)科學(xué)的全面開發(fā),結(jié)合計算機技術(shù)、控制技術(shù)、圖像技術(shù)、三維技術(shù)等技術(shù)的進步,衍生了一門全新的科學(xué)技術(shù)——計算機仿真技術(shù)。下面是學(xué)習啦小編為大家整理的計算機仿真技術(shù)論文，供大家參考。
計算機仿真技術(shù)論文范文一：計算機仿真技術(shù)發(fā)展趨勢
摘要：計算機與仿真技術(shù)相結(jié)合，形成計算機仿真技術(shù)的新方法。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用。文章通過介紹計算機仿真技術(shù)的發(fā)展以及計算機仿真技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，探討了計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢。
關(guān)鍵詞：計算機仿真;技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展
1計算機仿真技術(shù)簡介
計算機的仿真技術(shù)是一門新興的綜合性的技術(shù)，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(shù)的應(yīng)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(shù);另一方面，計算機仿真技術(shù)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(shù)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(xué)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(xué)的表達方式表示出來。其次，模型的轉(zhuǎn)換。模型轉(zhuǎn)換就是針對上一步抽象出來的數(shù)學(xué)表達方式通過各種適合的算法以及計算機語言轉(zhuǎn)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(guān)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(shè)置好的方案來進行仿真模型，獲得仿真的結(jié)果。仿真實驗是一個很簡單的事情。但是，如何對仿真的結(jié)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(jié)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(shù)應(yīng)用
現(xiàn)在，計算機成為我們生活的一部分，計算機的廣泛應(yīng)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(yīng)用為我們的生活提供了便利。
(1)交通領(lǐng)域。
交通是一個復(fù)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(shù)的方法為基礎(chǔ)。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(shè)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(shè)和完善交通設(shè)施的依據(jù)，是一種分析交通事故的新方法。
(2)制造領(lǐng)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(shù)，可以有效緩解上述問題。針對碰撞實驗，浙江大學(xué)研究所的詹樟松博士建立了乘員動力學(xué)響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。在其他方面，汽車工程學(xué)院的熊堅利用仿真技術(shù)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(shù)研究了汽車轉(zhuǎn)向的輕便性問題。
(3)教育領(lǐng)域。
計算機模擬實驗是這幾年在計算機多媒體教學(xué)中增加的新領(lǐng)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(shè)計思想和實驗方法，打破了教與學(xué)、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(xué)生對思想、方法、儀器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理的理解，還可以練習實驗技能，鞏固知識，提高學(xué)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(xué)的各個環(huán)節(jié)。
4計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢
4.1計算機仿真技術(shù)發(fā)展方向
(1)網(wǎng)絡(luò)化仿真。
隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展，計算機仿真技術(shù)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(luò)技術(shù)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(luò)共享，就可以避免社會資源的重復(fù)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(shù)。
計算機仿真技術(shù)發(fā)展的另一方向是虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)是一種領(lǐng)先的制造技術(shù)。它運用計算機仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，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(shù)發(fā)展趨勢
突飛猛進的計算機軟硬件技術(shù)帶動了仿真技術(shù)的飛速發(fā)展。近幾年，仿真技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)、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(zhuǎn)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(shù)容易掌握和使用，實際操作的技術(shù)人員可以利用仿真技術(shù)更好地為系統(tǒng)服務(wù)。
(2)分布式仿真。
分布式仿真是通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)分散在各地的仿真設(shè)備，構(gòu)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(shù)包括：動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)分割技術(shù)，功能分割技術(shù)，避免通訊閉鎖技術(shù)等。
(3)智能仿真。
在建模、仿真模型設(shè)計、仿真結(jié)果的分析和處理階段，引入知識表達及處理技術(shù)，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(xué)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(jié)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(chǔ)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(shù)將為人類更好的服務(wù)。
5結(jié)語
計算機仿真技術(shù)是在實際需要的引導(dǎo)下，在不斷進步的計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)等相關(guān)技術(shù)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(shù)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(jié)果再到現(xiàn)在的可視化交互仿真。以后隨著計算機科學(xué)技術(shù)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(shù)的顯著影響，仿真技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用都會取得優(yōu)異的成績。我們完全相信，計算機仿真技術(shù)在我們的生活中應(yīng)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(shù)論文范文二：汽車理論教學(xué)中計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用
摘要：將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到汽車理論教學(xué)，可以使教學(xué)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(xué)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(xué)的制約，同時也能培養(yǎng)學(xué)生對相關(guān)軟件學(xué)習的興趣與應(yīng)用能力。
關(guān)鍵詞：教學(xué);計算機;仿真技術(shù)
1課程教學(xué)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(xué)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(xué)生普遍反映難以掌握。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容及其特點，選擇適用的教學(xué)方法是提高教學(xué)效果的關(guān)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(jié)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(xué)效率。涉及公式推導(dǎo)和受力分析內(nèi)容的，宜采用傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)方式。因為傳統(tǒng)的黑板推演過程更能容易引導(dǎo)學(xué)生進行邏輯思維和抽象思維，對得到的結(jié)論印象也會更加深刻。對于比較復(fù)雜、抽象的教學(xué)內(nèi)容，可以應(yīng)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(xué)，將其形象化以提高學(xué)生的感性認識，避免了讓教師空洞地陳述、學(xué)生想象地去理解的局面，從而提高教學(xué)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(yīng)用計算機仿真技術(shù)可以設(shè)計與實施一些虛擬仿真實驗，從而彌補了實驗教學(xué)內(nèi)容的不足。汽車理論課程除理論教學(xué)和實驗教學(xué)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(shè)計等環(huán)節(jié)，由于課后題目一致、項目任務(wù)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(xué)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(shù)融入實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以加深學(xué)生對理論知識的理解，并激發(fā)學(xué)習和研究的興趣。在教學(xué)過程中，需要根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容選擇恰當?shù)慕虒W(xué)手段，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)方法，使其發(fā)揮各自優(yōu)勢才能獲得更好的教學(xué)效果。
2計算機仿真技術(shù)應(yīng)用方法探討
在汽車理論教學(xué)中，合理應(yīng)用計算機仿真技術(shù)將對課程的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習效果、對后續(xù)課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計，以及對學(xué)生工程軟件應(yīng)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(yīng)用方法：
2.1建立汽車性能仿真分析輔助教學(xué)模型庫
首先應(yīng)根據(jù)汽車理論教材，結(jié)合學(xué)生的具體理解情況，合理選擇應(yīng)用點，對某些重點、難點以及不易講述的地方，考慮能否應(yīng)用計算機仿真技術(shù)進行輔助教學(xué)。應(yīng)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(xué)中可以隨時調(diào)用視頻錄像與仿真模型，將汽車的一些結(jié)構(gòu)運動、參數(shù)調(diào)整、性能分析、曲線變化等復(fù)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(xué)生提供了直觀、形象的過程與結(jié)論，學(xué)生理解起來會更容易。同時在教學(xué)過程中，向?qū)W生展示計算機仿真技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，還可激發(fā)學(xué)生利用相關(guān)軟件對理論知識進行學(xué)習和應(yīng)用，為后續(xù)課外實踐、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。由于課程所涉及的應(yīng)用點可能較多，所以模型庫建設(shè)之初，工作量較大，不過這對學(xué)校精品課程建設(shè)和直接改善課程教學(xué)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(xué)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(yīng)用于汽車理論教學(xué)中，使復(fù)雜問題的分析變得直觀、清晰，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)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(fù)雜的過程進行仿真分析和求解。這些計算和分析的結(jié)果都可以通過Matlab提供的可視化手段呈現(xiàn)給學(xué)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(shè)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(shè)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(wù)，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(wù)可以詳細、方便地進行設(shè)置，更加接近汽車實際模型，計算結(jié)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(yīng)用十分廣泛。ADAMS是一款在汽車行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的機械系統(tǒng)多體動力學(xué)仿真軟件，其中ADAMS/CAR模塊為一款整車設(shè)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(xué)響應(yīng)，大大減少了對物理樣機的依賴。在汽車理論教學(xué)中，可通過ADAMS/CAR在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)懸架、轉(zhuǎn)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(guān)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(xué)環(huán)節(jié)。另外，在汽車仿真技術(shù)研究領(lǐng)域還有ADVISOR，CarSim/TruckSim等工程軟件，憑借自身的優(yōu)勢和特點，應(yīng)用也較為廣泛。2.3計算機仿真技術(shù)在項目驅(qū)動實踐教學(xué)模式中的作用目前多數(shù)汽車理論教學(xué)進行的課后作業(yè)、課外大作業(yè)和汽車理論課程設(shè)計，以Matlab軟件應(yīng)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(yīng)用Matlab使學(xué)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(wù)往往伴隨大量的抄襲，不利于學(xué)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(yīng)用于汽車理論各個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可解決上述問題。[5]實施過程中，需要構(gòu)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(yīng)用進行分組學(xué)習和指導(dǎo)，使學(xué)生在項目學(xué)習及完成過程中加深對理論知識的理解及實際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生實際分析問題、解決問題的能力。
3計算機仿真技術(shù)應(yīng)用實例
3.1Matlab軟件應(yīng)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(xué)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?？筛鶕?jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)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(yīng)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(shè)置計算任務(wù)，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(xué)者進行學(xué)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(shè)置計算任務(wù)，可得到豐富的有關(guān)汽車動力性、經(jīng)濟性的文本和圖表結(jié)果分析文件。為設(shè)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(yīng)用實例
在汽車理論教學(xué)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(guān)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。可根據(jù)標準設(shè)置實驗條件，通過仿真計算，將實驗結(jié)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(xué)生方便地進行各種有關(guān)操縱穩(wěn)定性、制動性、平順性虛擬實驗，彌補了實驗教學(xué)內(nèi)容的不足。
4結(jié)束語
將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到汽車理論教學(xué)，可以使教學(xué)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(xué)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(xué)的制約，同時也能培養(yǎng)學(xué)生對相關(guān)軟件學(xué)習的興趣與應(yīng)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(xué)，還需要大量的準備工作，但考慮到對教學(xué)效果的提高改善與學(xué)生理論知識的學(xué)習，這將是十分必要。
參考文獻
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