数字化仿真技术范文1
关键词：模拟信号；提高；分析
1 引言
随着通信技术的发展，数字通信成为主流技术。那模拟信源提供的模拟信号如何在数字通信系统中传输呢？模拟信号要想在数字通信系统进行传输，首先需要在发送端把模拟信号数字化，即进行模数转换，然后在数字通信系统进行传输；在接收端需把数字信号还原成模拟信号，即进行数模变换。一般模数转换常采用脉冲编码调制（pcm）、差分脉冲编码调制等。
1.1 脉冲编码调制
脉冲编码调制（pulse code modulation——pcm）是典型的编码方式，通常把从模拟信号抽样、量化、直到变为二进制符号的基本过程称为pcm。
1.2 差分脉冲编码调制
pcm体制需要用64kb的速率传输1路数字信号，而传输一路模拟电话仅占用4khz带宽。相比之下，采用pcm，则数码率太高，传输pcm信号占用更大带宽。例如，对于频带为1mhz的可视电话信号进行编码，根据采样定理，采样速率 ，若每样值采用8位编码，则数码率为16mbit/s。对于电视信号，图像信号宽带为6mhz，若也采用8位编码，则数码率将达100mbit/s。为了降低数字电话信号的比特率，改进方法之一是采用预测编码方法。预测编码方法有多种，差分脉冲编码调制，简称差分脉码调制dpcm，是其中广泛应用的一种基本预测方法。
2 dpcm的simulink仿真
simulink模块库中提供了dpcm编码模块“dpcm encoder”、解码模块“dpcm decoder”等，利用这些模块构建dpcm串行传输仿真模型，如图1所示。
信号源输出200hz正弦波，经放大、dpcm编码输出，再经过并串转换得到二进制码流送入二进制对称信道。解码端信道输出经串并转换送入dpcm解码，之后输出解码结果并显示波形。改变信道错误比特率，以观察信道误码对dpcm传输的影响。当信道错误比特率为0.02时仿真结果和波形如图2所示。
由图2可知，对应于信道产生误码的位置，解码输出波形中出现的干扰脉冲，干扰脉冲的大小取决于信道中错误比特位于一个dpcm编码字串中的位置，位于高位时将导致解码值极性错误，这时引起的干扰最大，而位于低位的误码引起的干扰最轻微。
3 信道误码对语音质量影响的仿真分析
以一语音文件gdgvoice8000.wav为信号源，基于前面最佳预测器的理论来进行仿真分析。先计算一段采样率为8000hz的语音信号（文件名cdgvoice8000.wav）的最佳预测器抽头系数。给定预测器的阶数p=5。首先估计出语音信号的归一化自相关函数值rj，j=1，…，5，常用的估计方法是： 代入归一化自相关函数然后列出方程并求解即可。
3.1 构建测试模型及仿真
基于上面的原理构建一个dpcm编解码仿真系统。其中预测器为5阶fir滤波器，抽头系数设置为实例1的计算结果，被编码信号为语音文件“gdgvoice8000.wav”，量化器采用均匀量化方式，将[-1，1]上的归一化信号样值量化为n=4比特编码序列。
simulink通信库中提供了dpcm编码解码模块“dpcm encoder”和“dpcm decoder”。 dpcm解码模块的设置参数要和编码模块相对应。其输出为解码恢复信号以及量化预测误差。
dpcm编码模块的输入为被编码的样值序列，输出为量化电平序号以及相应的量化信号值，设置参数如下：预测器滤波分子分母系数响亮，一般采用fir滤波器，分母系数设置为1，分子系数可由实例所示的有话方法进行确定；量化分割电平集合；量化输出电平集合；当给定被量化的样本信号时，可以通过函数dpcmopt来计算最优化的预测器抽头系数，最佳量化分割电平以及最佳量化输出电平。
dpcm解码模块的设置参数要和编码模块相对应。其输出为解码恢复信号以及量化预测误差。dpcm编解码模块的构成细节可以通过选中模块以鼠标右键打开内部子系统来观察，其 dpcm传输误码与解码话音质量仿真模型。
设置bsc信道的误码率分别为0.1、0.01、0.001、0.0001等，执行仿真，从听到的输出音质中，发现将误码率设置在0.1，话音基本可懂，但解码输出信
中“咯咯”的噪声很严重；误码率在0.01数量级上解码噪声仍比较明显，但音质已经大为改善；误码率在0.001数量级上，解码噪声就不明显了。在dpcm电话系统中，对话音解码通常要求误码率在10-3或10-4以下，本仿真验证了该指标的合理性。但对于数据通信，对误码率要求更加严格，如果信道误码率不能满足要求，可采用纠错编码来进一步降低传输误码率。
3.2 与pcm话音解码对比分析
使用simulink中的dsp模块库的音频输入输出模块可以对真实的音频信号（文件名“gdgvoice8000.wav”）进行处理，并基于pcm编解码模块构建pcm传输误码与解码话音质量仿真模型。同样，设置bsc信道的误码率分别为0.1、0.01、0.001、0.0001等，执行仿真，从听到的输出音质中，发现将误码率设置在0.1，输出为纯噪声，相当于通信中断。若将误码率设置在0.01，解码输出信号中“咯咯”的噪声虽很严重但话音基本可懂，误码率在0.001数量级上解码噪声仍比较明显，但音质已经大为改善；误码率在0.0001数量级上，解码噪声就不明显了。
通过与前面dpcm话音进行对比，说明dpcm的抗噪声能力比pcm强。所以，尽管在无误码传输中dpcm的解码音质不如pcm强，但dpcm的抗噪声能力比pcm强，因此得到广泛应用。
数字化仿真技术范文2
关键词：数字化设计；仿真；虚拟样机技术
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1672-3198(2010)11-0298-02
我国工业信息化经历了多年的发展，从过去的产品设计、工艺设计、生产管理等所使用的文件都是纸张式发展到现在计算机产品数据管理(PDM)，CAD／CAPP／CAM／MRP／ERP等数字化技术已经在企业中广泛应用，产品信息化正积极推动着工业化的发展。产品数字化设计和仿真能大幅提高企业的产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本等，大大提高了企业的竞争力。
数字化设计与仿真技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术，包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计制造与仿真、多媒体和网络通讯等，是一项多学科的综合技术，在网络和计算机辅助下通过产品数据模型，全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等过程。
1 数字化设计技术的发展历程
(1)CAx工具的广泛应用。各种CAD／CAM工具自20世纪50年代开始出现，并逐步应用到制造业中，制造业已经开始利用现代信息技术来改进传统的产品设计，这标志着数字化设计的开始。
(2)并行工程思想的提出与推行。并行工程作为一种新的产品开发的理念，在20世纪80年代后期提出，它吸收了计算机技术、信息技术的成果，成为产品数字设计的重要手段，是在现代信息技术作为背景支持下对传统的产品开发方式的一种根本性改进。PDM(产品数据管理)技术及DFx(如DFM、DFA等)技术是并行工程思想在产品设计阶段的具体体现。
(3)虚拟样机技术的应用。随着技术的不断进步，仿真在产品设计过程中的应用变得越来越广泛而深刻，由原先的局部应用(单领域、单点)逐步扩展到系统应用(多领域、全生命周期)。虚拟样机技术正是这一发展趋势的典型代表。虚拟样机也被称为数字化功能样机，同时虚拟样机技术也是一门综合学科的技术，以机械系统运动学、多体动力学、有限元分析和控制理论为核心，运用计算机技术将产品的设计分析集成起来，建立机械系统的数字模型。运用虚拟样机技术可以快速建立包含控制系统、液压系统、气动系统在内的多体动力学虚拟样机，并对产品的多种设计方案进行测试、评估，在设计中不断发现问题、解决问题、优化整体设计。美国的波音777客机便是世界上首个以无图方式研发和制造的飞机，虚拟样机技术在整个设计、生产、装配、评估环节发挥着及其重要的作用，并确保产品最终一次拼接成功。
2 数字化设计及仿真技术的应用
目前已经有很多成熟的商业CAD、CAE软件在航空航天、机械电子、汽车制造、工程机械、造船、铁路等各个领域广泛应用，如在产品结构三维CAD设计方面有Pro／Engi―neer、UG、SolidWorks、SolidEdge等；结构分析软件有AN―SYS、PATRAN、NASTRAN、MARC等；运动学和动力学仿真软件有ADAMS等软件；控制系统仿真软件有MATH―WORKS公司的MATLAB等软件。这些成熟的商业软件都有着非常广阔的市场和非常庞大的客户群，同时市场需求也促使这些CAD、CAE软件之间数据转换相互兼容，我们可以在三维CAD软件中进行产品结构模型设计，然后传人结构、运动学和动力学仿真软件中进行分析，然后将变量数据传输到控制系统仿真软件中对控制系统进行仿真。这样我们就可以不断对设计方案进行评估、优化和完善，而这一切都是在计算机数字化下完成，为企业节约了大量时间和缩减了大幅开发成本。而这又让数字化设计在减少设计过程中实物模型的制造和易于实现设计的并行化的两大优点在企业的产品开发设计中完美体现。
数字化设计推动信息进程向前发展，而仿真则是验证设计结果的有效手段。仿真作为工业社会由纯机械化向信息化时代前进过程中的产物，在航空、航天、国防、其他工业的复杂产品设计开发过程中，计算机仿真技术在减少损失、节约经费、缩短产品设计开发周期、提高产品之类方面发挥出巨大的潜力，促使仿真技术的迅速发展，历程大概可分为以下几个阶段：
(1)发展阶段：二次大战末期，火炮控制与飞行控制动力学系统的研究促进了仿真技术的发展，20世纪40年代研制成功第一台通用电子模拟计算机。50年代末期到60年代，导弹和宇宙飞船的姿态及轨道动力学的研究、仿真技术在阿渡罗登月计划及核电站的广泛应用、以及50年代末第一台混合计算机系统用于洲际导弹的仿真，促进了仿真技术的发展。
(2)成熟阶段：70年代中期，在军事需求推动下，仿真技术得到迅速发展，并从军事领域向其他领域扩展。在这个时期出现了用于培训民航客机驾驶员和军用飞机飞行员的飞行训练模拟器和培训复杂工业系统操作人员的仿真系统等产品，相继出现了一些从事仿真设备和仿真系统生产的专业化公司，例如美国的GSE公司、E&s公司、ABB公司、Dyneties公司等，使仿真技术形成产业化。
(3)高级阶段：20世纪80年代初以美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国陆军共同制定和执行的SIMNET(Simulation Networking)研究计划和美国三军建立先进的半实物仿真试验室为标志，仿真技术发展到了一个新的高级阶段。
3 中国仿真技术上市场的特点的现状
经过一个多世纪的发展革新，仿真技术已经形成一门独立的科学体系，包括：由仿真建模理论、仿真系统理论和仿真应用理论构成的理论体系；由系统、模型、应用领域知识综合而成的理论基础；由基于相似原理的仿真建模，基于整体论的仿真系统构建和全系统、全生命周期、全方位的仿真应用综合而成的方法论。那么我国仿真产业发展状况如何?2007中国(上海)国际仿真工业展览会组委会曾历时两年做过一次“中国仿真产业发展现状”的市场调查，调查显示中国仿真市场存在如下特点：
(1)科技含量高、市场潜力大、学术性强是目前中国仿真市场的主要特点。
(2)仿真属于高科技领域，企业主要集中在国内大中型城市。
(3)中国仿真软件目前主要销售市场仍然集中在国内。
(4)中国仿真企业普遍年轻，其中以1990～2000年及2004年后为主。
(5)从事仿真技术的企业普遍乐观，对仿真行业市场有很大信心，行业竞争相对较小。
计算机仿真在制造业中具体应用主要体现在以下几个方面：
(1)面向产品的仿真。包括产品的静态、动态性能分析，可制造性分析，可装配性分析。
(2)面向装配工艺和装备的仿真。
(3)面向生产管理的仿真。我国研发的有南开大学的JobShop调度仿真软件，清华大学与航天部204所等单位联合开发的FASE，以及在此基础上开发的智能规则调度系统等。
数字化仿真技术范文3
[关键词]数字样机，开发，关键技术
中图分类号：P631.4+24 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0045-01
一、前言
数字样机技术又叫做虚拟样机技术，是随着计算机技术发展而新起的技术。是对机械产品进行建模装配等的相关技术，企业的发展有着重要作用。
二、数字样机的概念
数字样机（DigitalPrototype）是相对于物理样机的概念，是一个能够考察产品的外形、装配性、可加工性以及功能能特性的三维数字模型。而数字化样机（DigitalPrototyping）是开发和应用数字样机的过程，是在产品开发的数字阶段，使用数字样机进行设计、优化、分析、模拟、数据管理乃至市场宣传的技术解决方案。可以说，由于数字信息化的技术和手段在产品生命周期的各个环节中应用地越来越广泛，数字化样机所带来的价值已经远远超出了原本的产品设计、测试阶段，其影响力已经逐渐扩散到了产品生命周期的各个环节。
数字化样机强调将产品整个生命周期的模型实现数字化，而不仅仅是最终产品的数字化。数字样机贯穿了从产品的概念设计（工业设计）、工程设计（基于三维CAD和二维CAD的双向集成，机电软件混合设计等技术）、工程分析（虚拟仿真）、市场推广（动画和3D广告制作）的全过程。基于实物物理样机的传统设计开发试验研制方法，将在很大程度上被基于数字计算机的三维数字化虚拟样机技术所取代。
目前，关于数字样机尚无统一定义，以下描述仅供参考。
狭义数字样机：从计算机图形学角度出发，认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品模型的设计、制造、装配、使用、维护与回收利用等各种属性进行分析与设计，在虚拟环境中逼真地分析与显示产品的全部特征，以替代或精简物理样机。
广义数字样机：从制造的角度出发，认为数字样机是一种基于数字计算机的产品描述，从产品设计、制造、服务、维护直至产品回收整个过程中全部所需功能的实时计算机仿真，通过计算机技术对产品的各种属性进行设计、分析与仿真，以取代或精简物理样机。
我国航空制造业对数字样机作了如下较为完整的描述：
数字样机是对产品的真实化、集成化的虚拟仿真，用于工程设计、干涉检查、机构仿真、产品拆装、加工制造和维护检测等模拟环境，它需要具备集成化造型、可视化、功能检测、产品结构和配置管理等完整的功能，并为数据管理、信息传递和决策过程等三大领域提供方案。它覆盖了产品从概念设计到售后服务的全生命周期，是支持产品设计和工作流程控制、信息传递与共享、决策制定的公共数据平台。
三、数字样机技术特点
1、真实性
数字样机的根本目的是为了取代或精简物理样机，所以数字样机必须在仿真的重要方面具有同物理样机相当或者一致的功能、性能和内在特性，即能够在几何外观、物理特性以及行为特性上与物理样机保持一致。
2、面向产品全生命周期
数字样机是对物理产品全方位的一种计算机仿真，而传统的工程仿真是对产品某个方面进行测试，以获得产品该方面的性能。数字样机是由分布的、不同工具开发的甚至是异构子模型的联合体，主要包括CAD模型、外观模型、功能和性能仿真模型、各种分析模型、使用维护模型以及环境模型。
3、多学科交叉性
复杂产品设计通常涉及机械、控制、电子、流体动力等多个不同领域。要想对这些产品进行能够完整而准确的仿真分析，必须将多个不同学科领域的子系统作为一个整体进行仿真分析，使得数字样机能够满足设计者进行功能验证与性能分析的要求。
4、全面实现数字化
数字样机强调将产品整个生命周期的各个研发环节实现数字化，而不仅仅是最终产品模型的数字化。
5、不需要制造成本
数字样机是根据产品开发过程中所有的技术数据制作完成的，其特点是不需要制造成本，不仅能一直保持最新版本的设计方案，而且所有数据都可以进行保存、回溯和跟踪。利用先进的虚拟仿真技术，可以使用数字样机取代物理样机来进行空气动力学分析、人机工程学研究、碰撞测试与市场调研等工作。
6、绿色环保
由于数字样机不需要用实体材料进行加工制造，所以不会污染环境，自然是“绿色”的了。
四、基于虚拟样机的机械设计方法研究
1、建模技术
虚拟样机建模技术一般分为三个步骤：首先，要建立三维模型。建立三维实体模型是虚拟样机技术得以实现的基础和前提，任何仿真技术都要从三维模型开始。在建立三维模型的过程中，一般会遇到两个难题，一是齿轮、扇叶等机械零件的外形结构复杂，二是约束关系较为复杂，这就要求设计虚拟样机需要依靠专业的三维CAD软件。其次，要为三维模型添加约束。建立三维模型后，需要依靠约束副把它们相互连接起来，从而定义物体间的相对运动。目前比较常用的CAD软件一般都有动力或运动学插件，以实现约束关系与装配关系的映射。此外，还要为三维模型施加驱动。施加驱动的目的是为了让虚拟样机能够按照一定的运动规律来进行运动。
2、协同仿真技术
仿真技术指的是在缺乏实际系统的情况下，实现活动或系统本质的一种技术，是一种以模型为基础的活动，它的基本框架是先建模，然后进行实验，最后再进行分析。而协同仿真技术就是指在复杂产品的仿真过程中，采用多种仿真软件来建立不同的模型，通过各种通讯方法来实现信息的交流，并利用求解器来进行求解，最终完成整个系统的仿真。
当前的仿真技术一般侧重于电子、机械或控制等的单个领域，相互间的联系非常少甚至是根本没有联系，这就很难满足机械设计的要求。现今大多数的机械研发过程需要涉及到机械、电子、液压、控制、以及计算机软件或硬件等多种学科领域，再加上产品本身是由多个子系统和零部件组合而成的，相互之间有着或多或少的联系，单一的仿真技术不能实现对复杂产品的准确完整分析，因此必须采用协同仿真技术来实现对机械设计全过程的分析和评估。
3、协同设计技术
协同设计技术是设计领域的一项新型设计技术，是指在计算机技术的支持和辅助下，所有设计成员对同一个设计项目，各自承担一部分设计任务，并交互进行设计工作，从而得到一个最为符合设计要求的设计方法。协同工作的主要目标就是尽可能地缩短机械产品的研发周期、降低产品成本、提高产品质量，从而提高企业的经济和社会效益，增强企业的竞争力，促进企业实现更好的发展。协同设计一般需要做到以下几点：首先，需要认知同步，建立共享的知识和语义；其次，要共同协商设计方法和策略，一般协同策略分为提案型、层次型、型、以及对等伙伴型四种类型；最后还要规划设计的任务和方法。
4、有限元分析
有限元是一种现代化的设计方法，可以比较准确地分析机械结构件的强度和动态特征。它的主要优点是通用性，可以求解边界条件和结构形状都较为随意的有关力学的问题，是一种比较值得信赖的计算方法，特别是对于虚拟样机而言，是一种必不可少的工具。当前市场上有限元分析的软件多种多样，比较简单方便的例如Cosmos/Works软件。
五、结束语
数字样机技术又叫做虚拟样机技术，是随着计算机技术发展而新起的技术。是对机械产品进行建模装配等的相关技术，企业的发展有着重要作用。
参考文献
[1] 吴菌.数字样机真的是老生常谈吗[J].中国制造业信息化，2010.
[2] 杨欣，冯晓静，刘俊峰.农业机械化及其自动化专业CAD教学研究[J].农机化研，，2011.
数字化仿真技术范文4
关键词：数字化工厂；关键技术；制造数字化
数字化工厂是以制造产品和提供服务的企业为核心，由核心企业以及一切相关联的成员构成，使所有运营信息数字化的动态“组织”。通过数字化工厂信息系统有效地组织控制人流、物流、资金流和信息流，实现组织内部所有成员之间的高度协作和资源共享，为客户提供满意的产品和服务。而数字化工厂工作流管理系统作为数字化工厂信息系统的基础，是协调数字化工厂成员内部、成员相互间的各项活动的具体执行者。数字化工厂是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，同时具有其鲜明的特征。它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。
一、数字化工厂概述
数字化工厂（DF）以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。在设计部分，CAD和PDM系统的应用已相当普及；在生产部分，ERP等相关的信息系统也获得了相当的普及，但在解决“如何制造工艺设计”这一关键环节上，大部分国内企业还没有实现有效的计算机辅助治理机制，“数字化工厂”技术与系统作为新型的制造系统，紧承着虚拟样机（VP）和虚拟制造（VM）的数字化辅助工程，提供了一个制造工艺信息平台，能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和治理，并将制造信息及时地与相关部分、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。“数字化工厂”规划系统通过同一的数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在进步质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。数字化工厂（DF）是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。
二、数字化工厂的关键技术
通常研究的制造系统是非线性离散化系统，需要建立产品模型、资源模型制造设备、材料、能源、工夹具、生产人员和制造环境等、工艺模型工艺规则、制造路线等以及生产管理模型系统的限制和约束关系。数字化工厂是建立在模型基础上的优化仿真系统，所数字化建模技术是数字化工厂的基础。随着虚拟设计技术的发展，在计算机中进行产品零件的三维造型、装配分析和数控加模拟技术以及以上程分析技术不断发展和完善，这种技术进一步向制造过程领域发展。数字化建模的基础上，对制造系统进行运动学、动力学、加工能力等各方面进行动态仿真优化。随着三维造型技术发展，三维实体造型技术已得到普遍的应用。具有沉浸性的虚拟现实技术，使用户能身临其境地感受产品的设计过程和制造过程，使仿真的旁观者成为虚拟环境的组成部分。数字化工，软件模块之间以及和其他软件模块之间的信息交换和集成。虚拟环境的下具集、各种数据转换工具、设备控制程序的生成器、各种报表的输出工具等。
三、数字化工厂的解决方案
（一）产品研发的数字化和虚拟化
数字化工厂通过使用CAX等软件，建立产品的逻辑、几何、功能、性能和关联等模型，实现基于模型的产品定义与关联设计，在虚拟的数字世界中完成多学科优化、协同设计、优化分析、制造试验仿真及模拟产品的制造和运营过程（包括虚拟工厂、生产线布局、物流等）。同时，通过PLM与ERP/MES等集成，实现三维模型、数字化工艺指令等信息向生产现场的推送，并与质量、采购、物流等部门进行共享。各部门依据这些共享信息即可开展相应的零部件生产、原材料采购、产品验收和产品确认等工作。
（二）生产过程的精益化和标准化
数字化工厂是按照精益思想建设的，通过对生产过程进行优化整合，并制定相应的标准化操作规程，确保车间生产节奏更加紧凑和有序。它使用ERP统一管理和下达生产指令，使用MES和数据采集与监控系统实现对生产计划调度、物料追踪、数据采集、生产设备状态监控、工位操作、包装发货等生产运营全过程的管理，并将检测结果与PLM中设计模型进行快速对比，形成从虚拟产品设计到实际生产制造的闭环产品质量控制，实现从原料进厂到产品出厂的生产过程自动化、装备制造信息化和智能化、生产过程的高度透明化。
（三）车间生产的自动化和集成化
数字化工厂车间生产自动化是在统一通信、统一编程以及统一IT架构的基础上，通过高运行可靠性和可用性的数据链路（物联网及工业网等），把生产制造过程中众多独立的产品、工具与关联的服务进行集成，支持自动化控制、制造执行和企业资源管理等系统的完美整合。并将网络与通信、传感器与感知、自动检测、人机交互与专家系统等智能化技术加入车间制造单元与生产线中，实现系统自优化、自重构、自诊断，形成高度的柔性生产方式，达到信息技术和制造技术深度融合的目的，使得高度智能的快速生产成为可能。
四、结束语
绿色和人文是数字化工厂的重要特征，所以数字化工厂的建设不仅要求体现数字化、自动化和智能化元素，还要符合绿色人文的需求。它一方面用自动化设备来减轻人员的体力消耗和精神压力，以及用持续的职业发展规划来延长员工的工作寿命和工作质量。
参考文献：
数字化仿真技术范文5
关键词： 电子技术课程设计 EWB 综合性设计课题
1.引言
电子技术课程是电气自动化专业十分重要的基础课程，目前我校电气、自动化专业均采用了高等教育出版社出版康华光主编的教材《模拟电子技术》（第五版）和闫石主编的教材《数字电子技术》（第五版）。这些教材作为电子技术的经典教材，带给学生很丰富的基础理论知识。但是社会经济的发展不仅需要大学生掌握电子技术的基本原理，更要求他们结合现代技术发展的趋势和需求，掌握电子技术方面课题的设计和应用，尤其是要结合计算机完成方案选择、方案实现及分析论证的过程。因此利用现有资源加深学生对电子技术基础理论知识的理解，正是电子技术课程设计的主要目的。
2.EWB概述
Electronics Workbench（简称EWB）以SPICE3F5为模拟软件的核心，增强了数字及混合信号模拟方面的功能，是一个用于电子电路仿真的“虚拟电子工作台”。
EWB软件提供电路设计和性能仿真所需的数千种元器件和各种元器件的理想参数，同时用户还可以根据需要新建或扩充元器件库。它提供直流、交流、暂态的13种分析功能。另外，它可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电，以观察不同故障情况下电路的状态。EWB软件输出方式灵活，在仿真的同时它可以储存测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，显示波形和具体数据等。由于它具有磁盘占用空间小、对计算机要求低和运行速度快等特点，有助于对所学电子技术知识的掌握，提高对电路的分析能力和学生的创新能力，因此EWB是目前高校在电子技术教学中应用最广泛的一种电路仿真软件。
此外，EWB软件界面形象直观，操作方便，采用图形方式创建电路和提供交互式仿真过程。创建电路需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕中选取，且元器件和仪器的图形与实物外形非常相似，因此极易学习和操作。由于它所具有的这些特点，我们选择将它作为电子技术仿真设计的操作软件。
3.基于EWB的电子技术课程设计
基于EWB的电子技术课程设计主要涉及基础仿真实验，针对该门课程的教学要求及大纲的设定实验内容，我们有针对性地提取出电子技术中的重点和难点，给出了一些练习习题，希望学生首先能读懂电路，其次能在EWB软件环境下仿真运行电子电路，观察运行过程和结果，找出并排除故障。在习题练习的基础上，学生既熟悉了EWB软件，又加深了基础点知识的掌握，因此笔者最后给出了总的设计方案，让学生运用前述经验进行自行设计、仿真运行、调试改善，完成一次完整的电子技术仿真实验，同时也为下一步设计方案的硬件实现打下良好的基础。
根据我校电气自动化专业的课程大纲要求，电子技术的学习重点包括单级及多级放大电路、直流电源电路、功率放大电路、运送放大器及其应用、基本逻辑关系、组合逻辑电路及应用、时序逻辑电路及应用等。这里给出两个习题。
（1）电源、整流和稳压电路
稳压电源电路如图1所示。220V、50Hz的电源经变压器降压、全波整流和稳压电路的稳压，在输出端得到一个12V的稳定的直流电压，运行该电路，如有故障则需分析原因并排除。该习题任务之一为变压器参数设计，任务之二为讨论滤波电容C的大小与好坏对电路稳定效果的影响，任务之三为讨论电位器Rw调节的位置对电路输出电压的影响。
首先要求学生在EWB软件环境中建立如上图所示的稳压电源电路，此过程可以帮助学生逐渐熟悉EWB软件的基本操作。但其实该电路并不是一个完美的电路，运行过程会出现故障，此时需要学生通过理论知识的分析，来分析故障产生的原因，并通过调节电路中的某些元件参数加以改正。因此通过该习题的仿真，学生不仅初步建立了对EWB仿真软件的认识，掌握了其基本使用方法，而且需要重新温习有关稳压电源电路的理论知识，借此加深了解变压器设计时的参数选择，加深了对串联型稳压电路的理解，并提高了电路故障的排除技能，掌握了示波器、电压表、电流表及万用表的使用方法。
（2）数字电路逻辑关系测试
数字电路如图2所示，任务为写该图电路的逻辑状态表、逻辑函数表达式，并进行化简。
在EWB环境中按图建立数字电路图，运行、记录输出与输入之间的关系，构成真值表，以此测试该数字电路的逻辑关系。习题目的为希望学生认识、了解数字电路的功能和测试方法，掌握逻辑函数的不同表示方法，熟悉、掌握电路仿真的操作技术。
4.综合性设计课题
模拟电子技术和数字电子技术各有侧重点，参加课程设计的学生数目众多，而文章篇幅有限，因此在这里我们仅给出两个综合性的设计课题为例。
（1）模拟电子技术部分
设计任务为设计一个用于晶体管收音机的功放电路，满足一定的要求，如由220V交流电源供电；有一定的选频功能，如要求通过信号的频率范围为（20Hz～2kHz）；有一定的放大倍数，如前级和后级的放大倍数分别为20和60，在此不一一赘述。
参考步骤为：调研、查找并收集资料，列出参考资料目录；绘制电气原理图；按所给定的功能要求进行参数计算，列出元器件明细表；在EWB软件环境中创建需要进行仿真分析的电路图；仿真运行，观察运行过程及结果，进行放大电路的直流工作点分析，进行交流频率分析，并记录中间数据；记录运行过程中的故障，分析原因，调整方案及参数直至满足全部要求。
（2）数字电子技术部分
设计任务为设计一个符合实际的交通信号灯。
参考步骤为：分析设计要求，列出状态表，写表达式，画出数字电路图，仿真运行，调试直至符合要求。
5.结语
对于电气自动化等专业的学生来说，掌握了电子技术的课堂知识，还需要实践来加深对该门课程知识的理解，而电子技术的课程设计作为从课堂到实验室的一个桥梁，能很好地发挥过渡作用，既能使得学生从课堂下来以后得到一个缓冲，加深对课堂知识的理解，又能培养学生在进入实验室之前已经掌握初步的电子电路的设计方法和调试技能，为动手完成自己的实际作品打下较好的基础。笔者根据专业课程大纲要求，给出了若干个课程设计的习题及设计方案，希望学生通过这些设计任务掌握该部分的知识和技能。
参考文献：
数字化仿真技术范文6
数字艺术是运用数字技术和计算机程序等手段对图片、影音文件进行的分析、编辑等应用，最终得到完美的升级作品。它广泛应用于平面设计、三维技术的教学和商业设计等用途，并随科技进步被大众接受和认可。广义的数字艺术就是数字化的艺术，以数字技术为载体，具有独立的审美价值，都可以归类到数字艺术。数字艺术作品一般在创作过程中全面或者部分使用了数字技术手段。数字艺术包括交互媒体设计、数字影像艺术、虚拟现实设计、新媒体艺术等。交互媒体设计指以互动媒体为载体的设计，数字影像艺术包括数字动画、dv电影、数字影视广告和片头……；虚拟现实设计是指数字博物馆、数字商城这样的虚拟空间设计；新媒体艺术对应传统美术、雕塑，是以数字技术为手段和材料的纯艺术形式。数字艺术是指以数字科技的发展和全新的传媒技术为基础，是人类理性思维和艺术感觉巧妙融合一体的艺术。数字艺术作品必须在实现过程中全面或者部分使用了数字手段。数字艺术作品主要包括以下形式：录象及互动装置，虚拟现实，多媒体，电子游戏，卡通动漫，网络游戏，网络艺术，数字设计，电脑插画，电脑动画，3d动画，数字特效，数字摄影，数字音乐以及音乐影像等。也就是说，本文由http://收集整理数字艺术是艺术和科技高度融合的多学科的交叉领域，涵盖了艺术、科技、文化、教育、现代经营管理等诸多方面的内容。数字艺术的运用领域以及它的影响度，以下着重从数字表演，数字影像两个领域浅析。
首先是数字艺术中的数字表演与仿真技术是一个发展中的全新交叉学科，是计算机科学技术、光学工程等工程科学和艺术学、心理学、社会学等人文学科的交汇点。在数字表演过程中，艺术家通过传感器和软件来控制表演空间中的图像、演员、音效和灯光等表演元素，将通过仿真技术实现的虚拟表演元素与传统文艺表演的表演元素融合起来，从而获得了前所未有的手段来控制表演的空间和时间。这种虚实结合的新型艺术形式不仅改变了传统的表演形式，也促进了技术手段的发展，并对艺术和技术的融合提出了挑战。随着现代数字技术的快速发展，传统的表演要素、表演方式、表演规律等急剧变化，多种表演艺术门类和多种工程技术要求实现天衣无缝的融合，从而促成了数字表演技术的诞生；而仿真技术为这种跨领域、跨平台的协作提供了理论基础和技术支撑。数字表演与仿真技术是按照文艺表演的生产服务流程，将数字化表演与现代仿真技术相结合，从而全面提升文艺演出创意、编排、演出、推广等创新能力的新型交叉学科。它主要研究数字表演的艺术性、技术性、社会学价值；数字表演的实体建模、空间建模、行为建模；数字表演的仿真创作平台、实现平台和呈现平台；广场与室内表演仿真技术、远程剧场技术和数字表演评估技术等。主要研究方向有数字表演基础、数字表演建模技术、表演仿真平台技术和数字表演仿真应用技术等。
其次是数字艺术领域中的数字媒体技术在舞蹈影象中的运用随着人们的研究会越来越广。形成纷繁复杂的舞蹈影像世界。舞蹈艺术正朝着多元化、现代化、多媒介化和全方位感官刺激的方向迅速发展。从只有画面没有声音的纯肢体语言表达，到声、光、电多方位辅助表演，再到电脑艺术、行为艺术、展示艺术等多艺术门类的相互借鉴，舞蹈艺术表演和教学正走向一条艺术语汇更丰富、情感氛围更浓烈、视觉美感更具冲击力的变革之路。大众传媒的运用、传播拓宽了舞蹈爱好者和舞蹈教学工作者的视野，提高了舞蹈艺术全民参与和鉴赏的水平。舞蹈艺术的教与学在现代信息和多媒体技术的辅助下，逐步推陈出新，并在内部深化改革，最终赢得更大的发展。
影像舞蹈正是在这样的获取环境与需求中诞生，并成为舞蹈艺术的重要分支，在舞蹈作品舞台数字艺术分为两大类，一是以计算机为平台的静态艺术。二是七个子项的动态艺术。它包括了两维静态艺术，两维动态艺术，三维静态艺术，三维动态艺术，视频艺术，虚拟现实和数字表演。数字艺术总体讲是以技术为主，艺术为辅，艺术与技术相结合的专业。而数字艺术在舞蹈中的运用主要体现在以下几个方面。一，动画。二，动作捕捉。三，动作跟踪系统。四，高清摄影及播放系统。五，三维立体投影技术。这是一种运动轨迹的建模，通过同步编舞，运用3d软件建设动作数字模型。六，影像和舞者互动装配系统。利用实时抠像到另一个空间上去跳舞。是一个数字化的虚拟环境。这就形成了一个大种的舞蹈，是一个大众的互动世界。在舞台上，观众直接看通过舞者的动作经过播放在大屏幕上的数字影像。利用多媒体技术中的影像手段，可以多角度展示不同舞蹈类型的文化背景，把握舞蹈艺术肢体语言的情感语义和形态构成。舞蹈的风格韵律、情感等内容是很难用语言解释清楚的。利用多媒体，可以使舞蹈以直观、形象、生动的画面准确地表达，获得充分的感知
