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计算机仿真技术基础范文1
关键词：计算机仿真；教学方法；教学改革；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）02-0048-03
一、引言
仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用，国内外众多学者认为，仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”，因此仿真技术被认为是“使能”技术。
仿真科学与技术虽然尚未成为一级学科，但国内多个军队院校已经开始设置仿真专业和仿真工程二级学科，已经培养了数千名仿真工程技术人才。我校从2005年起开始在测控工程本科专业开设《计算机仿真技术》课程，30学时，每年选课人数近150人，主要目的是让学员建立起计算机仿真的概念，掌握计算机仿真的基本方法并能够对连续系统进行初步的仿真研究，为今后从事导弹控制系统的分析与设计奠定基础。
计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分，具有综合性、多学科交叉等特点。因此，学员普遍反应该课程难学、难懂。为提高教学效果，针对课程特点和现行课程教学的不足，我们从教学内容、教学方法手段、教学资源和实践环节等方面进行了课程改革和实践，取得了较好的教学效果，为计算机仿真课程的教学改革提供了实践基础和案例参考。
二、现行课程教学的不足
1.课程定位不明确。由于计算机仿真技术在本校是第一次开设，对于课程应该达到什么样的目标定位并不明确。现行的课程标准将目标定位为掌握连续系统仿真方法和离散事件系统建模与仿真方法，并能够对具体的连续系统进行仿真研究。事实证明这种要求目前是达不到的，特别是在有限的学时限制之下。另外，课程的定位也和测控工程专业的培养目标不尽相符。同时，本校应届毕业的研究生反映，本科阶段已经学过的内容，硕士阶段还得重新学一遍，甚至到了博士阶段，也有部分重复的教学内容出现。这说明目前对于计算机仿真技术本科课程、乃至整个仿真课群的设置与定位是不明确的。
2.教学内容与其他课程重叠。计算机仿真技术课程现行的教学内容与《现代控制理论》等课程的内容有所交叉和重叠。连续系统数学模型及相互转化等内容在《现代控制理论》中已经讲授过。而有关“数值积分法”的内容和《计算方法》的内容有交叉。教学内容交叉和重叠现象令学生无法准确界定、无法准确区分课程内容，也令教学督导专家诟病，当然也就不利于学员的系统学习了。
3.教学方法手段单一。该课程的教学方法还主要停留在传统的讲授为主的教学理念上，只采用单一的教学方法和手段。教学内容文字性公式居多，直观性材料、多媒体材料、应用型材料偏少，学员学完后不知道如何应用、如何解决实际问题，总认为计算机仿真就是一种数值游戏、一种计算机游戏。
4.缺乏必要的实践环节。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术，仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。现行的教学模式缺乏实践环节，学员难以了解仿真技术具体是如何应用解决实际问题的，缺乏感性认识和实践的机会，不知道在导弹控制系统分析中有何用处。
三、课程教学的改革实践
根据作者的教学实践和实际科研工作经历，提出并实践了如下改革思路。
1.教学内容改革。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科，紧密相关的课程包括计算方法、计算机软件设计、计算机图形学、计算机控制、自动控制原理、现代控制理论等课程。如何讲出本课程的特点同时又避免与其他课程雷同是必须解决的问题，因此必须在教学内容的编排上下功夫。
经过分析与调研，最终将本课程的主要内容选定为连续系统的数字仿真方法上（占总学时的40%），而对连续系统的建模及模型表示、相互转换则不作过多讲述，避免与自动控制原理、现代控制理论重复。而对于计算机仿真技术中的离散事件系统仿真（占总学时的25%）则仅作原理性讲述，因为经过调查发现，学员在现阶段还体会不到离散事件系统仿真建模的精髓，还不能够从离散事件仿真建模过程抽象出解决实际复杂系统的建模与仿真方法，而这正是离散事件系统仿真的核心思想和应用目的所在。剩余的学时则主要讲述计算机仿真的基本概念、步骤与发展趋势及应用等内容。
授课内容调整后，课程主题内容分明，有利于将连续系统仿真方法讲深、讲透，增进学员的理解。
2.基于比较教学的教学方法实践。为了加深学员对内容的理解，在教学过程中广泛采用了比较教学方法[1]。
一是连续系统与离散事件系统仿真方法的比较。仿真的本质是在计算机上对模型进行试验，完成状态转移计算。连续系统仿真模型的建立主要是从数学模型出发，建立适合计算机上实现的运行模型。因此连续系统仿真推进时钟时，以为增量进行推进，采用差分方程实现状态推进。因而连续系统其仿真方法明确，好理解，在计算机上求解微分方程即可，重点放在如何选取微分方程的数值解法上。
而离散事件系统的状态变化是由于随机发生的事件而引起的，如何进行离散事件系统的仿真时钟推进和状态变迁就成为离散事件系统仿真的核心问题。离散事件仿真的基本思想就是将事件序列模拟出来，记录事件引起的状态变化并进行统计，最后得到感兴趣的系统性能参数。时钟推进方法根据仿真粒度分别可采用事件调度法、互动扫描法和进程交互法，其中事件调度法是基础，体现了离散事件系统演化的特点。
离散事件系统只能根据其系统特点，将由事件驱动引起的状态变化通过简化在计算机上复现出来，从而进行仿真研究。这种思路大部分学员开始时不理解，甚至认为是“很笨的方法”，没有什么特别之处。然而，这种方法却是对离散事件系统甚至复杂混杂系统进行仿真的唯一有效方法。
通过建立连续系统和离散事件系统仿真比较表（如下表所示）进行比较教学，学员对两种系统的仿真方法理解得更透彻。
二是数值积分法、替换法和离散相似法的比较教学，后面两者都是从仿真的快速性出发进行设计的。
数值积分方法是从求解微分方程的角度发展而来的，思路严谨，方法体系完整，是主流的连续系统仿真方法，其主要过程是建立差分方程。替换法是应用z与s的映射得到离散脉冲传递函数，再由Z反变换求得差分方程的方法。替换法相当于数值积分法的多步法，简单替换法可以欧拉方法一致的精度，双线性替换法可得到和梯形法一致的精度，但计算过程相比欧拉积分方法和梯形法快。但缺点也很明显，替换法要求对系统先进行线性化，因而只对线性系统有效，而且替换法其理论依据不严格，误差大小也没有定量的结论。
离散相似法是一种快速仿真方法，其基本思想是简化系统的输入。由于实际系统输入经常选择阶跃信号，对输入采用零阶保持器的简化措施没有引入误差，可以获得更高的仿真精度。而欧拉方法要求状态变量的导数为阶跃信号时，才没有系统误差，这在实际中是很难满足的。因此对于阶跃信号输入，采用零阶保持器的离散相似法可以获得没有系统误差的仿真结果，这不仅优于欧拉方法，还优于其他的高阶数值积分算法。
但离散相似法的局限也是很明显的：即要求系统必须是线性的。非线性系统要采用离散相似法，首先要进行线性化，但线性化过程已经引入了误差，自然会影响仿真结果的准确性；另外系统的阶次和“病态”属性的存在使得计算状态转移矩阵很复杂甚至不收敛，将带来较大的截断误差。因此对于线性系统，离散相似法将系统拆分为一系列低阶环节，再针对每个低阶环节应用离散相似法，但此时这些低阶环节的“输入”已不再是阶跃信号了，因此采用离散相似法同样带来了误差。
只有在离散相似法选择的典型环节是积分环节时，离散相似法（零阶保持）等价于欧拉方法。
通过以上比较教学，学员对连续系统的仿真方法理解就很透彻了。
3.辅助教学资源开发。学员通过比较教学，虽然对连续系统的仿真方法已经很理解的，但是对其如何使用仍然是模糊的。为此，我们利用Matlab语言开发了连续系统仿真算法辅助教学演示软件。
软件的主要功能包括：（1）对常用的数值积分法进行Matlab实现，写出各种数值积分法的递推叠代公式，显示出每步计算结果；（2）连续系统包括典型的一阶系统、二阶系统和三阶系统；（3）可对数值计算结果和系统精确解进行列表比较和图形比较；（4）对病态系统采用不同的仿真方法进行仿真演示，比较方法的异同和计算精度；（5）一个鱼雷攻击移动目标系统（6阶系统）进行具体应用，演示如何对具体连续系统进行仿真分析。
教学过程中，涉及到相关算法时，利用辅助教学软件进行教学演示，对计算公式的推导、每步计算过程和结果都进行演示，并最终演示仿真结果及与真实解、其他算法之间的差异，从而班组学员理解算法的计算过程。
4.增加实践环节。由于教学过程中，只能采用较简单的对象进行讲授和演示，学员对于如何采用计算机仿真技术解决导弹控制系统的定量分析与精度评定等应用仍然没有概念。鉴于学时的限制和实验条件的限制，目前尚不具备让学员动手进行计算机仿真验证的条件。因此依托战略导弹控制系统半实物仿真试验系统科研条件，让学员参观、体验计算机仿真技术在大型导弹连续系统仿真中的应用这一实践环节，感受半实物仿真试验过程和数字仿真、可视化仿真过程，从而增强了学员理解仿真技术应用的直观性，使学员的实践能力得到全面锻炼和提高。
四、教学效果
计算机仿真技术课程在我校开设了7届，前几届学员普遍反映难学，抓不住重点和思路，不知道如何应用。经过近3年的教学改革与实践，教学效果明显改善，具体教学效果如下。
1.课堂和实践教学效果。通过以上教学改革和教学实践，学员在课堂上能够积极主动地思考和回答问题，对学习计算机仿真技术课程充满了兴趣，能够在教员的引导下主动对具体连续系统进行仿真建模与分析，主动阅读参考文献提出问题。实践环节中，多数同学能够从总体上理解半实物仿真系统的组成及工作原理、过程，有些学员甚至与实验指导教员探讨，提出半实物仿真、数学仿真、可视化仿真的改进措施。总体来说，课堂和实践教学效果较好。
2.大作业反馈教学效果。从近几年大作业完成情况看，学员对连续系统的仿真算法掌握较好，对于算法在一阶微分方程中的应用基本能够掌握，通过文献的参考和指导，初步掌握了对连续系统建模、模型转换、仿真建模、仿真实现这一过程。大部分同学也能对高阶系统进行模型转换和仿真分析，这表明大部分学员已经掌握了对实际系统进行仿真分析的能力。
总之，通过教学改革和实践，学员在学习过程中发挥了主体作用，提高了综合分析能力和知识运用能力，教学效果显著提高。
五、结束语
本文针对计算机仿真技术课程特点和现行教学模式存在的课程定位不明确、教学内容交叉重叠、教学方法手段单一、缺乏必要的实践环节等不足，结合作者多年的教学实践和经验，提出并实践了一些该课程教学改革的具体思路，相信对于该课程的后续教学改革、提高教学质量和效果具有一定的参考意义。这种教学改革的实践表明，不仅增加了教学的趣味性，学员也普遍反应计算机仿真技术更容易理解了，仿真方法思路更清晰了，取得了明显的教学效果。
参考文献：
[1]廖守亿，张金生，刘志国，等.计算机仿真本科课程的比较教学法探索与实践[J].时代教育，2013，（01）.
[2]李兴玮，龙志强，张明.《仿真技术基础》本科课程教学改革思路初探[J].高等教育研究学报，2009，（01）.
计算机仿真技术基础范文2
（1）计算机仿真计算在产品模型为中心的应用：在产品模型引入计算机仿真技术可以对产品的静态及动态性能、可制造型、可装配性等情况进行分析。一个产品的研究与开发，需要考虑其实用功能、实际需求、产品外观、产品尺寸、产品的可制造型、产品的可批量生产性等方面的因素，计算机仿真技术很好的完成这些工作，在产品模型中发挥作用。
（2）计算机仿真技术在制造系统模型为中心的应用：制造业中的制造系统模型中包括了制造设备的高仿真智能运用。复杂制造系统的模拟等过程，计算机仿真系统在检测设备的运行能力、监控设备的实际运行状况中发挥着巨大的作用。
（3）计算机仿真技术在开发过程模型为中心的应用：在这个分类中，计算机仿真技术主要是在产品设计和制造中起到作用。产品的制造过程引入计算机仿真技术就是利用仿真技术将制造系统模型和产品模型进行有效的结合，进行多方位的模拟、全面的运算，以及全面的考虑生产批量、产品成本等问题，开发出合格并且满足需求的产品。
二、计算机仿真技术在制造业中的应用
计算机仿真技术作为一种高新的科学技术在制造业中具有广泛的应用，在工业、军事、医疗等汗液都有应用，特别是在航空行业、国防行业等大规模、复杂的系统研发中具有很高的应用价值。计算机仿真技术在制造行业中的应用可以减少不必要的损失、节约经费、缩短产品开发周期、提高产品质量。在制造行业中，计算机仿真技术涵盖了产品的设计、制造、测试运行的全过程，已经成为了制造业不可或缺的重要技术手段。 计算机仿真技术中的虚拟现实技术可以使用户通过电脑屏幕进入一个三维世界，其可以为产品提供一个可视化的三维环境，对物体进行交互操作，从而对质量和数量进行综合决策，这种可视化的解决策略可以对快速化及批量化生产的发展起到推动作用[2]。虚拟现实技术可以实现人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试与监控，这种技术将计算机图文学、高仿真技术、计算机传感技术等多种技术手段进行了结合，这种技术对产品的各个阶段都可以进行支持，使用者通过操作可以检验产品的各个部件是否合格，检验产品的各个性能进的稳定性，检验产品功能的实用性。 计算机仿真技术中的虚拟制造技术将三维模型和虚拟仿真进行有有效的集成，从而可以对实际世界中的物体进行操作，是一种计算机辅助系统技术，是一种实现生产制造过程的应用技术[3]。虚拟制造技术在制造业中的引入可以实现实际生产线或车间中少人力、物力、财力并在短时间内进行产品的设计验证[4]，为产品的生产奠定坚实的基础。
三、制造业中计算机仿真技术的研究展望
计算机仿真技术实现了企业的生产过程的信息化、数字化、以及网络化，为企业产品的设计与制造提供了包含生产源、工艺流程、管理等多种动态信息的分析方法。在传统的制造方法却无法对生产线进行快速化设计，无法进行小批量多品种的产品的生产，对于产品的设计、制造、控制都很难达到预期的效果，而计算机仿真技术的引入就可以很好地解决这些问题。
现阶段应用比较广发的物流仿真软件有DEL-MIA/QUEST、EM-Plant等，这些软件都是面向对象的、图形化集成建模仿真软件，可以搭建系统仿真模型，通过参数输入而获得系统的参数输出，对制造企业的实际生产具有很高的参考性。随着仿真软件在制造业中的需求的不断增大，计算机仿真技术会不断的发展，三维建模软件与物流仿真软件会得到更好的结合，并以快速、简单的建模建立、工艺仿真以及优化算法等一步一步的集成，这将是制造业中计算机仿真技术的发展方向。
四、结论
计算机仿真技术基础范文3
关键词：计算机仿真；三维模型；排水施工；应用
中图分类号：G623文献标识码： A
前言
排水工程是我国经济和社会发展过程中的一个重要的项目，不仅关系到我国的经济发展，还关系到百姓的生活，是一项利国利民的工程项目。排水工程施工过程十分复杂，为了保证施工质量，应该要与时代接轨，引入更多先进的技术和手段。传统的排水施工过程中，进行方案的设计，主要是依靠人工的设计方式，出错率较高，效率比较低，随着计算机技术的发展以及普及，计算机仿真技术的应用越来越广泛，计算机仿真技术与排水工程领域之间的结合，推进排水工程建设的进度，也提高了施工的效率以及质量。随着计算机仿真技术的不断完善，在排水工程中的应用也会越来越普遍。
一、计算机仿真技术的特点以及优势分析
随着互联网以及计算机技术的不断发展，各种先进的科学技术在我们的生产生活过程中的应用变得越来越广泛，计算机仿真技术就是其中的一个重要方面。计算机仿真技术是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人可以通过一定感知方式所感受到的虚拟环境，它集成了计算机图形技术、仿真技术、人工智能技术、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。这种技术在应用过程中最大的一个特点就是能够实现用户与虚拟环境之间的一种交互，人类传统的认知方式主要是通过亲身接触大自然来实现的，计算机仿真技术的应用，扩大了人们对自然环境的认知的范围。
计算机仿真技术具有十分明显的优势特征，第一，利用计算机仿真技术可以快速地对多种施工方案进行比较和分析，计算机仿真技术在排水工程施工中的应用，一个最重要的方面就是能够快速地对各种方案进行比较分析，从而选出最合适的一个设计方案进行施工。在仿真阶段，基于仿真的结果，可以进行相应的探讨，从而决定出哪些因素对施工过程有较大的影响，哪些施工阶段的影响最大，从而采取政策的预防措施。第二，计算机仿真技术的成本较低。与传统的真实的原型实验不同的是，计算机仿真技术是利用软件的开发以及应用实现的一种模拟实验方式，其中需要支出的费用主要是计算机硬件以及软件的费用，相对于真实的模型实验而言，成本比较低。第三，计算机仿真技术的可靠性比较高，计算机仿真技术的效率主要取决于系统模型以及软件的正确性，在系统模型以及软件编制是正确无误的前提下，排水工程施工过程中的计算机仿真技术的应用，会对各种约束条件进行分析和考虑，与传统的人工操作过程中的可靠性进行比较而言，可靠性和稳定性更高。第四，计算机仿真技术的实用性更强。计算机仿真技术在很多方面都可以应用，只要是可以通过数学进行描述的模型，都可以利用计算机仿真技术进行仿真，比如在排水工程施工过程中的应用，可以对各个过程进行预测，对成本进行预测等，提高排水工程施工管理过程中的效率。
二、计算机仿真模拟技术在排水工程施工过程中的应用
（一）计算机仿真模拟技术的实现步骤
计算机仿真模拟技术是以数学理论为基础的，就计算机本身而言，是不能对施工过程中的问题进行分析和处理，需要建立一个能够反映出事物的本质特征的模型，在排水工程施工过程中的应用，主要分为四个步骤。
1、建立相应的模型
在建模的过程中，应该要对排水工程的实际问题进行分析，将施工过程中应该要注意的各种问题、限制条件、约束内容等进行考虑，然后利用数学、力学等理论将谁理工本工程施工过程中的数字模型描绘出来，利用计算机软件技术，将各种预定的数据输入到系统中去，对于各种数据应该要保证建模的精确性。此外，还可以通过人工干预的手段在建立的模型中进行数据的修改，保证各种数据的完整性。各种数据应该要涉及到施工阶段的总体场地布置情况、施工进度、材料用量等情况。
2、输入模型
输入模型指的是将建立起来的模型输入到计算机系统中进行处理的一种方式，计算机仿真模拟的模型就是最终体现出来的模型内容，这个步骤是计算机模拟仿真过程中的一个十分重要的步骤和环节，模型就是把建立的模型通过计算机进行系统的处理，这种形式所体现的模型内容也就是计算机仿真模拟模型，同时也是进行计算机进行仿真模拟计算的关键环节。
3、计算机仿真模拟
将模型放置到计算机模块中，从而可以实现对排水工程方案的模拟分析，是排水工程施工过程中的一个十分重要的步骤，这个环节是将排水施工过程中的各种数据进行分析的一个过程，通过对各种数据进行模拟，得到相应的模拟结果，从而为施工过程中的各种问题的预测奠定基础，确保施工过程中的精确度。
（二）计算机仿真系统的设计
计算机仿真系统首先需要建立排水工程的虚拟环境，这是进行仿真的第一步，比如地形、施工场地、电站建筑物、挡水地下建筑物等，都需要进行模拟，同时还要对各种排水工程的设备进行模拟，当前的排水工程模拟过程中，三维仿真技术的应用，对于排水工程施工过程中的各种运行状况进行动态监控，有助于进行智能化以及可视化管理。
计算机仿真系统的设计过程中，需要建立相应的三维模型。建立三维模型，主要是以排水工程为研究的对象，利用对应的模拟软件以及实时驱动软件，将各种数据进行转换，形成逼真的三维模型。三维几何模型是整个工程虚拟场景中的一个基础，模型的建立包括三维地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工过程中会遇到很多挡水地下建筑物、管道等，模型建立的过程中应该要对各种建模任务进行划分，建立一个比较完整的仿真系统，还需要对各种植物、桥梁、公路、码头等场景进行描述，利用仿真实验，对各种参数进行设计和优化。计算机仿真技术的虚拟建模软件会根据二维平面文件，建筑物的立面图、剖面图建立三维模型，然后建立与模型相关的数据库，将数据与数据的各种属性进行有机结合，促进三维模型的完善。
结语
随着计算机和互联网的普及，各种信息技术在我们的生产生活中应用越来越广泛，计算机模拟仿真技术就是一种比较常见的计算机技术，对排水工程施工具有十分重要的意义。在模拟过程中，通过模型的建立、仿真以及仿真结果的分析，有助于对排水工程的施工进行高效管理，从而实现节约成本、提高施工效率的目的。
参考文献
[1] 程鹏军，李海燕.计算机仿真模拟技术在水利工程中的应用[J].东北排水水电，2010（09）
[2] 齐兆春，马刚琳.计算机三维仿真技术在水利工程中的应用[J].吉林排水，2007（01）
计算机仿真技术基础范文4
关键词：计算机仿真技术 电子专业教学 应用
课 题：本文是在建设江西省冶金工业学校电子技术应用重点支持专业建设项目“改革教学模式”过程中的实践研究成果。
一、计算机仿真技术的特点
1.计算机仿真技术的基本特性
沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性。虚拟仿真技术是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。将虚拟仿真系统应用于电子技术专业教学，可使使用者获得视觉、听觉、运动感觉等多种感知，绘制的电子图形与实物十分逼真，具有界面直观，易学易懂的特征。因此，用计算机仿真技术进行教学，学生能够更加直观地进行观察和学习。
2.仿真技术能够提供各种分析手段
计算机仿真技术具备完整的混合模拟功能及数字信号模拟功能，可以对电路图中的电波及各种工作状态数据进行储存、打印。计算机仿真技术不仅具备对静态、动态以及失真情况进行分析处理，而且对于电路中出现的短路及其他故障能够进行及时、合理的判断和分析。
3.仿真技术在教学中的作用
计算机仿真技术不仅实验方法简单明了，而且成本低，便于系统的检修和维护。学生进行实验时，不用担心因错误操作而引起不良效果。学生能够独立进行实验。学生进行反复操作的过程，也不会造成实验器材和原料的浪费。并且可以进行一些难度系数较大的实验，达到身临其境的真实感觉。
二、计算机仿真技术在电子技术教学中的应用
1.在课堂运用仿真技术，进行演示实验，能够提高教学效率
以往在进行理论课教学过程中，过于注重原理分析、公式推导，学生常感到枯燥无味，难于理解，需要配合演示实验，而教师需要花费大量时间进行演示实验的准备，并且常需要将多种仪器搬到教室，使用起来非常不便，演示操作过程时间长，常常影响教学进度。如今将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在进行理论讲解的同时，利用多媒体同步进行演示，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论讲解的不足，而且学生更易掌握、理解。
2.利用仿真技术进行实验教学具有较强的灵活性、精确性
通常情况下，实验操作过程经常存在不可预测的因素，往往会得到不同的结果。采用计算机仿真技术绘制图形，与实测数据相结合，可以减小因为不定性因素引起的误差。与传统实物实验相比，计算机仿真技术可以弥补实物实验不能任意改变电路参数的缺点，能够在不更换实验器材和元件的情况下，利用计算机仿真技术通过变换参数来观测结果的变化，从而得出精确的分析数据。
3.仿真技术教学生动有趣，能有效激发、提高学生的学习兴趣
实验课的真正目的就是让学生能够通过实验课程的学习来验证理论知识，能透彻清晰地理解理论知识，巩固学生的专业技能。传统的实验教学主要靠老师的讲解和演示，学生动手时间少之又少，导致学生无法加深对原理的理解，计算机仿真技术避免了这种现象，大大提高了学生的实验实效，调动了学生的积极性，激发了学生对实验课程的兴趣。
4.仿真技术为教学提供了理想的教学方案
由于学生对知识掌握和熟练程度不同，学生的认知能力存在差异性，对新知识的理解掌握能力不一致，因此教师在制定教学方案时需要考虑到学生的实际情况，因材施教。计算机仿真技术的引进，无疑给教学提供了理想的教学方案，教学内容更加规范化、标准化，并且以重点培养专业技能为目的，设计的教学方案更加合理实用，符合学生的特点。
三、仿真实验应注意的问题
计算机仿真技术基础范文5
通过计算机精准的数据分析真实再现水利工程施工模拟仿真，分析前预先考虑到的各种约束条件。最后，计算机仿真技术应用领域广泛，不仅可以在水利工程施工方案制作中发挥重大作用，同时在类似于同类的工程建设中都会起到很大的作用。
计算机仿真模拟技术是以数学理论为基础技术，计算机并不能直接对其进行分析和处理，而是需要建立一个能反映待研究事物或问题实质特征的模型。
为此在水利工程施工过程中，应用计算机仿真模拟技术主要通过4步来实现整个技术的实际应用。如图1仿真模拟系统过程图。
第一步就是建模阶段，首先对水利工程中实际问题分析清楚，并把施工中所注意的限制条件和约束内容考虑清楚，再利用相关的数学、力学及其他相应学科的有关理论把水利工程施工的数字模型描述出来，输入设计数据，要把确保建模的精准度；再次通过人工干预在建立模型过程中实时修改数据，确保数据完整，涉及到各施工阶段的总体场地布置、施工计划实际进度、材料用量等等。
第二步输入模型，就是把建立的模型通过计算机进行系统的处理，这种形式所体现的模型内容也就是计算机仿真模拟模型，同时也是进行计算机进行仿真模拟计算的关键环节。
第三步，仿真计算分析：计算机仿真模拟模型放置于计算机计算模块中，从而对整个水利施工方案进行系统的仿真模拟计算分析，把水利工程施工的整个过程进行系统的数据分析，确保水利工程施工的准确度。这便是所谓的“计算机模型的仿真计算”过程。
计算机仿真技术基础范文6
1.1模型的创建
针对要研究的目标或问题，首先需要抽象出一个能达到仿真目的的可靠系统，并且要给其加上边界条件和约束条件。然后，运用相关学科的知识把这个系统通过数学表达式准确地阐述出来，阐述的内容就是计算机仿真的核心———数学模型。数学模型根据时间的关系可划分为静态模型和动态模型，而动态模型又分为连续时间、离散时间和混合时间三种；模型分为连续变量系统模型和离散事件系统模型是以系统的状态描述和变化方式为依据的。
1.2模型的变换
模型的变换就是把抽象出来的数学表达式转换成计算机能够处理的形式，这需要运用适当的算法和计算机语言，这种形式所表达的内容就是进行计算机仿真的关键———仿真模型。实现这个过程，既可以根据自身需要研发一个新的系统，也可以把当下市面上已有的仿真软件拿来直接运用。
1.3模型的实验
将创建的仿真模型输入电脑中，运行仿真模型会获取一系列的仿真结果，这就是模型的仿真实验。由于是按照先期设计的实验方案来运行的，所以仿真实验是一件很简单的事情。但是，仿真的结果又应该按照什么标准来衡量呢？这就需要具体辩析仿真结果的可靠性，检验仿真结果可靠性主要有两种方法（置信通道法和仿真过程的反向验证法）。
2在机械设计制造行业中计算机仿真技术的广泛应用
2.1在齿轮设计研究中的应用
齿轮是机械装备的主要基础零部件，研究它的计算机仿真是很有意义的。如运用VisualLisp语言可以从几何角度研究齿轮任何端面齿形的建模和传动仿真；圆弧针齿行星传动的动力学研究也能运用电脑仿真技术；利用计算机仿真研究了影响正交面齿轮传动接触点的主要参数（包括主动齿轮与刀具齿数差、齿数比、模数等）；在齿轮泵的齿轮研发设计中也很好的应用了计算机仿真。
2.2在机械结构件设计方面的应用
机械产品要由大量的机构组装起来实现设定好的工艺动作，在进行新产品研发时，这些机构是否能正确地实现所设定的动作，机构与机构之间的运动是否配合得当，机构间是否存在干涉和干涉的部位，怎样选择各种机构组合方案来更好地满足设计标准，这些问题都需要借助计算机仿真来解决。大型的三维机械设计软件都会提供一个机构运动仿真的功能模块，在虚拟环境中设计好的装配体可以模拟演示机构的运动，是一种直观方便的工具软件。这种软件可以依据装配的关系自行主动来计算机构中的运动副，并能自动增添附加的运动发生器、铰链和弹簧；要进行运动学的仿真只需要设定主运动件就可以了，还能从任何角度来观察，软件还能对机构的运动干涉进行检查，设计人员可以很方便地进行检查验证。
2.3在复杂数值计算分析方面的应用
随着计算机技术在机械工程中的应用越来越广泛，以往许多由于条件限制无法进行计算分析的复杂问题，都可以通过计算机仿真得到满意的解决；另外，计算机辅助使大量复杂的工程计算分析简单化、层次化，节省了大量的时间，避免了低水平的重复劳动，使计算分析更快、更准确，在新产品研发的设计、分析等方面发挥了重要的作用。机械产品开发的基本过程是概念设计→初步设计→详细设计→试验→修正设计→再试验，直到满足产品的要求标准，仿真技术的引入最大限度的减少了材料的浪费和缩短了耗时。对机械产品的动力学模型进行计算机仿真技术分析，可以获得产品结构的强度应力、刚度应变和变形、动态特性固有频率、振动模态、热态特性温度场、热变形等参数，根据计算分析能得到容易导致机械出现疲劳失效的风险因素以及其它潜在的问题。（本文来自于《科技创新与应用》杂志。《科技创新与应用》杂志简介详见。）
2.4在复杂机械加工研究方面的应用
