数字仿真技术范例

数字仿真技术

数字仿真技术范文1

关键词:雷达数字化;设计与仿真;技术要点分析

随着计算机技术的快速进步与发展,利用高效的数字化信息计算过程实现工程问题的实践与分析已成为当前重要的手段。通过计算机的高效性应用于各个领域,其数字化的趋势在诸多的范围内已成为当前各个传统行业取得高质量发展的重要前提与方式。尤其是当前国家在不断深化改革的方案下,结合高新的信息技术手段已成为当前重要的技术手段,涉及的数字化手段也是未来重点要发展的核心技术,通过多元性的“物理信息系统”的构建,可实现其智能化信息手段得到快速有效的构建,通过仿真技术实现桥接产品实物和设计理念的分量越加重要。在雷达数字化设计与仿真的过程中,可有效地通过现代化的科学计算方法而使得其结构可根据实际的战情需求而进行详细的设计实验,在此,所采用的核心方法为通过数学建模实现雷达模型的构建,在此基础上,融合、目标、杂波、电子干扰等多元性的电磁环境而构建出较为符合实际情况的综合模型,再通过具体的数学方法进行模型的计算,仿真在设定的核心内容是以其流程化的过程而实现多要素在环境中将雷达运行中的多要素实现有机的集合,实现多个要素达到电磁环境中要素的彼此作用融合,模拟出的雷达波形参数往往更具有现实性意义。

1雷达数字化体系架构综合研究

雷达数字化设计与仿真技术在实现前,首先,应该明确所涉及的雷达其核心要点及功能,进而在开发后续的设计验证和功能仿真功能,在此操作步骤的实现是以需求为牵引的,进而在不断明确其功能的基础上实现仿真基础数据的彼此融合,随后就是以基础性的数字模型输入,在计算机的作用下而实现结果的生成、加载、配置、运行以及过程中多要素地科学化管理,最终可通过将数据和模型在彼此相互结合的作用下,以其相对可视化的图形、图像及视频进行输出并进行有效的记录,在整个的模拟过程中,往往需要将真实环境中系统性的各要素进行简化归纳,进而转化为数字模型进行对雷达设计的评估。该雷达数字化设计与仿真信息流程图如图1所示。

1.1设计与仿真技术分层模型构建

对构成雷达数字化设计的各个要素的归纳和阐述,需要依据其仿真技术不同需求而进行具体性的逻辑关系识别。采用主流型的分层模型来实现架构系统的分解与计算已成为重要的手段。在该体系架构的设计中,主要是通过基础数据层,数字模型层以及后续的平台应用层来实现系统的功能化表达。在该三个层面的组合构成中,其所具有的基础数据层的功能性表达的要点是为整个架构提供基础性的地图数据、目标、杂波以及视景等内容,在后续的应用中通过不断的模拟应用,在了解掌握真实地理环境的基础上不断地优化完善地图信息的集成,使得整个系统所具有的目标及场景中回波计算更为精确有效,并且可对其中所涉及的多元性的气象或地理环境下杂波数据进行更为精准的分析。雷达等装备模型在完成信号参数或信号波形的构成基础上而进一步强化平台层的应用,而后进行对应数字模型加载、配置、编译运行和结果评估,其次,将仿真战情配置、动态过程、装备功能、性能参数等通过动态图表等形式进行展示,并且还能结合分布式计算、GPU加速、VR以及AR方式增强平台功能,扩展应用领域,最后,完成对基础数据、数字模型和仿真战情等数据进行数据库管理。

1.2雷达设计及功能的多元化组成分析

在雷达的设计中,基础数据层所具有的功能是可以有效地为雷达数字化设计与仿真提供其过程中所需要求的基础性多元数据,在该设计方案中,主要包含的内容有地图、目标、杂波以及视景等参数,通过计算机按照某种运算规则可实现为其相关模型的设计和场景进行后续对应参数的构建与演示。在整个数字模型层中,常用到的数据包括有雷达数字化设计中的各类型基础数字化模型,涉及的模型往往是根据雷达设计中的多元性功能需求而展开的,也正是各类型的数字化建模的有效实现,使得雷达功能在包括装备模型、武器平台/目标模型和电波传播模型中有着更为广泛的应用,对于各个平台层的主要功能表现为展示、配置、运行、管理等多元性的雷达数字化设计。

1.3信息化的雷达设计及仿真分析

在雷达的全数字仿真模型建立过程中,对雷达的设计与实现往往是通过虚拟而搭建的,并且可以通过有效地仿真模型彼此间的相互作用而实现其对于各类雷达装备的功能及性能进行有效的评估与表达。在雷达设计与仿真的过程中,在有效地确保数据准确和模型功能军表现为正常的情况下,才可以实现对其雷达的运行状态进行仿真应用分析,并在此过程中实现运行引擎完成数据、数字模型的加载,生成战情,编译运行完成对战情的编译,生成运行仿真的可执行文件,在该文件的生成产过程中,可以采用分布式、GPU等技术加快文件生成结果评估,从运行得到的仿真结果中获取对雷达性能和功能的评估。在信息化雷达设计的过程中,应该注重模型参数的相互加载与配置的有效性,这样才可以保证编译运行和结果评估较为准确,否则难以保证结果的精确度,在完成上述步骤的基础上,分别通过战情视景、动画视景和装备与图形视景可实现对其所要设计的雷达仿真场景进行更精确的动态参数的动态调整,使其切实符合实际情况。

2雷达系统设计与实施过程分析

在雷达进行数字化设计与仿真的过程中,除了进行物理表现上的要素分析外,还应该注重系统软件的运行与计算机环境的软件兼容性问题,需要对基础数据进行数字化编码,使其切实可适应与雷达仿真中软件系统对地理图像数据、目标信息数据、地海气象杂波信息数据以及图像与三维视频模型数据的需要,对于该类数据往往是通过专业化的软件进行分析,数字化模型是雷达装备、雷达目标、雷达杂波、雷达对抗以及其他与雷达进行信号相互作用实体的数字化建模,并将其过程中的多元要素基于软件开发工具定制开发。雷达数字化设计与仿真系统的数字化应用方案不仅可以最大程度地降低设计费用、缩短周期,同时其所涉及的性能优化也会更高效而且提高效能。通过全局性的数字化设计验证与评估使得雷达数字化建设将会更为科学有序的发展,同时也为技术提升与升级提供了先决基础。应用平台层是雷达数字化设计与仿真技术体系的顶层,是能够加载、配置、仿真、展示、评估雷达模型的设计与仿真系统的顶层,其编程语言同数字模型相同,一般采用C,C++或M语言,在Qt或Matlab及Simulink环境下开发。

3结语

通过对雷达数字化设计与仿真技术进行常规性的框架分析与研究,而后以两个大的层次分别阐述了雷达设计中的功能组成和信息流程,并对其详细的仿真与设计过程进行综合性分系统架构分析。通过本文的阐述及相关分析,希望可以为相关雷达设计与仿真系统的研究人员提供实践参考经验。

参考文献:

[1]夏云,卢冀.雷达数字化设计与仿真的技术体系架构研究[J].火控雷达技术,2019,48(02):90-96.

[2]周振宇,贺志毅,汤斌.遥测雷达数字化设计与仿真系统[J].制导与引信,2011,32(04):25-28.

[3]薛梅.数字化设计技术在雷达机柜设计中的应用[J].电子机械工程,2010,26(03):34-36+42.

[4]张红旗,孙宁.论军用雷达产品三维数字化设计标准研究[J].电子机械工程,2009,25(01):30-32.

数字仿真技术范文2

关键词:数字化工厂;仿真;重劳岗位;DELMIA软件

1引言

进入21世纪以来,制造企业招工难的问题日益突出。同时伴随00后进入劳动力大军,新兴的求职人员对工作岗位的选择,不再局限于薪资,而更多关注岗位的发展前景及岗位的劳动强度。舒适轻松的作业强度,现在已经成为新兴求职人员的首要考虑条件之一。因此,怎样改善重劳岗位,降低员工的作业强度,成为先进汽车制造企业主要研究目标之一。数字化工厂借助信息化与数字化技术,通过集成、仿真分析、控制等手段,可为制造工厂生产全程提供全面管控的一种整体解决方案。以航空、汽车、造船为代表的大型企业,都基本实现了数字化工厂建模。上汽公司、东风日产、奇瑞公司等企业也实现了汽车设计和制造的数字化工厂模拟,并且取得了很好的效果。在这样的背景下,很多汽车企业都在逐步建立数字化工厂模型,同时利用仿真技术,实现对作业岗位模拟,实现作业岗位劳动强度的定量分析判断,从而降低劳动强度。本研究主要是基于数字化工厂建模,探讨工艺仿真技术在汽车总装车间重劳岗位分析领域的应用,聚焦于员工的重劳操作分析。结合公司应用实例,全面分析重劳岗位仿真模型的建模思路、模型表达方式、软件应用等,结合应用案例分析出重劳岗位仿真技术的价值。

2基于DELMIA的重劳岗位分析方法

2.1仿真软件介绍

目前针对装配重劳岗位主流分析软件分为2种,一个是西门子数字化软件Tecnomatix,具备工厂、生产线及生产物流过程仿真与优化功能;一个是达索公司的DELMIA,优势在于软件对于仿真结果的渲染效果较为美观,可以不需进行二次渲染处理。DELMIA软件包含3个板块的子软件:DPE(DigitalProcessEngineer)、DPM(DigitalProcessManufacture)以及QUEST(物流分析工具)。DPE主要是提供集成产品、资源、工艺管理平台,实现产品、工艺、资源的匹配仿真软件环境;DPM主要是提供工艺细节、规划、验证仿真软件环境;QUEST主要是提供生产工艺流程和生产效率仿真的软件环境。

2.2重劳岗位分析现状

以国内某汽车企业为例,重劳岗位分析主要经历了3个阶段:(1)第1个阶段,基于量产阶段的问题解决。在量产线体试生产阶段的评估判断,结合员工的实际操作反馈,推进问题的改善解决。主要是基于工艺方法、工装、设备的调整改善。(2)第2个阶段,试制阶段的验证改善。在试制阶段,基于实车评估重劳作业问题,联合设计推动重劳岗位改善。除了工艺领域改善以外,结合产品结构,推动设计进行重劳作业改善,从产品设计角度改善重劳作业。在产品试制阶段可消除大部分重劳作业问题。(3)第3阶段,在设计阶段的仿真改善。在产品概念阶段,工艺与设计实施同步分析,采用仿真分析软件评价重劳作业岗位。结合企业人体模型及生产线的重劳岗位判断标准,在DELMIA软件的基础上,开发重劳岗位仿真模型,自动判断重劳作业评价效果。在产品概念阶段就考虑优化设计方案,改善消除重劳作业岗位。

2.3重劳岗位工艺仿真分析

本研究是在数字化工厂建立的基础上,进行重劳岗位的仿真分析。

2.3.1数字化工厂建模

基于实体工厂,构建数字化虚拟工厂。含总装2个线体、设备250多套,工位器具150多套,工具800多套等三维建模,将实体工厂建立成三维模型工厂。如图1所示。

2.3.2人体模型建立

根据工厂作业员工身高数据统计分析表,制定每个操作岗位平均身高模型,具体见装配岗位身高数据统计表,见表1所示。工艺仿真分析时,结合企业作业岗位身高数据库,选择匹配的人体模型进行工艺仿真。

2.3.3重劳岗位标准重建

结合企业已经明确的重劳岗位判断标准,含姿势重劳岗位判断标准和负荷重劳岗位判断标准。将公司重劳岗位判断标准重建到DELMIA软件中,生成企业自身的重劳岗位仿真判断标准。此方式可保证重劳岗位评判一致性及相对合理性,避免人为的主观因素及经验、能力干扰。姿势重劳岗位判断标准示例见表2所示。

2.3.4仿真逻辑分析

工艺仿真时根据岗位布置位置,选择对应岗位的人体模型;同时基于企业重劳岗位判断标准参数,根据具体作业内容对人体负荷及姿势进行判断。从身体模型各关节参数及负荷参数进行仿真,通过仿真数据与企业标准参数进行比对,最终输出评价结果。

3实例分析

3.1仿真过程分析

以某新产品前保险杠总成装配进行仿真分析,建立仿真模型:(1)按照50JPH线体产能进行核算,前保险杠总成两侧采用螺栓固定到车身上;(2)结合企业岗位人体模型库,应采用1690mm身高的男性人体;(3)结合岗位工具数据库,采型号为BOSC12N.m电枪紧固;(4)模拟现场作业顺序及姿势,以目视看到螺栓,调整人体模型关节参数,确保人体模型手持工具接触到装配螺栓;(5)软件自动输出人体模型各部位关节(含头、颈、背、手、手臂、腿、脚等)角度参数;(6)仿真软件自动与重劳岗位判断标准进行比对,结合生产线体岗位作业频次,综合评定后输出仿真结果。前保险杠总成装配仿真结果为姿势重劳岗位,其中:姿势评价评分为4+;负荷评价为3分;综合评价等级为B(属于较高等级)。具体输出结果见图2所示。

3.2改善方案分析

通过仿真工艺分析,前保险杠总成装配姿势重劳岗位主要体现在:(1)身体需要下蹲和屈膝;(2)需要抬手进行作业;这两点导致作业姿势恶化,需重点进行作业改善。姿势改善方案分析:(1)工艺方面:增加辅助支撑靠背(或是移动小车),员工坐在靠背上可以垂直进行作业,减少下蹲;抬手角度减小。采用此方案,前保险杠左侧(相对车辆前进方向)装配可行;右侧装配需要采用左手装配,需要匹配特殊装配人员,要设为特殊岗。特殊岗技能要求高,不利于岗位人员招聘,结论不可行。(2)设计结构方面:螺栓紧固方式改为卡扣紧固方式,此结构在其他零部件已经采用,结构成熟。同时增加导向结构,员工站立时直接用手拍紧装配。身体无需下蹲和屈膝,同时无需目视。结构分析可实现,方案可行。产品结构改善后,重新进行仿真分析。姿势评价评分为3;负荷评价为3分;综合评价等级为C,岗位作业姿势效果改善明显,重劳岗位降低为一般岗位。仿真结果如图3所示。

3.3仿真技术应用

通过重劳岗位工艺仿真的运用,建立了与企业作业环境匹配并且独有的人体模型装配姿态3XX个。方便后续产品的快速引用,提高工作效率。对国内某企业总装车间的26个典型装配岗位进行仿真分析,仿真分析见表3所示。在产品概念阶段就改善了13个重劳岗位,其中设计结构优化的岗位5个,避免了后续的实物变更,效益核算见表4所示。通过重劳岗位工艺仿真分析,对某企业总装车间装配岗位进行仿真分析,13个岗位实现了改善,重劳岗位降低50%,重劳岗位指标达到合资企业标杆水平。同时,在产品概念阶段就实现改善,避免在实物阶段进行产品变更,修改模具,评估可以减少97万元。

4结语

数字仿真技术范文3

关键词:新工科;数字电子技术;虚拟仿真技术;教学模式

2016年1月18日,在十八届五中全会中指出了“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念[1],并在一带一路合作高峰论坛中强调:“我们要促进科技同产业、科技同金融深度融合,优化创新环境,集聚创新资源。我们要为互联网时代的各国青年打造创业空间、创业工场,成就未来一代的青春梦想。”而新工科的内涵正是为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展、《中国制造2025》等一系列国家战略[2]。绥化学院作为地方应用型本科院校,具有服务地方,立足于地方性、应用型、开放式、国际化的办学定位,同时制定厚基础、强应用、养德性、善创新、高素质的培养规格[3],均符合新工科人才培养理念,“数字电子技术”是电子信息工程专业的核心基础课程,为后续的“单片机原理与接口技术”“DSP及传感器原理”等课程的基础,而传统的数字电子技术教学模式具有知识面固定、教学内容老化、教学方法单一以及实验教学成本高等弊端,无法满足我国新时期新工科建设的具体实际教学要求,即同时适应当前行业产业发展的变化和满足未来行业产业发展的需求。基于此,本文为了响应“新工科”的教学背景,设计并开发了基于虚拟仿真的数字电子技术教学新模式。

1虚拟仿真技术的优势分析

为提高新时代背景下高等学校实验教学质量和实践育人水平,教育部从2017年起开展示范性虚拟仿真教学项目,利用线上+线下相结合的教学模式扩展学生的知识层面、增加学生的学习资源、提升学生与教师的互动能力,虚拟仿真技术可以依赖于网络云端的教学资源,有利于教学资源协调建设、高效管理与应用[4]。在资源共享的平台上,有助于提高教学质量,促进高校之间、校企之间协调发展,实现“产出导向”的培养模式,数字电子技术中涉及成本较高的耗材时,学生可采用仿真平台,通过模型建立、参数选择以及仿真计算等过程,在了解芯片电路工作机理的同时,还了解了软件和平台的应用,润物细无声中拓展了学生的知识,激发了学生的学习兴趣。

2教学模式的开发

在经典的建构主义中,教师的讲解并不是学生学习知识的有效渠道,通过学生在错综复杂的政治、社会、经济及文化背景下,教师作为学生学习的辅助资源,学生自主有效地借助社会中的学习资料和资源,通过意义建构的方法捕获工作中所需的知识与能力[5]。而虚拟仿真教学技术的特性和优势恰好有利于实现建构主义学习理论中的四要素,即“情境”“协作”“会话”“意义建构”,其中情境对于理工科数字电子技术中抽象的学习显得尤为重要,集成芯片由上万个甚至上亿个电子元器件构成,结构相对机械零部件更加复杂,不同集成芯片的工作原理更是各不相同,且在工作上存在较为复杂的连带关系,为此如何运用虚拟仿真技术开发和实现有效的教学情境可以增进学生数字电子技术的理解非常重要。为真实体现复杂芯片结构在工作过程中情境的真实有效性,在教学设计中需规范情境所包含的知识,同时更应该增加知识在生产生活中的运用场合,增加其与应用型本科教学的契合度,虚拟仿真技术兼有技术实现的真实存在感和良好交互特性,将其结合三维动画技术、先进的生活性、发展性教育理念,鼓励学生在虚拟仿真学习情境中进行探究、训练和体验,通过人机交互的方式加深对数字电子技术中抽象复杂知识的应用理解[6]。在认知心理学的教学范畴内,将学生所学的知识分为陈述性和程序性,对于大量内容为陈述性知识的数字电子技术而言,需要虚拟仿真平台具有较高的拟合度,因此基于虚拟仿真技术的数字电子技术教学中更应完全遵循科学的客观规律因素,即应该合理运用物理引擎、选用合理的仿真平台,针对性地模拟数字电子技术在现实中的客观规律,从而准确、高效地把知识在真实中运用的方式呈现给学习者。基于以上对虚拟仿真技术与教学方法的研究,本课题小组所设计的教学策略如图1所示。

3与传统教学的比较

数字仿真技术范文4

针对传统教学中存在内容抽象、理论无法联系实践、复杂难学等诸多问题,提出以Proteus仿真技术为基础,从理论教学、实验教学、实践教学三个方面进行了改革实践,经过几年的实践表明,提高了学生对本专业的学习热情、工程实践能力和创新能力,教学质量得到很大改善。

关键词:

数字电子技术基础;Proteus仿真;教学改革

1PROTEUS软件介绍

PROTEUS软件是英国LabcenterElectronics公司开发的电路分析与实物仿制及印制电路板设计软件,是一个电子设计的教学平台、实验平台和创新平台,覆盖了电工电子实验室、电子技术实验室,单片机应用实验室等全部功能。它可以对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路组成的系统仿真,并进行功能验证,通过动态器件如电机、LED,LCD开关等,配合系统配置的虚拟仪器,实时观看运行后的输入输出的效果。

2理论教学改革

根据我校地处偏远且为农林院校的特殊情况和实际工程需要,教学内容上舍去复杂的理论分析,注重理论分析结果的应用,减少有关器件内部结构的分析过程,着重介绍器件(或集成元器件)的作用、主要参数、使用方法。全系教师根据各路反馈信息,确定数字电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形产生于整形,AD/DA和DA/AD转换电路五大教学项目,每个大项目又分为几个小的教学模块,同时弱化或忽略掉其它相关内容。《数字电子技术基础》是学生第一次接触与以往截然不同的逻辑电路,其中涉及到很多电路的原理和繁琐抽象名词术语,这些无论板书或者多媒体课件,都会使学生觉得枯燥无味,丧失学习激情。如果教学时根据教学内容,在理论教学过程中利用多媒体讲解原理、用法,再穿插Proteus仿真,可使理论知识直观、形象、生动,促进学生对知识的理解和记忆。例如,刚接触常用组合逻辑电路8线-3线优先编码器74HC148时,学生对什么是编码器,选通输入端、低电平有效等名词一头雾水,更难以想象对输入的编码其输出是怎样的,如果有几路信号同时输入,究竟对哪一路优先编码输出,怎样实现利用功能端实现扩展编码?单靠多媒体讲解,这些问题在学生脑海里像一盘浆糊,一片茫然,无疑加大了学生的理解难度。这时,教师可以在Proteus界面上形象地演示编码器74HC148的逻辑功能,改变各个输入端和控制端的输入,即可用发光二极管形象的表现出74HC148输出端的状态,结合仿真现象形象讲解,使得原来难以理解的芯片功能表也变得容易,会起到事半功倍之效,为后面的学习打下夯实的基础。实践表明,通过在课堂上现场穿插PROTEUS仿真教学,学生很轻松学习地译码器、数据选择器、数据比较器等常用组合逻辑电路,各种触发器、常用时序逻辑电路和555定时器的运用,以及AD,DA转换器,对《数字电路基础》的畏难情绪一扫而光。

3实验教学改革

在我校人才培养方案中该课程实验教学10学时,因受到实验场所、时间、设备和管理等多方面因素的限制,几乎不可能提供学生太多的实践机会。而且,传统的《数字电子技术基础》实验往往以验证性实验为主,实验课上学生机械第按照实验指导书连线,观察实验结果,完全没有独立思考和动手设计的机会,学生的实践能力和创新能力被严重制约。自从在教学中引进PROTEUS仿真后,实验教学也进行了大刀阔斧的改革。首先,在讲解相关理论内容时,提前给大家布置实验内容,要求学生利用课余时间先进行PROTEUS仿真,并把仿真文件传给教师,进行检查指导,然后实验课上再完成硬件连接。再次,加大设计实验力度。为了提高学生的创新能力,实验内容不再以验证性试验为主,加大设计实验内容,重点放在各种芯片的应用设计上。增加用数据选择器设计测试输血和受血血型匹配的电路实验,74LS138译码器和与非门设计控制发电机工作的逻辑电路、电子秒表实验等设计型实验。例如,实验时学生利用74LS153芯片设计的血型匹配电路。A、B代表输血者,C、D代表受血者(她们的取值00代表O型血,01代表A型血,10代表B型血,11代表AB型血),根据四个变量的取值,在输出端用发光二极管表示是否匹配,二极管亮表示血型匹配,二极管熄灭表示血型不匹配。最后,加大实验考核力度。为了促进学生动手做实验的热情,试验成绩在课程考核成绩中所占比重加大,由过去的15%,加大30%。另外,不再完全根据实验报告和考勤给实验成绩,而是组织专门考试。学生现场抽取预先准备好的题目,当场做实验,根据实验结果和学生讲解,教师现场给成绩。

4课程设计改革

课程设计是教学中非常重要的实践环节,是学生获取实际工程经验和能力,走向就业的重要途径。但是,对于没有实践经验的学生来说,设计电路的合理、正确与否没有判断经验,容易造成器件和仪器的损坏,有时辛苦焊接好后,预期的设计结果也出不来,往往需要重新设计,造成大量的人力和资金浪费。但采用Proteus软件后,每个学生相当于拥有了一个完整的虚拟实验室,学生可在ProteusISIS窗口大胆进行电路设计、测量、调试,修改,且在安装实物作品前就可看到结果。仿真成功后,只要安装正确无误、焊接可靠、布线合理,实际作品都会得到与Proteus仿真设计一致的结果。自从在课程设计环节引入Proteus仿真环节,学生设计的电子秒表、数字频率计、拔河游戏机等作品成功率大大提高,节省了硬件投入,使学生独立操作能力和创造力都得到了极致发挥。

5结束语

把Proteus仿真应用到《数字电子技术基础》教学中,克服了传统教学的不足,使得枯燥无味的理论知识变得生动起来,为数电教学质量的提高和创新性人才的培养提供了一种新的思路和方法。并且,该仿真软件也可应用到后续课程的单片机教学中来,为后续课程的学习打下良好基础。

作者:孙少杰 裴玖玲 周丹 单位:塔里木大学机械电气化工程学院

数字仿真技术范文5

实验教学是课堂教学的延续。随着计算机及多媒体技术、仿真技术和虚拟技术的迅速发展,传统的教学方式已不能适应现代化的实验教学,用现代新技术来改革传统的教学方式已成为大多数人的共识。虚拟电路实验就是结合电子电路的特点,利用计算机构造一个模拟实验环境,通过电路的建立和对数据与电路功能的分析,达到实验的目的和要求。

关键词:

虚拟实验室;电子技术;多媒体

0引言

随着我国信息产业化的快速发展,越来越多的人从事电子技术实验的学习和研究。目前我国高等学校中开设电子技术基础课程及实验的专业达数百之多,从事专业学习的学生有几十万人。建立一个现代化的电子技术基础实验室不仅需要大量的经费,而且需要投入大量的资金和配备专门的实验室人员进行维护。由于传统的实验室在日益发展的远程教育中根本无法发挥其优势作用,所以说,电子技术课程实验的瓶颈作用在远程教育中尤为显得突出。因此,急需一种价格低廉、功能相当的系统与之匹配,从而发挥电子技术基础实验在电子技术课程中的验证性作用。本实验系统所研究的内容主要应用于电子技术类、通信技术类、自动控制类、计算机类等相关专业的专业基础课《电子技术基础实验》,它是基于EDA技术、面向对象技术、三维动画制作技术并结合电子测量技术和电子技术实验原理。实验所用到的电路组件在微机上以实物的形式显示,学生通过安装在微机上的多媒体电子技术基础实验平台,调用实验所需要的元器件,运用虚拟的示波器、万用表、交流毫伏表等显示出来。实验系统所有的元器件与仪器、仪表以逼真的三维造型显示,基本上可以达到在实验室做实验的效果。本实验系统使用时,学生必须亲自动手连接导线、搭建电路,检查电路、调试、得出测试结果并进行误差分析,所以具有很强的互动性。由于此实验系统的多媒体性,与传统的实验相比,学生可以从中获得更直观、更生动的效果。提高学生的感性认识,培养学生的动手能力,激发学生的实验兴趣。本系统的使用,最突出的优点是可以克服远程教育中学生做实验(特别是电子技术基础实验)的困难,同时还可以减少频繁购置实验仪器所需的费用,具有良好的社会效益和经济效益。

1实行虚拟实验的必要性

实验教学是课堂教学的延续,随着计算机及多媒体技术、仿真技术和虚拟技术的迅速发展,传统的教学方式已不能适应现代化的实验教学,用现代新技术来改革传统的教学方式已成为大多数人的共识。虚拟电路实验就是结合电子电路的特点,利用计算机构造一个模拟实验环境,通过电路的建立和对数据与电路功能的分析,达到实验的目的和要求。目前,电路的仿真软件很多,如:常用的虚拟电子实验室软件有CircuitMaker、Multisim及Protel。其中Multisim(又叫ElectronicsWorkbench即EWB)软件是比较常见的电子技能训练工具,这些软件是以电路符号来实现的,与实物实验差别很大,而且软件不具有开放性,仿真只能在这些软件本身的环境下实现,无法在多媒体环境下进行。本文构建的“电子电路虚拟实验系统”,实现了仿真技术和多媒体技术的有机结合,它既不同于以往的原理电路的仿真软件,又不同于一般多媒体软件对于实验现象的模拟演示,而是让学生在逼真的多媒体“虚拟场景”中,利用各种“虚拟元件、仪器仪表”任意搭接电路,即时得到仿真结果,学生可以在计算机上自主进行实验,并自动记录实验结果,最终生成标准的电子基础实验报告。

2工作流程

由于我们的教学主要是理论传授,不需要去开发和设计电路,所以上述的实验流程并不包括电路设计开发部分。但是EDA软件在极大地满足我们的实验要求的基础上,还有非凡的应用潜力,这无疑是个广阔的天地。在计算机辅助教学实践中,学生上机普遍存在两个问题:一是面对众多的计算机,教师难以准确、全面地掌握学生练习的实际情况,及时进行个别辅导;二是难以做到上机时学生之间、师生之间进行交流,使上机操作变成学生自己的活动,影响教学.因此这就要求建立一种虚拟试验的教学模式,使教学信息交流双向化。

3虚拟实验室的设计

3.1虚拟实验室所能实现的功能

3.1.1虚拟实验室作为一个仪器设备和数据等资源的交互

共享以及可交互控制平台,应具有以下功能:虚拟工作台;基于虚拟仪器的用于测量的控件;智能虚拟仪器驱动;可视化自动测试环境;虚拟实验室平台控制系统;系统平台内部的智能决策系统;各类数据库的信息管理系统;虚拟实验室的监控系统;虚拟仪器的管理操作系统;同时还应考虑到系统的扩展性、兼容性等方面具有良好性能的特征。

3.1.2虚拟实验室作为电子技术基础实验室应具有以下特点:无论是学生还是教师,都可以自由地、随时随地进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验;操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器动行,完成对被测试量的采集、分析、判断、显示及数据生成;教师可以根据实验的需要设计出各种虚拟仪器来供学习者自行选择;学生可以根据所学的专业知识,设计实验题目及内容,给出实验方案,在虚拟环境中进行自己感兴趣的实验。

3.2虚拟实验室的基本组成

3.2.1虚拟实验室的核心部件是虚拟仪器虚拟仪器的硬件主要由计算机、传感器和信号采集调理模块组成,完成对被测信号的采集、传送、显示输出结果。信号采集调理模块主要有数据采集卡、VXI仪器模块、GPIB仪器模块。目前应用较多的是数据采集卡和VXI仪器模块。

3.3虚拟实验的开设步骤

具体的虚拟模拟电子技术基础实验的开设步骤有三个方面:

3.3.1学生在已建立的虚拟实验环境中完成基本的电子技术基础实验,掌握用虚拟仪器代替传统仪器来进行数据处理,观察分析实验结果,诊断设备故障等。

3.3.2学生根据实验要求,自行设计各种软件面板,定义仪器的功能,并以各种形式表达输出结果,进行实时分析。

3.3.3增加综合性实验,让学生自己选题,拟订方案,设计虚拟仪器检测系统,培养学生的创新和科研能力。

4实验结果

负反馈放大电路图,开关K1、K2上拔,K3闭合,可以形成电压串联负反馈(同相比例运算器)。开关K1下拔、K2上拔,K3闭合,可以形成电压并联,按要求连接好电路,打开直流电源和信号源,调整其数值,就会看到万用表上显示的输出电压的值。把输出电压的值除以信号源的值,就可以得到由虚拟测试得出的闭环电压放大倍数Auf。然后把测试结果与下框中的理论计算相比较,以判断测试的正确性和存在的误差。同理,也可以算出输入、输出电阻的值。该实验可以通过选项菜单设置相应的电阻。通过一系列电路的测试和数据的读取分析与实物实验所得结果进行比较,得出本文设计的基于电子技术的仿真系统的电子线路虚拟实验能完整、准确、快速地达到所有电子线路课程的要求。

5总结

虚拟实验,通过多媒体技术和仿真技术的有机结合,虚拟出逼真的实验场景,通过相应数学模型的建立,提供与实际实验的操作方法相类似的实践体验。作为实验教学的重要辅助手段,一方面,可以大大提高实验效率和效果,拓宽学生由感性认识上升到理性认识的途径,使学生在愉悦和主动的思维中牢固地掌握知识;另一方面,能更好地完善实验教学的结构,激发学生的创造性思维。模拟电子技术虚拟实验室的建立和实践,明显提高了实验课的教学效果。虚拟实验室不受时间及空间的限制,学生可以自主地完成实验,具有良好的发展前景。但虚拟实验的实现是一项非常复杂的工作,目前仅仅涉及的是简单数学模型的构建,还有许多理论和技术繁杂问题有待仿进一步的探讨。因此,在现有的条件下,虚拟实验是不可能完全代替实物实验的。实物实验在实验操作过程中的元件参数分散性、误差、噪声等现象都是客观存在的,开放性实物实验的立体直观对于培养学生的真切感受和创造性思维是至关重要的。

作者:汪迎 于双芳 冯家慧 郝冉 单位:郑州大学信息工程学院

参考文献

[1]朱洁.多媒体技术教程.出版社:机械工业出版社,2005

[2]卜锡滨.电路与模拟电子技术.出版社:人民邮电出版社,2008

[3]尹仁平,刘刚,汪立新,乔云生:虚拟测频仪的设计与实现.中国测试技术,2006,(05)

[4]胡晓峰,吴玲达,多媒体技术教程.出版社:人民邮电出版社,2005

[5]周祖德,陈幼平.虚拟现实与虚拟制造.出版社:湖北科学技术出版社,2007

[6]Sherman.W.,魏迎梅等译.虚拟现实系统——接口、应用与设计.出版社:电子工业出版社,2005

[7]洪炳镕.虚拟现实及其应用.出版社:国防工业出版社,2005

[8]戴维•杰夫里,张玉平译.虚拟现实和万维网.出版社:明天出版社,2005

数字仿真技术范文6

关键词:虚拟仿真技术;自动化控制;教学;应用探讨

0引言

目前正处于职业技术教育的变革推进时期,各高职院校纷纷大力开展实践教育改革,期待培养工程素质高、专业能力强、职业适应广、创新能力强的复合型技术人才。如何做好电气自动化技术专业的教学,让每个学生都能掌握实际操作,并适应技术改革和创新需要,是自动化控制教学的重点。虚拟仿真技术正是将多媒体科技技术与虚拟网络通信相结合,构建一个与现实世界相似的教学环境,并带动学生通过虚拟集成与控制模拟操作,让学生多操作多练习多探索,以提高学生技术水平,解决教育面临的问题为最终目的[1-2]。

1发展虚拟仿真系统教学的意义

我国教育方面还存在许多待改进的地方,而虚拟仿真系统注重实践,与职业教育的原理是相匹配的,而且虚拟仿真系统的实践与职业技术的理论相结合,二者是有利互补的,大力发展虚拟技术系统对于控制技术教学是有着重要的意义的。

1.1虚拟仿真技术能够提高学生的学习兴趣

虚拟仿真技术在教育教学中作为一种优秀的辅导工作,给学生提供实际情景创设,采用三维动画技术,添加丰富的色彩相应的声音,让整个专业的学习也变得丰富起来,而且其交互性非常强,操作的反馈也非常及时,这些都能够让学生在学习过程中产生强烈的学习兴趣,引发学习操作欲望,操作过程中虚拟仿真系统提出的引导有强烈的好奇心进行逐步探究,从而激发学生的创造性思维和创新能力,是非常有利于学生掌握数控操作技能,有实践证明学生对这个软件是非常有兴趣的,有学生说感觉这样的学习就像是平常玩电脑游戏[3]。

1.2虚拟仿真技术可以降低教学成本

相对于信息技术的传播,学校的教学媒介肯定较为滞后,作为数控系统必备的机械设备一般在没用多久后就会因为技术革新而面临着淘汰,通过升级也不能解决更新换代的问题。而自动化控制是一门非常专业的课程,信息量非常大,例如FX系统PLC就有难度层次不同的内容学习,从基础练习的A单元到高级挑战的F单元,而这些实训设备费用普遍较高,学校倘若只有有限的PLC设备就无法满足学生的需求,同样只要是硬件实训,就存在有设备的故障、材料损耗等相关费用,降低训练次数增加维修成本。但是虚拟仿真技术则将虚拟舞台与专家操作指导结合在一起,内容中又将所有的内容包含其中,学生只需要在一台仿真系统中进行练习,慢慢具备基础后就可以逐渐突破难点,往难度高的挑战而不需要更换设备。而且其系统的改进和升级主要是取决于软件,并不需要将硬件进行更换,大大降低了校方的设备资金投入。对于学校解决教育资源短缺,支撑人才发展都有着非常重要的意义[4-5]。

1.3虚拟仿真技术拥有更好实践效果

控制系统操作知识相对专业化,知识重点多,而且知识内容细碎连贯,学生在实际设备中会由于空间位置的缘因难以看清教师的具体动作以及教习的细节,对于某个细节未能理解掌握,就会对整个操作都有影响,甚至一些重要的操作点的操作失误还会导致安全事故。而这个问题在虚拟仿真操作时,仿真软件能够模拟各种真实场景,每一个场景都是图文并茂,惟妙惟肖,学生可以任意进一处场景中进行运行操作,观察运行试看结果等,同时还可以在仿真运行中查看所有元件动作的过程、这种是可以直接让学生直观理解系统的原理并有形象具体的了理解。安装虚拟仿真软件的计算机是可以做到一个学生一台机器,大家同时操作共同学习,其具备的先进性、共享性和易扩充性都非常有助于学生在操控学习的广度和深度方面进行更多的探索,提高学习效率和创新能力[6]。

1.4虚拟仿真技术安全系数高

在传统实习操作中,学生可能会因为对基本知识掌握不牢固,在操作机床时产生错误操作,导致机器出现危险性,严重的操作错误还会影响设备或人身安全。虚拟仿真软件则本身就是数字编程,无论多少次的操控都没有问题,而且具有可控性,出现操作失误也会有提示并且有相关模拟视频类指导学生正确操作程序,不仅可以让学生了解实训流程,减少了学生因为误操作而造成的机床伤害或人员伤害,避免了危险性事件的发生,提高了学生实训的安全性,并能够通过系统自检程序有针对性的对错误操作点重复练习操作分解温习,在短时间内就可以获得直观而真实的效果,对于一些实际操作中不能够直观展示的结构原理也能通过虚拟技术进行了解,从整体上提高了实践的质量。

1.5虚拟仿真技术系统学习内容更为全面

在虚拟仿真技术系统中除了自动化控制技术学生掌握的传感器技术、机电一体化技术、机器人的控制与设计、及机械加工的技术等等,教学内容还参照自动控制职业标准增设教学情境,涉及学习内容更为丰富,同时,虚拟仿真系统对于解决学生个性化问题、智能化考核、日常标准化问题等都有不同程度的教学,这些对学生缩短掌握问题的时间是大有帮助的,利用虚拟技术中的技术标准及系统设定,给学生丰富感性的教习,从一个项目慢慢延伸到多个与之相联系的实训项目,以开放式教学方法加深学生对于知识重难点的理解,并结合其它教学技术方法,从整体上帮助学生掌握技能更为全面的知识,提高学习效率[7]。

2虚拟仿真技术系统教学应用的优势

2.1增强学生实践,提高学生动手操作能力

数控技术通过虚拟仿真技术在教学中实现了对机床各部件及运用的立体演示,不同于传统教学中只是通过平面图或外观进行猜想的理解。并且要求学生如同身临其境般进行实际操作,给初学者提供了大量动手练习的机会,为真正的操作奠定了实实在在的基础,提高了操作能力。

2.2拓宽学生专业知识面、提高创新能力

虚拟仿真技术和智能加工已经成为了制造行业发展的前景和方向,虚拟仿真技术在数控技术教学中的应用能够让学生充分认识到智能技术在目前行业中的前景,给学生提供一个生动形象逼真的学习环境,让学生由原来的被动学习者变为主动参与者,培养了学生在智能行业的接触与学习的创新意识,让学生对未来就业都有全新的了解,以便学生有更清晰的就业方向。

3虚拟仿真技术教学发展的新思路

随着虚拟仿真科学技术的不断发展,系统中的教学内容、教学方法以及学习设备都将不断的改进,往后,传统的校内、外实训基地也都将向着虚拟真实相结合的方向发展。学校需要建立有效的虚拟仿真系统体系,建立规范统一的教学平台,做好相应管理,加快相关教学软件的研究与开发,注重与行业相关产业的结合,同时扩大软件内容覆盖力,将更多的多媒体技术与虚拟仿真技术相结合,汲取不同行业仿真技术的特点,提高虚拟仿真实训的教学质量和效果,有力推进仿真实训的开发和应用[8]。

4结论

虚拟仿真技术教学系统的建设和发展,是离不开高职院校里精通专业、素质优良、专兼结合、作风优良的教师的,为此,学校需要组建这样一批高素质高技能的人才队伍,在教学理念以及教学能力上都达到高度水平,以保证在虚拟仿真教学中能够科学合理的设计课程和有效地使用系统,引导学生全身心地投入到学习中。

参考文献

[1]江庆鑫.浅谈数控加工仿真技术在中等职业学校教学中的应用[J].内燃机与配件,2019(15):266-267.

[2]邓敏.虚拟仿真技术在数控教学中的应用[J].广东蚕业,2018,52(8):63+65.

[3]罗应娜,易军.虚拟仿真技术在数控技术专业实训教学中的应用[J].河北农机,2018(3):64.

[4]王雷,张华,李燕,等.虚拟仿真技术在园艺产品贮藏加工实验教学中的应用研究[J].安徽农学通报,2018,24(Z1):104-105.

[5]黄金栋.物理实验教学示范中心虚拟仿真实验平台的建设[J].电脑知识与技术,2019,15(30):261-264+274.

[6]吴文娟,沈春蕾.虚拟仿真技术在高校英语课堂创新研究中的价值探讨[J].安徽文学(下半月),2018(5):119-120.

[7]崔迎,万芳,安洋.虚拟仿真技术在水污染控制实训教学中的应用研究[J].天津职业院校联合学报,2014,16(8):41-44.

数字仿真技术范文7

关键词:电子设备,随机振动,仿真分析。

0引言

在设计电子通信产品的过程中,不仅有产品结构强度的设计问题,还会遇到电子产品震动的可靠性问题[1-3]。如今,随着电子工业领域的快速发展,电子产品的地位开始与产品的技术指标息息相关,因此当前国内外电子产业领域的主要发展方向便是提高以及确保电子产品的可靠性。但由于试验周期、试验成本以及实验条件等因素的限制,导致现有的试验方法在开展电子产品可靠性研究的过程中效果较差,使用CAE软件开展数值仿真的方式可得到明确的计算结果,对大部分物理试验来说有着十分重要的指导意义。同时由于数值方针具有成本低、周期短以及可重复性高的优势之处,在整体研究中起到了至关重要的作用。

1随机震动基本原理

对于不同的震动的问题,所引发的结构振动原因不同,复杂程度也存在一定差别。对于确定性的振动来说,研究人员可以十分清晰的对振动的原因进行了解,可使用同样的振动条件来重现振动,进而在预定的时间出现预定的振动效果。所以在确定性振动中可以预测某个物理量在某个时刻的振动情况。而针对随机振动来说,导致其发生振动的情况较多,无法对其振动原因进行全面掌握,但使用同样的振动条件来对振动进行重现时,这是可发现整体的物理量并没有发生重复,同时也无法对未来时间的取值进行预测。对于随机振动来说,符合概率统计规律的范畴中,所以随机振动的振动规律可以使用概率统计的方式进行阐述,只能对物理量的统计值进行了解。所以相较于确定性振动来说,在研究随机振动的过程中我们只能了解其响应统计值以及系统激励统计值。在对随机过程进行实际描述时其统计方式有两类,可使用n纬概率密度函数以及n维概率分布函数来对随机过程进行描述,也可看作针对随机工程的随机变量以及样本函数的相关概率分布函数以及概率密度函数来对随机过程进行描述。在随机过程中,物理量在随时间改变的过程中无法对其变化进行预知,但其变化过程符合概率统计规律的范畴中,所以为了对电子设备在随机振动环境中的加速度水平进行预计,应对概率分布函数进行了解,而正态分布可用于快速分析中。对于随机振动,可有效去除有缺陷的组件以及有缺陷的器件,从而对电子设备的完整性进行改善,进而提高整体电子设备的可靠性。对于随机振动来说,应对三种故障方式进行综合考虑。首先为较大的加速度相应,部分电子元器件比如晶体振荡器等,当激发其内部谐振频率时,将影响他们的电气功能,因此在振动的过程中无法使其正常运行。其次为高应力现象,一旦高应力出现在结构件中,将会产生疲劳损伤,从而导致疲劳断裂现象。最后为位移响应故障。一旦两个相邻的PCB靠近时,较大的位移响应都会产生一定碰撞,进而产生破坏与断裂现象的发生。

2电子设备随机振动特性的仿真

在对某一电子设备带减振器以及不带减振器的随机振动数值仿真的过程中,可使用ANSYS有限元分析软件来进行,应对其是否需要减振器的情况进行评判。第一应简化所设计的三维模型,从而方便划分相应的网格。在划分FEA模型网格的过程中,针对PCB使用Shell181壳单元,对于实体使用Solid185四面体实体单元,最后减振器使用combin14弹簧单元。根据相关试验可将随机振动谱线输入至模型计算机仿真中。

3仿真结果

根据相关仿真结果来看,电子设备在振动环境下所产生的加速度响应较大,远远高于电子元器件的承受能力。根据托板的VonMises应力云图显示,最大的应力为260.524MPa,这种大小的应力远远大于材料铝5A06的疲劳极限。在进行随机振动时,由于材料疲劳的问题会使托板支架产生相应的疲劳裂纹,进而使材料出现失效的情况,所以在实际设计电子器件结构的过程中需要使用减振器的方式来减少应力。在设计减振器的过程中,主要使用了隔振原理,其设计方式是将基础振动的震源与电子设备进行隔离,从而减少对电子设备的影响。

4机载电子设备随机振动仿真

近年来,随着计算机辅助技术的快速发展,随机振动的CAE仿真分析在铁路交通领域以及航空航天领域中都得到了广泛使用。而对于机载电子设备来说,在随机振动环境下安装耳片振动现象较为常见,因此可使用SolidWorks结构设计软件来开展随机振动试验,从而确定失效机理,进而进行优化与完善。(1)设置材料属性。针对振动试验结果来看,耳片振断问题可能是由于耳片刚性较差,同时低阶模态的固有频率较小,同时受到外部激励出发共振点,进而导致的共振断裂现象。首先在对耳片开展CAE仿真分析的过程中,可对耳片的材料属性进行设置。首先设置耳片的材质为2A12-T4,将其密度设置为2780kg/m3,并将其屈服强度设置为315MPa,泊松比为0.31,弹性模量为73GPa。针对实际振动实验中设备的安装情况来看,应将耳片的两个插耳区域设置为约束面,将固定约束作为其约束方式。同时由于设备的总重量为1.5kg,并且在设备两旁有四个安装耳片程呈对称分布的状态,所以在耳片与设备盒体的界面上需要定义分部质量0.375kg。在设置软件的过程中,需要对振动环境激励方式进行设定,针对相关的振动加载区县来对相应的参数进行设计,并在X轴、Y轴以及Z轴三个方向统一基准激发,并开展随机振动仿真计算。同时还应对阻尼比进行定义,模态阻尼被定义为多个模式的临界阻尼比率,对于临界阻尼来说,是系统在不振荡的前提下达到平衡位置的最小阻尼。模态阻尼比率可使用现场测试的方式来进行确定,同时其具有一定的精确度,而比率大约在轻阻尼系统0.01至高阻尼系统0.15之间进行变化,当实验数据无法进行使用时,可使用相同系统的数值来对阻尼属性进行确定,比率较高时会对振动幅度进行缩小,所以应使用较低的比率。(2)耳片结构优化设计。对于耳片来说,由于其刚性较低,因此导致其低阶模态的固有频率不高,使得耳片十分容易发生共振。在低阶模态的三个方向中,耳片固定端都有较大的应力点,同时结构轻强度较低。所以耳片结构应强化固定端的抗弯强度以及刚性,进而对其固有频率进行改善,对应力分布情况进行优化。针对耳片的结构特点来说,为了避免对其安装尺寸造成影响,应避免对其质心位置以及总重量进行改变,可使用对耳片两侧增加5mm加强筋的方式来对耳片结构的抗弯程度以及刚性进行提高。在对耳片进行改造后,可使其屈服压力达到315MPa,所以对耳片结构设计进行改进可有效对随机振动的试验结果进行改善,并且避免耳片断裂现象的发生。通过对设备耳片随机振动试验的仿真分析,可对耳片断裂问题以及现象进行观察,对失效原因进行确定。改进后的新耳片使用了加强筋的结构形式,增加的重量十分有限,经仿真分析及试验验证,结构强度富裕,抗振性能优良。

5结语

针对有无减振器前后的VonMises应力对比以及加速度相应对比后可发现,电子设备在配备减振器后VonMises应力以及加速度相应均有一定程度的降低,并且减振器可对大多数振动能量进行磨损并吸收,使电子设备的振动达到可接受的范围内。带减振器的结构以及设计可极大的降低振动对于电子设备的损坏,从而提高了结构件的使用寿命。有限元分析软件的使用可对电子设备产品开展相应的随机振动仿真分析,对结构的应力变形情况以及应力分布情况进行提取,从而判断其结构设计的合理性。这种设计方式拥有成本较低以及周期较短的优势之处,同时获得的成果还可为结构工程师提供相关依据,在满足相关功能的基础上提高电子设备产品的刚度以及质量。

参考文献

[1]杨斌.电子设备的随机振动仿真分析[J].电子工艺技术,2013,34(05):299-302.

[2]贺峰,周志广,林杰,曾芳.机载电子设备随机振动仿真分析及优化设计[J].机械工程与自动化,2017(02):98-100.

数字仿真技术范文8

1.电子技术课程的特征

电子技术是电气类专业及自动化专业的主要课程,电子技术课程一般将自动化技术、电气技术、电子技术三者融为一体,主要有以下几个特征:(1)知识理论较深,波形变化复杂难以捉摸,教学模式单一,学生不易理解。(2)电子技术系统模式特征鲜明,波形变化、参数变化较为复杂,每个电路电子实验项目独立性强。(3)电子电路设计综合性强,电子技术应用范围广,可开发操作案例非常完善。

2.虚拟仿真软件的选择

考虑到电子技术课程理论知识较深,系统模式化明显,所以教学一般选用EWB虚拟仿真软件,此软件具有以下几个特点:(1)EWB具有非常强大的模拟仿真能力,适合教学实践仿真,学生易于学习操作,EWB运行简单。(2)EWB软件采用直观的图形界面,易于仿真实验室工作平台。(3)EWB也是一个非常专业的电子技术训练工具,可以提供专业的门电气系统模型,具有实物的所有数据与特征属性,非常适合虚拟仿真模拟操作,并且节约经费,数据准确。

3.电子技术课程教学应用虚拟仿真的可靠性

随着国家对教育事业的大力投入,众多职业学校的教学设施以及环境都得到了改善,多媒体教学基本普及,许多学校也有了自己相应专业的实验室及教学用室,计算机以及相应的虚拟仿真平台也得到了普及,在日常教学课程中,教师可以通过虚拟仿真平台来演示一些较难理解的知识,让学生更好地观测、理解这些知识点。虚拟仿真平台的大力发展和普及取决于计算机技术、多媒体技术的高速发展,职业学校纷纷设立自己的电子技术类专业实验室,安装不同的先进的虚拟仿真平台,学生在下课时也可去多媒体教室进行软件学习,这让教学不仅能在课堂上实现,课下也可以让学生进行相关学习,提升了教学质量和效果。

二、虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用

1.在电子技术课程教学中应用虚拟仿真教学

以往的电子技术课程教学中,教师由于电子技术专业实验室及设备的缺乏,无法将理论知识与实践实验相结合进行教学,只能将传统系统教学分为理论知识教学和实验教学两部分。但在纯理论知识的教学中,教师很难将一些较难理解知识公式教给学生,学生也难以理解。若通过演示实验,会占据大部分课程时间,如果能将虚拟仿真技术引入到教学课堂,将大大减少教学用时,也会告别传统教学模式,让学生跟着教师在虚拟仿真平台上进行实验,使学生更简洁地理解相应的理论知识,提升学生学习电子技术课程的积极性。

2.改革电子技术课程教学,增加虚拟仿真实验

在一般职业学校中,电子技术专业教学多注重实践操作,但若学生没有很好地掌握理论知识,就很难操作好一些相关的实验,电子技术专业课程需要将理论知识与实验相结合才能完善教学。这就需要应用虚拟仿真平台,既可以让教师引导学生用实验来理解理论知识,也能让学生自主进行相关虚拟仿真实验的探索,来提升学生对电子技术的热情和设计创作水平。

三、总结