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仿真技术论文精选(九篇)

仿真技术论文

第1篇:仿真技术论文范文

关键词:仿真技术电力系统

自20世纪80年代末至今,我国的仿真技术获得了极大的发展。在电力系统中,应用较多的培训仿真系统有电厂仿真、电网运行工况仿真和变电所仿真。一般说来,凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理与决策的实际系统,都需要对这些人员进行培训、教育与培养。早期的培训大都是经过理论讲解和现场实习,通过实际操作经验的积累来完成的,这种培训方式因是在实际运行的系统上进行操作,不仅培训成本高、培训时间长,而且有些故障只能在实际发生时才能得到实际操作的机会,致使一部分知识只有感性认识,得不到实际操作的锻炼。随着系统规模的加大、复杂程度的提高,特别是造价日益昂贵,训练时因操作不当引起的破坏而带来的损失大大增加,因此,提高系统运行安全性、可靠性事关重大。为解决这些问题,出现了培训仿真系统,模拟实际系统的工作状况和运行环境,以避免运用实际系统时可能带来的危险性及高昂的代价。

变电所培训仿真系统集仿真技术、图形图象技术、数据库等技术于一体,依据变电所电力设备实物、一次设备和二次设备接线图进行设计,如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况,可在模拟设备和二次接线图上进行相应操作,采用鼠标点击的操作方式,简单、直观、易学(见图1)。这种方式使变电运行人员的培训手段大大更新,提高了培训效率,缩短了培训周期。也进一步提高了运行人员的正确判断和处理事故的能力,防止事故扩大化和缩短事故处理时间,从而确保电网安全、可靠、经济运行。

图1

1变电所仿真的现状

目前,我国农网中(110kV、35kV)变电所培训仿真系统主要有孤立变电所型变电培训仿真系统和考虑简单电网的变电培训仿真系统。前一种类型的变电培训仿真系统配置简单,造价相对较低;后一种不仅仿真了变电所的运行状况,而且考虑到电网和变电所之间的相互影响,该类型的变电培训仿真系统在功能上比孤立变电所型的仿真系统要强。此外,还有将无人值班变电所仿真、集控中心仿真、变电所运行管理系统结合于一体的110kV/35kV集控站培训仿真系统。考虑到仿真原理的相同性和孤立变电所型变电培训仿真系统较为简单,能够在单机上独立运行的特点,以下只对该系统进行简要介绍。

2硬件配置的基本要求

微机一台:主频PENTIUM200;32M内存;3.2G硬盘;16倍光驱;显示卡、声卡、音箱等。

3软件配置的基本要求

(1)中文视窗Windows95以上版本;

(2)多媒体仿真培训软件。

4主要功能

(1)正常操作训练:断路器操作、隔离开关操作、压板操作、保护投停、电压互感器的切换,电容器的投停等;

(2)故障演习训练:

断路器故障:拒动、误动、偷跳;

隔离开关故障:带负荷拉合隔离开关、带电合接地隔离开关;

变压器故障:包括相间短路、接地短路、匝间短路、变压器过负荷、变压器油温过高;

母线故障:母线短路、母线接地;

线路故障:近区短路、接地、断线等;

此外,还有电容器故障、继电保护故障以及其它故障等。

培训者可对设定操作任务或故障,依据系统标准操作票进行操作,系统也可在出现故障时,给予提示并指出错误要点。

(3)操作票生成与培训系统:可对线路、主变压器、母线、电容器等设备开操作票;可对学员的操作以操作票的形式记录;可对学员的操作票和标准操作票进行比较;

(4)理论知识的培训:可提供设备的图片和产品介绍;可进行二次回路图纸讲解:包括中央信号回路、电力变压器保护、电容器组保护、输电线路保护、低周减载装置等;还可进行运行规程问答、典型故障处理、经验介绍以及提供考试题库。

(5)系统维护功能:系统可根据110kV变电所的主接线方式(如:单母线接线方式、内桥接线方式、单元接线方式)和正常运行方式的差异及实际变电所的工作情况进行选择和修改,可对考试题目进行增加或修改,还可对二次接线图上的线路名称和隔离开关、断路器号进行更改,使其更加接近变电所的实际运行情况。

操作实例:

倒闸操作是变电所正常运行和检修中都涉及的操作,具有重要的作用,其操作过程如下:

①运行仿真软件,进行操作人员登陆。

②进行功能选择,进入倒闸操作模块,进行题目分类选择。如选择"10kV倒闸操作题目"后,屏幕上会出现一系列10kV倒闸操作题目的分项内容,用鼠标按钮进行选择,选择"纺织线002断路器停电,纺织线线路检修"(见图2)。选择题目后,可进行标准操作票预览,以便操作人员了解操作步骤后进行正确操作。可单击要点按钮,查看提示注意事项。操作练习既可在线路图上进行,也可在模拟图上进行。

图2

③依次拉开纺织线002断路器,拉开002-3隔离开关,拉开002-1隔离开关,在002-3隔离开关线路侧挂接地线(见图3)。遇到困难时,可查阅标准操作票和操作要点提示。操作完毕后,调出操作记录与标准操作票进行比较,如果在操作过程中发生误操作,系统会出现报警。

图3

④选择操作题目后,也可进入考试状态。在此状态下,系统不提供标准操作票和操作要点提示,考试时间到,系统不再进行操作记录。

5结束语

目前,110/35kV变电培训仿真系统在一些变电所已经得到应用,并取得实效。归纳起来,变电培训仿真系统具有如下的特点:

(1)计算机仿真程度高。仿真画面完全按照变电所的电力设备实物进行绘制,形象逼真。操作人员在模拟图或二次接线图上用鼠标点击元器件,即可激发元器件动作,元器件动作后仿真变电所同实际变电所情况一致。

(2)培训功能完善。不但可对变电所的正常和异常事故进行仿真,而且可提供完善的二次图讲解。对变电所的继电保护装置从动作原理到动作过程进行分步讲解,突出显示动作断路器和响应元器件,动画模仿电流轨迹。

(3)可扩充性强。仿真系统还应提供维护功能,用户可在使用过程中,按照各自变电所的实际情况进行适当的修改,使其更接近实际运行中的变电所。

第2篇:仿真技术论文范文

从普遍意义上来说,实验过程中或多或少会遇见一些比较难的实验,但是要是不进行相关联系操作会使得技术人员当下无法熟练掌握相关技术,但是要进行成功几率比较低,再者技术人员需要针对元器件发生故障时候对电路或者其它部分产生什么样的影响,该采取怎么样的解决办法。单方面站在理论方面的角度来说,能够针对当时存在的问题进行具体分析,甚至是得到比较精确的数据效果,但是将其运用到实际过程中发现,纯粹的理论知识并不能够解决实际问题,相反倘若没有处理好会使得影响进一步扩大,但是将仿真技术应用到电子专业中能够有效解决这个问题,技术人员只要依据自身需要对相关参数进行适当调整,就能够顺利解决元器件出现问题的各种情况,从而在后期操作中有效提升工作效率,为其未来获得更深层次的发展奠定坚实基础。

2分析仿真技术的实验手段和应用实践

2.1实验手段

通过仿真技术对即将或者准备进行的实验的电路进行分析,也就是在这个过程当中需要输入电路实验信息,依据先前制定的计划执行,然后在这个基础之上进行分析处理,其主要包括很多方面:电路静态、动态特性以及传输特性等诸多部分,也可以依据实际情况进行处理,利用交换操作和合作对话等方式,在整体选择中选择最佳工作状态,最终完成打印和输出。根据之前制定好的计划,按照操作步骤进行操作,为实际电路的测量和计算机输出奠定坚实理论基础,将两者进行比较并找出其存在的差异。依据参数对相关设计进行相应的调整,在各方面都完成之后进行仿真设计,这样能够确保实验的顺利完成,也能够确保所获得的数据具有精确性,并且将所学理论知识更好的运用到实际中,解决更多的问题。

2.2模拟仿真技术的应用实践

在一些工作环境当中,模拟仿真技术在电子专业中到了的广泛认可和应用,从某种意义上来说这是对工作方式的创新,而技术人员也更加喜欢这种新型的工作模式,不仅可以提前避免危险和工作当中不正确的操作,能够将所学知识更好的运用到实际过程中。再加上模拟元器件同设备的相似度比较高,为技术人员进行专业学习提供了方面,且在参与到仿真实验过程中能够增强动手能力,自己安插元件,自己设置参数,能够独立解决实验中出现的问题,自己不仅仅在技能方面有了显著提升,自己对知识的运用能力也得到提高,为其未来更好的适应社会发展需要奠定坚实基础。

3结语

第3篇:仿真技术论文范文

关键词:仿真技术;中专计算机网络教学;可视化教学

计算机网络是中专院校计算机教学的重点课程,是一门概念抽象、理论复杂而且操作性强的学科。当前,中专的计算机网络教学多是以书本的理论知识为主,学生多是被动地接受计算机网络知识,虽然在进行理论讲授时可以通过幻灯片、多媒体以及各种视频等多种丰富的形式加深学生对各种网络知识的理解。但是,鉴于计算机网络的涉及面广以及抽象性强的特点,再加上中专教育培养专业型人才的特点,这就需要在进行计算机网络教学时采用新技术,而仿真技术在计算机网络教学中是一种有效的方式,本文将就仿真技术在中专计算机网络教学中的应用进行探讨。

一、仿真技术概述

仿真技术是通过将网络设备以及网络连接而建立起来的一种统计模型,该技术可以模拟各种网络流量之间的传输,从而使得网络设计更加优化。仿真技术有几下几个特点:

(1)全新的模拟实验机理,这可以使计算机在复杂的网络环境下而具有高可信度;(2)仿真技术的使用范围比较广,不但可以用于网络的扩容、优化网络资源,而且还可以进行新网络的设计,尤其是大中型网络的优化与设计;(3)仿真技术具有其他技术无法比拟的预测功能;(4)仿真技术的成本不高,而且网络模型一旦建好,可以持续性地使用,这使得后期投资会不断地下降。

当前,使用最为广泛的仿真软件是NS,NetworkSimulator的缩写,NS是一个离散事件仿真器,主要应用于网络研究对网络协议以及体系结构进行仿真。NS支持TCP协议,其中不仅包括单播以及多播路由模型,还包括各种多播协议。

二、仿真技术在中专计算机网络教学中的应用

NS仿真软件是当前应用较为广泛的仿真软件之一,主要是用于网络的分析与研究,该软件可以支持多种协议,本文主要以NS软件为基础对仿真技术在中专计算机网络教学中的应用进行分析。

通过对仿真代码的属性、链路参数以及应用程序等进行定义,可以更好地了解TCP协议,发送方与接收方之间采用TCP,其相对应的程序是FTP。相应的,UPD与CBR的应用程序可以采用n1与n5来连接。

通过这种仿真试验,可以有效地解决计算机网络的抽象知识与实践之间脱节的现象。通过这种动画形式,学生可以更加直观地了解TCP/UDP协议,并且在教师的帮助下,学生可以将仿真过程与两种协议之间的自身原理进行比较,可以让学生更为深刻地理解二者的区别,这样既可以满足理论教学的需求,又可以培养学生获取网络数据通信的能力。因此,仿真技术在计算机网络教学中的应用是一种有效的教学方式。

参考文献:

[1]张会展.仿真技术在中职计算机网络可视化教学中的应用[J].中国教育信息化:基础教育,2010(03).

[2]黄晨晖.仿真技术在计算机网络教学中的应用[J].电脑知识与技术,2010(12).

第4篇:仿真技术论文范文

论文摘要:由于社会对于电力的总的需求不断增大,同样对于输配电线路的施工技术要求也更加严格,输配电线路施工技术仿真系统的设计成为电力部门非常重视的问题,文章讲述了输配电线路施工技术仿真系统概况和输配电线路施工技术仿真系统功能设计详情,讲述了目前输配电线路施工技术仿真系统的设计策略及应用。

一、输配电线路施工技术概述

目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多,但是这些人员的能力水平都是各不相同的,操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面,就难以替身操作人员的实践能力,参加培训的人员因为实践比较少,所以技能就比较差,正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。

二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状

(一)输配电线路施工技术仿真系统概况

输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验,从中得到输配电线路施工技术所需的信息,然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念,任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的,既要针对所欲处理的客观系统的问题,又要针对提出处理者的需求层次,否则很难评价一个仿真系统的优劣。

输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段,提高培训的效率,强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发,通过internet 软件平台及面向对象程序设计和数据库技术,综合设定,使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。

输配电线路施工技术仿真系统的开发,主要是首先起源于国外对于计算机仿真系统的应用,尤其是西方国家如英国、美国等大型企业开发计算机仿真系统,并取得了显著的效果,这样参加培训的人员可以在很短的时间内获得具体输配电线路施工技术作业经验,其技能可以与在现场工作2年的人员比,因此很多国家都看到了计算机仿真技术的优越性,计算机仿真系统也越来越多的应用到各个领域中。目前我国对于仿真系统的应用也是在一些危险性较大的领域,例如大型的锅炉装置、化学化工及变电站的应用中,后来有人提出在输配电线路施工技术作业中应用,但是目前仿真系统在输配电线路施工技术作业中应用仅仅停留在提出的阶段,还没有完全开发出完善的输配电线路施工技术仿真系统。

(二)输配电线路施工技术仿真系统功能设计

目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一,即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造,输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。

关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能,对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作,其主要功能是可以控制受培训者的机器,包括受培训者机器的开始暂停关机等功能,另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源,输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计,首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下,即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面,主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。

输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计,该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心,利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式,以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外,在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术,这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者,在功能上要更加完善,即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响,使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后,还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术,逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化,比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况,同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充,这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。

通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段,同时也彻底改变了传统的培训模式,它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术,进一步确保电网安全,同样也大大提高了作业者的劳动生产率,为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显著的作用。

三、结论

输配电线路施工技术仿真系统仿在不断的发展和完善中,供电有限公司每年都会投入很大的资金和时间等用于施工技术人员的培训及考核,着力开发完善的输配电线路施工技术的仿真系统,使得输配电线路施工技术的仿真系统能自由安排培训项目,并且允许人员在培训中发生各种错误,同时演示出因为操作错误造成的种种后果且不带来任何实际危害,不受其他客观条件的限制,此外还可以人为制造各种故障来综合培训操作人员处理操作中故障的能力。输配电线路施工作业人员进行重复性集中培训,从而使的操作人员在短期内接受较多的培训项目,缩短总的培训周期。可节约大量的培训时间与经费。所介绍的输配电线路施工技术仿真系统目前已经投入运行,实际应用表明该系统能极大地提高培训的质量,在短时间内提高施工技术人员的技术水平,对电力系统的建设起到了重大的推动作用。目前很多设计成果效果较为显著,但是为了进一步提高输配电线路施工技术仿真系统的应用水平,还需要更好的完善输配电线路施工技术仿真系统,争取达到创造更高的经济效益和社会效益。

参考文献:

[1] 杨永生,郝小欣.分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用[j]. 电网技术.2000(9)

[2] 汤晓青,周林,栗秋华.输配电线路施工技术仿真系统的设计与实现[j]. 四川电力技术.2007(2)

[3]姜芳芳,来文青,龚庆武.虚拟现实在变电站仿真系统中的应用[j].高电压技术.2005(7)

[4] 王邦志,林昌年,蒲天骄.变电站集中监控仿真系统的设计与实现[j].电网技术.2004(8)

第5篇:仿真技术论文范文

【摘要】随着时代的发展,科技的进步,虚拟仿真技术在实训教学中的作用也越来越明显。虚拟仿真技术的应用可以有效地提高教学的质量和效率。本论文通过阐论虚拟仿真实训系统的虚拟仿真机器人机械臂模型用到的三维建模技术及软件(如Maya、Max等)、原理以及虚拟仿真技术的应用领域和发展趋势,从而研究它的价值和市场经济效益,并探析了虚拟仿真实训系统开发的技术在实训教学中的应用。

【关键词】虚拟仿真技术/平台;虚拟仿真训练系统;实训教学

一、虚拟仿真实训系统的三维建模技术及软件研究

虚拟仿真系统的功能主要体现在它可以让使用者借助于专用的视、听、触觉等具有感知功能的设备,进入仿真系统制造的虚拟空间,并且还能够与虚拟环境中的人和物体进行实时交互,从而感知和操作虚拟环境中的各种对象,最终达到身临其境的效果。它的组成主要是把计算机作为主要的部分,其次综合利用三维图形、多媒体、仿真等技术构建起一个逼真的虚拟系统。从它的组成部分和应用程序来看,虚拟仿真实训系统对三维图形的利用还是十分频繁的,因此我们应当对其进行重点研究。虚拟仿真实训系统在工业机器人上的应用设计主要是利用三维建模软件,通过虚拟现实标准语言建立虚拟环境中的实体模型表现出来,最后通过描述它们之间的结构关系,快速、真实地显示三维虚拟工业机器人,并为工业机器人控制系统提供一个研究观察平台。本段主要通过对虚拟仿真实训系统的三维建模技术及软件研究,来发现虚拟仿真技术的优点和研究其未来的发展方向。

Maya软件是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件,通过对Maya软件的运用,能够使虚拟仿真实训系统在一定程度上提高制作三维动画的效率和品质,调节出仿真的角色动画,使其得出更加真实的效果。这是因为Maya软件不仅仅包括一般三维和视觉效果制作的功能,而且还能够和世界上最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合,使得虚拟仿真实训系统所创造出的画面更加真实有立体感。

二、虚拟仿真技术在各领域内的作用

随着科技的发展,虚拟仿真技术在一些高科技等高端领域的地位越来越凸显出来,地位与作用也逐渐提升。尤其是在移动互联网的应用与开发、手机游戏设计及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的价值更为突出。

Maya软件是虚拟仿真技术的一种,它应用的对象是专业的影视广告,角色动画,电影特技等。它能够在工作的过程中展现的比较灵活,易学易用,制作出动画的效率非常高,渲染出画面的真实效果比较强,它对画面中角色动作的捕捉尤为清晰,与画面角色的绑定的联系性也十分紧密,是虚拟仿真实训系统中一个比较不错的系统软件。MAX软件它最开始的应用是在电脑游戏中的动画制作,后来又进一步的开始参与影视片的特效制作,MAX软件还被广泛地应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域,也就是虚拟仿真实训系统当中。它强大的立体三维功能被新媒体、影视动画、游戏动画等领域广泛运用。

三、虚拟仿真技术为机器智能实验课带来的好处

虚拟仿真技术的应用为现代化的社会带来了许多的方便,让机器实验课、项目实训的智能科学与技术专业实验教学越来越丰富化。虚拟仿真技术的应用可以有效地提高教学的质量和效率。通过对虚拟仿真技术的应用,使得上级和下级、老师和学生的客户信息以及实训项目、实训指导、模拟操作、技能测评等等的信息存储在管理信息库中,与此同时,上级和下级或是老师和学生之间就可以通过客户机对下级或者学生之间的实训进行远程的指导与管理。

随着时代的发展,科技的进步,虚拟仿真技术在在现代职业技能教学中的作用也越来越明显。虚拟仿真技术的不断完善和发展,将为机器智能实验课等实训课程带来更多的方便和益处。由于它能够为人们提供一种高级的人机接口,具备交互性、想象性、沉浸性等特点,所以它主要的应用领域在政府、企业、学校等这些需要实训学习环境的地方。

四、虚拟仿真实训系统的应用领域和发展趋势

作为一项新兴的科学技术,虚拟仿真技术还处在一个不断探索前进与不断完善的阶段当中,其发展趋势呈一个不断上升的大幅增长的趋势。从目前来看,虽然目前政府、教育部门、学校、教师都已经认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际中,依然存在着许多问题亟待解决,因此虚拟仿真技术正在与教育、培训等领域不断地相适应和匹配。

其次,虽然目前政府、教育部门、学校、教师都已经认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际中,依然存在着许多问题亟待解决。虽然目前政府、教育部门、学校、教师都认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际中,依然存在着许多问题亟待解决。例如:虚拟仿真技术对计算机及相关硬件的要求比较高,但是这些方面的发展不能够满足人们对虚拟仿真技术的需要,虚拟仿真软件数据是一个庞大的数据库,三维立体仿真软件的应用对显卡和显示器等也有很高的要求,也就是说,虚拟仿真系统对硬件的要求较高。因此需要对计算机及相关硬件的发展有一个更高的要求。最后,教学类虚拟仿真软件的质量还有待提高、对虚拟仿真技术的研发标准也不统一和对虚拟仿真技术应用不够广泛等等,这些都是需要发展改善的地方,也是未来虚拟仿真技术发展的一个大的趋势。

五、虚拟仿真实训系统的价值和市场经济效益

虚拟仿真实训系统作为一个高端的科技系统,对政府、企业、学校等的发展,起到了至关重要的作用,并为其创造了更大的价值。同时虚拟仿真技术的不断发展,也在打开了市场,扩大了市场份额的同时为市场创造了更多的经济利益。

在市场经济为主导的今天,虚拟仿真实训系统也为市场经济的发展做了一定的贡献,为市场经济的发展添砖加瓦,在自己发展得同时也促进了市场经济的发展。因此,我们应当不断地发展虚拟仿真实训系统,使其深入到更多的地方,让更多的地方和人们体会到虚拟仿真实训系统为人们带来的价值。

总结

虚拟仿真实训系统的日渐完善,使得人们的生活也不断的丰富活跃起来,政府、企业、学校等地方对其的应用,也促进了虚拟仿真实训系统的发展。本论文通过阐论虚拟仿真实训系统的虚拟仿真机器人机械臂模型用到的三维建模技术及软件(如Maya、Max等)、原理以及虚拟仿真技术的应用领域和发展趋势的研究,探讨了虚拟仿真实训系统的价值和市场经济价值,同时也为虚拟仿真实训系统的发展奠定了理论基础。

参考文献:

[1]刘仲波 李瑞涛 《拟仿真技术在城市轨道交通工程实训中的应用》 吉林大学交通学院、吉林交通职业技术学院 2012年第12期

第6篇:仿真技术论文范文

关键词:船舶;虚拟仿真技术;建造评估;应用

中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)08-0084-02

1 船舶虚拟仿真技术研究及应用现状

在船舶工业里面对虚拟仿真技术加以应用,能使敏捷造船、并行工程以及数字化造船得以实现,同时它也是我国传统造船模式转向现代化的重要环节之一。对虚拟仿真技术加以运用,在建造船舶之前,工程师可在虚拟环境下对船舶的建造过程进行仿真,从而改进和评价船舶的工艺与设计,这样便于指导船厂进行现场生产作业。在船舶行业里运用虚拟仿真技术,能使生产效率得到提升,降低生产成本,使建筑周期缩短,从而为我国船舶行业的发展奠定良好的基础。

船舶的建造评估和设计可以使先前工艺或前期设计导致的工程修改得以消除,进而对船舶企业的成本、质量以及生产效率产生直接的影响。现如今,许多国家正在开展以虚拟仿真评估和数字化描述相结合的船舶虚拟制造、设计仿真技术的应用研究,并且在船舶建造中也应用了多种仿真评估软件,而且其研制水平和效率还在近年来得到了大幅提升,包括我国在内的许多国家都正在寻求提升研制质量、节省研制费用、缩短研制时间的新方式。

挪威UD公司作为船舶设计的佼佼者,现如今,他们在对新船型进行设计时,全都会对三维模型加以利用,然后在虚拟环境下综合评价钻井船的设备布局、布置、外观等,分析虚拟船舶水动力,对虚拟评估进行分段划分,并仿真船舶的作业过程。

自20世纪90年代一来,我国开始对各种先进的仿真技术加以研究,并开展大规模系统仿真。但将虚拟仿真技术应用在海洋和船舶领域的起步还比较晚,现如今,其工作最主要集中在初步实施和理论研究的应用阶段,此外,国内的船舶研究所也开发有虚拟仿真的软件系统和硬件平台。

2 将虚拟仿真技术应用在船舶的建造评估中

此项技术通过对虚拟实体模型加以利用,来实现评估船舶建造过程的目的,包含船舶生产工艺规划、操作顺序验证、生产系统创建。它能支持船舶生产管理、机器人仿真、人机功效分析、作业时间测定、工艺规划与验证等的内容。

2.1 在建造前期的论证评估中运用

船舶建造的内容之一便是根据企业生产力布局要求以及实际能力,对船舶企业的经济、技术和发展条件加以研究,对船舶企业的发展方向和规模进行预测和论证,将企业建设技术经济指标拟定出来。在建造船舶的前期对生产规划进行论证评估是一项综合性非常强的工作,这个过程需要对企业多方面信息进行分析。此项技术可用于对当前企业环境、生产规模以及结构分布进行虚拟,并由设计人员在虚拟中模拟各种设想,经由分析信息数据库对各种设想利弊进行分析,同时对其可行性加以论证,这就包括环境影响、船型选择、生态保护、现状分析等工作。此项技术为船舶的建造前期论证提供了论证方式和技术手段。

2.2 在建造方案的设计评估中运用

船舶建造方案通过设计人员将各种想法不断形象法和概念法,同时用相应生产手段加以表达出来,这个过程需要对前后进行参照,在设计方案时,要求方案的初步设计和深入设计必须具有交互性。对虚拟仿真技术所具备的交互性和真实性特征加以利用,可用于对三维空间进行虚拟,从而使设计人员可以对他们的设计思想进行更精确的表达。例如,由中国船舶工业集团研究所开发出来的虚拟仿真评估系统。通过对不同总组方案的比较,将船舶的建造设计思维在虚拟环境里展现出来,让设计人员可直观的对其进行评析,通过对方案生产环境、结构布局的协调性进行观测并比较,可对设计思维进行修改完善。对虚拟三维空间加以利用,进而为生产方案在场地位置设计、动态调整、生产布局选择、结构调整等方面提供依据,从而使后续生产过程可以更为合理。

2.3 在生产方案的比较中运用

此技术所创建的环境为三维虚拟环境,它可对构建环境进行全方位展示,并且通过虚拟现状,让建造方案可以更加真实。此技术可以让建造方案在表现上突破原有平面、静态的模式,让建造人员的思想可以更形象和直观的呈现在操作者面前,使规划方案与操作者之间能有更强的交互性,从而对多人员多层次协调参与船舶的建造有利。

可通过许多途径来实现方案设计需要达到的目标,而这当中必不可少的一环便是方案比较。虚拟仿真技术为方案比较提供了一个更为有效和方便的应用工具。在进行方案比较时,可在船舶建造的虚拟系统中对生产方案加以直接使用,让设计方案可以在虚拟三维空间里得到体现。对试用不同的方案,并考察其对生产环境所形成的影响,对各生产要素不同的设想进行评价比较,并进行不同方案的实时切换,然后在同一建造序列和生产项目中感受不同的生产效果,从而对设计合理性加以判断。与此同时,还可运用技术手段量化分析比较方案中的具体指标,从而使船舶生产方案能更加合理。例如,运用SPD-V3.2设计软件虚拟布置机舱管路的结构方案。在评估方案的基础上,对机舱管路设计合理性以及工艺合理性进行验证,进而将设计中存在的缺陷找出,从而使生产现场返工率得以降低。

2.4 在建造过程中运用

在建造船舶时,对虚拟仿真评估技术加以利用,可以实现对船舶建造方案实施效果进行先期检验,也就是看其能否达到环境、生产的最佳综合效益,并在实施中不断选择和修改,最终帮助决策者来决定后续的生产方案。比如,可通过虚拟仿真技术将某虚拟方案和船舶生产实际相结合,进而将建造方案实施状况予以真实展现,从而使由于方案欠缺而造成的效益损失状况得以减少。此外,此技术还能对温度、噪音等不可见现象进行模拟,从而达到检测影响船舶生产各因素的目的。

3 船舶虚拟仿真的评估应用实现现存问题

①虚拟仿真技术标准化应用。作为船舶建造领域极为重要的技术,虚拟仿真技术一定要与建造技术规范、规定等相符。但由当前情况可知,因为船舶建造标准化问题尚未解决,为保障虚拟软件商的软件独立性,使得软件系统之间存在较差的兼容性,要想使仿真成果的协调和共享得以实现,就必须对仿真技术应用标准化问题加以研究。通过对同一设计平台的开发,使协同平台集成效率得到提升,从而在更大范围上实现信息的共享和设计的协同。

②改进建造设计技术。在传统船舶的设计中绝大部分平面结构图的表达方式为二维表达,最近几年开始引进三维技术,从而形成了三维与二维相结合的建造技术模式。但在我国,由于虚拟仿真技术欠缺完善化和标准化的仿真软件作为载体,假如能将生产技术改为规范化的三维表达和设计模式,将会对此技术在生产设计中的进一步应用有利。

③生产设计习惯与传统观念问题。因为此项技术尚且处在推广使用期,现如今设计人员对此技术的认识尚且不足,并且传统观念并未随着技术进步而有所改进。绝大部分船舶企业在此项技术上尚且停留在演示层次,并未认识到此项技术的深层效用。此外,由于传统设计习惯对新方法的使用形成了一定制约作用,要想在短时间内改变此种设计习惯还有一定难度。对此技术进行及时的开发利用,对此技术的三维平台设计平台加以搭建,将对培养设计人员普及性有利。

④虚拟仿真技术有待完善。因为此项技术自身存在一定局限性,使得此技术在船舶设计某些场合中的应用尚且存在一定难度。比如,对建造方案在构思期的表达模糊性问题以及修改实时性问题,建立标准化的指标评价体系统、建立预测分析模型等问题上依旧存在一定的技术障碍。

⑤船舶行业中虚拟仿真技术应用效果不显著。此项技术的开发需要投入大量资金和尖端设备。尽管此项技术在研究船舶生产作业形式和建造方案上属于高科技手段,但由于开发此项软件产品的价格确实相当昂贵,并且其系统兼容性也比较差,现如今,国内对此系统的应用还多半依赖于进口提供,因为目前我国的科研院无法对相关设备进行全面配置,在各高校也无法运用多系统来实现学员的全面培训,导致此项技术在船舶行业中并不能取得很好的应用效果,这也是实现此项技术在船舶设计中应用的一个难点。

要想使上述问题得到解决,极为重要的一点便是全面应用此项技术,在软件开发公司的作用下,开发具有普及型的仿真技术软件是非常必要的,同时需要科研院和相关院校合作,对此项技术进行大规模的培训。

4 结 语

因为在国内的船舶生产评估过程中应用虚拟仿真评估技术尚属起步阶段,并且在国外也并无标准应用模式可供借鉴,再加上国内造船现状有别于国外,此外,由于船舶虚拟仿真的评估技术是伴随船舶制造工艺以及技术的发展而发展起来的,所以,它的研究工作、虚拟维修、新工艺等许多方面还有待完善和改进。现如今,集成化仿真已经成为船舶制造的发展方向,此项技术的应用也已经成为船舶制造模式最为关键性的技术,并且已经变成船舶制造能力得到提升的手段之一,此外,在船舶企业中应用此项技术,将会为企业进一步的发展提供技术支撑。

参考文献:

[1] 谢荣.船舶虚拟仿真技术在船舶建造评估中的应用研究[J].船舶工程,2011,(5).

[2] 蒋艳会,甄希金,韦乃琨,等.船舶虚拟装配系统研究及应用[A].第十二届全国内河船舶与航运学术会议论文集[C].北京:《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社,2012.

[3] 谢子明,徐东,朱苏.虚拟造船技术应用探讨[A].2011年中国造船工程学会优秀论文集[C].北京:《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社,2011.

[4] 杨润党,范秀敏,王文荣.虚拟仿真技术在船舶建造过程中的研究与应用[J].舰船科学技术,2008,(1).

第7篇:仿真技术论文范文

关键词: 电子技术 课程体系 融合

电子技术课程体系中包括了模拟电子、数字电子、电子系统仿真、CAD、硬件描述语言、课程设计、实验等课程,其中模拟电子技术和数字电子技术为专业基础课,侧重知识的系统性和理论分析,而电子系统仿真、CAD、硬件描述语言等课程为专业应用工具课程,是将理论转化为实践的桥梁,侧重于实际操作和应用,其中的EDA技术已经成为数字系统设计的必备技术,也是当今技术领域的前沿技术[1]。所以整个电子技术课程体系是相互融合和促进的,课程和课程之间有着非常密切的联系,但在教学实践中,还不能有效地将其很好地融合在一起,传统的模拟电子和数字电子教学实践只注重理论教学,课堂内容单调,学生学完之后并没有掌握解决实际问题所需的方法和能力。而在学习电子系统仿真、CAD、硬件描述语言等课程时,需要用到先前学过的数字电子和模拟电子的知识时,学生往往又倍感生疏,致使教学效果不好。这种割裂式的教学模式极大地浪费了教学资源,致使学生在学习过程中思维连贯性差,不能建立电子技术知识体系,思路狭窄。

我在多年的教学实践的基础上,结合教学实际,提出一种全新的教学模式,即把电子技术的理论教学、实验、课程设计、仿真、CAD、EDA、硬件描述语言等充分融合,课程的学习互相穿插和渗透,从而把孤立的课程形成一个教学体系,在教学实践中充分实现。同时在电子技术的基础上结合当今技术领域先进的知识和发展趋势,对学生进行新技术的引导,使学生在掌握好基础的同时,以最快的方式跟踪时展。

一、学科融合的基本思路

1.在模拟电子技术的教学过程中融合CAD和系统仿真技术。

在模拟电子的教学中,充分利用仿真软件能直观得到结果的优势,把理论教学与仿真有效结合,利用波形分析讲解电路功能是经常使用的一种方法。但是,传统的讲解只是在黑板上或者在投影屏幕上进行理论分析,学生看不到更直观的图像和结论,如果在课堂上结合Protel或EWB中的仿真功能,在课堂上讲解波形分析的同时,又给学生介绍仿真的概念和仿真工具的应用。这样一方面可以使学生掌握理论知识,另一方面可以使学生掌握一种仿真工具,在以后的课程设计或者是课外电子制作中加以应用,能大大地提高学生的学习兴趣和分析问题的能力。

2.在数字电子技术中融合EDA技术。

数字电子相对于模拟电子发展的空间较大,速度也很快,在教学中应大胆抛弃过时的技术和知识,采用“案例法”进行教学。在此基础上,应最大限度地在课堂上结合相关课程的新知识和新技术。特别是在有关数字电路的设计章节,我们可以在课堂讲解中结合利用最新的EDA技术、硬件描述语言,以MAX+PlusⅡ或Quartus[1]软件为载体进行数字电路的设计、仿真。

3.以上提到的在教学课堂中的应用的各种技术,并不需要我们占用大量的课时对其进行讲解,它们是为模拟电子和数字电子课程服务的。我们利用它们来获得我们需要的波形或者结论,在这个过程中潜移默化地使学生了解这些技术,拓宽视野。

4.鼓励学生自学相关软件,也可以通过作业由在作业本上做题逐渐向完成一个整体实物设计倾斜,工程可以是很简单的命题,但要求其有一套完整的材料:VHDL程序[2]、图纸、仿真结果等来加强引导这方面能力的培养。

5.经过前期模拟电子和数字电子课程中对CAD、EDA、系统仿真的应用和介绍,学生已经具备了一定的基础知识,则在具体讲解这些课程时,就可以提高难度,加快进度,尽快地与社会工程实践接轨。

6.以课程设计和实验为载体检验课程体系融合教学效果。课程设计和设计性实验是综合性很强的教学环节,能直接地体现电子技术课程体系融合的教学效果。

二、电子技术课程中多课程融合实例

我以用74161设计9进制计数器为例介绍在数字电路教学中的一个过程。

第一步,进行理论分析和设计,设计出9进制原理图,如图1。

图1 9进制计数器原理图

第二步,为了更直观地表现9进制计时器的计数效果,在课堂上我们用MAX+PlusⅡ软件进行仿真,教师对软件MAX+PlusⅡ简单介绍和演示,在仿真软件中画出相应的9进制原理图,如图2;

图2 74161组成的9进制计数器

第三步,进行波形仿真[4],如图3。

图3 9进制计数器波形图

第四步,布置课外作业,采用反馈置位法[3]完成9进制计数器功能,给出电路原理图和仿真结果。

通过该实例,使学生初步接触到数字仿真软件MAX+PlusⅡ,并通过波形图直观地看出9进制的结果,加深了学生对计数器的理解,并为以后设计仿真同类电路提供了有效的方法。

我们按照这一思路,在自动化专业班级进行了对比实验,结果表明在课程设计,实验等教学环节上,采用课程体系融合的班级动手能力,分析和解决问题能力明显好于采用传统教学培养的学生。大多数学生能独立地完成理论设计,模拟仿真,实物制作等环节。

三、结语

实践证明,将软件应用等技术类的课程融合到模拟电子和数字电子等理论类课程中去,既使理论课程变得生动直观,帮助学生更好地理解所学的理论知识,又给学生介绍了电路分析和设计的工具,使电子技术教学系统性更强,理论与实践之间的结合更紧密、更自然,也使后续的技术类的课程结合了应用,有的放矢。教学实验结果表明体系融合式教学方法在学生基础理论和实践环节的教学中均有较好的效果。

参考文献:

[1]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL[M].清华大学出版社,2007.1.

[2]曾繁泰,陈美金.VHDL程序设计[M].清华大学出版社,2001.1.

[3]康华光.电子技术基础(数字部分)[M].高等教育出版社,2004.4.

第8篇:仿真技术论文范文

【关键词】电子工程设计 EDA技术 研究分析

随着电子技术的发展革新,应用系统逐步朝向大容量、小型化、快速化的方向发展。数字化的设计系统也逐步由组合芯片向单片系统发展。EDA技术不仅带来了电子产品领域和系统开发的革命性变革,这也是科技发展与提高的必然产物。对于EDA技术的了解和对其在电子工程设计中的关键性分析都是十分有意义的。

1 EDA技术概述

所谓EDA技术,就是电子设计自动化,由CAE、CAD、CAM等计算机概念发展出现。EDA技术以计算机为主要工具,集合了图形学、数据库、拓扑逻辑、优化理论、计算数学、图论等学科,形成最新的理论体系,是微电子技术、计算机信息技术、电路理论、信号处理和信号分析的结晶。现代化的EDA技术具备很多特点,普遍采用了“自顶向下”的程序进行设计,保证了设计方案的整体优化,EDA技术的自动化程度更高,在设计过程中能够进行各类级别的调试、纠错和仿真,设计者能够及时发现结构设计的错误,避免了设计上的工作浪费,设计人员也能抛开细枝末节的问题,将更多精力集中于系统开发,保证了设计的低成本、高效率、循环快、周期短。EDA技术还能实现并行操作,建立起并行工程框架的结构环境,支持更多人同时并行电子工程的技术开发和设计。

2 EDA技术发展

电子工程设计的EDA技术自出现以来,大致可以分为三个历史时期:

2.1 初级阶段

大约在二十世纪的七十年代,早期的EDA技术处于CAD阶段,出现了小规模的集成电路,由于传统手工在制图设计中的集成电路和集成电路板的花费大、效率低、周期长,借助于计算机技术的设计印刷,采取了CAD工具实现布图布线的二维平面编辑和分析,取代了高重复性的传统工艺。

2.2 发展阶段

到了二十世纪八十年代,EDA技术进入了发展完善的阶段。集成电路的规模逐渐扩大,电子系统日益复杂化,人们深入研究软件开发,将CAD集成为系统,加强了电路的机构设计和功能设计,这一时期的EDA技术已经开始延伸到半导体芯片设计的领域。

2.3 成熟阶段

经过了长期的发展,直至二十世纪九十年代,微电子技术的发展突飞猛进,单个芯片的集成就能够达到几百万或是几千万甚至上亿的晶体管,这种科技现状对EDA技术提出更高的要求,推动了EDA技术的发展。各类技术公司陆续开发出大规模EDA软件系统,出现了系统级仿真、高级语言描述和综合技术的EDA技术。

3 EDA技术软件

3.1 EWB软件

所谓EWB是一种基于PC的电子设计软件,具备了集成化工具、仿真器、原理图输入、分析、设计文件夹、接口等六大特点。

3.2 PROTEL软件

该技术软件广泛应用了Prote199,主要由电路原理图的设计系统和印刷电路板的设计系统两大部分组成。高层次的设计技术在近年的国际EDA技术领域开发、研究、应用中成为热门课题,并且迅速发展,成果显著。该领域主要包括了硬件语言描述、高层次模拟、高层次的综合技术等,伴随着科技水平的提升,EDA技术也必然会朝向更高层次的自动化设计技术不断发展。

4 EDA在电子工程设计中的应用技术流程

近年来的EDA技术深入到了各个领域,包括了通信、医药、化工、生物、航空航天等等,但是在电子工程设计的领域中应用的最为突出,主要利用了EDA技术为虚拟仪器的测试产品提供了技术支持。EDA技术在电子工程设计的领域中,主要应用于了电路设计仿真分析、电路特性优化设计等方面。主要的技术流程如下:

4.1 源程序

通常情况下,电子工程设计首要的步骤就是通过EDA技术领域中的器件软件,利用了文本或者是图形编辑器的方式来进行展示。不管是图形编辑器或者是文本编辑器的使用,都需要应用EDA工具进行排错和编译的工作,文件能够实现格式的转化,为逻辑综合分析提供了准备工作。只要输入了源程序,就能够实现仿真器的仿真。

4.2 逻辑综合

在源程序中应用了实现了VHDL的格式转化之后,就进入了逻辑综合分析的环节。运用综合器就能够将电路设计过程中使用的高级指令转换成层次较低的设计语言,这就是逻辑综合。通过逻辑综合的过程,这可以看作是电子设计的目标优化过程,将文件输入仿真器,实施仿真操作,保持功效和结果的一致性。

4.3 时序仿真

在实现了逻辑综合透配之后,就可以进行时序仿真的环节了,所谓的时序仿真指的就是将基于布线器和适配器出现的VHDL文件运用适当的手段传达到仿真器中,开始部分仿真。VHDL仿真器考虑到了器件特性,所以适配后的时序仿真结果较为精确。

4.4 仿真分析

在确定了电子工程设计方案之后,利用系统仿真或者是结构模拟的方法进行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技术实现系统环节的函数传递,选取相关的数学模型进行仿真分析。这一系统的仿真技术同样可以运用到其他非电子工程专业设计的工作中,能够应用到方案构思和理论验证等方面。

5 结束语

伴随着科学的发展,技术的革新,EDA技术的领域也在向高层次的技术推广和开发,成效十分显著。本篇论文我们对EDA技术的相关信息进行了详细的分析很研究,研究表明,EDA技术对于我国的电子工程设计改革具有巨大的推动力,基于EDA技术领域的电子产品在专业化程度和使用性能上都要比传统的设计方案制造的产品更加优化。将EDA技术应用到电子工程设计的领域当中,对于电子产品的优化和工作效率的提高以及产品附加值的拓展都有很大的作用。

参考文献

[1]白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览.科技探索,2012(6):242.

[2]于洋.分析EDA技术在电子工程设计中的应用[J].电子制作,2012(12):83.

[3]徐冠宇.浅谈电子工程设计的EDA技术[J].中国科技纵横,2011(9):328.

第9篇:仿真技术论文范文

关键词:虚拟仿真技术;食品专业;改革;发展

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)23-0120-02

一、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术(virtual reality,VR)又称虚拟现实技术、灵境技术或模拟技术,是利用计算机技术、网络通信技术、人工智能技术、自动化控制技术仪器仪表c测量技术等交叉产生的一种现代信息技术,是虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术,能够创造一种高端的人机接口,包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉同等的实时模拟和交互,可以获得多维交互体验的虚拟环境。虚拟仿真技术有三个突出的特征:沉浸感、交互感和构想性。随着空间信息科学、计算机图形、多媒体技术、数字图像处理、人机接口技术、人工智能技术、传感器技术等的快速发展,虚拟仿真技术已经广泛应用于建筑、医疗、教育、军事、航天、服装、生产制造等领域。目前,也有一些文献论述了虚拟仿真技术在食品加工、食品检测、食品机械制造中的应用。

二、食品专业改革发展遇到的问题

1.传统教育方式无法激发学生对食品专业理论课的兴趣。兴趣是学习最好的老师。食品专业的理论课程中含有大量的基本概念、原理、公式推导,这些基础知识点比较抽象。即使教师结合实例讲解也很难激发学生对理论课的兴趣。例如:《食品工程原理》的基础知识比较广,理论公式比较多,主要教学目标是使学生利用数学、物理、化学及物理化学等学科知识去解决食品工业中所遇到的实际问题,该课程具有较强的设计、选型、安装和操作等工程特点。学生对课程中的理论、公式感觉很抽象,学习起来掌握不住要领,往往只能学习到一些简单的片段,在分析和解决具体问题时感到无从下手。

2.现有食品实验课程无法提高学生的食品专业实验技能。食品实验教学主要是教师讲解演示,学生模仿验证。这种“填鸭式”、完成任务式的实验教学,不能对学生针对性地进行创新和能力的培养。例如:食品化学实验课的教学通常是指定几个实验项目,如粉丝的制备与质量感官评价、蛋白质的盐析及透析、果蔬褐变机理等实验内容,老师将所需的试剂配置好,学生按四人一组分成若干小组,教师详细讲解实验原理、操作步骤,学生按部就班地模仿老师的操作步骤完成实验,最后撰写实验报告。这种教学方式使得学生主动学习的积极性不高,而且该教学方法在一定程度上限制了学生主观能动性的发挥和创新能力的培养。

3.食品工厂实习无法达到预期的教学效果。食品专业本科教学体系中有一个重要的环节就是工厂实习。但是,随着市场竞争日益激烈,工厂以不断提高企业效益为主要目标,而接收大学生实习已不再是必须履行的义务;其次,现代食品工厂趋向自动化、连续化,为了保证产品质量与安全,厂房绝对不允许学生动手操作;再次,学生在实习现场基本就是看和听,没有参与和动手的机会,学生也逐渐失去新鲜感,结果导致工厂实习形式化,无法达到预期的教学效果。

4.食品专业知识和实验技术片段化,没有形成一个整体的结构。现在食品学科被分割成多个课程进行学习,学生学习完各个课程后往往没有将食品学科整个知识点和实验技术整合起来。知识点和实验技术的片段化使得学生无法提高自身的综合水平,无法将所学知识和技能灵活应用于生产实践。例如:《食品加工》主要介绍了各个食品的加工方式和原理,《食品营养学》主要介绍了各个营养素的功能,这两个课程的内容似乎没有关联性,学生只能片段化地学习,无法将两者综合起来。

三、基于虚拟仿真技术促进食品专业改革,推动食品专业的发展

1.通过虚拟仿真技术激发学生对食品专业理论课程的兴趣。研究表明:在理论课程上应用虚拟仿真技术,可以将抽象的概念形象化,静态的知识点动态化,可以形象地展示结构功能,提高食品理论课的授课效果。例如:《食品工程原理》这门课结合虚拟仿真技术,让学生可以看到食品工业生产过程中各个单元操作的基本原理及典型设备的结构原理、操作性能,使学生将食品工程原理的知识与虚拟仿真平台上看到的生产设备和工艺过程联系起来,使学生深切体会到食品工程原理课程中所讲述的每个单元操作都与食品专业学习密切相关。生动形象的学习便于学生理解,提高教学质量。

2.将虚拟仿真技术与食品实验教学相结合,提高食品实验教学的效果,激发学生的创新性。随着虚拟仿真技术引入实验教学中,许多研究表明:虚拟实验可完善食品真实实验不具备或难以完成的教学功能,如一些成本较高、需要用高档仪器操作的实验等。食品实验教学中大部分是分组实验、分工合作,学生个人没有机会操作完整的实验。通过虚拟仿真技术平台,学生可完整地操作一遍实验技能,掌握每个实验细节。例如:食品化学实验通过虚拟仿真平台可以让学生自己思考做什么实验,用哪些试剂,设计实验方案。学生通过在虚拟仿真平台上操作,验证自己实验设计的合理性,激发了学生的思维能力和创新能力;同时,通过失败经验获取知识和要点,思考失败的原因,巩固了所学的知识,提高了动手能力。

3.构建实景虚拟仿真门户,增强食品工厂实习类课程的果效。实景虚拟仿真门户,可在食品工厂原地取景,从厂房布置、车间设备摆设等方面按照实习基地实际比例进行排布。结合实习基地的真实情形,提炼实习教学素材,配建厂房设计讲解、工厂设备操作讲解、实习提示等内容,让学生在进入工厂实习前,先通过实景虚拟仿真门户了解实习基地的完整情况,并提出专业问题。教师在后台收集这些问题,在实习基地现场进行讲解。以果蔬饮料生产实习为例,学生先通过虚拟仿真平台了解果蔬饮料生产的基本原理、工业化生产流程及各工序的主要参数,通过虚拟仿真平台向老师提出自己的疑问,在参观果蔬饮料工厂的时候,教师邀请企业技术人员通过现场讲解和专题讲座为学生答疑解惑,让学生了解到工厂的生产、企业的经营和管理。

4.利用虚拟仿真技术,综合食品专业课程,完善食品课程资源的建设。自从虚拟仿真技术在教学中广泛应用之后,大量研究表明利用虚拟仿真技术可优化教学资源的建设和积累,提高教学质量。食品专业课程可基于虚拟仿真技术,优化教学流程。例如:让学生在课前通过虚拟仿真平台自学课程内容,在课堂上与老师探讨自学过程中的疑点和难点,使得学生从被动学习转化为主动学习,教师从“填鸭式”授课转化为探讨式授课。其次,食品专业课程可基于虚拟仿真技术,优化教学内容。例如:食品专业的课程内容有一些是重复的,那么重复的内容可以让学生在虚拟仿真平台上自己巩固,而新的知识点可以作为课堂教学的主要内容。再次,通过虚拟仿真技术平台,片段化的食品专业课程可以被综合起来。例如:在平台上要求学生设计一款具备一定功能的产品,学生需要市场调研获得市场缺乏哪方面的产品,根据产品功能,再依据所学的食品原料学、食品营养学和食品化学等知识提出产品配方,依据食品工艺学、食品工程原理、食品加工学等知识提出产品工艺,依据食品毒理学和食品卫生学控制产品的安全性;最后,基于虚拟仿真技术,教师可跟踪学生的学习情况,收集学生的学习难点,这样可以使课堂教学内容有针对性,提高教学效率和效果。

⒖嘉南祝

[1]王宁.浅谈虚拟仿真技术[J].大观周刊,2011,(38):18-19.

[2]胡晓辉,万嵩.计算机虚拟仿真技术在高教中的应用研究[J].高教学刊,2015:81-82.

[3]王波.虚拟制造技术及其在食品机械设计制造中的应用[J].食品科技,2009,34(11):108-111.

[4]赵刚.虚拟仿真技术在食品加工教学中的初探[J].北京农业职业学院学报,2010,24(3):70-73.

[5]杨世凤,赵继民,王秀清,等.基于虚拟仪器技术的食品物性检测系统的研究[J].农业工程学报,2007,23(8):176-180.

[6]谢慧明,余顺火,孙汉巨.食品工厂生产实习教学改革初步实践[J].合肥工业大学学报,2009,23(2):11-14.

[7]安建强.基于虚拟仿真技术的创新训练研究与实践[J].实验技术与管理,2015,32(12):179-182.

[8]刘为浒,郝佩佩,黄骥.虚拟仿真技术在本科教学中的应用研究[J].中国农业教育,2016,(3):91-95.

The Influence of Virtual Reality Technology on the Reform and Development of Food Specialty

LI Jing,CHEN Nuo,DEND Ze-yuan,RUAN Zheng

(Nanchang University,Nanchang,Jiangxi 330047,China)