计算机仿真论文精选(九篇)

第1篇：计算机仿真论文范文

1.竞争全球化视野下创新型人才培养面临巨大挑战

长期以来，我国高等教育受前苏联模式的影响，以及人才匮乏、教学资源紧缺的现实，存在着偏重理论知识的传授而忽视学生独立动手能力、综合分析问题和解决问题能力的问题，统一培养口径、重“学”轻“术”、偏重课堂教学、忽视实践锻炼等做法，使得我们培养出的人才实践能力严重不足，创新能力严重欠缺。当今世界，各主要国家无不把竞争与创新上升到国家战略高度。美国从2004年推出了创新型人才培养的国家战略，强调将仿真作为核心技术手段，推动国家技术进步。也是从2004年起，我国政府把自主创新从一般性号召提升到国家战略高度，也非常重视仿真技术的研究与应用，创立了若干与仿真有关的部级实验室与工程技术中心，以响应科技发展需求。以创新型国家战略目标为衡量标准，就必须关注高校教育的创新问题[1]。

2.CDIO理念成为教育创新的最佳模式

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，构思—设计—实现—运行）是一个新型的工程教育模式，它由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家技术学院等4所工程大学发起，全球23所大学参与，合作开发的一个国际工程教育合作项目。CDIO在当前得到了国际高等工程教育的共识，这种人才培养模式的理念主要体现在以下4个方面：具有国际先进性、具有实践可操作性、具有全面系统性及具有普遍适应性。

二、基于CDIO理念的仿真新概念的提出

1.仿真的基本定义

1961年，G.W.Morgenthater首次将“仿真”定义为“在实际系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现”。这一定义忽略了实际系统存在时仍然需要做仿真的情形，对此，Korn在其1978年出版的著作《连续系统仿真》中，将“仿真”定义修正为“用能代表所研究的系统的模型做实验”。这一概念从研究角度强调了仿真是一种类型的实验。Spriet认为模型是仿真的基础，于1982年将“仿真”定义为“所有支持模型建立与模型分析的活动即为仿真活动”。考虑到仿真已广泛应用于产品开发与技能培训等众多方面，Oren于1984年建立了仿真的基本概念框架“建模-实验-分析”，并在此基础上定义“仿真是一种基于模型的活动”，并从此开创了现代仿真技术。但是，如果将所有基于模型的活动都定义为仿真，而不对“活动”加以界定，则难免忽略了仿真过程的完整性，比如，不能认为“基于模型的评估活动”为仿真，那只是仿真过程中的一个阶段。

2.仿真新概念的提出

我国教育工作者引入CDIO以来，取得了诸多成果。本文作者参照CDIO“构思-设计-实现-运行”这一主线，认为仿真首先要“构思”目的、手段、步骤及结果的分析等，然后有针对性地“设计”某项活动，并按照设计要求，为活动的“实现”做好充分准备，并按一定的步骤和方法实施活动，继而“运行”所实现的模型系统，对获得的结果进行分析，研究是否达到了仿真目的，如果达到了，则仿真成功，如果没有达到，则重新进行一个新的CDIO过程。基于上述分析，本位提出“仿真是一种基于模型的CDIO活动”，该概念将仿真和CDIO紧密结合起来了，既适应于实验，又适应于技能培训等其他活动，而且突出了仿真的过程特性，具有鲜明的指导意义，优点明显。

三、仿真新概念的教学实践

1.控制系统计算机仿真技术教学面临的问题

（1）教学内容问题。该课程现行的教学内容主要包括系统的数学模型、连续系统仿真、离散事件系统仿真、仿真工具介绍及仿真的应用等，相关内容与《自动控制原理》、《现代控制理论》、《数值计算》、《数据结构与算法》、《数学建模》、《参数估计与检测》、《系统辨识》等课程有交叉和重叠。有关“数学模型”及“状态空间方法”在《自动控制原理》、《现代控制理论》中有详细讲述，“数值积分法”的内容在《数值计算》中有详细讲述，“建模方法”在《数学建模》、《参数估计与检测》、《系统辨识》等课程中有详细讲述，仿真工具介绍及仿真的应用等在《Matlab/Simulink程序设计与应用》课程中有大量讲授等。当主要教学内容限定为上述内容时，不可避免地出现与其他课程内容交叉和重叠的现象，令教师和学生无法准确界定和掌握仿真课程的核心内容，使得教学效果不佳。

（2）教材选用问题。《控制系统计算机仿真》课程的教学，曾经采用过的教材达8种之多。对教材进行分析发现，有一类近似于以Matlab为基础讲述自动控制原理，有一类主要讲述仿真的算法与实现，不涉及具体工具，还有一类属于仿真技术综述的，尚不足以支持仿真课程体系建设，难以满足实践需求。

（3）教学方法问题。就教学方法来说，本课程的教学主要还停留在传统的教学理念与方法上，通常是按照教学大纲规定的内容或者教材内容，结合多媒体进行按部就班的教学。如上所述，由于本课程在教学内容和教材选用方面存在的问题，常规教学方法面临诸多弊端，难以把握仿真的核心概念，更难以培养实践能力，严重滞后于时展和科技进步的步伐。

2.仿真新概念下的教学改革实践

有些高校研究了控制系统计算机仿真课程教学改革问题，但依托核心理念的改革尚显不足，对CDIO实施的关键问题，尚不有不同的认识。作者负责的控制系统计算机仿真技术的课程教学和改革中，借鉴同行方法，以先进CDIO理念为指导，采用案列教学方式，着眼于培养仿真专业的创新型人才，进行了教改研究与实践，简要介绍如下：

（1）教学大纲的运用与修改。教学工作通常要遵守教学大纲的规定，不能随意更改，但是对于教学改革项目可以适当放宽。总体而言，以遵守教学大纲的指导性原则为主，以遵守具体内容的限制为辅，以掌握核心概念、掌握课程精髓为基本原则，以实践为基础，以创新为目标，适当安排基于课题的“研讨式”教学内容。增加课外实验课时，增加任课教师和实验员，通过第二课堂引导学生从事一个完整的“仿真项目”，以教学团队的方式完成教学任务，改革教学考核方式。

（2）研讨式教学方式。结合学生的兴趣点与能力培养目标，课题组设计了若干个研讨项目，锻炼学生设计、构思能力，限于篇幅，本文简要介绍一项。安全帽佩戴方式问题。安全帽是工程施工人员在工作现场最重要的劳动防护用品，其佩戴方法有标准方法和经验方法。利用所学的仿真知识，比较两种方法中是否存在较优的方法，并给出佩戴建议。这一课题诱导学生提出了仿真人的概念，通过不同的高空坠物方式，检验仿真人的受伤程度，进而检验安全帽的佩戴方式。本项讨论在教学上结合采用多媒体教学、实际软件编程过程展示、课堂研讨小型项目、课外实践大型项目等多种方式，以掌握CDIO核心概念、仿真课程精髓为目标，以是否能在实践中灵活运用为检验标准，面向优秀创新型人才培养，引发了学生们的学习热情，并取得了若干优秀的成果，并且其影响力已扩展到大学毕业后的一生。

四、讨论与总结

第2篇：计算机仿真论文范文

该高速旋转电弧传感器的频率0~30Hz，扫描区域半径0~3.5mm。本次实验选用25r/s的固定频率进行数据采集。实验表明，如果焊接工艺参数一定，设定水平偏差为变量，则在一个旋转电弧圆周运动的周期内，电流的波形具有一定的规律性，通过电流波形的变化特点可以得到焊点的水平偏差的参数。但是在实际操作中，焊接作业很容易受到外界因素的影响，如熔池的震荡、飞溅等，这样获得的电流信号就有了干扰因素，即使在偏差一定的情况下，检测到的电流也不相同。所以为了减小这些因素的影响，将采集到的数据通过小波滤波后进行归一化处理。将采集到的不同周期内的同一点的电流信号进行纵向的平均值处理，取该均值为这点的电流信号，这样便减小了外界因素的影响。设定采样频率为104Hz，旋转频率为25r/s，则每个周期内可以采集到416个点的信息，然后将各个点的电流信息进行小波滤波、归一化、均值处理后得到样本波形保证结构风险最小化原则要求，采用不敏感损失函数ε，加入惩罚参数C和松弛变量ξ（*），ξ（*）=（ξ1，ξ1（*），ξ2，ξ2（*），…，ξb，ξb（*）），得到原始最优化问题minτ（W，ξ*）=12W2+C1l1i=1Σ（ξ1+ξ1*）（1）s.t.（Woxi+b）-yi≤ε+ξi，i=1，2，…，lyi-（Woxi+b）≤ε+ξi，i=1，2，…，lξi*≥0，i=1，2，…，l构造拉格朗日函数进行求解，最优问题以Wolfe对偶原则化作凸二次规划问题min121i，j=1Σ（αi*-αi）（αj*-αj）•K（xi，xj）+ε1i=1Σ（αi*+αi）-1i=1Σyi（αi*-αi）1i=1Σ（αi-αi*）=0αi≥0αi≤Cn变为标准形式，得到最优解α=（α1，α1*，…，αl，αl*）T根据α构造出决策函数为（fx）=1i=1Σ（αi*-αi）K（xi，x）+b（3）式（3）为决策函数式，其支持向量为非零解所对应的矢量。不敏感损失函数ε的选取可以用来调整回归逼近的精确度。根据式（3）选取新的输入参数便可得到一个精确的输出参数。

2支持向量回归机的实现

2.1支持向量回归机的计算原理

设定输入的训练样本集为D={（xin，yk），k=1，2，3，…，l}式中xin∈Rn，yk∈R。通过训练样本可以得到一个决策函数，这样通过训练样本集之外的输入参数x可以较为精确的计算到相应的输出参数y。际工程中可操作。提高焊缝跟踪精度前（下）后（上）的焊缝形貌。

2.2构造核函数运用

支持向量回归机解决实际问题时必须构建一个合适的核函数，类型不同的核函数与之相对应的支持相对应的向量回归机类型也不相同，一个合适的核函数直接决定了所构造的支持向量回归机的运算性能。通过采集的数据信息的包角映射建立SVR核函数，然后修正函数，以提高核函数的回归精度。构造核函数：设定一个标量函数式F（x），F（x）≥0。令F（x）的最大值在支持向量处取得，最小值在支持向量以外点处取得，得到修正后的核函数K（x，x'）=F（x）F（x'）K（x，x'）（4）令其标量函数F（x）的最小值在支持向量处取得，最大值在其他以外点处取得。这样修正后的核函数对支持向量回归的精度有所提高。由于实际操作中支持向量一般都是不知道的，所以通常的初始核函数选为GAUSS核函数K（x，x'）=exp（-x-x'22σ2）（5）式中σ为归一化参数。通过式（5）可以得到初始的支持向量，将其带入函数F（x）实现支持向量邻域内黎曼度规的减小。修正后的GAUSS核函数大大提高了回归精度。在Matlab中编写函数式M文件，其逻辑流程为：（1）读取样本数据集；（2）建立数据集矩阵；（3）构建矩阵f，LB，UB；（4）计算初始核矩阵；（5）计算初始α值；（6）计算修正函数；（7）计算各个最优解α，将最后求的各个α值和变量值保存到MAD文件，然后编写决策函数编码通过调用MAD文件里的参数得出偏差值。

3仿真模拟

3.1水平偏差值

计算通过调用MATLAB中已经编写的M文件，得到的变量与函数值采用小波滤波、归一化、均值化处理后得到一个周期内的数据点参数集，使用已经编写好的决策函数文件计算出各个点的水平偏差，将其转化为水平偏差值。

3.2高度偏差值

计算焊炬的高度与电弧的电流值具有一定的规律性。选取焊炬在某一不变的位置高度，得到该位置的电流值，将该电流值与电流均值做差值，则该差值和高度偏差值具有线性规律，在LABVIEW中通过函数公式的各节点可以推算出高度偏差值。

3.3焊缝跟踪将LABVIEW

与机器人纠偏系统相联结，将水平偏差值与高度偏差值的实时参数传送给机器人纠偏系统，焊接机器人实时调整焊缝的路径，这样就实现焊缝焊接的实时跟踪。

3.4实验结果

选取旋转电弧传感器的扫描半径为3mm，V型坡口，角度45°，取样频率104Hz，电弧旋转频率25r/s。在水平偏差不相同的条件下分别选取两组数据，第一组取采集试验结果12个数据训练支持向量回归机，第二组作为参考组，进行偏差识别对比测试。使用该算法系统具有较小的偏差识别误差，提高了系统的识别精度，在实{st（2）α(*)∈R2lW∈R，ξ(*)∈R2I，b∈R。通过图像能够清楚地看到，进行处理后的数据提高了系统的精度和实时性。

4结论

第3篇：计算机仿真论文范文

[关键词]计算机仿真 计算机模拟 虚拟

中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0235-01

随着计算机技术和网络技术的飞速发展， 计算机仿真技术和虚拟现实仿真在各行各业得到了广泛应用， 使用计算机进行仿真的研究和应用也是如火如荼。计算机仿真 （Computer Simulation）又称计算机模拟 （Computer Analogy）， 它是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法， 是系统仿真的一个重要分支。系统仿真就是建立系统的模型，并在模型上进行实验的过程。系统仿真技术实质上就是建立仿真模型并进行仿真实验的技术。因此， 通俗的说， 计算机仿真就是指在实体尚不存在、或者不易在实体上进行实验的情况下， 对考察对象进行建模， 然后通过计算机编程考察对象在系统参数以及内外环境条件改变的情况， 达到全面了解和掌握考察对象特性的目的。本文主要在介绍计算机仿真技术的基础上， 谈谈计算机仿真技术的应用。

1、计算机仿真技术的综合概述

1.1 计算机仿真技术的定义

计算机仿真系统是建立在现实理论和相关技术的基础之上的，其中包括信息处理技术、计算机技术以及控制理论、仿真理论等。它是以计算机为载体，以其他物理设备为主要工具，通过建立仿真模型对现实系统进行动态试验，并结合相关学科知识和信息资料对动态试验的结果进行分析和研究，以此对抽象问题做出决策。计算机仿真技术已经成为一门新的学科，是利用计算机技术和仿真理论来研究问题对象的重要技术手段和方法。

1.2 计算机仿真技术的发展

自从计算机仿真技术诞生以来，就受到世界各国的广泛关注和高度重视。它是以计算机为基础，根据问题对象的实际要求，建立真实的数学模型，并将其转换成仿真模型。在不同的决策问题下，利用计算机系统来演示运行状态，从而将抽象问题真实地展现在计算机系统显示器上，它涉及计算理论、控制理论以及各种实际系统的专业理论知识，并且综合多学科领域的一项综合性技术。当前，计算机仿真技术在国防、能源、交通、航空航天等军事领域和其它领域得到广泛的应用。计算机仿真技术起源于美国，后来被多个国家引进和推广，并且将该项技术列为国防军事重点发展的关键技术，由此可见，计算机仿真技术在现代科学技术领域中的地位和作用。

2、计算机仿真的步骤及关键技术

计算机仿真的步骤一般为：（1）建立数学模型。应考虑观测数据的表达和专家的经验，利用各种手段对计算机进行分析，建立一个特有的数学模型。（2）数据模型的程序化。利用先进的自动编程软件，进行交互操作，完成数据模型的程序化。（3）仿真实验。在仿真实验之前，应提前设置一套详细的实验方案，根据具体的要求进行仿真模型的运行，以达到实验的效果。

目前，计算机仿真计算的关键技术主要包括：（1）智能仿真。通过先进的科学技术，把人类的思维行为植入整个仿真过程中，以知识为核心进行不断的研究、开发，使人工智能和仿真技术有机的结合起来，仿造出与现实相近的景物和物体，以满足现代人们生活的需求。（2）面向对象的仿真。由人们的主观意识，通过功能设计研究开发，整合为图片、动画，以实现对象能够清楚的获取信息，引起系统的活动。（3）人机和谐仿真。从可视化仿真、虚拟仿真和多媒体仿真多个角度反应出计算机仿真的实际作用。（4）分布交互仿真。利用现代计算机网络技术可实现多方面仿真设备的互连，使时间与空间相互的配合，以达到一种虚拟的仿真环境。

3、计算机仿真技术应用

计算机仿真技术首先在军事领域得到应用的，目前，它在军事和民用领域得到了广泛的应用，以下我们主要讨论其应用的几个主要方面：

3.1军事领域。主要运用在虚拟战场、战场的战术使用训练、战场评估、武器对抗效能评估等。目前这方面的仿真软件有国内神州普惠的 DWK。

3.2航空航天领域。主要仿真对火箭发射、卫星释放、太空行走、嫦娥登月等计算机仿真试验。

3.3教学领域。如通过计算机网络试验仿真和教学试验仿真可以让学生通过观看网络运作动画、分析网络性能结果和设计简单网络实体，更容易、深入地理解网络协议和算法的复杂行为，收到更好的教学效果。

3.4工业制造行业的仿真。如机械加工过程，是机械行业进行生产的基础。利用计算机仿真，有助于发现其机理，为提高机械加工性能提供理论支持。主要包括：汽车制造是机械行业、齿轮设计方面、磨削方面、故障诊断、在疲劳寿命判断、于刀具设计、微钻头设计、渗碳层浓度分布、含间隙机构、空调制冷系统的研制和包装机械的开发等。

3.5气象预测领域。这是一个典型的无法进行物理模型试验的领域，计算机仿真技术成为气候变化、气候预测的唯一手段。

3.6社会系统仿真。利用仿真技术可有效的分析我国人口的浮动对社会造成的影响。

3.7医学领域的仿真。计算机仿真技术以应用与医学领域，通过具体的模型，进行模拟操作，可实现手术科学化、精确化，服务于民。

3.8经济管理领域。通过搜集各地方财政收支、股市等运行情况，进行系统化分析，通过计算机仿真技术，可实现国家经济的宏观管理。

3.9城市建设领域。利用计算机仿真技术可实现城市建设领域的仿真，使人们更好的了解当地交通运行情况，进而实施有效的规划。

4、结语

随着计算机技术的不断发展，计算机仿真技术在未来的发展道路上将进一步完善和提高，这是计算机仿真技术发展的必然趋势。因为，仿真技术是以计算机为基础，加上计算机技术和通信技术的相互融合，进一步促进了社会现代化、信息化发展，在此基础上，计算机仿真技术必将得到飞速发展。由此可见，计算机仿真技术的应用领域不断扩大，而且应用效果越来越好，必将成为当今计算机领域发展的新面孔。

参考文献

[1] 张芹. 计算机仿真技术在教学中的应用探讨[J]. 科协论坛（下半月）. 2008（03）

[2] 龚小刚. 计算机仿真技术及其应用[J]. 硅谷. 2008（16）

第4篇：计算机仿真论文范文

关键词：计算机电源仿真；动态系统；仿真模型

中图分类号：TM727

动态系统计算机电源仿真是以计算机科学，概率论，随机网络论，系统工程理论等多学科为基础的，以数学建模为主要手段的新型学科。电源动态系统计算机仿真是计算机仿真的一个分类，做好电源动态计算机的仿真对于真实系统的设计和优化具有重要意义。

所谓计算机电源仿真主要指的是以计算机为主要工具，通过建立仿真模型来对计算机输出信息进行认真分析和研究。计算机仿真技术的主要目的是对现有系统进行科学评价和改进优化。计算机仿真技术在工程设计，计算机集成，网络通讯方面应用非常广泛。基于计算机仿真技术的动态系统的计算机仿真技术则主要是对仿真对象的实际性能进行科学评估和预测。

在动态计算机电源仿真技术中仿真建模是其中的重要环节，仿真效果在很大程度上都取决于仿真建模。因而我们必须要高度重视动态系统的计算机仿真建模。笔者认为计算机的仿真建模类型与计算机的类型有很大的关系，计算机的类型不同动态计算机仿真类型也不同。当前动态系统的计算机仿真建模基本上可以分为数字机仿真，模拟机仿真和模拟――数字仿真三大类型。笔者认为电源动态系统的计算机仿阵基本上可以分为三个基本步骤：建模，模型实现与模型实验。仿真实际上也是包括三个元素：模型，系统和计算机。本文将重点分析动态计算机系统的仿真建模。

1 仿真建模的基本步骤

动态系统的计算机电源仿真建模基本上可以分为以下四个步骤：一是分析系统；二是设计模型；三是模型实现；四是仿真实验。接下来笔者就来详细分析这四个步骤、。

1.1 分析系统。所谓分析系统主要是要明确仿真对象，要确定对象的系统边界，目标函数以及控制参量。对于那些复杂系统而言我们除了要了解上文中的基本内容外，还要对系统内部的层次关系，子系统之间的关系，子系统对上级系统之间的关系。笔者认为明确这些关系是进行设计的前提。系统分析是一项非常重要的步骤，科学分析系统是实现基本步骤的前提，笔者认为在设计过程中必须要认真分析系统。

1.2 设计模型。在详细分析了系统后接下来的工作就是要设计模型。在设计模型的时候，笔者认为首先必须要明确系统与环境之间的信息和能量交换关系。明确这一关系是设计的前提。因而设计过程中必须要明确两者之间的关系。而后就是要进行转换把数学模型转换成相应的用计算机语言或者是电路表示的仿真模型。在模型设计过程中必须要对仿真时间步长和特殊系数发生器的计算方法保持高度重视，在设计过程中要结合系统自身的特点来确定仿真时间步长和计算方法。设计模型是系统模型设计的关键性步骤，对于计算机仿真具有全局性影响，我们必须要高度重视模型设计。

1.3 模型实现。在完成了科学设计之后，接下来的工作就是模型实现了。在这一阶段设计人员可以根据仿真数学模型研制出相对应的数据处理软件或者是模型电路。动态计算机的仿真建模最终是要靠模型来实现的，科学研制仿真数学模型具有重要意义。

1.4 仿真实验。在完成建模之后，最后还要进行仿真实验以确定模型效果。所谓仿真实验主要指的是在计算机上运行数据处理软件或者是对模拟电路加电，而后观察数字计算结果或者电压电频变化曲线。在实验过程中我们必须要研究对象自身的特点来确定具体的实验方案，仿真实验基本上又可以分为确定具体方案，启动仿真，输出信息等步骤。仿真实验的主要目的是通过对输出信息的观察来与实际系统进行比较，最终进行改进和完善。

2 仿真建模

模型分析法是计算机仿真的主要方法。模型分析法主要是通过对实际系统的抽象分析构造出一个数据模型而后利用这个数据模型与实际系统进行对比分析。在模型分析中最关键的步骤就是建立一个能够反映出实际系统关键特征的模型。对于复杂系统而言基本上又可以分为建立结构关系模型，性能分析，评估三个阶段。

仿真系统模型的分类根据分类标准的不同可以分为多个种类。具体而言，仿真系统模型根据表示方法可以分为数学模型和物理模型两大类，计算机仿真主要采用的是数学模型。根据时间关系可以把系统数学模型分为连续时间动态模型，离散时间动态模型，静态模型，混合时间动态模型。根据系统变化方式进行分类，则可以分为离散事件系统变化模型和连续变量系统模型。下面笔者就以连续变量动态系统为例来详细探讨如何进行仿真建模。

2.1 连续变量动态系统的仿真建模。所谓连续变量动态系统主要指的状态连续变化，而驱动方式为时间驱动的物理系统。连续变量动态系统本身根据时间取值方法和取值域又可以分为离散时间动态系统，连续时间动态系统，连续――离散实践混合的动态系统。

在构建模型的方法中针对连续变量动态系统的描述的方法有很多，其中最常见的方式是系统动力学模型，回归模型，差分方程模型，常/偏微分方程模型。在这几种模型中微分方程中微分方程模型应用最为广泛。下面笔者就以微分方程模型来进行分析。

在连续动态系统中我们可以把系统输入设为{u（t）}，而系统输出则设为{y（t）}。此时应用较多的高阶微分方程模型则是：

当系统中出现输入信息{ ε（t）}的时候，此时随机微分方程则是：

该模型在系统中应用十分广泛。模型（1）（2）是研究连续动态系统的有效手段。下面笔者就阿里详细介绍以上两种模型如何转化问计算机仿真模型。上文中的两种模型都是高阶微分，针对高阶微分我们很难直接转换成仿真模型，此时我们就需要采用化归的办法，把模型转化成一阶积分的形式来进行仿真。对于这两个模型我们主要有三种方式来进行转换，一种方式是模型转换法，另一种方式就是离散相似法，最后一种方式是变换操作域法。下面笔者就来详细论述这三种转换方法。先来看第一种模型转换法，采用模型转换法我们主要针对模型（1）（2）采取以下步骤：

通过以上步骤我们就可以把模型（1）转化成：

而模型（2）则可以转化为：

通过以上分析我们就会发现，数值积分是连续动态系统仿真的有效算法，因而它在连续动态系统中应用非常广泛。在设计过程中我们必须要加强对数值积分法的研究。数值积分法具有论述详细和实用算法多的特点，我们在应用过程中必须要结合系统计算机的的特点来选择算法

在分析了模型转换法之后，接下来笔者就来详细论述离散相似法。所谓离散相似法主要指的是通过对连续动态系统采用离散方式来进行转换。在计算机运行过程中，通常意义上它们不具备处理连续数据的能力，此时就需要采用离散相似法的形式来进行分析。所谓离散相似法主要指的是对连续系统进行离散化处理，以便于求的离散模型，最终以离散相似模型作为仿真模型来实现对实际系统的分析。结合上文的两个模型而言就是要设置采样开关以及信号重构器来实现。信号重构器应该具备适当的阶次。笔者结合大量的理论研究以及实践证明，离散相似法在实际系统的转换中能够起到良好的效果。采用这一技术可以实现对模型的有效转换。在实际系统中有一项技术非常重要，这就是Kalman 递推估计技术。采用仿真方法可以实现对Kalman 滤波的精确分析，对各种扰动的灵敏度能够进行精确的定量分析。离散相似法的应用能够为Kalman 滤波算法提供有效的技术支持。

在对连续动态系统进行仿真的时候，有时仿真的目的并不是为了研究系统的输出值，而是要研究实际系统的性能，例如系统的稳定性，操作性，可靠性等指标。在这种情况下我们主要采用变换操作域的方法来进行分析。所谓变换操作域主要指的是在设计过程中要尽量选择S域和Z域来进行分析。具体而言就是要：

对上文中的方程式4进行Laplace变换，此时就可得出以下公式：

该公式就可以称作系统的传递函数。上文中主要是采用L变换。我们采用Z变换技术同样可以得到类似要求，我们在设计过程中必须要结合系统自身的特点来选择一种较为方便的方法来进行处理。无论是L变换还是Z变换，在模型转换中都起到了非常方便的作用。我们要加强对着两种变换技术的研究。此外除了要注重这两种变换之外，我们还要对重构器的设置保持高度重视。重构器的设置在变换域操作中有着重要意义。

重构器设置，可以从零阶信号重构器，一阶线性重构器以及三角形信号重构器，这三种重合器的脉冲传递函数进行分析。在连续信号离散化过程中信息不可避免的会产生损失，这就会导致离散化采样后的数据处理同离散化处理之前的信号之间是有误差的。在变换域操作过程别是在S域与Z域变换中，通过引入校正器可以有效解决这个误差问题。在变换过程中通过调整校正器传递函数可以使得离散后的模型接近系统原型。针对系统校正，一般意义上有两种方式，离散校正和连续校正。

以上三种方法就是对连续动态系统进行转换的三种方法，我们在实际操作过程中必须要结合建模的目的和连续动态系统本身的性能来选择转换方法。在这三种方法中，笔者认为变换域操作法可以起到减小误差，保证系统稳定性的目的。

2.2 高阶系统的简化方法。在计算机电源仿真中，系统在运用微分方程来转换过程中经常会遇到高阶次的问题。高阶次微分方程的出现给系统建模带来不小难度，因而我们必须要采用科学的简化方法来简化高阶微分方程。笔者认为当前高阶微分方程的简化方式有以下两种：一种是频率域简化法；另外一种是时域简化法。下面笔者就来详细介绍这两种方法。

频率域法本身又可以分为Pade法，连分式法以及混合法。时域简化法则主要可以分为摄动法和系统集结法。摄动法主要对整个系统进行解耦处理，解耦处理的最终目的是要把高阶模型分为多个低维模型。摄动法本身又可以分为强耦合关系的非奇异摄动法和弱耦合关系的奇异摄动法。

3 离散事件动态系统的建模

所谓离散事件动态系统主要指的是系统状态跳跃式变化，系统状态迁移主要发生在离散时间点上的动态系统，与连续动态系统不同离散事件动态系统的驱动方式是事件驱动。离散事件系统大部分都是人造系统，系统结构非常复杂，采用传统的微分方程方法很难起到作用。因而我们必须要选择水平更高的方式来进行设计。笔者认为当前针对离散事件动态系统的建模方式基本上可以分为三类：一类是Petri网络模型。二是排队论模型；三是自动机模型。接下来，笔者就来详细分析这三种形式。

3.1 Petri网络模型。Petri网络模型是离散事件动态系统计算机仿真建模过程中应用最广泛的模型。我们说它的应用范围广，笔者认为主要体现在两个方面：一是它既可以用于不带时标的仿真模型中，又可以运用在带时标的模型中。二是它既可以用于确定性的仿真模型，又可以用于具备逻辑性的定性建模中。Petri网络模型具有众多优点，具体而言有以下几个优点：一是具有形式简洁，直观的特点，因而适用于系统组织；二是能够实现对异步并发系统的有效模拟，对模型实体的有效分析；三是能够在不同级别上表示出系统的结构。

近些年来，随着计算机电源仿真技术的发展，Petri网络方法获得了迅猛发展，该模型在实际应用中的效果也越来越显著。在几十年的发展中逐渐研究出了定随机Petri 网（ DSPN） ，有色Petri 网，随机Petri 网（ SPN） ，带有禁止弧的计时变迁Petri 网等各中扩展类模型。

第5篇：计算机仿真论文范文

[关键词]计算机 仿真技术 研究与发展

中图分类号：V448.15+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0229-01

引言

仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿，人们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界中某一层次的问题做出决策。计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验的研究过程。计算机仿真技术即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法，也称计算机仿真方法。在科技飞速发展的今天，它已经成为控制系统分析、研究、设计不可缺少的重要工具。

一、仿真的定义和分类

1.仿真定义

计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。

仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件和经济系统，在若干周期内的特征。

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。

二、计算机仿真技术的特点

1.模型参数可根据要求任意调整、修改和补充。人们可以得到各种可能的仿真效果，为进一步完善研究方案提供了可能。与传统的实物实验相比，具有运行费用低、无风险、方便灵活等优点。

2.系统模型求解快速。运用计算机仿真，能够在较短的时间内得出仿真运算的结果，为生产实践提供最及时的指导。

3.仿真运算结果可靠、准确。在机器没有故障的前提下，只要系统模型、仿真模型、仿真程序科学合理，那么计算机的运算结果是准确无误的。

4.实物、实时仿真直观、逼真。这一特点使它在一些复杂工程系统中例如核电、航天等领域得到了广泛应用。

传统的仿真技术是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况反复修改模型和有关的参数，不仅效率低，也存在环境、安全等因素的限制，所以很难达到实验者满意的仿真效果。而计算机仿真技术是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在试验条件下对模型进行动态实验，它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统尤其是复杂系统的重要工具。

三、计算机仿真技术的研究现状

计算机仿真技术的发展与计算机的发展是密不可分的。20世纪50年代的计算机仿真大部分是以电子模拟计算机为主机实现的，在部分特殊应用领域内也有以液压机、气压机或阻抗网络作为主要模拟设备的。由于电子模拟计算机的精度较差等缺点，从70年代初开始，数字模拟混合计算机仿真得到发展。从70年代末起，以数字机为主机的各种各样的专用和通用计算机仿真得到了普及和推广。由于高性能工作站、巨型机、小巨机、软件技术和人工智能技术取得了引人瞩目的进展，在80年代人们对智能化的计算机仿真寄予了希望，也在综合集成数字仿真和模拟仿真优势的基础上，设计出了在更高层次上的数字模拟混合仿真技术，在一些特定的仿真领域内，这种智能计算机仿真和高层次的数字模拟计算机仿真都取得了令人鼓舞的结果。特别是近几十年来，随着系统工程与科学的迅速发展，计算机仿真技术也得到了蓬勃发展，已经从传统的工程领域扩展到非工程领域，在社会经济系统、环境生态系统、生物医学系统、能源系统、教育培训系统等得到了广泛应用。

四、计算机仿真技术的展望

随着计算机应用技术和网络技术的发展，计算机仿真技术也在不断地发展。未来的发展主要有两个方向：

1.仿真技术的网络化

众所周知，现在已经开发研制出来的仿真系统有很多，它们不能互相兼容，可移植性差，实现共享困难，与开发的高成本、低效率、长时间不成正比，更不能充分加以利用。要想解决这些问题，首先要解决的是采用兼容性好的计算机语言来编写仿真系统，其次是采用网络化技术实现仿真系统的共享。尤其是后者，在将来的仿真系统开发中具有重要的意义。实现仿真系统的网络共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社会资源的浪费，而且可以通过适当的收费来弥补开发成本的不足。

2.仿真技术的虚拟制造

计算机仿真技术发展的另一个大方向是在虚拟制造技术领域的深入应用。虚拟制造技术是20世纪90年展起来的一种先进的制造技术，它利用计算机仿真技术和虚拟现实技术的结合，在计算机上实现了从产品设计到产品出厂以及企业各级过程的管理与控制。这使得制造技术不再主要依靠经验，便可实现对制造的全方位预测，为机械制造领域开辟了一个广阔的新天地。

五、计算机仿真技术的支撑技术

计算机仿真技术的支撑技术主要有分布式计算机仿真技术、协同式计算机仿真技术、沉浸式计算机仿真技术、基于网络的环境计算机仿真技术。

计算机仿真技术分布式，既是由于数据分布的需要，也是应用分布式计算环境进行并行计算，以达到实时显示目的的重要手段，分布式计算平台有互联网的异构机组成，包括高性能的SMP和DSM多处理器、工作站/PC机机群系统。

来自不同地区、不同学科的学者过去式通过出差或开会等方式进行交流的，现在，随着高速网络投入使用，采用多媒体技术支持下是、的CSCW技术可以达到快捷、高效协同工作的目的。

计算机仿真技术采用传统上为虚拟环境所装用的投影式显示设备，标志着这两个研究方向融合的发展趋势。由于沉浸式显示设备能使用户获得临场感，更有利于用户获得对数据的直观感受，有助于结果的分析。

六、仿真系统的作用和意义

随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成各种复杂系统研制工作的一种比不可少的手段。尤其是在航空航天领域，仿真即使已是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段。在研制、坚定、和定形全过程必须全面的应用先进的仿真技术。否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。

计算机仿真技术在军事的应用是很广泛的，如运用交战模型进行的计算机仿真，新型武器装备发展过程中的仿真、部队作战训练方面的仿真、高层论证和规划计划中的仿真、军事作战理论和学术研究中的仿真、作战指挥和战争计划中的仿真，以及战后后勤保障的仿真等。

第6篇：计算机仿真论文范文

关键词：protel，三极管，计算机仿真

 

0.引言

计算机仿真软件在实践中的应用，使电路设计人员能够在电路设计阶段对所设计的电路电气特性进行分析、判断、校验，从而大大减轻物理实验验证阶段的工作量，是电子专业设计工作者提高工作效率的有效方法。

Protel 99内置了功能强大的SPICE 3f5电路仿真软件，能提供连续的模拟信号和数字信号仿真。该软件运行于Protel的EDA/Client进程环境下，与ProtelAdvanced Schematic原理图设计程序协同工作，为用户提供一个完整的从设计到仿真验证的设计环境【1】。

单管放大电路是模拟电路设计中最基础的电路。本文利用protel99软件,利用通用电子元件,对该电路参数赋值,仿真研究单管放大电路的工作过程。理论分析了单管放大电路的静态与动态参数,研究基于protel99软件仿真该电路的方法，并得到相关结论。

1.单管放大电路的理论计算

单管放大电路图如图1所示， 其中信号源的幅值为,频率为，则由估算法【2】可得:

第7篇：计算机仿真论文范文

关键词：云；仿真；教学

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

基于云技术的高校计算机仿真教学模式是一种新型教学模式，能够将理论与实践有效结合，是未来教学形式向智能化方向发展的基础。以强大的云技术为依托平台借助于计算机多媒体技术的仿真教学方式，教师在教学过程中使用新型的教学思想进行教学设计，用虚拟的仿真教学情景给学生建立一个开放式的学习环境，能充分调动学生的感官、思维等全方位的因素参与到其中，培养学生的全局思维能力和解决问题的能力，能极大提高学习效率[1]。基于云技术的高校计算机仿真教学模式实现了理论―实践―理论的同步仿真，实现了理论实践的结合，提高学生的动手实践能力和理论应用于实践解决实际问题的能力，促进学习与就业的有机结合。

2 计算机仿真教学现状（Present situation of

computer simulation teaching）

根据多年的高校教学实践研究表明，教学中把就业岗位对学生知识结构的要求作为依据，重视培养学生的动手能力，以知识本位向能力本位的转变为目标，进行教学内容和方法的整合，对于增强学生的学习兴趣、提高学生的实践技能、增强职业竞争能力、提高教学质量有重要意义。计算机仿真教学模式能够真正激发学生的创新思维，帮助学生构建更灵活、更深层次的知识结构体系。有试验结果表明：仿真教学与传统教学进行比较，多数学生在仿真教学环境中学习可以记忆整个课程多于2/3的内容，而在传统教学模式下只能记忆不到1/3的内容。凭借云技术的强大存储功能等，使用计算机仿真模式进行教学，教师引导，学生身临其境，调动学生的积极性，学生自学并反复试验，提高学习能动性，增强创新意识。基于云技术的计算机仿真教学将理论与实践真正相结合，将为高校教学发展带来新的方向。

现代计算机技术的普及带动了仿真技术的发展。仿真技术已经能够使用科学方法建构复杂的物理模型提示真实世界的变化规律，在许多领域进行应用。仿真技术已在世界范围内许多知名高校的研究等领域中应用；计算机仿真教学在国内外的许多课程中进行过使用；在我国高校中，应用基于云技术的计算机仿真教学是一种新的教育理念，各高校正在进行积极的探索。2014年4月22日在北京召开了首届京城高校虚拟仿真实践教学研讨会，提出成立首都高校虚拟仿真联盟，建立推进虚拟仿真实践教学和首都高校间资源和经验分享的平台[3]。在我省高校中，计算机仿真教学还处于比较落后的起步阶段，这种新型的教学模式为学生及专业教师提供了教学和研究的新平台，延展了创新的想象空间，有很大的发展空间和很好的发展前景。

3 基于云技术的高校计算机仿真教学应用――以

电子商务课程为例（The application of computer

simulation in teaching of cloud technology―a

case study of EC courses）

3.1 电子商务课程的教学现状及存在的问题

电子商务专业虽然已经出现多年，但国内高校没有形成系统完整的专业理论体系。当前高校电子商务专业的教学中然而存在一些不可忽视的问题：课程设置方面。因为缺乏对电子商务相关实际应用的理解，在许多高校中相关课程设置具有极大的随意性，多数只是把相关商务、管理和电子技术方面的课程进行简单的罗列堆砌，不能适合电子商务专业实际需求。专业师资队伍方面。国内高校中从事电子商务教学的教师大多是抽调出来的经管或计算机类教师，知识不够系统专业，缺乏电子商务专业实践经验，很少参与实际电商企业的项目运作，讲授专业课程时不能达到专业知识的外延和拓展。专业实践方面。电子商务专业是一个新型的跨学科的综合专业；培养的是能系统掌握电子商务专业的理论知识和技能、熟悉电子商务业务流程并能从事电子商务活动的应用型复合型人才。虽然许多高校正在加强实训教学，但多数缺乏针对专业就业的连贯性，不能很好的达到针对专业就业的实训目的。

3.2 电子商务课程中基于云技术的计算机仿真教学模式

的构建

使用基于云技术的计算机仿真教学模式能够为学生构建一个虚拟的仿真模拟环境，模拟电子商务的各项活动，具有仿真性、可操作性和适应性强的特点[2]。学生借助于云端存储的相关软件环境模拟实际电子商务项目环境，模拟参与电子商务实务活动；计算机软件的操作便捷人性化；仿真教学环境能够作为与专业相关课程的实训环境，提高实践技能。根据岗位群开发仿真教学课件，根据专业实训的培养要求进行课程设计，基于云技术开发仿真岗位模拟场景和符合教学需求的互动式教学应用平台，为培养学生的实践动手能力提供更理想更完善的方案。从就业岗位对专业人才知识结构的要求出发，以项目教学为主线进行课程实训内容的整合，采用情景模拟和计算机辅助教学为主要手段。借助于云的强大存储功能平台，针对专业课程内容和特点遵循专业方向和教学内容。计算机仿真和真实装置相结合创建教学的仿真物理场所和软件环境（存储于云空间即用即取），以就业为导向，用实验、见习、实践的方式进行实践模拟，注重安全要求，集中管理，联合开发，实现资源整合与优化。考核上，仿真模拟教学完成整体项目的过程中，专业技能鉴定与考核等领域以学生的表现为主，附带平时成绩，最终作为评定等级的依据。

基于云技术的高校计算机仿真教学可以解决电子商务专业教学上存在的问题，教学系统平台存储于云端，使用三维建模方式模拟电子商务实践环境，数据量小、速度快、精度高、互动性强。平台提供了电子商务专业课程教学中真实模拟互动性的教学和实践环境，让学生在亲身实践的过程中提高学习效率。学生通过实际操作，认知并掌握相关专业知识，通过岗位角色扮演来体验相关工作流程和岗位职责。凭借管理模块任课教师可以掌控教学过程和学生操作情况，进行必要的控制和引导。通过教学系统平台的考核模块教师可以对每个学生进行跟踪及考核评价。

3.3 电子商务课程中基于云技术的计算机仿真教学的具

体应用

高校电子商务专业教学中使用基于云技术的计算机仿真教学，常见的方法包括：课堂演示，情景模拟，认识实践等。以电子商务专业教学为对象，针对专业性质和教学特点进行具体的规划。凭借云技术的基于网络的仿真教学系统平台、课件、资料库、仿真实训的教学软件（包括教学过程的多媒体课件；操作仿真技能的训练；模拟实际专业岗位的各种学习和工作环境等）；教师和学生在网络PC终端登录使用云空间里存储的相关教学资源；在同一个网络多媒体机房，合法用户可以进行不同的实训练习；集中管理各种资源更安全，添加、修改、上传、下载等使用更方便。

构建电子商务交易的真实过程和相应的计算机仿真教学系统，多媒体网络机房能满足现有各种仿真培训系统的要求（电商方、客户方、物流配送方、第三方等）。实现仿真系统与真实电商系统在线连接，将数据通过网络传输到系统中，将系统中的数据信息与真实数据信息进行比较，指导学生的操作。软件技术和Internet支持平台运行，教师与平台中学生实时沟通，实现电子商务完整交易过程的各环节的实时动态信息和数据的交互。采用局域网和Internet结合使用的模式可以方便的对仿真平台系统进行扩充和统一维护管理。包括进行用户注册、远程登录、调试等，所有资源以云技术在“云端”共享。 以淘宝、天猫商城等作为实践平台进行仿真教学的案例，如以现有的已经开设的淘宝商铺作为仿真系统中的模拟电商方，学生分组形式进行仿真系统的岗位模拟：部分学生注册淘宝会员并用账户和密码登录作为仿真系统中客户方，部分学生登录商铺作为仿真系统中电商方的客服，部分学生作为仿真系统中电商方的库存管理员，部分学生作为仿真系统中下订单后的在线支付（经过支付宝作）或者电子银行系统（快捷支付）为第三方，部分学生作为模拟的仿真系统中的物流配送方，部分学生作为仿真系统中电商方的售后服务客服方等，模拟各个环节的进程，最终完成项目形式的电子商务完整交易。具体包括：收集相关资料，进行学生分组；申请并注册开设电商方（如淘宝）店铺，注册客户端用户、注册支付宝账户等；制定仿真电商交易完整方案；进行仿真系统进程，学生按部就班地进入岗位角色，展开电子商务过程；教师的总结点评，教学内容的延伸等。

4 结论（Conclusion）

构建基于云技术的高校计算机仿真教学模式和工作平台，完成高校实训资源网络版的整合，体现专业特点直接面向就业岗位激发学生的学习兴趣，注重培养学生的实践能力，为学生提供自学平台，培养团队合作精神，提高了学生的学习能动性，增强学生的创新意识。计算机仿真的教学环境由虚拟环境平台产生和提供，让学生通过角色扮演和操作体验与仿真系统平台进行交互，学生能够全身心投入进行各个工作岗位模拟。基于真实数据模型构建的仿真教学环境的严格遵循电子商务实际项目的标准和要求，建立逼真的环境和场景，对设施进行真实的“再现”，能使学生在仿真环境中进行充分的人机交互和实际参与，减少因为知识掌握不全面可能造成的各种损失等，提高了项目任务的学习质量。通过在高校电子商务专业课程教学中试行，基于云技术的计算机仿真教学模式能够带来更好的教学效果，提高学生的学习效率，是一种能够实现理论联系实践的具有综合作用的新型教学手段。

参考文献（References）

[1] 邢敏，黄岚.计算机模拟仿真教学的研究实践[J].现代教育科

学，2007：152-153.

[2] 姜国新.仿真技术在电子商务教学中的应用[J].现代经济信

息，2010：145.

[3] 中视典数字科技.首届京城高校虚拟仿真实践教学研讨会

召开[EB/OL]. http：///article/news/1180.

html 2014-04-30.

作者简介：

第8篇：计算机仿真论文范文

一、计算机仿真技术在教育领域的作用

计算机仿真是一种强有力的辅助教育工具，利用计算机仿真技术增加了学生动手实践的机会，使传统教学更生动形象。计算机仿真技术在教学中的应用改变了以往实验教学的被动性，学生通过自身与计算机仿真环境的相互作用来获得知识和技能，充分挖掘实验的潜能，引入计算机仿真技术可以优化实践过程，改善实践教学的环境。

二、计算机仿真技术在实践教学中的应用和意义

计算机仿真技术应用于实践教学，是计算机辅助教学的形式之一。计算机仿真技术是利用计算机多媒体技术，制造一个接近真实的训练环境，让学生身处其中，获得经验，掌握工作能力。这种实验目的在于培训技能。

展示的现象必须与学生所要学习的现实事物的原理、构造、规律完全一致。学生需要了解真实世界，因此使用虚拟现实技术是重现或放大真实事物，而绝不能歪曲事物的结构性质和固有规律。

三、计算机仿真技术在计算机网络实践教学中的作用

计算机网络基础课程是一门抽象、多学科、实践性强的课程，课程中抽象的内容不易理解，例如对于帧的构成，在进行讲解过程中，学生只是从表面对其有所了解，但对于帧的具体工作原理和过程并不能真实掌握，如何解决这一难题，是提高教学质量的关键。

依靠常规的教学手段和实践教学方法不能解决这一难题，笔者经过几年的教学实践探索，采用计算机仿真技术很好的解决了这一难题。

一是在理论教学的实验过程中采用吉林中软的计算机网络仿真系统来辅助理论教学。该系统可以全面地仿真和监视网络协议数据，使网络行为透明化，同时还可以编辑和发送网络协议包，分析网络协议原理，协助网络程序的编写和调试。覆盖了以TCP/IP为主的多种常见网络协议，对于一些较新的，如CIFS等协议也有所涉及。实验方式以综合设计型为主，同时结合一些验证性内容，强调学生的实际动手能力和分析问题、解决问题能力。

二是在实验过程中学生通过手动进行帧的编辑、IP报文的编辑，解决了学生对计算机网络基础抽象内容的理解，强化了对计算机网络数据流向的认识，从而把一门抽象的课程可视化。通过对网络状况的监控和对网络故障的仿真，学生对网络流量控制、网络故障发生的抽象原理的具体实现有了感性认识。

通过在实验中采用计算机仿真技术很大程度上解决了计算机网络及处理论教学的抽象性问题，真正做到了实践教

学辅助理论教学的目的。

四、利用仿真软件模拟网络设备

计算机网络实践课程中，有一个很重要的内容就是网络互联设备的使用，如交换机、路由器等。但是要建设一个30人的网络配置实验室（5组，每组2台路由器、2台3层交换机、2台二层交换机和6台计算机）至少需要30万元，但由于许多学校由于经费有限，只能购买一到两组设备，学生实训时实行分组，几个人一组，这样由于台套数不足导致实验时间过长和设备终端接入数以及网络设备配置的特殊性的原因，保证不了实训效果，我们采用了计算机仿真的方法，由于Cisco的设备在应用中还是占据主流位置，在实训时先让学生在电脑上利用Cisco 的CCNP软件做虚拟实验，然后轮流安排学生到实际的网络设备上进行操作。该软件先根据网络拓扑结构设计出网络，然后对该网络中的设备进行配置。通过使用该软件可使学生掌握每一种路由器模式下的各条命令、路由器对网络配置的作用和交换机的配置作用。这样让所有的学生学会相关设备的操作。

这样，网络课程的实践教学环节就不仅局限在实验室，学生可在业余时间进机房进行虚拟实验，突破了时间空间的限制，使学生完全置身于开放的环境中进行学习，为学生提高实践动手能力提供机会。

五、计算机仿真技术在计算机网络实践教学中应注意的问题

虽然计算机网络仿真技术解决了计算机网络基础理论教学的难题，增强了实践教学的力度，但不能完全依赖计算机仿真实验而取消真实实验。仿真实验是虚拟的环境，它的处理是理想的而且缺少实物感，像路由器、交换机等网络设备种类、型号非常多，各自的配置方式都有所不同，网络设备接口也是多种多样，在仿真实验中学生是无法见到的。因此，在具体实施中，应该虚实结合，有目的地让学生在真实环境中进行操作，让他们对相关设备或网络环境有亲身体会，印象深刻。计算机仿真技术除了应用于计算机网络实践教学外，还可用于其他课程。随着计算机技术、多媒体技术、网络技术及相关技术的高速发展，计算机仿真技术在教育教学领域将有更广阔的应用。

参考文献：

[1] 任条娟，王章权.浅谈电子信息类专业实验的“虚拟技术”和“网络技术”[J].浙江树人大学学报，2004（4）.

[2] 刘安枕，权养利， 周建华. 基于现代教育技术的虚拟实验系统构建模式的研究[ J ]. 现代电子技术，2004 (3) .

[3] 王晶琳，焦玮. 虚拟现实技术与应用[ J ]. 实验技术与管理，2003(1) .

第9篇：计算机仿真论文范文

关键词：EDA；仿真；电子技术；教学

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0068-02

一、引言

电子技术是一门重要的专业基础课程，不同于电路分析或电路基础等，其突出特点是集理论与实践于一体，是一门既需要理论讲解，亦须实际动手操作才能深刻体会的基础技术课程。在电子技术课程的教学中虽然另开设有实验课，但也存在诸多问题。其一，实验课程通常过于集中于有限的几个环节或典型实验，缺乏普遍性；其二，实验资源不足，且时间较短，造成只有少数学生能真正有效地进行动手实践；其三，实验的方法与手段，包括实验环境，由于各种原因导致其往往与实际情况脱节。

实际上，在工程实践中，现代电子系统的研究，包括大型复杂电子系统在内，几乎都是采用先进行系统建模与仿真（原理或算法仿真），而后进行综合设计，最后实现的方法。在设计中，对于每一个子系统或子功能，同样采取先建模仿真，而后设计，最后实现的方式来进行。有鉴于此，我们在电子技术课程理论教学中，引入EDA（EDA：Electronics design automation）仿真，使得纯理论教学不仅更加形象生动，而且体现了课程与实践的紧密结合。通常，对于电子系统的研究而言，仿真可以描述为对研究的实际物理对象进行数学建模，用计算机语言将其转化为一个软件化系统；并根据在实际情况下可能产生的输入条件在计算机中产生对应的输入信号送入这个软件化的虚拟系统，再对系统性能进行评估，并据此完善和修正所建模型的参数与结构，最终使得系统达到设计要求。不同于一些课堂中所采用的专为教学设计的仿真软件，为了使学生能够了解现代电子系统的设计工具与方法，我们选取了当前主流的EDA工具来构建电子仿真系统，以使教学改革更好地与实践接轨。

具体而言，我们采用Simulink+ISE+ModelSim的组合，并结合MATLAB与HDL搭建仿真系统。使教师能够在软件化的虚拟系统中向学生演示与验证电子系统的功能，以充分发挥仿真系统高效率、低成本的特点，还能培养学生积极思考、分析问题的能力，增强学习效果。

二、电子技术课程EDA仿真系统

本文所采用的电子技术课程EDA仿真系统由Simulink完成原理与系统级仿真，ISE进行电路设计与综合优化，使用ModelSim来进行功能与时序仿真。

1.Simulink。Simulink是MathWorks公司推出的用于动态系统的多领域仿真与基于模型的设计工具。通常，Simulink可以作为附加组件集成于MATLAB环境中，也可以独立安装和使用。从1984年推出正式版开始，MATLAB逐步成为当今世界公认的科学工程计算领域最为优秀的软件，给科学研究人员、工程师和学生提供了一个出色的开发环境。与MATLAB的紧密结合增强了Simulink的可扩展性和可重复使用性，它可以直接访问MATLAB所提供的工具箱和用户自己的代码来进行算法研究、仿真，进行可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制，以及信号属性和测试输入数据的定义。Simulink给用户提供了交互式图形化工作界面，支持线性和非线性系统，连续和离散时间系统，或是二者的混合系统以及多速率（多采样率）系统。可对各类系统，包括通信、控制、视频处理、导航、雷达与图像处理系统等进行设计、仿真与测试。

2.ISE。ISE是Xilinx公司的FPGA/CPLD开发软件，它提供给用户一个集成综合化的开发环境。ISE集成了众多著名的FPGA/CPLD设计工具，其采用增量设计流程，支持HDL、原理图与IP核等多种输入方式，提高了设计效率与质量。同时，ISE还推出了结构设计向导，能方便地定制数字时钟管理单元和高速I/O口。对于在电子技术课程中的仿真，ISE中集成的HDL Bencher能够使师生根据输入条件方便地生成测试文件；对于时序逻辑电路，其集成的StateCAD可以根据从图形界面输入状态转移图而自动生成对应的代码，从而高效地实现对状态机的设计。此外，对第三方设计、综合与验证软件的支持越来越完善，扩展和丰富了其应用性。

3.ModelSim。ModelSim是由Model Technology公司开发的电子设计领域最受欢迎的仿真工具之一，其突出特点是其仿真速度快，仿真精度高。ModelSim支持VHDL、Verilog HDL以及二者的混合编程仿真，给用户提供了最大程度的便利性，它同时也是工业设计领域最通用的仿真器之一。ModelSim集成了性能分析、波形比较、数据流跟踪以及信号和变量显示等众多调试功能，支持行为级与寄存器级描述。

4.仿真系统结构。采用Simulink+ISE+ModelSim方式构建的电子技术课程EDA仿真系统结构如图1所示。

由图1可见，该仿真系统主要包括系统/算法级仿真子系统与电路/寄存器级仿真子系统两大部分。其中，系统/算法级仿真子系统主要借助Simulink平台实现，其中包含了采用M文件所建立的各类功能模块，通过S函数规则与Simulink接口。这一子系统完成系统与算法级仿真，主要用于向学生展示较复杂的大型电子系统设计与分析方法或过程。而其中的电路/寄存器级仿真子系统是依靠ISE与ModelSim建立的。依靠平台提供的原理图、HDL、IP核或状态机输入方式完成电路并输出仿真结果，主要用于对各种基本电路、门电路、组合逻辑与时序逻辑电路的教学，以及各类典型电路的功能与性能综合演示，引导学生深入理解理论教学内容。此外，系统还包括了人机接口，以实现对系统的控制及电路、激励模块的随时更新与修正。同时，通过从系统/算法级仿真到电路/寄存器级仿真，并接合人机接口对设计流程的控制这样一个完整的设计过程，可以使学生对实际设计流程有更切实的了解和体会，有利于以后的学习和实际工作。

三、结论

在电子技术理论教学中引入EDA仿真工具，使学生通过直观且易学易用的方式进行学习，并且亲自动手进行电路、寄存器或算法级的系统搭建，模块更新等实验，能够极大地激发学生的学习能动性和创造力，提高学习效率。同时，由于采用的是当下主流的仿真工具平台，能够使学生在学习的同时，接触到实际的开发应用环境，为今后的进一步深造和工作打下坚实的基础，达到学习与实际紧密结合的目的。

参考文献：

[1]田建艳，夏路易.EDA支持下的电子技术教学实践[J].教育理论与实践，2005，（6）：54-55.