虚拟仿真技术应用篇1
关键词：虚拟仿真；enSp；Cloud桥接
引言
本文主要通过对华为虚拟仿真软件enSp中Cloud桥接设备的学习研究，实现虚拟仿真软件中的交换机、路由器、防火墙等网络设备与本地多台计算机的互通，使得本地多台计算机可以通过Xshell等客户端软件，登录虚拟仿真软件中网络设备，进行相关的配置练习或工程仿真，就像真实操作相关的网络设备一样，可以进行实验教学或专业技术人员的工程训练[1]。通过这样的虚拟仿真技术，既可在很大程度上节约网络设备投资成本，又可方便地进行操作训练，还可以进行团队协作等方面的配合工作，对于提升网络工程技术人员的专业技能和完成岗位职责效率有很大的帮助。
1虚拟仿真简述
虚拟仿真是一种可以测量网络性能的科学手段，即在计算机等设备上运用虚拟化技术建立模拟软件，通过虚拟仿真运行，在计算机中构建计算机实验平台并能够得到相关数据[2]。目前在计算机网络工程技术中常用的虚拟仿真软件很多，例如packettracer、enSp、GnS等，根据国内网络工程技术的应用状况和发展前景来说，华为系列的网络设备及技术越来越普及，所以对华为网络技术的学习和应用就变得很重要，enSp这个华为专用的网络虚拟仿真软件也就成了广大工程技术人员应当熟练掌握和应用的工具之一了。网络工程技术专用虚拟仿真软件enSp功能非常强大，本软件内部集成了常见的交换、路由、安全及无线等网络设备，还有自带的案例库，既能满足初学者学习练习，又适合具备一定网络工程技术基础的专业人员根据具体工作任务设计、模拟工作情境，搭建相关网络模型，提前把客户的需求及设计方案演练成熟，为真实的工作提供了事半功倍的效果。本软件主界面如图1所示。
2虚拟仿真软件enSp中的Cloud桥接
对于enSp中的Cloud桥接,功能非常强大，既可以在虚拟仿真软件中把所有的网络设备根据工程设计要求进行连接和通信，更为重要的是可以通过这个Cloud桥接，把本地计算机的网络接口卡进行绑定，通过相关的配置，实现了虚拟设备与本地真实计算机的连接，再配合相关的远程终端软件如telnet或Xshell等，把本地其他计算机与虚拟仿真软件进行通信，可以用多台计算机对虚拟仿真软件中的网络设备进行配置和操作，可以提升工作的效率，更高效完成网络工程任务。下面就实现上述虚拟仿真技术进行阐述。（1）搭建如图2所示的网络环境，交换机、路由器、防火墙及Cloud各一台。（2）接下来要把Cloud与其他网络设备连接起来，关键是要在Cloud中增加相关的接口，要注意Cloud中接口的类型要选择Ge类，这样便于与其他三台网络设备进行连接。可以双击Cloud,打开其属性对话框，增加三个绑定信息为UDp的接口，然后在虚拟仿真主界面中用线缆把三台网络设备具体属性设置及最终结果如图3所示。注意，以上各个设备的ip配置时，交换机的管理ip地址与路由器和防火墙的接口ip地址应该和本地物理主机是在同一网段，建议先获得本地物理主机的ip地址，具体方法在下一步，这样便于后面进行测试和登录配置。（3）接下来的一步很重要，要实现Cloud桥接与本地物理主机的连接，这是整个仿真技术的核心步骤。首先要获得本地物理主机的上网ip地址，可以在“运行”中键入CmD命令，打开CmD的对话框，再键入ipConFiG/aLL，找到本机上网的ip地址，如图4所示。在上面的图示中找到本地物理主机连接网络时使用的ip地址，假如本机使用无线网适配器上网，通过DHCp获得的ip地址为192.168.0.106，返回到虚拟仿真软件中，在图3中的界面左上角的绑定信息中选择刚才找到网络接口卡，再单击增加按钮，可以看到下面的接口列表中增加了一个属性为pUBLiC的接口，并显示本地无线网络接口卡的信息。如图5所示。（4）完成上面的工作之后，还要把本地物理主机与虚拟仿真软件中的网络设备进行连通，除上面要求的ip地址的配置条件之外，还需要在Cloud桥接属性中进行端口映射设置，把上述步骤中增加的所有接口进行双向通道的连接，本案例中有4个接口，故在端口映射表中有8条记录。最终效果如图6所示。（5）接下来应该是在虚拟仿真软件主界面中启动所有的网络设备，以便于进行本地物理主机与仿真软件中各个设备的连接登录测试。相关设备的启动界面如图7所示。以上所有的过程完成后，用本地物理主机进行网络设备的登录测试，应该可以进行正常登录。由于交换机和路由器及防火墙验证方式不一样，且也不是本文研究重点，故这里不再详细演示各个设备的登录过程。
3远程登录实现简析
在本地其他主机上正常安装远程登录软件，如Xshell,并且这些主机的ip地址应该和运行虚拟仿真软件的物理主机的ip地址处在同一个网络之中。然后运行Xshell软件，进行正确的配置，实现从其他主机上登录虚拟仿真软件中的网络设备进行操作和配置。Xshell的配置主要如图8所示。
虚拟仿真技术应用篇2
【关键词】CoRS系统；国土测绘；应用
中图分类号：p2文献标识码：a
一、前言
虚拟样机技术对泥浆泵仿真有着重要的作用。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进，在科学技术突飞猛进的新时期，加强虚拟样机技术的进一步研究，对我国国泥浆泵仿真的发展有着重要意义。
二、虚拟样机技术概述
机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（Cae）技术，是当前设计制造领域的一门新技术。该技术以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，加上成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术，将分散的零部件设计和分析技术集成在一起，提供一个全新的研发产品的设计方法。它利用软件建立机械系统的三维实体模型和力学模型，分析评估系统性能，从而为物理样机的设计和制造提供参数依据。
传统的设计方式是由下到上：从部件设计到整机设计。这种设计的弊端是往往把注意力集中在细节而忽略了整体性能。这种情况在国内经常发生。借助于虚拟样机技术，传统设计过程被逆转了。设计过程先从整机开始，按照“由上到下”的顺序进行，这样可以避免在系统设计方面的失误。
虚拟样机技术在设计的初级阶段――概念设计阶段就可以对整个系统进行完整的分析，可以观察并试验各个组成部件的相互运动情况。使用系统仿真软件在各种虚拟环境中真实的模拟系统的运动，它可以在计算机上方便的修改设计缺陷，仿真试验不同的设计方案，对整个系统不断改进，直至获得最优设计方案，再做出物理样机。运用虚拟样机技术，可以大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，获得最优化和创新的设计产品。
三、制造虚拟样机的基本过程
制造虚拟样机的过程就是上述各种先进技术相互支持、相互融合的过程。
首先是进行机械设计，设计的原始数据来自设计要求、应改进的缺陷、干涉尺寸、装配环境等。当方案制定后，设计师开始构造复杂的几何形状和工程关系。在设计的早期阶段，要求设计师给定全约束、全尺寸是不可能、不现实的，重要的是建立一些方程和规则，以体现一些最重要的工程数据，使零件在设计准则下可自动修改。在完整、安全的网络环境下，设计小组成员不必操心数据的完整性，他们能够共享数据，并能主动控制修改和更新。
零件最终的形状和尺寸来自各个方面的综合考虑，如装配、应力、加工等，在制定设计文件时，工程技术人员要决定如何描述最后的零件和装配。生成图纸时，设计尺寸要转换成工艺尺寸以体现加工、检测的要求。这张图纸和其他技术文件(如应力分析、振动、热分析等)构成设计的最主要部分。
最后是对最终的设计产品进行仿真。仿真能预测产品在实际环境中的性能，它包含了一系列步骤，从力学分析、建模、施加负载和约束，到预测其在真实工况下的响应。仿真的真正用意不是得到几个数据，而是评估产品的性能和优化产品的结构，进而指导设计，改进设计。
在产品设计和仿真阶段，需要使用一些应用软件(如三维产品设计软件、有限元分析软件等)。根据设计尺寸并利用这些软件，便可以在计算机上构造产品的虚拟样机，为最终投产做好准备。
四、虚拟样机开发技术的特点
虚拟样机开发技术与传统产品设计技术相比，具有如下特点：
(1)面向系统级设计的观点。强调在系统的层次上模拟产品的外观、功能和在特定环境下的行为；
(2)涉及产品全生命周期。虚拟样机可应用于产品开发的全生命周期，并随着产品生命周期的演进而不断丰富和完善；
(3)支持分布式协同设计。虚拟产品开发技术将产品的模型定义在计算机上利用计算机网络通讯技术，使处于异地的产品设计人员也可方便地进行交流，协同进行产品的开发。支持不同领域人员从不同角度对同一虚拟产品并行地进行测试、分析与评估活动。
虚拟样机技术是一门综合多学科的技术。虚拟样机技术的发展历程正如物理样机设计制造技术发展过程中从CaX向集成优化的现代集成制造系统(CimS)的发展历程一样，复杂产品虚拟样机开发已成为一个系统工程――复杂产品虚拟样机工程。虚拟样机技术的出现，不仅仅是一种新技术的应用，而是设计思想的变革，将对制造业产生深远的影响。
五、虚拟样机技术的基础
虚拟样机技术的发展有赖于以下几项技术的发展和进步。
(1)智能设计技术。
CaD技术的出现是产品设计历史上的一个里程碑，它在很大程度上缩短了产品设计的周期，减少了设计人员的工作量。但现有的CaD技术注重于外形细节设计行为，却忽略了产品概念信息的描述。实际上，设计人员总是先考虑产品的功能，然后才设计出产品的外形。因此，对虚拟样机技术来说，产品描述应是超越几何性的。
由于虚拟样机技术对概念设计的要求，智能设计技术需要将用于概念设计的分析工具(如有限元分析、快速原型等)、计算机辅助概念设计和CaD技术有机地集成起来，支持产品几何定形前的功能规划和计算。通过分析这种幕后的功能计算，虚拟样机系统指导设计者怎样将几何形状转化为易于装配的、满足功能要求的、具有合适工艺的设计图形。
(2)并行工程。
并行工程是集成各种技术，并行设计产品及相关过程的一种系统方法，同步实现设计、分析评估、制造、装配、核算和管理。它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品整个生命周期的所有因素(质量、成本、工艺、结构、性能等)，且要求实现计算机网络环境下的协同工作。要实现同步的目标，其实质就是整个工作都要在一个共享的数据库下进行信息交互。
(3)仿真工程。
对于虚拟样机系统来说，必须有一套能有效支持可制造性分析的产品、工艺和生产系统模型。产品模型必须能够管理与制造加工有关的数据(如形位公差等);工艺模型包括统计分析、计算机工艺仿真、制造数据库和制造规则库等;生产系统模型包括系统生产能力和生产特性的描述及系统动态行为和状态的描述。虚拟样机系统需要对上述模型进行数字化仿真和可视化，以对产品设计、工艺设计进行评估和优化。
(4)网络技术。
在网络上进行分布式设计与制造是虚拟企业的生产方式。利用分布式设计与制造，可以实时地决定合作厂家，实现异地产品设计和制造，不仅节约了时间，而且由于分布节点之间的关系建立在一种全面合作和开放式体系的基础上，所以有利于设计、规划和处理问题。
六、虚拟样机技术在泥浆泵仿真中的应用
泥浆泵是在钻井过程中，将泥浆加压后携带出井底的岩屑和供给井底动力钻具的动力，向井底输送和循环钻井液的泵。泥浆泵在石油工业和工程领域应用广泛。现代工业的小断发展对泥浆泵提出了更多更新的要求，使得钻井泵结构的介理性、工作性能的优越性和可靠性成为设计时的重要指标。然而，传统的设计与制造过程，需要经过概念设计、产品设计和制造样机进行试验等，这一过程无法缩短设计周期，对市场的灵活性小。因此，为了提高市场竞争力，各企业必须小断缩短新产品的研发周期，提高产品质量、性能，降低开发成本。
随着计算机仿真技术的发展，虚拟样机技术日益广泛地应用在各个领域。它从分析解决产品整体性能及其相关问题的角度出发，解决了传统的设计与制造过程的弊端。极大地增加了效率，降低了成本。因而，利用计算机仿真对石油钻井中常用的泥浆泵进行分析具有现实意义。
1、泥浆泵的结构及参数
石油矿场所用的泥浆泵一般是山柴油驱动的卧式的双缸双作用泵或三缸单作用的活塞泵。泥浆泵一般由驱动部分（底座、传动轴、齿轮、偏心轮、连杆、十字头等)和水力部分（泵缸、活塞、吸入阀、排出阀等)组成。其工作性能主要体现在排量、压力、冲数以及功率上。对nB8-600型泥浆泵，其最大传动功率为600马力，活塞冲程400mm，最大冲数65冲/min。
2、基于虚拟样机技术的泥浆泵运动学、动力学仿真
（1）仿真三维模型的建立
利用机械参数化三维仿真软件pro/e建立了nB8-600泥浆泵部分系统的三维有限元模型，并进行模型干涉检验、修改、图2是简化后的总装配图模型。
（2）仿真过程
采用aDamS12.0进行仿真分析.流程图如图3所示：
（3）仿真结果
通过仿真分析可以得到设计时所需要的各种重要曲线和参数，如主轴、连杆、十字头、拉杆、活塞等运动部件的位移、速度、加速度大小、运动规律和受力情况等。分析这些曲线和数据可以知道在运动过程中，各构件的受力是否满足应力许可值，以及是否能达到强度要求，如果不能满足设计要求则需要修改模型。本文经过几次仿真分析和对模型的修改后得到了能够满足工况的设计理论模型，为系统设计提供了依据。
3、结论
虚拟样机技术作为一种新型的、基于集成化产品和过程开发策略的新的产品设计、开发、评估手段，在各个行业正越来越受到重视，在产品研发中起到了显著的作用。根据虚拟样机技术的基本理论，结介泥浆泵的相关资料，利用机械设计自动化软件pro/e建立了nB8-600型泥浆泵三维模型，并使用虚拟仿真分析软件aDamS12.0进行了模型的运动学、动力学分析和局部优化设计，得到了系统模型的运行规律和小同驱动力下的运动、受力情况，为改进结构设计、节约设计周期和成本提供了理论依据和方法
七、结束语
虚拟样机技术是泥浆泵仿真的核心。因此，在泥浆泵仿真的后续发展中，要加强虚拟样机技术的运用与思考，确保虚拟样机技术水平的提高。
参考文献
[1]陈小川等.虚拟制造技术研究概况综述[J].机械制造，2009(12):8-10.
[2]王国强，张进平，马若丁.虚拟样机技术及其在aDamS上的实践[J].西安：西北工业大学出版社，2012（9）：78-80.
虚拟仿真技术应用篇3
关键词：虚拟仿真，3DmaX，GLStudio，Vega
1.概述
大学物理实验是物理教学中的一个重要组成部分，由于有些物理实验，特别是近代物理实验其实验仪器集成度高，操作步骤复杂，往往成为物理实验中的难点，再加上条件的限制，除实验课外，学员很难直接面对设备进行预习或复习，同时在预习中由于操作不善而损坏仪器的现象也时有发生，因此利用虚拟仿真技术，在计算机上仿真物理实验，来提高学员对物理实验的学习是十分必要的。采用这种技术，具有方便性、无破坏性、经济性以及高仿真性等特点，对学员掌握物理实验具有重要的意义。
对物理实验的仿真我们首先是对各个独立的物理实验进行仿真，然后再把他们集成到一个系统环境下。免费论文参考网。以下我们以夫兰克—赫兹实验为例来说明单个物理实验的仿真过程。实验仪器如下图所示：
由于原子能级的存在，当电子与原子发生碰撞并进行能量交换时，每次交换的能量就会受到原子能级的制约，因此我们就可以通过测量碰撞后电子能量的变化来验证原子能级的存在。由于本实验的集成化高，属于验证性实验，通过虚拟仿真几乎可以真实再现实验的整个过程。
虚拟仿真作为一种新型人机接口，不仅使参与者沉浸于计算机产生的虚拟世界，而且还还提供用户和虚拟世界之间的直接通信手段。它具备3个基本特征
（1）沉浸：这是VR系统的核心，指使用户投入到由计算机生成的虚拟场景中的能力。用户在虚拟操作训练场景中有“身临其境”之感。
（2）交互：指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力。它是人机和谐的关键因素。交互性包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等，以用户的视点变化进行虚拟交换。这个过程中最重要的因素是实时性。实时性是指计算机能够响应用户的输入并立即改变虚拟场景的状态。免费论文参考网。
（3）构想：虚拟现实不仅是一个用户与终端的接口，而且可使用户沉浸于此环境中获取新知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构思。把这种构思结果输入到系统中去，系统会将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。
虚拟仿真的核心是建模与仿真。就建模与仿真本质而言，它是对真实物理系统在某一层次上的抽象。与实际的物理系统相比，用户在这个抽象模型上可以更高效、更节省、更灵活、更安全地对物理系统进行了解和设计。
2.系统分析与模型的建立
模型的建立分三维立体模型的建立和仿真面板的制作。免费论文参考网。对模型的建立本系统采用3DmaX建模工具对模型进行几何建模和行为建模。利用3DmaX软件来进行三维建模和纹理贴图，生成一个高逼真度的所需模型。首先我们用3DmaX建立夫兰克—赫兹实验仪、示波器、微机以及实验室模型，并在3DmaX中进行贴图，使所做仪器仿真度更高。
对于仪器面板，本系统采用的是GLStudio软件进行建模制作，比如夫兰克—赫兹实验仪的面板、示波器面板和微机显示屏上的显示画面都是用GLStudio来制作完成的，制作流程如图所示：
在第二个过程中，图片处理的结果是面板美观形象的决定性阶段；第三个阶段则是本实验仿真的决定性阶段，因为实验的操作响应、交互实现、实验现象的再现都是在这个过程完成的。这一过程又可分为三个部分来完成：（1）是夫兰克—赫兹实验的手动操作，这在GLStudio中一个面板内既可完成；（2）是利用微机采集数据来自动完成实验，得到实验数据并在V—i图中自动绘制数据曲线，在这个过程当中，可以在GLStudio中分别生成夫兰克—赫兹实验仪的面板和微机显示器面板的动态库，把它们作为元件在导入到另一个GLStudio中进行互联；（3）是将数据输出到示波器形成V—i曲线，这个过程的制作方式与第二部分相似。在第四个过程中主要是集成过程，Vega是multiGen-paradigm公司开发的一个面向对象的著名的虚拟现实平台，它包括图形环境Lynx，一套可以提供最充分的软件控制和最大程度灵活性的完整的应用编程接口，一系列相关的库和audiowork2实时多通道音响系统。Lynx是Vega提供的带有图形用户界面工具集，并通过设定参数与相互间关系，可以实现简单的仿真应用程序，同时为虚拟系统的开发提供必要的支持，如模型、场景和交互设备等。
3.实验的最终集成
在单个物理实验完成之后，要把它们集成到统一的系统当中，我们的系统是用VisualC++作为软件平台进行集成。在VC中完成操作界面和目录，点击各个目录进入各个独立的物理仿真实验当中由于各个实验是独立的，因此过程的制作相对简单。
结束语
本文提供了一种使用3DmaX、GLStudio和Vega进行虚拟仿真系统开发的方案，这个方案是基于微机平台设计的，具有较好的通用性，它不受实验仪器的限制，给学员提供了一种较好的练习和复习的手段，其仿真度高，是其他预习和复习手段所不能代替的。
参考文献：
[1]张秀山.虚拟现实技术及编程技巧.国防科技大学出版社.1999
[2]曾芬芳.虚拟现实技术.上海交通大学出版社.1997
虚拟仿真技术应用篇4
【关键词】虚拟仿真；实训教学；应用方法
虚拟仿真技术在多媒体技术、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，虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征，并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。虚拟仿真技术逐渐应用于教育领域当中，形成一种新的教学模式——虚拟仿真教学，即利用实物或计算机创设相应的虚拟环境或工具，并模拟真实事例进行操作、验证、设计、运行等实验、实训的教学方式。
1.背景分析
教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出：高职教育“人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性，实验、实训、实习是三个关键环节”，加强实训、实习基地建设是高职院校改善办学条件、突出办学特色、提高教学质量的重点，高职院校在各个专业教学计划中开设足够的实训实践课程是对上述要求的积极响应。
传统的实训教学过程大多围绕硬件实物，在实验室、实训室或企业车间等场所中实地展开实施，因其直观易感和接近生产实际，向来都是高职实践课程的主流教学方式。然而这种教学方式存在先天不足，投入大、适应性差且难于开放等问题，往往使实践教学进程面临窘境。充分利用计算机技术和现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟实验、虚拟工艺，是许多高职院校寻找行之有效的技术手段来缓解传统实践教学模式所带来的压力的努力方向。虚拟仿真教学技术具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点，这些特点有益于教师的实训教学和学生专业技能的训练，为解决高职教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路，因此迅速发展起来的虚拟仿真技术应用于实验实训教学必然成为高职院校的最佳选择。
2.虚拟仿真技术的比较优势
目前高职院校很多专业，如数控技术、焊接技术、计算机网络技术、应用化工技术等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。虚拟仿真技术非常适合高职院校的人才培养模式，高职教育采用虚拟仿真技术具有必要性、可行性和优越性。虚拟仿真软件在企业中也得到了广泛应用，很多企业都采用虚拟仿真软件进行产品设计，如芯片设计采用的tannereDa软件，网络设计采用的opnet、nS2软件等。因此，学生在学校使用虚拟仿真教学软件所获得的实践技能，同样可以应用到以后的工作之中。
与传统的实物形态实践教学不同，虚拟仿真技术教学是通过计算机软件实现的。与传统实践教学模式相比，采用虚拟仿真技术进行实践课程教学具有明显的技术优势。主要体现在以下几个方面：
2.1节约教学成本，具有高效性
基于计算机软件的虚拟仿真技术实训教学模式与实物教学模式相比，设备和资金投入少，更新、维护方便。学生在虚拟仿真教学平台上，无需完成实物教学中的许多重复性工作，缩短了学生完成工作任务的时间。同时，针对存在的问题还可进行反复的操作训练，也不用考虑设备的损坏和材料的消耗，极大地节约教学成本，提高了学习效率。从教学资源规划、建设和使用的全过程质量管理角度看，虚拟仿真实践教学模式的综合运行成本远低于传统的实物操作教学模式。
2.2广泛的适应性和适用性
传统实践课程教学模式的适应性较差，虚拟仿真技术不受课程、学科门类和专业技术领域限制，是一种普遍适用的技术手段，具有广泛的适用性。
（1）通用性、兼容性强
虚拟仿真技术具有极强的教学功能兼容性，适用于从教学设计直到考核测评的实践教学全过程。对于工科实践教学，多数通用型应用软件兼具仿真功能，通常一款软件可以同时支持多门课程的仿真教学，一门课程的教学也可以由多款软件来实现，并且凡能以实物方式展开的实践教学内容，理论上虚拟仿真技术都可以做到。比如电类各专业基础实验、实训项目教学，都能用通用型eDa软件（如multisim或protel等）的仿真功能实现，化工类专业实训则可用化工仿真DCS操作系统的单元级、工段级仿真软件实现。
（2）打破时空限制，具有灵活性，易于改进升级
虚拟仿真教学可以摆脱传统现场教学地点固定、时间有限、设备不足和内容难改的局面，学生只要在计算机中安装了虚拟仿真软件，就可以把虚拟仿真教学延伸到教室、宿舍甚至家庭，随时随地的运用虚拟仿真教学软件进行学习和探索，突破了时间和空间的限制，也不受场地等外界条件的限制，使学习变得更加灵活。
虚拟仿真技术的改进和升级在很大程度上就是软件的改进与升级，速度快、风险小，利用网络信息资源能够紧随技术进步，更能切中时需，保证实践教学的动态有效性，也更能彰显出对实践类课程教学的催化作用。
（3）容错功能强
生源不理想、学生基础较差是高职院校中普遍存在的实际问题，学生对一些偏深的理论知识点常常一知半解，实验、实训过程中出现操作失误在所难免。以实物为操作对象的传统实践教学，某些情况下误操作有可能导致教学事故，危及仪器设备甚至是人身安全。基于虚拟仿真技术的实践教学操作对象是计算机软件，教师尽可设置各种正常、故障甚至极端故障状态以便“虚拟”地历练学生，学生也尽可按部就班地执行各种规范操作去“证明”或者尝试误操作去“证伪”，完全没有损坏仪器设备或危及人身安全的顾虑。仿真可以通过参数控制模拟真实设备的机械性能，实时反馈实验结果，检验各种指令的正确性，通过反复练习达到操作练习的目的。
3.虚拟仿真技术在实训教学中的应用
3.1树立虚实结合的实训教学理念
虚拟仿真实训教学有助于学生理解实训内容，并在一定程度上提高学生的动手能力。不过虚拟仿真实训只是模拟真实的实训教学，实训过程缺少“实物感”，并不能完全代替实物实训。因此，应该认识到虚拟仿真实训与实操实训各有特点，二者优势互补，不可相互取代。如在网络实训教学项目中，用到的网络设备，包括路由器、交换机等种类、型号很多。采用虚拟仿真实训教学软件，学生虽然也能使用到这些设备，但仿真设备与实物还是有一定的区别，到真正的实操实训中可能会无从下手。因此，应该注重将虚拟仿真实训与实物实训结合起来，相得益彰。在进行虚拟仿真实训的基础上，有目的地安排一些实训内容在真实环境中操作，这样学生会对实训的设备有亲身的体会，更能加深实训的印象，提高实训的效果和质量。在实训内容的安排上，可以让低年级学生先进行虚拟仿真实训，在学生完全掌握实训的内容和流程之后，再进行实物实训，这样就能够达到事半功倍的效果。
3.2根据实训要求建立仿真模型
仿真模型既包括电子装备外观、结构的三维物理模型，也包括揭示其内在工作机理及行为的数学模型。对三维物理模型的建立，主要依据装备本身的物理状态，其原则是在尽量减小面数的同时提高逼真度。对系统数学模型的建立，则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化，本着够用为度的原则，尽量减小运算量。建立数学模型时，还应考虑到系统运行时的参数调整。
3.3创建仿真装备的虚拟场景并驱动
对于虚拟场景的驱动，应根据使用方式的不同，采用不同的方式。如果进行的仅是装备外观、结构的展示，可使用eon进行动作的编辑和驱动；如果需要对装备进行虚拟操作仿真，则使用GLStudio软件先进行操作面板、虚拟仪表的编辑和制作，然后再利用Vegaprime驱动以实现更复杂的交互操作。
3.4整合教学仿真软件要素、系统集成
系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式其有机地整合在一起，使之成为一个完整的、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台（如VB、vc++等）。由于上述虚拟现实驱动软件（如eon、GLStudio及Vegaprime等）均以activeX控件方式提供了可用于常用软件开发平台的运行插件，因此，系统集成变得十分方便。编写程序时，只需考虑软件功能的安排，注意程序间的兼容性即可。在进行系统集成时，还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来，即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台，与视景仿真处于不同的系统进程中，因此这种驱动是通过两进程间的实时通信（需考虑进程间的同步）来完成的。
4.虚拟仿真实训教学应注意的问题
4.1注重虚拟仿真系统设计和教学人才队伍的建设
虚拟仿真实训教学系统的建设和发展，离不开高素质高技能人才队伍的支撑。虚拟仿真实训教学系统科学合理设计和有效使用，需要教师在教学理念和教学能力上都达到一定的水平。目前，国内各高职院校都有信息管理中心或者信息类专业，可以此为依托，培养虚拟仿真教学系统的开发队伍。与此同时，可考虑与企业合作进行虚拟仿真实训教学人才队伍的建设，联合培养虚拟仿真教学软件开发和设计人才。
4.2虚拟仿真实训操作与现场操作的区别
仿真操作是模拟真实的生产装置，再现真实生产过程的一种教学方法。其操作的模拟性和程序化与现场操作的灵活性和不可预见性还有距离。
仿真操作中的参数控制调节反复训练，与实际生产中的参数严格准确控制相违背。这些问题在学生训练过程中一定做出正确的指导和说明，以使学生适应实际的工厂现场操作。
4.3构建网络化的虚拟仿真实训教学系统
虚拟仿真教学环境能够有效利用网络信息资源，紧随技术进步，保证实训教学的动态有效性。如Flashmx等工具可以实现网上虚拟实训，由于可以在网络上浏览，因此其教学覆盖面较广，是一种具有发展前景的辅助实训教学手段之一。采用信息技术建设远程服务中心，构建网络化的虚拟仿真实训教学系统，推进虚拟仿真实训教学系统的共享，是虚拟仿真教学系统建设的努力方向。
参考文献
[1]教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[DB/oL].[2012-12-26].http：///jwzx/jsfw/Showarticle.asp？articleiD=1553.
[2]艾伦.贾纳斯泽乌斯基等.教育技术：定义与评析[m].北京：北京大学出版社，2010.
虚拟仿真技术应用篇5
关键词：虚拟仿真技术；服装工艺；教学与学习；应用与实践
尖端计算机技术的高度发展为虚拟仿真技术的发展提供了重要的科学基础和形成依据。这使得服装工艺教学产生了新的思路和成果。虚拟仿真技术作为一种媒体交互技术，通过发挥它自身独有的特点（如交互性强、模拟真实、选择多样、使用灵活等），让服装工艺教学能够在虚拟环境中将服装设计中各个环节的实践环境和实践过程以直观的方式传达给学生。由此，学生能够清晰而深刻地发现实物处理中会出现的种种问题和需要注意的各种细节。让学生达到对专业技能应用性更深刻的理解，便于学生充分掌握教学知识，对所使用的专业技术理解更加完善，以此来高效而深层次地达到服装工艺教学的目的。本文将从虚拟仿真技术在服装工艺教学中的特征和其在服装工艺教学中的应用这两个方面来展开探索和讨论。
1虚拟仿真技术在服装教学中的应用特点
虚拟仿真技术在应用于服装教学过程中，通过配置虚拟的实践环境，调配虚拟的实践器材，有着降低教学资金投入、简化教师描述现象、便于学生直观理解生产流程及掌握专业知识等特点。具体应由如下三个方面来进行考虑和讨论：第一，服装工艺教学最终要为服装市场服务，因此不能单独思考，要同时结合与服装生产企业，以此来确保服装工艺教学时，为达到其教学目的所需要的实用性和实践性。第二，服装工艺的教学不仅要让学生在实践过程中明确和掌握对服装生产过程中出现的问题及其解决方法，更要培养学生的创新意识，所以需要做到将服装工艺教学与服装企业产品的模拟生产有机结合。第三，通过仿真虚拟技术来建立完善且合理的教学体系，让服装工艺教学的过程被扩充和丰富，同时注重学生的思维和独立性，达到因材施教。接下来笔者将具体描述虚拟仿真技术在服装教学中的三个应用特点。
（1）仿真的教学情景。应用虚拟仿真技术，对服装企业的生产场景进行一个虚拟化的演示，并同时建立出仿真的服装生产场景，是学生能够亲眼体验到实践情景的保证。在这种虚拟的实践场景中，学生能感受真实生产中的氛围和环境，并考虑操作步骤和会产生的问题。这种模拟能够激发学生的动手动脑能力，这便是虚拟仿真技术的第一个特点――教学情景仿真性。
（2）形象的教学方式。虚拟仿真技术的第二个特色是具有教学方式形象性。在应用虚拟仿真技术时，会有一个直观而立体的影像展示在学生面前，这个虚拟的影像包含了服装企业的生产技术与生产流程。这种通过眼镜直接接受的信息，比起传统的书面或课件传授，会让服装工艺的教学更利于学生接受，加强学生对服装工艺专业知识技能的理解与掌握。
（3）实用的教学内容。服装工艺学科作为一门技术性和实践性都非常强的学科，对学生应用现代技术的能力要求很高。通过虚拟仿真技术构建的仿真实践平台，能够让学生在虚拟实践中对其过程和处理有实感的体验。这无疑在很大程度上降低了学生和教学者展示实践，进行实践和理解实践的硬件难度。因此，虚拟仿真技术在服装工艺教学中第三个特点便是教学内容使用性。这种特性充分地体现了虚拟仿真技术在服装工艺教学中的重要意义，它不仅提高了服装工艺教学的教学质量与效率，更为社会培养了许多现代化的、高质量的生产技术型人才。
2服装工艺教学中虚拟仿真技术的应用
为了将虚拟仿真技术在服装工艺教学中的上述三个特点发挥出来，需要创设合理的虚拟仿真平台来与之配合。其中，又需要划分成仿真软件平台和仿真硬件平台这两个子平台。
（1）虚拟仿真技术在服装工艺教学软件平台上的应用。仿真软件平台的创建有助于实现服装工艺虚拟仿真教学。它在虚拟仿真教学的直观表现、网络传输、信息交互和数字化表现等方面都起着主导地位。仿真软件平台在协作性上的教学形式和教学情景的虚拟表达以及教学内容的仿真传递都至关重要，没有仿真软件平台的搭建很难讲虚拟仿真技术应用于服装工艺的教学中。而将服装企业现代化生产技术作为主要内容，通过建立仿真模型，并创造一个虚拟的仿真环境来表现给服装工艺教学就是仿真软件平台的本质。它在外部配合仿真操作界面搭建了一个虚拟的仿真实践环境，而在内部则是对生产技术实践模式进行了一段仿真演示。要构建仿真软件平台，首先要对服装工艺虚拟仿真教学系统软件有一个明确的理解，在此之上进行设计与开发。当服装工艺虚拟仿真教学系统软件完成后，还需要根据课程和教学目的来进行一个服装工艺虚拟仿真课件的设计与制作。服装工艺虚拟仿真课件的制作需要将学生的专业实践作为参考依据，最终通过虚拟仿真技术，实现一个虚拟的服装企业生产流程，让学生能够获取一个逼真的生产场景，并且实现生产操作的仿真。使学生能够在服装工艺教学中处于一个虚拟的教学场所中，身历其境地以一位企业服装工作者的身份感受虚拟仿真操作。在虚拟化的工作中完成服装企业的现代化生产，这时学生可以更加清晰地了解实际生产过程，充分掌握生产知识。
（2）虚拟仿真技术在服装工艺教学硬件平台上的应用。当学生对专业技能进行学习研究和实践时，则需要搭建仿真硬件平台来为学生构筑一个工作场所，并且配备相应的工具。换言之，仿真硬件平台是虚拟仿真技术在服装工艺教学中硬件设施的基础。而服装工艺教学应用到虚拟仿真技术时，仿真硬件平台所提供的场所和工具的完善程度，将承载着服装工艺教学的质量与效率。仿真硬件平台的特点有如下两个：第一，对企业的生产环境进行仿真。第二，对企业的实际生产过程进行虚拟表现。构建一个完善的服装工艺虚拟仿真硬件平台，其实践的设置和实训室的布置为重点关注的对象。服装企业现代化生产过程需要的特点，应在设施实践中充分体现出来。无论是器械还是设备的配比，都可根据服装企业生产车间的标准来进行相应的配比和模拟。当然，如果条件允许，在仿真硬件平台中配置一些并没有被现代服装企业所广泛使用的高端先进生产设备也是可以的，这些基础设施能够帮助培养学生在服装工艺上的创新意识。仿真硬件平台的配置应当尽可能与现代服装企业相似，为学生创造仿真度高的生产格局，达到一个虚拟实践需求的实践氛围和环境，并通过这种方式来匹配学生在实际的服装工艺实践时基本的硬件需求。
虚拟仿真技术应用篇6
【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；应用从传统角度来看，所谓的系统仿真技术很难对人的感知情况进行模拟，也就是说这种仿真技术很少涉及到对人的感知进行仿真建模。但是伴随着信息技术的蓬勃发展，仿真技术与传感技术渐渐渗入到现实领域，这也导致人们开始对外界环境感知进行建模研究。现如今，虚拟仿真技术越来越成熟，通过虚拟现实技术进行仿真建模，使仿真技术实现了图像化，人们甚至可以通过仿真立体模型有种身临其境的感觉，此外，由于仿真系统与生俱来的三维属性、实时交互等特点，给仿真技术的发展也来了极大的推动作用，这就使得虚拟现实技术在今后社会中更加具有生命力。
1.虚拟仿真技术应用于建筑施工中的意义
近几年来，由于国内经济发展需求以及国民需要，建筑工程的开展如火如荼，我国在针对建筑工设计时，在套用规范的基础上，仍然依据加大设计安全系数的方法来实现对建筑受力与变形的控制，这就导致了建筑工程造价普遍过高的现象。建筑设计作为工程实施的基础条件，对整个建筑工程系统以及周边建筑环境都有着重要的意义和影响，并在总体的规划目标等方面给其他的专业设计提供了正确的引导。考虑到建筑内部结构的复杂性与多变性，因此在研究时不得不在施工工艺方面谨慎考虑，从而涉及到信息化设计的全部内容，在此方面，关于优化方案、现场施工等较为少见，这就间接体现了我国建筑建设在信息化技术上存在的不足。
虚拟仿真技术的出现大大弥补了这一不足，虚拟施工技术具备交互性、高度仿真性等优点，通过它建立的设计数字几何模型与施工，不但能同时满足设计师、业主、施工方等参建单位的需要，对多种施工方案展开模拟、验证、对比和优化，并最终找到一种最优的施工方法，实现低成本、短工期、高质量的效益目的。可见，虚拟仿真技术给建筑工程带来了一定的时代挑战意义，虚拟仿真技术在施工中的应用无疑决定着施工方案的优劣与否，它一方面对建筑工程的施工产生影响，另一方面也决定着工程的设计方案。所以说，应用虚拟现实技术建立建筑工程的三维模型，对施工的各个阶段实施三维可视化的模拟，在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置和相互关系，势必有利于我国建设的技术经济效益，对建筑工程的设计与施工都会有非常好的借鉴与指导意义。
2.虚拟仿真技术在建筑设计中的应用
伴随现代化科学技术的飞速发展，计算机网络技术和新型载体的应用越来越广泛，在这种趋势下，传统的园林设计模式必将被淘汰，新的设计理念也就呼之欲出了。“虚拟仿真”设计概念的提出可以追溯道上世纪80年代，它从理论的角度上对园林布局进行分析，认为所有建筑的地理数据都能在多维的虚拟模型中得到表示，这些表示形式除一般的时空维数之外，色彩、光影、甚至声音等因素也被归纳入额外的“维度”中，用以增强视觉信息效果。经过三十多年的发展，虚拟仿真技术渐趋成熟，比较传统模式下的设计理念，虚拟仿真技术打破了传统思维上建筑的局限性，在系统作业上对设计的表达可以说是较为全面的。
如今，虚拟仿真技术的发展方向极为明确，它通过操作系统的便捷性，图形的设计时间快、质量高、系统处理能力强。这些方面的改进势必对建筑设计中虚拟仿真技术的应用产生影响，也将进一步领导建筑设计方法论和本质革新，建筑设计者在园林设计领域的地位也将重新定论。我们可以试着想象，当建筑设计者在挖掘虚拟仿真技术潜能的时候，他们对建筑的复杂性与微妙性的理解也将日益深刻，这不但有利于虚拟仿真技术的发展，对现代建筑工程的设计创新也会有着莫大帮助。
3.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用
计算机在全球范围内的运用，推动了工程仿真模拟技术的迅猛发展，这一阶段，虚拟仿真技术也不断成熟，其优点是可以对施工环境下的复杂环境条件（介质的非均质特性、不连续性和各向异性等因素）进行综合考虑。简单地来说，建筑施工的过程就是把设计图建成实物的过程，虚拟仿真技术在建筑施工中的应用步骤大抵可以分为四个阶段，即工程调研阶段、概念模型抽取阶段、力学模型建立阶段、数值计算以及结果检验阶段。虚拟仿真技术可以将工程结构同环境整合起来并建立理论模型，通过“仿真试验”获取最佳设计方案。
站在传统的角度来看，建筑工程从设计阶段开始，一直到施工执行阶段，由于施工方法的多样性，并且现场情况的可变化性，很难按照设计者的初衷开展作业。而虚拟仿真技术中所建立的仿真系统，无论是施工前后，对工程环境的外景仿真都能做到很好的把握。在建筑工程施工阶段，对于土层规律发生变化而产生沉降时，及时修改施工方案无疑是重要手段之一，在这种土质变化的不确定性因素下，仿真模拟技术远远不能仅靠简单的运算就能解决所面临的问题，它更多地是要进行野外地质调查，到室内试验研究、计算模拟、地质力学模型抽取以及野外验证的全过程，在很大程度上，其准确性与可靠性都决定了工程对地质认识的正确性。
在虚拟仿真系统中，场景中的一切物体，与实体都有着高度的仿真效果。对于建筑物模型，完完全全按照设计图纸进行仔细地建模，并把建筑物旁边环境的场景、道路等也实施建模渲染，与真实场景可谓是如出一辙。虚拟仿真技术作为信息化设计的重要环节，直接左右着信息的来源渠道，可以毫不过分地说，虚拟仿真技术直接影响到建筑信息化设计与施工的实施。它是监督设计施工的法眼，是规避工程风险的有力手段，更是建筑工程建设中不可或缺的内容。其建模内容涵盖了地质与支护的现状观察、位移监测、应力与应变监测、围岩扰动及弹性波测试、支护质量检查等等，至于具体的量测手段、工具和时间，要根据工程现场具体要求而设定。
虚拟仿真技术渗入工程施工中，除了外形三维的仿真之外，声音仿真、动作仿真等“三维外”的技术也有突破，这使得场景的真实感极强，给人的感受尤为逼真。观察者可以从不同的入口进入虚拟仿真系统，在虚拟的建筑模型中边走边看，并从不同的角度实施观察，借助鼠标等媒体工具同虚拟仿真模型实时交互，使漫游场景中所见到的各种实体可以切实地反映现实中的每种状况，它对施工全过程进行模拟，在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系，试验多种施工方法，并在一系列的应用实践之下，取得了举世睹目的应用成效。
此外，针对我国建设工程中的一些不安全因素，如基础沉降、塌方、渗水等不利于工程实施的一系列现象，虚拟仿真技术在工程施工上的应用能够很好的解决此类问题，它不但可以通过建模很好地掌握基础和支护结构的工作状态，利用测量数据对设计进行整改，并指导施工作业；还可以预见事故风险，采取一系列的事前措施，给工程的安全施工提供信息，将工程的事故突发率降至最低；在分析处理量测数据后，通过反馈上来的信息，可以很好地保障施工环境的安全与稳定；另外，通过积累相关的工程资料，也可以作为以后相似工程的实施的重点依据。
虚拟仿真技术应用篇7
abstracttheapplicationofvirtualtechnologytotheteachingofelectronictechnologyisahottopicinthereformofelectronictechnologyinCollegesanduniversities.onthecomputer，themultisimsoftwareisusedtosimulatesomeofthecircuits.itcandemonstratetheexperimentsthatcannotbedoneintheclassroomandlaboratory，andsolvethedifficultiesinlearning，soastoembodytheteachingprinciplesofcombiningtheorywithpractice.therefore，thispaperwillexploretheapplicationofvirtualsimulationexperimentinthecurrentelectronictechnologyteachingreform，andputforwardcorrespondingsuggestionsforitspracticalapplicationmeasures，soastobetteraccomplishtheteachingofelectronictechnology.
Keywordsvirtualsimulationexperiment；electronictechnology；teachingreform；application
相对于传统的电子线路实验，虚拟仿真实验的演示结果与理论值之间的误差更小，参数修改更方便，且电路构造灵活，扩展性非常强，故目前高校电子技术教学改革中不约而同地引入了虚拟仿真技术，本文将针对虚拟仿真实验在高校电子技术教学中的应用进行分析与探讨，从而增强虚拟仿真实验在电子技术教学中的应用效果，提高高校电子技术教学的教学质量及满足培养电子技术专业的人才的需要。[1]
1虚拟仿真技术的优点及应用现状
电子技术是一门实践性非常强的学科，而在课堂上，由于在实验箱上进行实验繁琐且实验数据误差大，教师无法在课堂上演示所有实验。现在一般学校采用的方法是老师讲授完相关理论知识后再由学生在实验室验证，这样容易面造成了理论和实际的分离；另外电子技术高速发展，新电路、新器件不断涌现，而实验室受条件限制无法及时满足各种电路的设计和调试要求，实践环节的缺失影响了学生的学习兴趣与学习效果。
为解决此问题，一味地依靠教师的理论教学是不够的，只有课堂教学与实验结合，才能够从根本上解决。虚拟仿真技术是把multisim仿真软件运用在pC平台上，作为图形操作的界面，与相似的现实中电子实验工作台连接，工作台能够完成与现实一样的实验操作。[2]由于虚拟仿真技术在电子技术中的应用范围主要是电子电路分析、设计及仿真方面，所以普遍采用的是一种eDa软件，因为其实践效果强，环境模拟逼真，教师对这类软件的操作也比较便利，学生在实验课中也能够灵活地对实验参数、电路改造等进行模拟，能够满足学生的实践操作欲望，对其动手能力进行有效锻炼。
2multisim软件的介绍
multisim软件是目前高校引进虚拟仿真实验的重要工具，实质上multisim软件是在windows系统环境下开发出的电路仿真软件，能进行电路瞬态分析、稳态分析、时域和频域分析、噪声分析、直流分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析、电路容差分析等，且可以完成故障模拟及数据储存等要求，其功能十分完善。multisim软件优点：能为用户提供直观的操作界面，便于原理图的设计输入，能够帮助学生进行元件放置及连接、任意拖动引线和进行微调，有利于教师对学生的实践能力评价；元件的划分系列有序，便于学生在数量众多、型号丰富、器件模型繁琐等情况下，快速寻找到所需的元件，节省了实验时间，便于实验的高效进行；丰富了电子设备种类，由于学校对电子实验室的投入限制，电子实验室能够提供的实际设备是有限的，故而很多实验都要因实际原因进行调整，但multisim软件能够提供与实际功能相同的函数发生器、波特图仪字信号、频率计发生器、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、失真度仪、网络分析仪等18种虚拟仪器，以及与实?H完全相同的示波器、数字万用表、信号发生器，既节省了实验室投入成本又便于学生的实践操作；multisim软件的仿真电路的准确性非常高，比如对比传统的SpiCe模型的高频仿真实验，multisim软件采用了高频电路仿真元件模型库及仪表搭建高频电路所进行的高频电路仿真实验，其数据的准确性远远高于SpiCe模型，加之multisim软件能够从计算机上直接进行实验数据曲线、电路原理图、元件库清单等打印，缩短了实验的时间，能够让学生更为直观地了解到自身实验操作的情况。
3虚拟仿真实验在电子技术教学中的应用研究
基于虚拟仿真技术的各类优点，高校的教学情况及学生的学习状况等实际情况，虚拟仿真实验在电子技术教学改革中的应用可以从教学模式及学习组织形态这两方面进行，能够更好地加强其应用效果。
3.1情景式教学
从学习共同体的构建及学生认知特点这两个角度来看，目前电子技术教学所缺乏的是情景式的教学氛围。情景式的教学能够使得学生更快地融入到学习状态、工作环境中，虚拟教学能够较好地营造情景式教学氛围，使得学生在逼真的教学环境中，进行实验操作。学习情景与真实世界的结合，能够提升学生的学习效果。[3]其具体的应用方式是，在电子技术课堂教学中，使用虚拟仿真技术创设出一个虚拟的真实环境，将实验室操作台，图形等难以表达的事物虚拟变化呈现出来，例如在电路实验中，通过电路仿真模拟呈现出现实的电路工作状态，将电路输出结果转化为一个变化的动态过程，使得学生可以直观地观察整个变化过程。教师通过合理的引导将复杂难懂的理论知识形象化，如此学生既能够得到学习的满足感又能更加深入地投入到学习中，教师通过虚拟仿真技术的应用也能够将难解的理论知识通过图形展示、实践操作，逐步展示给学生，解决学生知识难消化的难题。
3.2探究式小组学习
新时代背景下教师不仅要注重学生的理论知识教学，还要对锻炼学生的实践能力，探究式的小组学习，能有效地提升学生的创新实践能力。单个学生对于问题的思考总是有局限性，而多个学生组成学习小组，共同探究问题的解决方法，能够有效地进行创新思维培养，尤其是在电子技术课程中，大部分的知识都需要学生通过实践来验证。例如在模拟电子线路教学中有“三种基本的放大电路分析”的教学内容，教师可以把学生分成三个小组，分别仿真出三种放大电路的输出波形，教师引导学生根据仿真出来的结果对三种组态电路特点进行比较，总结每种电路的优缺点，然后教师提出问题：怎样利用三种基本放大电路构成多级放大电路来改善电路的性能？这样通过对问题探讨的层层深入及师生及学生之间的互动，能够让学生对所学知识的理解更加深刻。
3.3虚拟仿真实验在电子技术教学中的应用举例
振荡电路是电子线路教学中的重点也是难点，要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的fo，且在合闸通电时对于f=fo信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。利用仿真电路图能够很好地模拟从起振到稳福的过程。
虚拟仿真技术应用篇8
关键词：数控教学计算机虚拟仿真技术应用
随着我国经济的快速发展，作为基础行业的制造业需要满足其他行业更高的要求。数控技术是机械制造行业的核心技术，它的水平将会影响到产品的机械产品的加工水平。如今，我国的数控技术人才十分缺乏，如何让学习者掌握数控技术的核心，是数控技术教学过程中的一个重要方面，也是一个难点。由于数控教学和培训的工具都是数控机床，其价格本身就很昂贵，机床的配备能力与学习的实力有关，为了加强学生对数控技术的了解和掌握能力，如果采用计算机仿真技术对数控加工教学环境进行模拟，则也可以很快让学生投入到加工学习过程中，从而可以提高数控教学的质量和教学效果。
1、计算机虚拟仿真技术的意义
传统数控教学模式还是存在很多的弊端。首先，由于数控实验的机械设备都很昂贵，因此，设备的数量与学生的需要是不匹配的，即使是进行分组实验也不能满足。其次，数控教材中所涉及的机械设备范围很广泛，而实验设备就没有办法完全齐全，更没有更新。再次，真是的机械设备给初次进行实验的学生操作带来一些安全的隐患，尤其是没有使用过的人员，操作中更易出现问题，这些都是数控教学遇到的一些阻碍。随着信息技术在各行各业的应用越来越广泛，其发展程度也越来越深层次，数控教学中也出现了计算机虚拟仿真技术。随着该技术的的不断改进，为人、机之间的交互提供了极好的平台，对数控教学具有深远的意义。
2、计算机虚拟仿真技术在数控教学中的应用
2.1建立了全新的学习情景
数控本身就是一门难度系数比较大的学科，学生一开始并不具备任何数控实验、原理结构等方面的基础知识。利用虚拟仿真技术，可以彻底打破原有的空间限制，不仅可以给学生展示机械设备的外部信息，也可以让学生对机械设备的内部原理和工作情况有详细的了解，可以生动直观的体验到设备的学习。比如，在对机床的结构构成、运行原理等方面教学中，如果引入了计算机虚拟仿真技术，可以让学生有一目了然的感觉，凸显出教学意义。其次，仿真教学也可以突破时间的限制，比如在实际过程中加工一套模具肯定需要很漫长的时间，如果运用了虚拟仿真技术，就可以节约大量的时间，比如那些需要经过漫长的加工才能呢个显现出来的变化过程，就可以利用仿真技术，在短时间内给学生一个立体的展示，有助于学生理解数控技术的原理、加工过程等。
2.2节约教育成本
传统数控教学过程中，无论是数控机床编程还是具体的操作都是在真实的机床上进行。受经济因素的影响，教学过程中的实验机床有限。然而国家对数控方面的专业人才需求则在迅速增加，学校有限的资源不能满足学生上机操作的要求，对学生发展有一定阻碍。在数控教学中引入计算机虚拟仿真技术后，对实际设备的需求量就可以相对减少，可以通过相关的软件应用来实现具体的操作等。在传统的操作实习中，也会有大量的材料消耗，举一个简单的例子，如果一个班级的人数为40人，学生实践时间为4周，实践过程中利用10台数控车床，以4人为一个小组进行教学，假设一周完成教师布置的一个项目，则每人每周要消耗2根40×100规格的棒料，整个实践过程中平均每人要消耗8根，总计24元；按正常损耗来计算，刀具的消耗约为30元；其他损耗费约为100元，总计154元，一个班级的总体实践费用则是6160元，学生的消耗费用还是比较高的，另外，还有教师在实践过程中的人力成本。如果在教学过程中引入计算机虚拟仿真技术，则可以节约很大一部分成本，从长期来看，更有助于其可持续发展。
2.3便于教学
在数控教学过程中，如果采用实际的机械设备进行教学讲解，十分不便。在机床上给学生示范时，不能完全保证每个学生都能清楚地了解到每一个动作和注意事项，往往导致教学效果不太理想。而计算机仿真技术的应用，教师可以利用多媒体的方式在学生的计算机屏幕上进行教学内容的演示，使学生可以清晰地了解每一个操作细节，计算机仿真技术也有助于教师对学生进行指导。另外，计算机虚拟仿真软件在数控教学中的应用越来越广泛，还促进了教学过程中制定参数化的评分标准，检验加工程序好坏等，该技术的不断应用为学校与社会化的技能考核与学生水平的鉴定提供了广阔的平台。
另外，由于计算机仿真教学可以极少甚至不用真实的机械设备，因此可以减少其中的不安全因素。由于学生没有形成良好的操作习惯，对加工工艺的了解也不多，因此利用机械设备进行实验时容易发生对刀、编程、输入等方面的错误，导致过限位、撞车等众多安全事故。利用仿真技术就可以很好的解决这一问题。
随着计算机信息技术的不断发展，计算机虚拟仿真技术的应用程度也逐渐加深。由于数控加工是各种制造行业的关键和基础，国家对数控专业人才的需求也不断增大。然而由于多方面的限制，导致学生的数控实践不能采用完全实际机械化，例如资金有限、安全因素等都是数控教学过程中的一些阻碍因素。因此，加强计算机虚拟仿真技术在数控教学中的应用具有重要意义。目前，该技术在数控教学中的应用也越来越广泛。
参考文献
[1]廖建钢.计算机虚拟仿真技术在数控教学中的应用[J].新课程（中），2011（01）.
虚拟仿真技术应用篇9
关键词：虚拟仿真；叉车；培训
中图分类号：tp18文献标识码：a文章编号：1009-3044（2016）03-0272-02
随着特种设备使用率的提升事故率也不断攀升，其中操作不当和故障处置不当占有一定比例，为降低和杜绝这种危险因素，在不损伤真实设备的同时提高作业人员的应急处理能力，虚拟仿真技术被广泛应用在桥式起重司机、门式起重司机、塔式起重司机等多种特种设备高危作业培训考核中，叉车培训考核的虚拟仿真也逐渐普及，各种类型的模拟器层出不穷，但大多都源自汽车驾驶模拟器的模式，并没有体现叉车作业的特点，因此，虚拟仿真技术在叉车培训考核中的实用性并没有得到全面体现，其相关的应用还存在盲区。
1应用现状
现有的叉车虚拟仿真系统主要结合三维视景、立体音效及仿真交互操作台，来进行学员实机操作仿真训练，使其掌握叉车的各种操作技能及技巧。通过模拟各种真实的作业内容，大大提高了培训技能的覆盖面，从而有效的弥补了真机训练时间短、覆盖技能面窄等缺陷，达到熟能生巧的目的，提高了培训效率。还可以全面有效的考核学员各方面的操作技能，同时对单个学员整个培训期间的练习及考试成绩进行数据分析，客观的评价该学员的能力。目前叉车虚拟仿真系统主要分为简便式与仿真式两种。
（1）简便式模拟器概况
简便式模拟器主要实现了对叉车操控部分的虚拟仿真。
硬件部分设置了方向盘、仪表盘、组合开关、点火开关、控制踏板、手刹、座椅、显示器等。软件部分主要针对作业场景、道路、机械运动等作业人员面前的视效进行了模拟，基本是照搬汽车驾驶模拟器的模拟方式，此类模拟器基本实现了叉车培训考核的虚拟，同时提供了理论学习与视频演示，具有安装灵活、使用简便的优势。
（2）仿真式模拟器概况
仿真式模拟器实现了对叉车操控、作业人员的临场感与真实操作感上的虚拟仿真。
硬件部分分为用户端与管理端，用户端依据叉车真实比例设置了叉车的车身与驾驶式，驾驶室中设有方向盘、仪表盘、组合开关、点火开关、控制踏板、手刹、座椅、操纵杆等，管理端设置了微机一台，显示部分通过投影机与投影屏实现。软件部分主要针对叉车门架与属具、作业场景、道路、机械运动等作业人员3600视效进行了模拟，这在叉车操作的真实感上超越了简便式模拟器的模拟方式，此类模拟器对常用叉车类型的培训考核实现了较全面的虚拟，对作业人员的培训考核效果更接近于真是车辆，同时提供了理论学习与视频演示，具有设置灵活、仿真度高、临场感强的优势。
2存在的问题
现有叉车虚拟仿真系统在培训考核的成本方面，能够有效解决，油价成本高，教培人员成本费用上升，可用训练场地趋紧，隐性培训事故成本相对较高的问题。在培训考核的安全性方面，能够有效的预防学员进行训练时对机器、自身、教员以及其他财产带来意外和风险，避免因使用真机操作不熟练可能造成的安全事故。在培训考核的灵活度方面，能够不受白昼、阴雨天的影响，彻底解决因天气问题造成的教学不便。同时提供了基础知识、视频教学、机械构造、限道行驶、货场驾驶、移库装卸货物、堆垛作业、货架堆放、货物移库、自由练习模块式的系统学习。但是，现有叉车虚拟仿真系统大多将主要精力放在叉车操控技能与作业场景的逼真度上，而在系统原理与安全事故相关因素方面存在很多盲区。
1）叉车类型
目前叉车虚拟仿真系统主要涉及内燃式平衡重叉车与蓄电池式平衡重叉车两种较常用的叉车类型，然而，叉车依据作业环境的不同分类繁多，例如：内燃侧面叉车、插腿式叉车、前移式叉车、三向堆垛叉车、托盘堆垛车、防爆叉车等。各种类型的叉车针对不同的工况其应用程度也不同，例如仓库类的场所场地狭窄堆垛作业较多，那么对侧面叉车与堆垛车的应用就更广泛一些。依据针对性考核的要求，目前已有的叉车虚拟仿真系统就无法进行此类叉车的培训考核。
2）系统原理仿真
目前叉车虚拟仿真系统虽然提供了基础知识与视频教学，但是多以文字介绍与实际操作为主，缺乏主要部分系统结构的分解动画演示与原理仿真。文字介绍与实际操作教学虽然也兼顾一定的系统性与直观性，但是并不能清晰地演示各部件之间的连接关系与系统的工作原理，而且实物较笨重通过视频教学的方式不能全面灵活的展示整体与细节构成，不便于学员有针对性的选择学习。
3）视角设置
目前叉车虚拟仿真系统在作业人员的视角设置上，多效仿汽车驾驶模拟器以前方视角为主，对叉车的后方与侧方的视角涉及较少，而叉车在行进中与汽车最大的区别在于，一旦载货基本上以倒向行驶为主，那么后方视角此时将成为叉车行驶的主要视角，也是确保安全的主要方面，忽略以后方视角倒向行驶的训练违背了叉车作业的基本原则。
4）事故模拟
目前叉车虚拟仿真系统缺乏对经典安全事故的仿真模拟，无法对事故相关的参数进行精确设置，相关的安全因素不能实时产生，事故效果的真实度不高，不能完整的正确展现事故现象，准确合理的事故处理交互性不强。提高学员对于安全事故的应对能力才是叉车培训考核的主要目的。
3解决途径
叉车虚拟仿真系统不但要注重安全教育和驾驶训练，更重要的是最大程度上减少安全事故的发生，减少事故发生就要了解设备的类型、原理、工作方式等，采用虚拟仿真技术就要体现独有的特点与优势，要跳出传统教学的模式，以最大限度的交互性学习来解决这些问题。
1）加强功能整合
目前的常用叉车除了内燃式平衡重叉车与蓄电池式平衡重叉车外还有前移式叉车，前移式叉车是仓储叉车的一种，主要用于对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业，应用面比较广。由于三种类型的叉车在操作台方面均存在差别，其中前移式差别较大，这就需要从相通的操控部分入手，对比他们的相同与不同之处，将相同的操控部分作为操作台的基础控制装置，不同的控制部件可采用隐藏方式设置，并通过模式开关控制开启与关闭。只有通过控制功能的整合才能提高叉车虚拟仿真系统的实用性。
2）加强分解交互
叉车虚拟仿真系统应构建主要部件与系统的三维精细模型，系统构造可组合分解，并可多角度观察，应通过动画方式展现设备的原理与工作流程。例如：底盘应有分离的三维仿真模型和装配动画，工作部分应有系统工作节点与流程的动画演示，动力部分应有能量转化过程、机械运动过程与动力传动过程的动画演示，电气设备应有主要电器元件的工作过程与电路流通过程的动画演示。各系统的动画演示与分解装配还应按流程节点实现分段控制，并加入交互控制便于学员掌握学习进度。各环节的演示还应实现局部放大功能便于学员详细了解相关原理。
3）加强视效范围
倒向行驶是叉车作业的主要方式。叉车虚拟仿真系统应构建后视方式，显示方式应有前后双向显示屏，显示屏应显示前方、侧方、后方视角，同时，应加入追踪视角，并加强主视角、侧视角与后视角的视效，特别是载货时货物侧方的视角效果。
4）加强事故建模
叉车虚拟仿真系统应构建专门的事故应对模式可以让学员对事故详细认识与全面了解，提高学员的事故处理能力。通过输入典型事故的各项参数产生事故模型，展示事故产生原因和处理方法，还可以对各种突发事件事故进行模拟培训，以增强学员队突况的应变能力。
目前的叉车虚拟仿真系统大都以操作教学为主，辅助简单的理论教学，都属于传统的培训模式。在这种培训模式中，按部就班的成分较多，以操控知识为主。事实上，传统教学知识结构的线性化，限制了多层次、多角度地获得知识信息，没有构成系统化和概括化的教学体系，教学运用的局限性较大。要实现降低事故隐患还应构建具有复杂性、模糊性、自学习性、相关性等多种特征的仿真系统，从根本上解决与安全事故因素相关的叉车虚拟仿真系统盲区。
虚拟仿真技术应用篇10
关键词：结构实验仿真实验
建筑结构实验是土木工程专业实践教学中的核心课程，培养学生的动手能力和专业素养有着不可替代的作用。针对目前高校建筑结构实验课程运行的现状，使得教师面对繁重的实验教学任务而感到心有余而力不足。随着计算机硬件平台在高校中的普及，为仿真实验提供了发展的空间。仿真实验作为突破物质条件限制的补充教学手段，逐渐被应用到高校的实践课程中。但是，仿真实验这种新的教学平台和教学方法在实验教学中怎样合理应用？怎么发展？还些问题值得探讨。
建筑结构实验本质是一门实验科学。任何结构理论的提出和验证都必须以严谨的实验为依据。对于高校的土木工程专业学生而言，能有充足的时间、空间和必要的实验器材在课内、课外进行各种类别、层次的结构实验学习，对学生的动手动脑能力及探索创新意识的培养效果是显而易见。[1]
由于土木工程专业连年扩大招生规模，在校学生基数的不断增加，但是学生的人均实验场地和实验设备的台套数无法匹配，现有的实验仪器更新速度较慢，老旧设备普遍存在不同程度的缺陷，致使结构实验的教学质量无法得到有效保障。矛盾较为突出的高校甚至采取压缩实验项目，增加额定实验人数等措施；加之，学校没有足够的人力、物力将建筑结构实验室进行全面开放，致使学生实验课时间不够充裕，学生只能在排定的实验课才可进实验室，课时中还需花费一定的时间对实验过程、实验仪器进行熟悉和调整，因而实验比较匆忙，学生难以在短时间内对实验仪器原理、使用方法、实验设计方案进行消化，对实验中看到的现象也没有机会深入研究，这些原因直接影响到结构实验教学的效果。[2]结构实验教学遇到的客观困难，短时间内无法得到有效解决，于是仿真实验作为替代方案逐渐在实验教学中占据了一席之地。
结构仿真实验虽然有着不少特色或优势，但要清醒的认识到，它只能作为常规教学手段的补充，并不能完全取代真实的结构实验。就目前的仿真实验软件来说，它无法真正模拟出实际的结构实验操作环境，并给学生带来听觉、触觉和视觉的全方位真实感受。[3]作为一门实践课程，建筑结构实验教学的一个重要任务是通过对仪器设备的操作，锻炼学生的动手能力，但在仿真实验中，学生只能在电脑前操作。另外，仿真实验的介入也减少了教师和学生的互动过程，教学活动单一，略显乏味。针对当前结构仿真实验系统的不足，应合理选择教学方法，提高教学质量，改进完善仿真软件系统。
1.仿真实验系统必须与真实实验有机结合
结构实验教学不能完全依靠仿真实验软件，实践中应该着重把仿真实验选作预习、复习实验的途径，而主要的学习过程还是采用传统的实验室教学效果较好。这样学生在进入实验室前，通过仿真实验预演，已经可以对实验的过程步骤、仪器的外观结构有了一定的了解，防止盲目操作损坏设备。教师在实验课上就可以把教学重点放在实验技巧、实验现象、实验意义等较高层次的知识面上。而课后学生也可以利用仿真实验软件进一步领悟所学知识，有时间补充测量额外的数据，加以分析，加深对实验的理解。
2.仿真实验系统的测量结果必须符合实际
结构仿真实验测量模拟过程还比较僵化。必须进一步完善结构仿真实验测量结果的生成机制，在实验良好重现性的基础上，虚拟出真实实验测量结果的不确定性。这就要建立在大量实际实验测量数据分析的基础上，找出随机误差的分布规律，并考虑到一定的实验系统误差因素，添加和改良各种随机模拟测量程序代码组合，合理生成数据误差。
3.仿真实验系统的过程应该多样变化
仿真实验一般展现的都是固定的实验现象；仿真实验缺乏实验突发事件的教学条件。事物都有两面性，仿真实验仪器的正常运行、精确测量消除了学生排除故障和常规检修仪器的练习机会，也减少了因实验结果出现偏差，回溯误差来源的训练。而这类训练在真实实验教学中是重要的内容。因此，在仿真实验中必须要能够展现多样变化的实验过程、实验现象和实验细节。包括正常的和一些不正常的内容，给学生错误操作的机会，并适宜地进行教授错误出现的原因原理。实验中可以随机设置出一定的干扰，有时也可以加入中断事件，制造出不合理的测量现象或结果，在有限的提示下，引导学生去分析解决问题。
4.仿真实验系统的开发与发展必须加入创新机制
现阶段结构仿真实验系统主要采用按实验项目分成独立程序的结构，每个实验项目的步骤过程基本都是程序预先设置好的，学生实验有些按部就班的感觉，束缚了实验拓展的空间。在这方面仿真实验的短期改进可以在每个单项实验中加入多种实验方式方法和选做实验供学生学习实践，分层次、分难度来丰富实验内容。而将来的仿真实验必须模糊现有的实验项目之间的界限，应该以具体的仪器为对象建模，单独封装，有独立的操作接口，建立广泛的仪器设备模块库。这些仪器对象能够实现跨实验的自由组合，通过标准通讯界面协同工作来集成复杂的实验。为研究性实验、探索性实验建立自由平台，鼓励学生选择和组织不同实验仪器，自主设计创新实验项目和方法。这样做才利于启发学生的求知欲和想象力，培养其发散思维能力。
5.仿真实验的运行平台必须考虑未来发展的需要
“云计算”时代即将来临，以ChromeoS为代表的在线应用指引了未来软件发展的方向。作为一款软件，结构仿真实验系统也必须适应技术的进步，实现跨平台运行，才会有更大的应用空间。
虚拟仿真技术作为一个新型的教学媒体能够实现学习过程的情景化及自然交互性，在实践教学中有着极其巨大的应用前景，将会逐渐受到实践教学工作者的重视和青睐。目前，仿真实验教学系统的发展任处在初级阶段，还有很大的发展空间，应在实践中认真教研，恰当使用、合理开发，通过不断丰富和完善，才能实现与真实实验教学的融合。
参考文献：
1.苏晓华，初艳鲲.房屋建筑虚拟试验系统的研究[C].现代电子技术，2006（20）：75-77.
2.王凯英，廖明军.虚拟现实技术在土木工程教学中的应用探讨[C].中国现代教育装备，2010（3）：72-73.