时间：2022-07-09 08:18:59
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇仿真技术论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
伴随着科学技术与现代教育技术的发展，各种先进技术被广泛运用到教学领域中，仿真技术作为一种新兴的技术，同样也被运用到电子专业的教学当中，且对促进教学质量与效率的提升，起到了举足轻重的作用。以下笔者以“放大电路”的学习为例，对仿真技术在电子专业教学中的应用进行探讨。在模拟电路中，放大电路是一个极为关键的构成部分，其中最为基本的电路形式就是共射极放大电路。因此，在放大电路教学过程中，首先应当利用多媒体课件对相关的知识点进行说明，例如信号放大的基本概念、共射极电路的构成、各个组成部分的作用、放大电路的动静态特性等。
在对问题进行设计时，可以设计以下问题：怎样在放大电路输入端添加正弦信号？输出信号是否会出现变化？电压放大倍数与什么因素相关？倘若对电路的偏置予以调整，那么输出信号又将发生怎样的改变？之后通过Multisim软件建立共射极电路，然后再展开以下仿真实验。共射极放大电路图如图1所示。将Simulate菜单内的Anslysis下的DCOperatingPoint命令打开，进而得到静态的参数：VB=1.82V，VC=4.84V，VE=1.20V。将正弦电压信号（幅值是5mV）添加在输入端，进而对处于空载状态与接10kΩ负载下的放大电路的输出电压波形予以测定，进而得出参数值分别是1.2V、753.7mV，具体如图2所示。对输入信号的幅值予以改变，输入电压增加到15mV，而在此时输出电压波形如图3（1）所示。对偏置电阻予以改变，把电阻Rb1增加至25kΩ，最终所得到的电压波如下图3（2）所示。通过对上述仿真结果的总结与分析，可以得出以下五点结论：第一，当输出电压大于输入电压幅值时，电路具备电压放大的功能；第二，当输入电压和输出电压在相位上相差180º时，共射极电路具备反相功能；第三，在输入信号较大，且输出信号正负半周不对称时，将会出现失真的现象；第四，放大电路当中的放大倍数和负载有一定的联系，其中当负载小时，放大电路的放大倍数就小，反之，负载大，放大倍数也大；第五，当偏置电阻Rb1增加至一定值时，输出电压波形的负半周会发生失真的现象。
二、仿真技术在教学中的优势及注意事项
在中职电子专业教学中应用仿真技术，具有一定的优越性。一是应用范畴比较广，且有极强的拓展性。仿真教学能够提供多种多样的实验教学程序与实验电路板，能够广泛运用于各种电子课程，例如模拟电子技术、电子测量技术等。二是有比较高的效率。仿真技术能够提供各种信号源、数字存储示波器等虚拟仪器，能够进行数据的采集与处理，展开温度检测控制，以及进行电路设计实验等。三是有较强的趣味性。在教学过程中进行仿真教学，能够极大地激发学生学习的兴趣与热情，将全部的精力都投入到教学活动中。此外，仿真实验的成本较低，可以随时展开仿真教学。
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。
（1）实验教学从属于理论教学，实验教学得不到足够的重视，实验是为验证理论知识，理论教学和实践教学相脱节；
（2）实验内容陈旧，无法赶上移动通信新型器件和装置的发展，缺乏新的实验教学手段和方法；设备的更新换代比较慢，实验的开展受到硬件实验设备的限制，跟不上技术革新的步伐；
（3）验证性实验多，综合性实验以及创新性实验少，在实验方法上基本是简单的模仿，学生被动学习，缺少积极的思维和创新，也没有探索的目标和方向，没有良好的实验教学改革措施；
（4）在移动通信原理课程中，关于调制解调等有关内容偏重理论，太过抽象，枯燥乏味。受资金和仪器设备不足等实验条件的限制以及学时较少的影响，很多移动通信原理实验（例如正交频分多路实验）不能由学生实际动手完成，一些实验内容仅仅能验证理论课学习的内容，显然对学生创新能力的培养是非常不利的。积极探索移动通信原理实验教学的改革，尝试开展仿真创新实验教学，对于学生更好地学习移动通信原理课程，培养创新能力起着重要的作用。
2仿真教学的引入与创新能力的培养
传统的移动通信原理课程理论教学，大多重在讨论某种技术或算法的原理及其理论推导，以方便理解调制解调器原理和无线电波变换过程，从而加深信源编解码和信道编解码、无线电波发射与接收等知识的理解。在常规的实验课上，对移动通信实验原理的讲解也要在黑板上书写，既不够形象、直观，又比较呆板。由于有大量的波形分析内容，教师在黑板上画图也是一件比较困难的事情，而且学生不易理解。在传统的设计性实验中，学生常因受到固定的实验设备的束缚而改变实验设计思路，不可避免地存在错误和不足，致使电路调试费时费力，甚至引起元器件和仪器设备损坏，使实验不能达到预期效果。因此，在移动通信原理实验教学中引入仿真实验，是对理论课教学的必要补充。学生可以充分利用仿真实验软件在数据采集、储存、分析、处理、传输及控制等方面的强大功能，进行方案的论证、选定和电路的设计，可以方便地改变参数来调整电路，使之更好地接近设计要求，设计出较为理想的电路。学生还可以根据要求输出电路的测试参量或波形，作为真实电路调试的依据和参考；可利用计算机进行不同的仿真操作，得到与使用实际实验装置进行真实实验相同的结果。另外，一些较为复杂的移动通信创新性实验和综合性实验，无法通过模拟实验完成实验课教学，但是通过引入仿真教学，便可以扩大实验教学的维度、扩大了实验教学的可操作性。移动通信是通信原理、高频电路和信号处理的交叉学科，学生只通过理论教学很难理解学科交叉性，对移动通信原理的理解也不够全面。通过引入仿真教学，既能加强学生对移动通信原理的认识，又能加强学生对实际电路的认识，为后续课程学习打下坚实的基础。仿真实验教学的引入，很好地支持了移动通信原理的学习，可以进行新技术的研究，拓展学生的工程意识，提高设计调试电路的灵活性，最大限度地发挥学生的创新思维，开阔学生的视野。
3仿真教学开展实例分析
3．1理论教学与正交调制解调分析
正交调制解调系统的原理是把整个可用信道频带B划分为N个带宽为f的子信道，把N个串行码元变换为N个并行的码元，将高速信号变换为低速的并行子数据流，分别调制这N个子信道载波进行同步传输，并在终端分开正交信号。信号的调制和解调实际是采用数字信号处理的方法来实现的。先将信号串并变换成低速支路，各支路的调制可以采用数字调制方式，然后进行快速傅里叶逆变换（IFFT）、快速傅里叶变换（FFT）来实现。
3．2正交频分电路仿真实验分析
通常在正交频分电路分析中，往往会忽略讲解和分析子载波调制快速傅里叶变换和反变换等内容。让学生从理论公式推导中理解OFDM原理，并利用Matlab编程实现不同子载波数的调制信号，可以验证对子载波数调制状态的影响，进一步验证理论公式并加深理解。可以用理论推导和实验验证两种方法来理解调制。通过正交频分各步骤的波形图，形象地描绘信号调制解调的过程，逼真地显现出真实信号传输变化的实时动态过程。
（1）确定参数。假设参数为：子载波数为8，FFT长度为8，符号速率、比特率、保护间隔长度为2，信噪比12，插入导频数。基本的仿真可以不插入导频，导频数可以为0。通过运行仿真及修改参数设置，教师可引导学生逐步实验，观察分析仿真结果并给出结论。通过示波器模块可以直观地观察到二进制随机信源。
（2）产生数据。使用随机数产生器产生二进制数据。可以将原序列化为16进制的码元图，通过改变数据率观察仿真波形。
（3）子载波调制。利用Matlab工具仿真实现BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等4种调制方式。按照星座图，将每个子信道上的数据映射到星座图点的复数表示。通过改变支路不同的调制方式，观察到仿真波形，每次课都会有各式各样新的实验波形，可以直观地观察到二进制随机信源，以及将一路高速数据转换成多路低速数据的波形。
（4）IFFT运算。对上一步得到的同相分量和正交分量进行IFFT运算。为便于理解，可采用仿真软件直观地表现子信道上的数据与OFDM符号之间傅里叶逆变换关系。当子信道的脉冲为矩形脉冲时，具有sinc函数形式的频谱。当改变系统（N）时，OFDM功率谱形状也随之改变。
（5）加入保护间隔，加入噪声。由IFFT运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据，并将符号尾部G长度的数据加到头部，构成循环前缀。
（6）并串转换。将每个符号分布在子信道上的数据还原为一路串行数据。
（7）FFT运算。对每个符号的同相分量和正交分量按照（Ich＋Qch×i）进行FFT运算。由于噪声和信道的影响，接收端收到的每个子信道上的数据，映射到星座图不再是严格的发送端的星座图。将得到的星座图上的点按照最近原则判决为原星座图上的点，并按映射规则还原为一组数据。利用以上设计的信号，在Matlab中编程实现该信号的调制，画出调制前后信号的时序图。此时，学生容易理解此种调制方式为何IFFT被称调制。在此基础上，学生通过理论分析以及Matlab实验画图验证，进一步加深了对正交频分电路的理解。
4结束语
关键词：数字滤波器MATLABFIRIIR
引言：
在电力系统微机保护和二次控制中，很多信号的处理与分析都是基于对正弦基波和某些整次谐波的分析，而系统电压电流信号（尤其是故障瞬变过程）中混有各种复杂成分，所以滤波器一直是电力系统二次装置的关键部件【1】。目前微机保护和二次信号处理软件主要采用数字滤波器。传统的数字滤波器设计使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新计算，在设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量很大。利用MATLAB信号处理工具箱（SignalProcessingToolbox）可以快速有效的实现数字滤波器的设计与仿真。
1数字滤波器及传统设计方法
数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类，根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可将数字滤波器分为两种，即无限长冲激响应（IIR）滤波器和有限长冲激响应（FIR）滤波器。
IIR数字滤波器具有无限宽的冲激响应，与模拟滤波器相匹配。所以IIR滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。FIR数字滤波器的单位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足所要求的转移序列或脉冲响应的常数问题，设计方法主要有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。
在对滤波器实际设计时，整个过程的运算量是很大的。例如利用窗函数法【2】设计M阶FIR低通滤波器时，首先要根据（1）式计算出理想低通滤波器的单位冲激响应序列，然后根据（2）式计算出M个滤波器系数。当滤波器阶数比较高时，计算量比较大，设计过程中改变参数或滤波器类型时都要重新计算。
设计完成后对已设计的滤波器的频率响应要进行校核，要得到幅频相频响应特性，运算量也是很大的。我们平时所要设计的数字滤波器，阶数和类型并不一定是完全给定的，很多时候都是要根据设计要求和滤波效果不断的调整，以达到设计的最优化。在这种情况下，滤波器的设计就要进行大量复杂的运算，单纯的靠公式计算和编制简单的程序很难在短时间内完成设计。利用MATLAB强大的计算功能进行计算机辅助设计，可以快速有效的设计数字滤波器，大大的简化了计算量，直观简便。
2数字滤波器的MATLAB设计
2.1FDATool界面设计
2.1.1FDATool的介绍
FDATool（FilterDesign&AnalysisTool）是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATLAB6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱（FilterDesignToolbox）。FDATool可以设计几乎所有的基本的常规滤波器，包括FIR和IIR的各种设计方法。它操作简单，方便灵活。
FDATool界面总共分两大部分，一部分是DesignFilter，在界面的下半部，用来设置滤波器的设计参数，另一部分则是特性区，在界面的上半部分，用来显示滤波器的各种特性。DesignFilter部分主要分为：
FilterType（滤波器类型）选项，包括Lowpass（低通）、Highpass（高通）、Bandpass（带通）、Bandstop（带阻）和特殊的FIR滤波器。
DesignMethod（设计方法）选项，包括IIR滤波器的Butterworth（巴特沃思）法、ChebyshevTypeI（切比雪夫I型）法、ChebyshevTypeII（切比雪夫II型）法、Elliptic（椭圆滤波器）法和FIR滤波器的Equiripple法、Least-Squares（最小乘方）法、Window（窗函数）法。
FilterOrder（滤波器阶数）选项，定义滤波器的阶数，包括SpecifyOrder（指定阶数）和MinimumOrder（最小阶数）。在SpecifyOrder中填入所要设计的滤波器的阶数（N阶滤波器，SpecifyOrder＝N-1），如果选择MinimumOrder则MATLAB根据所选择的滤波器类型自动使用最小阶数。
FrenquencySpecifications选项，可以详细定义频带的各参数，包括采样频率Fs和频带的截止频率。它的具体选项由FilterType选项和DesignMethod选项决定，例如Bandpass（带通）滤波器需要定义Fstop1（下阻带截止频率）、Fpass1（通带下限截止频率）、Fpass2（通带上限截止频率）、Fstop2（上阻带截止频率），而Lowpass（低通）滤波器只需要定义Fstop1、Fpass1。采用窗函数设计滤波器时，由于过渡带是由窗函数的类型和阶数所决定的，所以只需要定义通带截止频率，而不必定义阻带参数。
MagnitudeSpecifications选项，可以定义幅值衰减的情况。例如设计带通滤波器时，可以定义Wstop1（频率Fstop1处的幅值衰减）、Wpass（通带范围内的幅值衰减）、Wstop2（频率Fstop2处的幅值衰减）。当采用窗函数设计时，通带截止频率处的幅值衰减固定为6db，所以不必定义。
WindowSpecifications选项，当选取采用窗函数设计时，该选项可定义，它包含了各种窗函数。
2.1.2带通滤波器设计实例
本文将以一个FIR滤波器的设计为例来说明如何使用MATLAB设计数字滤波器：在小电流接地系统中注入83.3Hz的正弦信号，对其进行跟踪分析，要求设计一带通数字滤波器，滤除工频及整次谐波，以便在非常复杂的信号中分离出该注入信号。参数要求：96阶FIR数字滤波器，采样频率1000Hz，采用Hamming窗函数设计。
本例中，首先在FilterType中选择Bandpass（带通滤波器）；在DesignMethod选项中选择FIRWindow（FIR滤波器窗函数法），接着在WindowSpecifications选项中选取Hamming；指定FilterOrder项中的SpecifyOrder＝95；由于采用窗函数法设计，只要给出通带下限截止频率Fc1和通带上限截止频率Fc2，选取Fc1＝70Hz，Fc2＝84Hz。设置完以后点击DesignFilter即可得到所设计的FIR滤波器。通过菜单选项Analysis可以在特性区看到所设计滤波器的幅频响应、相频响应、零极点配置和滤波器系数等各种特性。设计完成后将结果保存为1.fda文件。
在设计过程中，可以对比滤波器幅频相频特性和设计要求，随时调整参数和滤波器类型，
以便得到最佳效果。其它类型的FIR滤波器和IIR滤波器也都可以使用FDATool来设计。
Fig.1MagnitudeResponseandPhaseResponseofthefilter
2.2程序设计法
在MATLAB中，对各种滤波器的设计都有相应的计算振幅响应的函数【3】，可以用来做滤波器的程序设计。
上例的带通滤波器可以用程序设计：
c=95;％定义滤波器阶数96阶
w1=2*pi*fc1/fs;
w2=2*pi*fc2/fs;%参数转换，将模拟滤波器的技术指标转换为数字滤波器的技术指标
window=hamming(c+1);%使用hamming窗函数
h=fir1(c,[w1/piw2/pi],window);％使用标准响应的加窗设计函数fir1
freqz(h,1,512);％数字滤波器频率响应
在MATLAB环境下运行该程序即可得到滤波器幅频相频响应曲线和滤波器系数h。篇幅所限，这里不再将源程序详细列出。
3Simulink仿真
本文通过调用Simulink中的功能模块构成数字滤波器的仿真框图，在仿真过程中，可以双击各功能模块，随时改变参数，获得不同状态下的仿真结果。例如构造以基波为主的原始信号，，通过Simulink环境下的DigitalFilterDesign（数字滤波器设计）模块导入2.1.2中FDATool所设计的滤波器文件1.fda。仿真图和滤波效果图如图2所示。
可以看到经过离散采样、数字滤波后分离出了83.3Hz的频率分量（scope1）。之所以选取上面的叠加信号作为原始信号，是由于在实际工作中是要对已经经过差分滤波的信号进一步做带通滤波，信号的各分量基本同一致，可以反映实际的情况。本例设计的滤波器已在实际工作中应用，取得了不错的效果。
4结论
利用MATLAB的强大运算功能，基于MATLAB信号处理工具箱（SignalProcessingToolbox）的数字滤波器设计法可以快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器，设计方便、快捷，极大的减轻了工作量。在设计过程中可以对比滤波器特性，随时更改参数，以达到滤波器设计的最优化。利用MATLAB设计数字滤波器在电力系统二次信号处理软件和微机保护中，有着广泛的应用前景。
参考文献
1．陈德树.计算机继电保护原理与技术【M】北京：水利电力出版社，1992.
2．蒋志凯.数字滤波与卡尔曼滤波【M】北京：中国科学技术出版社，1993
3．楼顺天、李博菡.基于MATLAB的系统分析与设计－信号处理【M】西安：西安电子科技大学出版社，1998.
1.1建设思路
通过仿真模拟教学平台的搭建，将学校教育方式转化为以学生为中心的教学模式。为学生提供全时段全方位的理论与实践学习资源，帮助提升岗位核心竞争力，为学校提供新的理实一体化教学模式，提高信息化教学水平，最终实现校企在人才培养上双向互助，提升社会服务能力。
1.2建设内容
高职建筑工程技术专业主要培养从事建筑工程施工与管理、工程测量、工程预决算及工程监理等工作，具有理论基础扎实、专业素质高、实践能力及可持续发展能力强，擅识图、能计算、懂技术、会管理的复合型、创新型、发展型技术技能人才。因此，我们从分析本专业所对应的核心职业岗位（施工员岗位）工作任务与专业能力的要求，按照虚拟企业、虚拟场景、虚拟设备以及虚拟工程项目、企业生产工具、生产对象、生产场景、基地管理制度等原则，构建专业仿真实践教学体系。
2模拟实训项目的开发
虚拟实训项目的开发以构建符合仿真教学实际的“教、学、管、评、控”的运行模式为原则，以深化学校理实一体的人才培养模式为指导，深入分析建筑技术应用与施工管理教学过程，通过虚拟技术紧扣施工工艺、直击教学难点，实现多维仿真和真实场景模拟，提高学生学习的主动性；通过网络技术辅助学生课下练习、及时巩固知识，实现单人训练、多人竞赛和互动交流，提高学生学习的积极性；同时，通过数据库技术跟踪学生学习轨迹，实现学生知识点掌握情况的统计与分析，提高教学评价的科学性。
2.1构建仿真教学“教、学、管、评、控”的运行模式
围绕“教”与“学”建立虚拟仿真教学系统、资源库系统、题库系统、数据管理系统；围绕“管、评、控”实现统一登录用户界面、数据信息系统的建立，实现教学信息的有效传递与分析反馈，合理安排和及时调整教学进度。实现平台功能与内容的嵌入。
2.2解决传统教学弊端，实现立体化的教与学
仿真虚拟教学系统的建设，着重规避传统教学的弊端，扩充专业教学和信息资源，利用技术优势，直击教学难点。结合实际的教学内容，设计仿真实训项目脚本的深度。以学校专业化的教学力量为依托，以企业成熟技术与先进技术应用为基础，通过项目的顶层设计、需求调研、规范专业教学基本要求、制订专业教学标准，开发核心课程，不断提高教学深度。
2.3依托专业教学管理数据库，合理安排教学
建立数据管理系统，实现教学安排的规范性及教学信息反馈的搜集，便于合理调整教学进度与方式。通过资源、课程的管理，让专业教师实现个性化、针对性的课程安排和设置；通过练习、考试、经验积分的管理，实现教学成果的考察及数据信息反馈搜集。
3仿真模拟实训的效果
3.1学生层面：提升知识整体贯穿能力，提高学生岗位核心竞争力
仿真虚拟实训项目的开展实现了信息化教学资源的任意调用，它以学生对建筑领域核心岗位项目的学习作为一个整体，以虚拟技术还原真实的施工场景，通过施工现场的三维展示和立体情境漫游，能够在课上、课下为学生提供系统化的技能知识点串联和全天候的校内实践操作机会，剔除了以往学生实践的时间和空间限制，将理论与实践相融合，让学生更好的掌握教学内容，熟悉技能实际应用需求，培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，有效的提高了学生岗位核心竞争力，为职业发展奠定良好的基础。
3.2学校层面：以教学信息化建设带动教学改革，促进专业建设
在教学过程中引入计算机、虚拟仿真等现代技术，解决了专业教学理论课堂抽象生硬，施工细节讲解不到位、工艺操作方法难以演示的问题，其次，通过仿真模拟教学，将学生碎片化的知识进行系统性的整合，提高学生的专业知识和技能运用，为专业教学改革提供了全新的思路，有助于提升本专业的建设水平。
3.3社会层面：有利校企合作项目的开展，促进学校与社会人才的接轨
1车工技术实习方案
1.1车工技术实习内容及工艺
车工技术实训的主要内容包括：认识车床、端面的车削、外圆面的车削、台阶的加工，切槽与切断加工，螺纹加工，二次装夹加工，图1的是实习加工的典型零件，包含各个主要练习内容。该零件的加工工艺主要包括：装料，车平外端面，试切对刀，车外圆面，粗车大径，精车大径，粗车小径，精车小径，车倒角，车退刀槽，车外螺纹，卸料，二次装夹，试切对刀，车外圆面，粗车二阶，精车二阶，倒角，切断。
1.2实习教学安排
完整的整个实习周期需要42学时。其中理论教学8学时，由老师利用多媒体教学，让学生对机床的构造和操作上有了基本的了解，其余时间教师现场示教、学生上机操作。实习安排如下：从大量学生的实际情况来看，多数错误发生在上机前期，尤其是由于机床操作不熟练造成的扎刀、撞刀、试切不准等错误屡见不鲜，故在正式加工之前，先使用工程塑料毛坯，供学生练习。尼龙棒是最常用的塑性毛坯材料，它具有良好的韧性、耐磨力强、耐油、抗震、拉伸、弯曲强度好，并具有吸水性小、尺寸稳定性好等特点，在加过程废屑成带状，避免了因废屑飞出的危害，减少了学生因进退刀错误，加工切削量过大等造成的事故发生。因为工程塑料弹性系数大，在车削螺纹中让刀明显，所以取消螺纹车削的内容，使用工程塑料进行车削的时间约为20学时，剩余12学时实践时间用于金属切削及螺纹车削的教学。
2仿真加工训练的优点
2.1学生操作中的重点和难点
车工技术实训主要是实践性训练，受学校资源限制，在实习过程中不能对学生实现一对一辅导，而学生在独立操作时，往往容易忘记操作要点，产生误操作。表2是学生常见的误操及其后果。从表中可以看出，在车工技术操作中，很多错误操作的原因是很简单的，虽然教师三令五申，但是总是难以避免。学生在实训中出现的误操作往往是由于心理原因，而采用工程塑料作为加工工件后，学生的畏难情绪明显降低，减少恐惧心理增加了学生的自信心去尝试把工件做出来。即便不小心勿操作了也可避免刀具或机床的损伤，减少人身伤害。所以使用尼龙圆棒进行加工，对降低误操作的严重后果有着重大的意义。
2.2实验室建设的经济效益分析
我校在以往的实训中，平均磨刀间隔时间为25工时，采用塑料工件后，平均磨刀间隔为100工时，刀具的年损耗量有之前的3000元/年降低到1000元/年。以往用金属材料直接练习加工，对45号钢材消耗较多，以4.5元/公斤技算，平均每个实训周期下来消耗的材料约2500元，而采用尼龙塑料作为练习材料，用45号钢作为成品加工，这样节省练习的消耗，每个周期大约能节省1000元，大大的节省的实验耗材的损耗，节约实验成本。
3仿真加工存在的不足之处
当然，工程塑料作为一种典型的塑性材料，在金工实习中也有一定的不足之处。首先在加工过程中，由于工件材料塑性较大，会产生一系列不良的切削现象，如变形和让刀现象明显，导致加工尺寸误差较大，影响表面粗糙度；加工产生切屑为带状切屑，即使在有断屑槽的情况也不断屑，常常会缠绕在刀具和工件未加工表面上，需要在加工结束后从工件上取下，影响操作者视线。其次，塑料的熔点较低，在加工过程中不能采用较大的切削参数，有时切削速度较大时，甚至会出现材料熔化的现象，特别是在切断的工序，由于切削热难以排出，积聚在已加工表面，断面呈凸凹不平。另外南方夏季塑料会软化，工艺系统的动刚度不足，直接表现就是在装夹中圆跳动很大，而且很难消除。第三点是隐形的影响，工程塑料材质很软，对加工工艺的要求比较宽泛，可能会养成某些学生的错误习惯，如用手指触摸刀尖或工件表面等；在车削中用手撕扯切屑；单次背吃刀量偏大等等。以上种种弊端，一般可以通过后期的金属车削教学及操作中得到纠正，对实训操作影响不大。
4总结
1征文范围
1.1CAE当前研究热点与未来发展趋势
(1)计算流体力学、结构力学、材料力学、仿生力学、爆破力学等新进展;(2)新材料与新工艺、生物材料、微纳米、复合材料的CAE应用技术;(3)高性能计算与CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多学科、多尺度CAE仿真技术;(6)可靠性分析与CAE工程稳健设计;(7)非线性有限元进展及应用;(8)有限元网格自动生成技术.
1.2CAE专项技术应用探讨
(1)产品结构强度分析、疲劳寿命分析、振动及噪声仿真分析、碰撞仿真;(2)机构动力学、多体动力学与控制仿真技术;(3)跌落以及冲击、多物理场耦合分析;(4)结构轻量化设计与拓扑优化技术;(5)先进材料/结构一体化设计技术.
1.3CAE的平台技术与应用
(1)虚拟产品开发平台;(2)分布式仿真平台技术与协同仿真;(3)产品研发仿真流程和数据管理平台建设;(4)企业级仿真和多学科联合仿真.
1.4CAE技术的行业应用与解决方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工业中的应用;(2)CAE在海洋工程、核工业及特种行业的应用;(3)CAE在汽车制造、铁道机车行业中的应用;(4)CAE在装备制造及通用机械工业中的应用;(5)CAE在电子、材料、土木工程、生物科技中的应用;(6)CAE技术在国家重大工程与装备中的应用.
1.5CAE技术的人才培养
(1)社会对仿真分析工程师的需求及要求;(2)高校CAE课程的设置及人才培养模式;(3)社会科技中介及培训机构的CAE人才培训项目开发.
2征文要求
(1)围绕主题内容、充实、数据准确、文字通顺,字数在5000字以内,未在正式刊物发表;(2) 会议收录论文,不收取任何费用,仅供业内人士交流参考;(3)文章的格式编写要求请访问.cn或;(4)论文结束页后另附论文全部作者详细信息,包括作者职称、学历、职务及主要专业方向,联系方式,并标明按上述5个专题论文应属的类别;(5)论文请务必在7月10日之前发送到()邮箱里.
3论文评审
组委会将组织专家组对征集的论文进行严格评审,根据评审结果向论文作者发出录取通知和参会通知,并选出优秀论文颁发获奖证书和奖品,优秀论文将推荐给专业刊物正式发表.
4联系方式
Abstract: In the actual teaching of project cost, if take the simulation technology in engineering cost course to construct the three-dimensional panoramic display of highways, bridges and tunnels in civil engineering, we can freely control the viewing angle and picture zoom, with real pictures, the effect is direct and can improve the effect of learning. This paper, taking the tunnel project as an example, talks about the applications of simulation technology in engineering cost courses.
关键词：三维空间结构；模拟仿真技术；课程教学；应用
Key words: three-dimensional structure；simulation technology；teaching；application
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）05-0161-02
1工程造价课程的发展瓶颈
在实际的工程造价课程教学中，学生由于缺乏空间想象，对工程结构没有感性认识，无法理解抽象的理论，给教师教学及学生学习带来了瓶颈。因此，我们希望通过虚拟仿真系统来解决传统工程造价教学中存在的种种弊端。在教学中使用仿真技术，可以充分调动学习者的感觉和思维器官，使所观察的事物栩栩如生地展现在面前，任学习者正面、侧面、反面仔细观察仿真技术的发展被认为是解决传统工程造价教学瓶颈的一把利器。
本文正是从当前工程造价教学的基本情况以及教学难点出发，将仿真技术引入到开发工程造价教学软件的过程中。本研究选择隧道工程作为研究的案例，通过利用目前比较成熟的计算机模拟仿真技术，为老师和学生提供一个模型展示平台。
2模拟仿真技术的应用的效果
模拟是指用一个数据处理系统，来全部或部分地模仿某一数据处理系统，使得模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。有时也简称为仿真，是用模型（物理模型或数学模型）来模仿实际系统，代替实际系统进行实验和研究，是产品设计和制造中的常用技术手段。
从国内外职业教育专业信息化可以看出，模拟仿真技术具有先进、便捷、安全等优点，仿真教学系统向工程类职业学校提供了培训学生的高技术工具，将专业课程和实习环节相结合，培养学生了解生产操作、熟悉生产原理的能力，提高了学生动手操作的兴趣与水平。以较少的投入满足了学生的实践需要。许多专业课程由于受到设备、场地和经费等条件的限制，可以选择采用模拟仿真技术。但模拟仿真技术应用于工程造价课程教学实践的研究很少，可参考的研究成果几乎没有。
3研究方法
3.1 文献研究法在研究中，通过对多种学习资料的阅读、分析，了解到了当前研究的发展状况，为论文的撰写奠定了必要的理论基础。
3.2 个案研究法在研究中，通过具体的案例，对工程造价教学进行研究，发现问题、解决问题、优化教学策略，设计教学软件开发方案，最终完成系统的设计与开发。（图1）
4模拟仿真技术在造价教学中的应用
重点是构建土木工程中公路、桥梁、隧道的立体全景展示。在三维仿真动画展示过程中，可自由控制观看角度及画面缩放，配合实景照片，效果直观。施工流程部分以简单的工程施工3D动画，配以实景图片及施工工艺文本说明，使学生能更直观地了解工程施工的流程步骤。公路、桥梁、隧道的分解结构模块通过点击结构图中的交互热点，显示该局部结构的名称、所在位置以及该结构的详细说明窗口，其中包含局部结构3d展示、工程量复核、定额、工程图纸。为了满足课堂教学的需要，支持文本和图纸的缩放、自由拖动功能，以增强课堂教学实际效果。人性化的人机交互界面及流程分类设计，学生在课余时间也能通过简单直观的软件操作进行学习。选题立足于公路工程造价专业，重点在于利用该模拟仿真技术将造价及工程量复核等内容更加形象地展示出来，使课程的实效性更强（表1）。
5隧道工程案例
在传统课程教学中，教师都会按照既定的教学过程来实施教学活动，那么在仿真公路系统中，学习者的学习活动应当如何开展？隧道模型概述为由以下几个部分：
5.1 用户界面呈现在工程仿真系统中，学习者必须是通过用户界面与仿真系统进行交互。因此，构建和谐友好、方便操作、逼近工程实体虚拟系统要解决的首要问题。仿真系统的真实性可以丰富学习者在虚拟情境中的体验，方便性主要表现在学习中按照学习者的进度，适时的为其提出指导性建议（图2）。
5.2 仿真情景设计仿真系统要依据学习者的经验、知识背景及需求，呈现具体的公路工程、桥梁工程、隧道工程等信息。设计工程实例，仿真场景和工程对象，通过情境设计，以激发学习者的兴趣（图3）。
5.3 工程造价数据分析通过仿真系统的现象观察，具体进行工程造价结果的分析，处理工程数据，并根据反馈信息及时调整策略，这有助于提高学习者对造价编制过程的反应能力以及对因果关系的敏感性。该过程中须关注在工程内容的一致性、工程过程的交互性等问题（图4）。
6实用价值和重要的现实意义
6.1 课件制作方法的探索使用直观的设计方法取代繁琐的传统编程式的课件制作，老师把更多精力放在课程本身的教学设计上，只需根据实际教学需求，设计课件，向学生展示工程结构；体现新一代课件的广阔应用前景。
6.2 促进学生探索性的学习现在的教学所采用的方法比较单一，学生在上课中往往很被动，面对各种各样的公路、桥梁、挡土墙，结构物感觉一片茫然，老师怎么说，学生就照着怎么做。很多时候上课只停留在不动脑的机械劳动阶段，达不到提高学生动手能力的目的，这样的知识传递过程较为单调，效果也不明显。在仿真平台上，学生可以摆脱了原有模型设备条件的约束,在更形象的知识领域内自主探索，促进了学生创新意识和创新能力的培养。
6.3 降低了各类开支费用工程仿真系统降低了科研成本，节省研究经费，并能够充分发挥现有计算机技术、,提高使用效率。
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