计算机仿真论文第1篇

飞机的综合保障效能是飞机及其保障系统在预期的使用环境和条件下经济有效地满足平时战备完好和战时任务持续能力的度量。综合保障效能评估就是在现有飞机研制程序的基础上，利用适宜的保障效能评估方法和技术，在飞机研制过程中持续开展综合效能评估，评价出研制过程各阶段的综合保障效能，提出优化、改进建议，实现对新机研制过程综合保障的有效监控；在部署/使用阶段开展保障效能评估，验证飞机及其保障系统是否满足规定的系统战备完好性要求，为调整保障系统和飞机改型、研制新型号飞机提供必要的经验信息。保障效能是由飞机平台设计特性、保障系统设计及维修保障方案所决定的，是在飞机研制过程中设计，逐渐形成、并在使用过程中不断保持的。综合保障效能的度量不仅考虑飞机平台及其使用特点、可靠性与维修性、保障系统的特性与表现，而且还要考虑飞机的利用率、使用方式、任务剖面以及使用环境等。飞机设计质量控制就是要实现飞机及其保障系统满足规定的系统战备完好性要求，飞机设计质量不仅包括飞行平台具有优良的性能，而且还包括其保障系统的性能和配备能够支撑飞行平台实现战备完好、战时可用的目标。综上所述，综合保障和质量控制具有共同的目标，综合保障效能的高低反映了飞机平台及保障系统设计质量的高低。在飞机设计的各个阶段，对综合保障效能评估即可实现对飞机设计质量进行阶段性和系统性地控制。

2评价指标选择

由于综合保障和质量控制具有共同的目标，反映综合保障效能的指标即可作为飞机设计质量控制的评判标准。飞机的综合保障效能不仅取决机的设计性能，同时也取决机的使用和保障。综合保障效能评估结果对四性和综合保障工作直接产生影响，这关系到飞机的设计、研制，并决定着综合保障最终目标——以可承受的寿命周期费用实现战备完好性要求的实现。飞机设计质量评价指标的确定必须遵循以下原则：（1）以作战任务需求、综合保障各阶段的任务和目标为依据。（2）参考国内、外同类飞机的有关指标，相似装备的战备完好性水平，以及本国的国防工业科技水平等。（3）环境条件的约束，包括作战使用和平时训练、储存和运输等环境条件。（4）预期使用的新技术、新产品对保障效能的影响。（5）现役同类装备的保障方案和新机预期的保障方案、使用与维修保障资源的约束条件。（6）费用、进度等约束条件。（7）其他约束条件，如充分考虑各指标之间的协调性（不可互替代性、全面性）和各指标的阶段性等。根据以上原则，结合相关标准，选用使用可用度（固有可用度）、能执行任务率、出动架次率、再次出动准备时间和寿命周期费用作为评价指标。这五个指标从不同的侧面反映了保障系统设计质量对战备完好性和任务持续能力的影响，其中使用可用度综合反映飞机在实际任务过程中的使用情况，主要体现了飞机特性、维修保障、供应保障水平对战备完好性的影响；能执行任务率主要反映在平时条件下飞机保障系统的训练保障水平；出动架次率主要是反映在战时条件下飞机维修保障和使用保障水平对战时任务持续能力的影响；再次出动准备时间主要是反映飞机在连续出动条件下保障系统的使用保障水平；寿命周期费用从经济性的角度度量装备系统和战备完好和战时任务持续能力的权衡。这几个指标之间具有不可替代性。战备完好性的度量不仅考虑飞机及其使用特点、可靠性与维修性、保障系统的特性与表现，而且还要考虑装备的利用率、使用方式、任务剖面以及使用环境等。这五个指标从不同的角度反映了不同设计和使用因素对战备完好性和保障效能的影响，涵盖了飞机设计特性、保障系统的要素（包括使用保障、维修保障、训练保障、供应保障）和寿命周期费用对飞机设计质量的贡献。以这些指标作为评价标准，可以实现飞机设计质量全面控制。

3评估方法和模型构建

3.1评估方法

可用的方法可分为解析法和仿真法两类。解析法能够准确地计算各类效能指标，但缺乏对飞机维修和使用保障动态特性的描述；仿真法能够动态地描述飞机的维修和使用保障动态特性，但仿真结果不够稳定。为了得到客观、合理和科学的结果,本系统采用解析法和仿真法相结合的方法。

3.1.1计算机仿真

仿真技术具有低成本、有效克服解析法所不能解决的动态问题独特优势。计算机仿真体现在以下几个环节：（1）根据对业务、模型、输出参数之间的逻辑关系进行分析的结果，模拟单一飞机和机群在仿真周期内的总体使用业务流程。根据实际使用情况，模拟仿真周期内飞机的作战使用流程。一般流程均从飞机执行的任务开始，进行任务前准备、执行任务、返回进行维修保障，然后进行再次出动。核心业务活动包括飞机状态的判断、飞机的调度、修复性维修、预防性维修、起飞前准备、再次出动准备等。（2）故障抽样。采用蒙特卡洛方法进行飞机系统故障抽样，确定故障发生时刻序列。单架飞机的年平均飞行时间或者每次的仿真时间。η为由RANDOM（）函数生成的0～1之间的随机数。故障发生时刻序列的确定方法如下：下一次故障发生时刻=本次故障发生时刻+下一次故障发生时间间隔（2）

3.1.2数据统计

对于已经研制的飞机及其保障系统，数据统计方法主要体现在飞机故障数据、资源数据等输入数据的获取。而对于新研发的飞机及其保障系统，这些数据可采用设计参数或者相似型号飞机参数。为了计算最终的评价指标，仿真过程中通过多次统计最终评价指标的分解项,获取最终的评价指标计算结果。

3.1.3解析法

解析法主要用于各评估指标的计算，飞机各业务活动分解及其时序的确定、时间和资源分配等。各评估指标均可采用解析法进行分解，一直到最底层指标与飞机设计指标相同为止。这有利于确定最终的输入参数，也利于模型数据的收集。

3.2评估模型构建

任务周期从飞机执行的任务开始，进行任务前准备、执行任务、返回进行维修保障，然后进行再次出动，直到当天任务结束。而在这一任务周期中，将涉及到任务系统、结构、维修保障活动、保障资源、保障组织五大方面设计工作的动态协同。如何全面、科学、客观模拟这一过程，并将其量化，进而构建数学模型，最终计算出飞机在执行任务过程中的各评价指标，是飞机设计质量控制需要突破的核心技术。

3.2.1模型组成

建模的关键体现在任务建模、保障资源建模、飞机建模、组织建模和任务执行过程建模五个方面。这些模型都描述了飞机系统某个方面的特性，它们独立构成飞机系统的不同侧面。因此，飞机设计质量控制模型分为任务、装备、资源、组织、过程五个子模型。（1）任务模型：描述作战单元的任务内容及其构成的模型。任务可分为若干个子任务，子任务又可分为若干个次级子任务，各个子任务的内容及其相互关联都在任务模型中进行描述。随着任务的进程，其他各个模型都会发生相应的变化。不同模型间的逻辑关联是保障系统模型所固有的。（2）飞机模型：描述系统中飞机的结构和功能组成的模型。复杂的飞机系统由各单元以一定关系组成并形成特定的功能。（3）资源模型：描述保障系统的各种资源以及资源间关联关系的模型。保障系统中的资源有很多种，例如：维修人员、备件、设施、技术资料、计算机资源等，但是在作战单元执行任务的过程中，由于任务的持续时间一般比较短，对保障效能影响最大的资源只有两种：备件和维修人员。因此，资源模型主要包括维修人员和各种备品备件的分配信息（其中的备品备件即为飞机的最小保障单元）、各种备件在维修过程中的消耗信息以及维修人员的占用信息等。（4）组织模型：描述系统中的组织、角色信息以及组织、角色间关联关系的模型。其中系统中的组织为各个作战单元和基本作战单元，存在的关系有组织间的所属关系、角色间的存在关系等。（5）过程模型：是保障系统的核心模型，保障系统的其他模型都是围绕着过程模型展开的。过程模型是描述任务的执行过程中发生的一系列维修、使用保障活动及为维修、使用保障活动之间关联关系的模型。

3.2.2系统输入

根据模型的组成、评估指标的分解结果以及飞机设计理论和原理，通过梳理以上模型组成中各描述参数之间的关系的，理清了各输入参数以及5个子模型之间的关系，明确了各子模型必要的输入参数。该模型分为任务、飞机、资源、组织、过程5个子模型。根据每个模型的描述，对描述参数进行结构化描述。例如,任务模型结构化为任务系统、任务剖面和基本任务；任务系统结构化为飞机名称、飞机总数、飞机任务种类；任务剖面结构化为任务种类、任务持续时间、任务所需飞机数量、基本任务名称；基本任务可结构化为基本任务名称、基本任务持续时间、所含波次数、单波次所需最小飞机数、单波次持续时间和单波次任务成功点等设计参数。

3.2.3业务流程

在大量调研的基础上，对单一飞机和机群的总体使用业务流程进行了梳理，并对业务、模型、输出参数之间的逻辑关系进行了分析。根据实际使用情况，对飞机的作战使用流程进行了梳理。在活动过程子模型中，需要确定各专业活动执行的逻辑先后、执行时间、资源、组织、特殊要求、所属专业等信息。通过仿真飞机的任务和使用保障过程，梳理各任务和活动的执行流程，将5个子模型以及个输入参数关联起来，最终统计相关参数和计算结果。

4模型初步验证

为了易于验证模型和方法，对案例进行了以下简化：（1）飞机结构假定只有三个子系统（燃油系统、航电系统、火控系统）。（2）将所有的保障资源放在同一个“资源池”中。（3）使用保障活动与任务暂时没有关联，作业时间是一个定值。（4）维修过程中备件的周转时间为定值。（5）预防性维修活动看作一个事件，作业时间为一个定值。（6）供应保障和训练保障暂时不考虑。模型的验证采用本模型仿真结果和LSEM模型仿真结果进行对比，计算的出动架次率分别为2.56架•次/天和2.5架•次/天，偏差为2.4%。该偏差处于可接受范围内。

5模型特点和应用

5.1模型特点该模型具有以下特点：

（1）系统性。该模型使得飞机设计质量的控制不再以各系统、各部件、各产品等孤立地进行，而把整个飞机及其保障系统作为一个有机系统进行质量控制。这不仅符合飞机研制的客观规律，而且将飞机的装配、各系统、各产品之间的接口对飞机质量的影响也进行考虑。其结果能够更真实、全面、客观反映飞机及其保障系统的设计质量。该方法的这个特点与戴明的系统论理论一致。（2）阶段性。由机研制具有明显的阶段性，每一阶段的设计参数逐步详细和准确，因此，该模型也具有阶段性。随着设计的深入，该模型的输入将不断逼近飞机及其保障系统的设计质量。该方法的这个特点与戴明的质量持续改进一致。

（3）动态性。以往的控制方法仅采用了质量管理体系和程序，是一种静态的控制方法。该模型能够动态性地描述飞机的使用和保障过程，其结果与真实的设计质量具有较小的偏差。（4）客观性。该模型能够克服以往采用的程序控制和专家评审方法具有的主观性，其结果更加科学、合理、客观。（5）全面性。目前，美国工业界已开发出大量相关模型，如战备完好性试验用可用性原型的快速构建（RAPTOR）软件、装备保障性仿真工具SCOPE、后勤复合模型LCOM、战备完好性评估模型METRIC、F-15E的可用度评价模型SLAM、JSF战斗机的全任务仿真系统、美国空军基地资源的战区仿真模型TSAR等。以往的模型仅采用单一的评价指标。选择的使用可用度、出动架次率、再次出动准备时间、全寿命周期费用指标能全面衡量飞机设计质量。评价结果不仅反映了飞机平台本身的设计质量，而且还反映了其保障系统和他们之间接口的设计质量。（6）经济性。地面试验的成本高昂，而本模型可以省去地面试验所需要的飞机及其保障系统的研制费用，地面试验的包括人工、场地、设施等其他费用也不再需要了。

5.2应用

由机及其保障系统的研发具有明显的阶段性，本文提出的模型和方法在各阶段对飞机设计质量的控制途径也不相同。

（1）在项目的招标和投标阶段，利用该模型评价供应商提供的设计方案和标书，确定其是否满足项目的指标要求，从而最终选定合适的供应商，从而确定最佳设计质量方案。

（2）在概念设计阶段，利用该模型评价设计方案，找出飞机和保障系统设计的薄弱环节，提出优化和改进措施，完善飞机平台和保障系统设计，提高飞机设计质量。

（3）在详细设计阶段，利用该模型评价详细设计方案，找出飞机和保障系统设计的薄弱环节，提出优化和改进措施，完善飞机平台和保障系统设计，提高飞机设计质量。

（4）在部署/使用阶段，验证飞机及其保障系统是否满足规定的系统战备完好性要求，找出设计中的模弱环节，提出优化和改进措施，为调整保障系统和飞机改型、研制新型号飞机提供必要的经验信息。

6结论

计算机仿真论文第2篇

SystemView通信仿真系统是针对现代电子通信科研和教学开放的一种专业的电子通信仿真系统，在实践应用中可以实现信号处理、滤波器设计以及复杂的通信系统数学模型建立等不同形式、不同层次的设计和仿真，在电子通信领域具有广阔的应用前景。从结构设计角度来看，SystemView通信仿真系统是在Windows平台基础上形成的一种动态仿真系统，在具象的实验应用中能够实现可视化的动态电子通信系统的动态设计、分析和仿真。在当前电子通信领域广泛存在的模拟、数字、数模混合，在各种多速率系统中的应用效果显著，仿真活动延续到各种线性、非线性控制系统领域，能够进行各种系统的时域与频域分析、谱分析，以及对各种逻辑电路、射频、模拟电路进行理论分析和失真分析等，这广泛应用于现代数字信号处理、通信系统以及控制系统的设计与仿真领域。

二、虚拟仿真实验的开展

1.软硬件实验环境的建设

虚拟仿真实验的开展是建立在对虚拟仪器技术和计算机模拟仿真技术的基础之上的，所以虚拟仿真实验在电子通信领域的应用一定要从电子通信的角度出发，对相应的虚拟仪器和计算机模拟仿真技术进行研究，并在电子通信技术的基础上以数据交换为主要手段实现二者的有机结合，提升虚拟仿真实验开展的水平和质量。同时，针对电子通信领域所特有的一些现象和规律，借助计算机模拟仿真软件进行模拟仿真，将电子通信的技术和理论环境模拟做到极致，为电子通信技术的虚拟仿真实验营造一个最大限度接近真实的实验环境。

2.虚拟仿真实验项目的合理选择

计算机仿真论文第3篇

1．1梯形图指令解释实现

在特殊指令解释时，需要将起始和终止共两次的扫描状态进行对比，来最大限度地保证其正确性。具体操作时可选用两个虚拟内存条，并引入“备用堆栈”和“备用结果寄存器”来保存起始扫描的计算结果，以及“堆栈”和“结果寄存器”来保存结束扫描的算结果，以下进行具体说明:(1)常开(及常闭)触点的实现流程。取出触点内存地址将结果寄存器中的现有数据放入堆栈将地址值(常闭触点则取反)放入结果寄存器;(2)线圈作用的实现。将结果寄存器中的值输出至分别起输出、辅助、保持作用的“继电器”内存地址中。

1．2梯形图程序运行实现

仿真系统通过梯形图程序的运行并根据其转化后的指令语句，即可实现对真实PLC控制系统的模拟。各输入点的状态被依次扫描，并由系统软件中用户编制的程序进行逻辑解算进一步转化成指令进行执行，指令的执行结果可以被后续待扫描的指令所利用，然后依次对应向各输出点发出控制信号。梯形图程序运行的流程为:在梯形图编辑器中，用户点击“运行”按钮触发系统定时器系统初始化内存地址(常开触点置零，常闭触点的定时器及计数器清空)逐一扫描各元器件并同时进行其指令解释直至该条指令结束自动进入下一条指令的扫描直至用户点击“停止”按钮。

2电路搭建部分仿真实现

在仿真系统中，本文通过在软件中设置元素来模拟元器件，这里以设置通用继电器的模拟元件为例来进行分析。在元器件编辑器中，用户可以在两个菜单中分别选择元器件(如继电器、开关按钮、接触器、熔断器、电磁阀、限位开关、电铃、传感器以及声光指示装置)以及对应的元器件元素(如线圈、接线柱、触头、连接线以及保险丝等)。在通用继电器设计初始，用户须通过定义边框确定元器件大小，然后设置线圈及接线柱并用连接线连接，并设置一动一静两个触头以及若干开关，设置完成后即可点击生成一个通用继电器。在对电路进行仿真之前，还需要对电子元器件进行解释，这里仍以通用继电器为例来说明解释的原理和过程，由于电路解释时需要即时刷新，这会导致电路中元件的动作之间产生相互影响，本文这里引入“树”的概念来解释电路，通过将电路中的元器件作为单个节点加入到“树”中，用户在设置时，可首先新建“树”，接着清空“树节点(元器件)”的状态，然后对各节点进行循环检查，当发现控制电路不通时停止循环，最后遍历节点并给出各元器件输出值。

3应用实例分析

3．1实例情况说明

基于以上论述，本文这里选择水塔水位控制系统作为仿真实例，对仿真系统的建立过程进行说明，并通过在仿真环境中进行测试来论证仿真系统的实用性。水塔水位控制系统是通过PLC自动控制来实现水塔自动进、出水，系统中主要的元器件包括液面传感器、电磁阀、PLC控制器以及电动机。图4所示为水塔水位自动控制系统示意图，其动作流程为:当水池水位低于水池低水界时，液面传感器使S3开关接合(ON)，YV电磁阀门打开，水池开始蓄水。水位高于低水位界时，S3开关断开(OFF)。当水位升高到高于水池高水位界时，液面传感器使开关S4开关接合(ON)，YV阀门关闭，水池停止蓄水。水塔水位低于水塔低水位界，液面传感器使S2开关接合(ON)，若此时S3为断开状态，则电动机M运转，驱动水泵抽水。水塔水位上升到高于水塔高水界时，液面传感器使S1开关接合(ON)，电动机M停转，水泵停止工作。

3．2系统仿真实现

从以上分析可见该控制系统的工作原理，可以看出系统可通过相关元器件实现水塔和水池上、下限水位调节和水塔放水等功能。基于此，本以下仿真设计:

(1)将实例控制系统的PLC程序设计并下载到仿真电路设计的PLC中。

(2)以实时水位、水位上限及水位下限作为变量，根据上节所述的系统工作原理对应编制液位上升和下降函数，以模拟真实的水池和水塔液位变化。

(3)在仿真系统中设置6个可供用户自行定义和更改的控制单位，并将它们分别与水塔和水池的高、低液位传感器以及电动机和电磁阀的开关共6个元器件相对应。在仿真系统的对话框中，首先设置水塔和水池的水位标识，可分别用“L”、“M”、“H”对应表示实时水位“低于低液位传感器”、“高于低液位且低于高液位的传感器”、“高于高液位传感器”的三种状态，在另外一个对话框中，用户可在输入框中点击选择已经在电路编辑器中编辑好的输入、输出量与真实控制系统中的6个实际元器件相对应。在完成所有的设置之后，既可以运行仿真系统并通过观察模拟结果判断PLC的程序正确与否以及电路是否搭建正确。经过观察，在仿真系统运行期间各环节控制动作正确，基本能够实现水池水塔自动控制系统的实际功能。

4结语

计算机仿真论文第4篇

研究团队、制药产业及医疗服务业已经认可生命科学仿真系统的作用。在化学工程师和计算机辅助过程工程专家的帮助下，生物工程师可以运用这些手段解决诸多生理学和医学问题。

2仿真技术的研究进展

系统生物学要使用定量分析来研究生命系统。起因于处理大量数据的需要。学者通过计算机仿真技术，利用定量分析来处理临床问题，产生了名叫系统医药学的新学科。化学工程师长期参与生物学和生物医学的定量分析。Peppas和Langer认为在20世纪60年代早期化学工程师就参与生物医药工程。Bailey和同事研究出一种控制新陈代谢的手段，这种手段不仅可用于生物制造技术，也可用于其他生物问题。2005年，Solis和Stephanopoulos指出了纳米级的系统工程需要解决的问题。2006年，Doyle和Stelling回顾了用计算机仿真技术去分析代谢网络的一些重要的成果。2009年，Eissing、Chaves和Allgower利用仿真模型来分析细胞死亡。近年来，有许多论文概述了计算机工程师和化学工程师在医疗系统中的作用。对化学工程师，尤其是工艺系统工程师来说，免疫系统是一个采用仿真技术的复杂系统，化学工程师能够研究免疫系统和病毒之间的相互作用。2004-2005年，Deem开发了一种运用计算机仿真技术研究了病毒和疫苗造成的免疫反应的定量模型。Chakraborty在2003年用仿真技术研究了免疫系统的细胞间的通信，以及免疫反应。2006年，Joly和Pinto认为HIV-1发病机理的数学模型优化了药物治疗的方法。这种方法会导致药物设计和配方设计的改进。Yin在2007年提议把病毒当作一种产品，研究病毒生长和传播时需要考虑时空的影响。可以预见，将来人们会用生理学模型和计算机技术设计出最佳药物配方。为了有效地进行仿真，需要根据生物具体的特性建立多种生理学计算模型。几年前，学者启动生理组计划（PhysiomeProject），旨在寻找人和其他真核生物的计算模型。迄今为止，该计划主要关注使用CellML标准的细胞电生理学的数学模型。CellML标准是一种使用细胞进程模型的生物物理学模型标准。另外SBML标准是一种能够辨识生物进程的计算机可读标准。最近，一个名为虚拟生理人的项目进一步促进了欧洲学者研究生物医学的建模和仿真。学者开发了一些数据库去存储生物模型。细胞模型系统和生物模型数据库是其中两个重要的数据库，两个数据库都建议使用CellML标准和SBML标准。学者可使用这两个数据库来探索复杂的生命系统。生物模型在药物的使用方面有重要作用，这不仅是一个通用手段，而且对癌症治疗和眼病治疗也有特殊的贡献。2002年，Cstete和Doyle提出一种生物反馈系统的逆向工程分析原理。2003年，Tyson、Chen和Novak回顾一些生物控制模块的设计原则。

3简单系统的建模

2001年，Hangos和Cameron强调明确建立模型的目的，模型是在对现象总结的基础上，用计算机能够接受的方式反映规律，建模是下一步仿真计算的基础。对复杂系统来说建模十分必要。复杂系统不可能设计出含所有现象的实验，因为部分量不可测量，并且几个现象间很难找到相互关系。尽管学者已经在测量基因与代谢领域取得巨大进展，但仍有许多生物量无法测量，即便能够测量出一些，测量的准确性也不够高。下面的例子是伦敦大学研究得到的一种模型，该模型模拟了血流改变时动脉壁内皮细胞的反应。血流改变刺激细胞产生化学信号，而这些化学信号拉长了内皮细胞，在某些条件下，巨噬细胞在动脉壁上增加了，最后导致动脉粥样硬化。动脉粥样硬化斑块的位置与血流改变的区域息息相关。并造成影响。学者研究出两个模型来探索这种影响。模型一是细胞表面的血液模型，首先把细胞表面分解成许多不同的小三角形区域（0.4um），这个模型可以看成一个斯托克斯公式的边界积分表达式，通过该模型可以研究在血流作用下细胞的受力情况。模型二研究了力对细胞骨架的影响，细胞骨架保持细胞形状，可以使用开尔文体模型研究这个问题，它是由1个缓冲器和2个平行的弹簧构成的黏性弹性系统，开尔文体代表一种将机械力转化成生化信号的细胞成分，这种生化信号会导致Src激酶的活化，Src激酶会调节Rho激酶和GTP酶（Rac和Rho），而Rho激酶和GTP酶可以控制细胞结构和形态。简单的展示了该过程。此模型可以解释很多现象，但仍然有一些问题解释不了，例如当涉及体内细胞间的通信时，该模型不适用。研究人员建立复杂的仿真模型，这些模型涉及化学和机械领域，可以使用这些模型来进一步研究各种生理学和临床医学现象。

4复杂系统的建模

生命系统具有很强的鲁棒性，生命系统和多反馈的鲁棒性系统相似。建模时要识别模型中的薄弱区域，在该薄弱区域模型可能不够准确，需要用模型进行预测，这要求修改模型。在复杂模型中，特别要注意内部参数不能测量的区域，当处理涉及复杂生理问题时，这些区域变得很重要。原料中包括必要成分A，A和其它成分一起加到反应器。在该反应器上，一些原料反应生成副产物B。在这个过程中，在一定范围内控制成分A的数量很重要。在反应器上，A在催化剂C的催化下生成B，B在催化剂D的催化下生成A。A的数量决定CSTR产生C或者D的数量。如果A加入很多，将会产生C催化正反应。如果A加入的很少，将产生D催化逆反应。与此同时，膜反应器过滤掉废物。这个简单的工艺流程初步反映了血液中葡萄糖调节机制。葡萄糖由肠道进入血液，并供给其它所有的器官。葡萄糖维持在一定浓度很重要，因为维持在一定浓度可以确保人类各种机能的良好反应，这种调节过程称为葡萄糖稳态。如果葡萄糖糖浓度高，胰腺产生胰岛素，指示肝脏把葡萄糖转化成糖原，如果血液中的葡萄糖浓度低，胰腺产生胰高血糖素，将糖原转化回葡萄糖。肝细胞还将血液中废品送入胆汁，并通过胆管过滤并排泄。这是一个涉及多个器官的复杂系统，探索该系统需要考虑许多器官间的联系，葡萄糖稳态系统可以用7个模型表示。

1）.胰高血糖素受体模型

通过胰高血糖素模拟肝细胞表面受体的活化，受体活化产生三磷酸肌醇。该模型由5个微分方程构成，分别描述受体的各种状态、G蛋白的活化和三磷酸肌醇的产生。

2）.钙模型

模拟由三磷酸肌醇活化产生的钙信号通路。该模型由2个微分方程构成，分别涉及细胞质和内质网中钙浓度。钙模型的前提是Hill方程。

3）.环磷酸腺苷模型

模拟受体的活化和环磷酸腺苷的产生。该模型由5个微分方程构成，分别关于环磷酸腺苷的浓度、S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的浓度、受体的比例、不活动的比例以及核定位蛋白激酶A的比例。模型遵守Hill方程。

4）.胰岛素模型

模拟肝脏对于胰岛素的反应，该模型由1个描述糖原合成酶激酶（GSK）活化的微分方程构成。

5）.血液模型

模拟葡萄糖在血液、肝脏和胰腺之间的运输，该模型由1个描述血液中葡萄糖浓度的微分方程构成。

6）.糖原分解模型

模拟控制糖原分解与合成的4个因素，葡萄糖及6磷酸葡萄糖的控制、钙离子的控制、环磷酸腺苷的控制、胰岛素的控制。该模型是一个模糊逻辑模型，该模型描述糖原合成酶（Sta，控制糖原合成速率）及糖原磷酸化酶（Pho，控制糖原分解速率）的活性水平。该模型由4个微分方程构成，分别关于糖原磷酸化酶（Pho）、糖原合成酶（Sta）、糖原和细胞内的葡萄糖。

7）.胰腺模型

模拟胰高血糖素或胰岛素的释放。该模型由2个微分方程构成，分别关于胰岛素和胰高血糖素的血液浓度。每一个微分方程都要遵循Hill方程。上述7个模型共同构成葡萄糖的调控模型，需要软件管理系统来协调它们。Saffrey等人在2007年描述一种模型管理系统。该管理系统用来存储模型和数据。在该系统中，上述的7个模型互相联系，共同模拟出葡萄糖稳态系统。Hetherington等人详细描述这个葡萄糖稳态系统的模型。

5完善和应用模型

建立模型以后，需要进一步完善。可以选择各种不同的实验者，将实验者分成多个小组，分别观察和记录他们的数据，根据这些数据完善和调整模型，甚至改变模型，最终确定适合不同人的具体的模型。通过这些具体的模型可以预测未来的变化情况，为了达到某些目的也可以设计一些干预措施。在其他领域中，学者已经充分研究了基于模型工程的设计方法，利用这些设计方法可以达到一些想要的结果，虽然这些设计方法还不成熟，需要进一步完善，但值得借鉴。在生命科学中，要特别注意干预措施也可能会导致一些危害。这些干预措施包括环境干预、药理学干预或基因干预。环境干预通过物理或化学因素，药理学干预主要通过临床干预。在上一部分描述的复合模型中，广泛的使用了计算机辅助过程工程技术，和优化技术寻找最佳解决方案，如糖尿病患者的最佳胰岛素剂量；使用随机技术寻找高敏感度模型的解决方案；使用区间方法确定能够接受的最坏情况。上述方法和模型已经被用来预防一些疾病。如糖尿病患者很可能患非酒精性脂肪肝（NAFLD），利用上述方法可以提出一些措施，有效地避免Ⅱ型糖尿病患者患非酒精性脂肪肝（NAFLD）。基于模型的方法（例如优化、随机分析、间隔方法）将促进生物学和医学的发展，并且随着生物学和医学的发展，这些方法将更完善。要在生物学和医学领域中很好地使用这些方法和模型，必须要掌握生命科学的知识和计算机的知识，单个的研究者常常不具有这两个领域的知识，因此合作很重要。那些希望从事相关研究工作的学者必须合作，例如通过短期或长期项目，建立一个促进合作的机制。

6结论

计算机仿真论文第5篇

1．1信息一体化平台

信息一体化平台采用一体化模式，集监控和五防功能于一体。一方面作为后台监控系统软件，模拟数据采集处理、运行监控、正常操作、事件和报警处理等，实现常规站监控系统功能，同时新增加智能变电站特有的高级应用功能:一键顺序控制、告警信息分类、智能告警等;另一方面作为五防系统软件，嵌入到信息一体化平台中，不仅保留就地间隔内电气设备的电气联锁，同时还通过以太网实现相互通信，交换设备的状态，实现智能变电站站控层、间隔层、过程层3级防误闭锁功能。

1．2智能化保护测控系统

智能化保护测控系统按照保护测控装置的物理原理建立数学模型，采用定值驱动法，当故障发生后计算的故障电流结果到达定值要求时自动启动保护测控装置，按照其工作原理进行判别，相关保护动作，报出故障信息报文，有关指示灯点亮，与变电站真实设备保持一致。

2系统功能

智能变电站高级应用功能的仿真是以智能变电站仿真系统为基础，将智能站高级应用集成于信息一体化平台中，实现了智能变电站特有的一键顺序控制、智能告警信息分类、故障综合分析决策功能的仿真。该系统从其功能上可以作为培训和测试的平台。

1)培训功能。智能变电站高级应用功能是智能站特有的新应用，对运行人员来说是全新的知识，需要进行培训学习。该系统真实再现了智能变电站场景，可以为运行人员提供一种有效的培训手段，使运行人员能够学习智能变电站中的新知识、新技术，提升专业素质。该系统已经投入培训使用，系统运行稳定，人机界面友好，培训功能完善，培训效果逼真。

2)测试平台功能。智能变电站高级应用功能的仿真还可以为高级应用功能的研究提供测试平台。由于电力系统的特殊性，不能在真实运行设备上进行任意操作，而该仿真系统通过为其他系统或软件提供开放的数据接口，可以反复进行操作和设置故障，对被测系统或软件运行情况进行测试，通过与某公司合作，能够正确地实现测试功能，为研究智能站高级应用功能提供了一种有效的测试平台。

3智能告警信息分类的仿真

通过建立故障信息的逻辑推理模型，对故障告警信息分类过滤，并对变电站运行状态进行实时在线分析推理，能够实现智能告警功能，可以自动报告站内异常状态，并根据需求提供分层分类的故障告警信息。智能变电站各种运行告警信息量非常大，包括3类:

1)提示性信息。这类信息不需要特别关注;

2)告警信号。这类信息虽然没有直接引发事故跳闸，但实际隐含着可能的故障，若不进行综合分析，消除异常，持续发展会导致事故发生，需要给予重点关注;

3)事故信息。事故信号产生一般都会有保护动作、开关跳闸，要求在尽可能短的时间判断故障原因，以便上报，并依据调度指导进行故障隔离和恢复操作。因此，需要对故障告警信息进行过滤，提供分层分类的告警信息，以方便运行人员工作。智能告警信息分类的仿真包括以下几个方面:

1)图形界面仿真。智能告警信息分类通过信息一体化平台进行展示，信息告警图形界面是信息分类结果的直观展现。在进行仿真开发时，按照智能变电站信息分类的原则，根据告警信号重要性，告警实时显示窗口由多个页面组成，包括:全部告警、严重保护事件、一般保护事件、SOE、开关刀闸动作和智能告警6类，所示同时还会根据告警信息的级别，通过声音的方式发出告警。

2)数据库仿真。智能告警信息量非常大，其仿真时所需的数据量也很多。仿真时全站采集信息采用统一的命名格式。变量命名格式包括:变量名、变量描述、变量单位、变量标识、变量数据指向。变量名是信息的代表，当变量为1时，其变量描述才有意义，该描述会在智能告警图形界面中显示出来;变量单位的作用是区分告警信息变量的间隔，是实现变量筛选分类的基础;变量标识的作用是区分告警信息变量的重要程度，以便于告警信息的分类;变量数据指向主要用于数据通信。

3)告警信息筛选分类功能。由于告警信息总量很大，为满足不同的关注需求，在告警显示窗口设置信息筛选的功能，在窗口中选择某一设备间隔，根据告警信息变量的标识，可以在告警窗口各页面中自动显示出有关该间隔的所有信息，将不关注的信息屏蔽。可以通过左上角下拉列表选择变电站间隔来显示不同间隔的告警信息，使运行人员更有针对性地查看所需的信息。

4故障综合分析决策的仿真

故障综合分析决策是指在故障情况下对事件顺序记录、保护装置动作及信号、故障录波数据等进行深入挖掘，通过多专业综合分析，并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示。通常当变电站发生异常或事故时，其处理过程是运行人员按照现场情况、规程及经验进行判断处理，这种方式不仅要求值班员非常熟悉变电运行规程、规范及设备运行要求，而且需要较长的分析判断时间。故障综合分析决策功能可自动为运行人员提供一个或多个可能的事故分析报告，便于迅速确定事故原因和应采取的措施。

4．1故障仿真

故障仿真是进行故障综合分析决策仿真的基础，该仿真系统中对真实系统中可能发生的故障类型进行了分析总结，可实现真实系统中常见故障的仿真。在仿真中故障类型，分为4类，一百多个故障:

1)一次设备故障及异常，包括线路、母线、主变压器、电容器、所用变、断路器操作机构、SF6泄露等;

2)保护与测控装置故障;

3)智能组件故障，包括智能终端、合并单元、网络故障;

4)低压交直流故障。其中，一次故障可以进行故障相别、故障距离、故障性质(瞬时/永久)进行分别设置。在仿真中既可以单独设置一次、二次故障或网络故障，也可组合一次、二次故障和网络故障。故障仿真范围全面，效果逼真。通过仿真系统在培训中的应用，该系统能够在故障和异常发生时，能够真实反应故障现象和保护动作情况，故障信息详细，为故障综合分析决策提供分析依据。

4．2故障综合分析决策仿真的基本结构

故障综合分析决策仿真的基本结构，以仿真支撑系统为服务器，进行故障模拟、采集信息、建立推理知识库、故障综合分析推理，并将分析结果以可视化的形式在信息一体化平台中展示出来。信息采集是对设备实际状态信息和故障信息的采集，在仿真时通过支撑系统完成数据的采集;推理知识库存放专家提供的告警及故障分析知识，推理机完成故障信息的综合分析，给出推理结果，推理知识库和推理机以数学模型的形式存放于支撑系统中;推理结果展示是将推理结果以一条条报文的形式展示在信息一体化平台的告警窗口中。

4．3建立推理知识库

推理知识库的知识源自变电运行规程、规范及运行人员的经验总结，通过分类归纳总结，形成一定的知识规则，在仿真过程中其规则内容包括设备名称、事件、原因、推理相关信息等。它采用统一建模方式，可以通过修改、完善知识库中的推理逻辑来提高综合分析决策的功能。

4．4推理机

推理机是利用类似专家解决问题的思维方式，通过推理机来实现知识库的价值。在故障发生后，推理机将采集到的告警信息、设备状态信息与知识库中的推理建立起关联关系，采用正向推理策略，按照推理规则进行反复匹配和判断，最终给出一个或多个合理的推理结果以供参考。

4．5推理结果展示

推理结果展示既是将推理结果以报文的形式展示在信息一体化平台的告警窗口中，告警窗口“推理信息”页面提供简单的故障分析结果报文信息，包括故障发生时间、设备名称及简单推理结论，通过双击该报文信息调用具体故障分析报告的展示窗口，分析报告显示的内容包括故障发生的时间和间隔、动作事件、故障原因、故障相关信息分析的结果。通过推理结果展示，可以直观的看到故障综合分析决策的结果。

5结束语

计算机仿真论文第6篇

通常采用截面变化率δh表示弯曲后矩形管在截面处的变形程度，其可用公式δh=(h-h1)/h×100%表示，其中h、h1分别表示矩形管变形前后截面处的高度。

2建立有限元模型

2.1模型建立

矩形管坯尺寸为b×h×t=24.9mm×12.3mm×1mm，材料为3A21铝合金。采用Abaqus软件建立有限元模型。步骤如下：建立部件的几何模型、部件进行装配、设置接触条件、划分网格等。

2.2可靠性验证

采用试验方法对有限元仿真结果进行验证，判断有限元仿真的可靠性，进而对芯模参数影响矩形管截面变形规律进行研究。试验与模拟中工艺参数设置一致，即：弯曲角度θ=90°，弯曲半径R=40mm，弯曲速度w=1.567rad/s，芯棒、夹块及其他模块与管坯之间的摩擦系数分别为0.01、0.50、0.17，管坯与模具间隙ΔC=0.1mm，芯头参数为，H=10mm，B=22.88mm，D=3mm，A=60°，n=3，同时要求芯棒无伸出量。对有限元方法与实验方法得到的截面变化率δh进行对比。可以看出：靠近弯曲两端部分(0°、90°)时截面变化率比较小，处于弯曲中间部分(40°~80°)时截面变化率较大，且随着截面位置的增大而增加。对比两条曲线，发现曲线变化趋势相同，通过计算可知模拟结果与实验结果的最大误差为2.9%。充分说明本文采用的模型可有效的模拟3A21铝合金矩形管在绕弯成形中的截面变化。

3模拟结果分析

3.1芯头个数n影响截面变化

以2.2节中设定的工艺参数为基础，保证其他参数不变，改变芯头个数n，分别设置为1、2、3、4，采用文中建立的模型进行仿真模拟，研究芯头个数n对截面变化的影响。不同时截面变化率沿绕弯方向的曲线对比图。可以看出，n=1或者n=2时截面变化率δh较大，且在弯曲中间位置(45°左右)取得最大值，分别为37%、34.5%。当n=3时，截面变化率迅速减小，最大截面变化率为6.9%。继续增大芯头个数n，当n=4时，截面变化率变化不大，可以判断当n大于3时，增大芯头个数对矩形管绕弯成形中截面变化无太大影响，故应选取n=3，矩形弯曲管质量较好。同时，截面变化率在弯曲两端较小，而在弯曲中间位置较大。由于压块、弯曲模与防皱模对矩形管的外壁进行限制，同时芯头和芯棒对内壁起到支撑作用。在弯曲中间部分，内壁失去了芯头的支撑作用，外壁没有压块进行限制，故处于悬空状态，此时截面变形率会较高。矩形管的末端受到夹块及弯曲模作用，即使没有了芯头的支撑作用，其截面的变化也不会很大。

3.2芯头间距D影响截面变化

保证其他参数不变，改变芯头间距D，分别设置为3mm、4mm、5mm和6mm，研究芯头间距D对截面变化的影响。不同芯头间距D下截面变化率沿绕弯方向的曲线对比图。可以看出，芯头间距D为3~5mm时，弯曲始端的δh比末端的明显小，而D=6mm时两端的δh相近。截面变化率δh随着芯头间距D的增加而逐渐减小。这是由于芯头间距D增加，芯头支撑矩形管内壁的角度增大，故δh减小。

3.3芯头厚度T影响截面变化

改变芯头厚度T，分别设置为3mm、5mm、7mm和9mm，保证其他参数不变。不同芯头厚度T时截面变化率沿绕弯方向的曲线对比图。可以看出，截面变化率δh随着芯头厚度T的增加而逐渐减小。T≤7mm，截面变化率δh在矩形管的起始端与末端比中间部分小。T=3mm时，当绕弯角度大于40°时，δh迅速上升，角度在60°时δh达到最大值，随后逐渐减小。随着芯头厚度T逐渐增加，δh随截面位置变化趋势也较为平缓。这是由于芯头厚度较大时，在绕弯过程中芯头对矩形管的支撑范围比较大，所以使得截面变化程度较小，综上选择T=9mm时矩形管绕弯效果好。3.4芯头圆弧角度A影响截面变化改变芯头圆弧角度A，分别设置为60°、90°、120°、180°，保证其他参数不变。不同芯头圆弧角度A时截面变化率沿绕弯方向的曲线对比图。可以看出，在弯曲过程中矩形管始端与末端δh较小，在中间位置δh较大。截面变化率δh随着芯头圆弧角度A的增加而逐渐增加。这是由于随着芯头圆弧角度A的减小，圆弧上的顶点U与末点C之间的高度差Δh减小，芯头对矩形管的支撑效果越明显，故截面变化程度越小。但是当圆弧角度A过小时，一套芯模不适合在不同弯曲半径的多种弯曲模中使用，而A=60°时，芯头中心与圆弧中心位置一致，方便芯头的加工。综合考虑选择芯头圆弧角度A为60°。

4结论

（1）在矩形管的始末端截面变形程度较小，中间位置(40°~80°)截面变形程度较大；增大芯头数目、芯头间距、芯头厚度及减小芯头圆弧角度，均使得绕弯过程中矩形管截面变化程度降低。

计算机仿真论文第7篇

悬架系统是影响汽车驾驶及乘坐舒适性和操纵稳定性的主要部件，是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。汽车悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器构成的整个支撑系统。悬挂系统应有支撑车身的功能，改善乘坐的颠簸感觉，不同的悬挂系统设计会使驾驶者有不同的乘坐感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。常见的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别系统则还有缓冲块、横向稳定杆等。计算机仿真系统的电控单元控制悬挂系统可根据车载重量、路况条件、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振器阻尼力以及车身高度。从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平稳性和操纵协调性。有多种不同类型的电子控制悬挂系统，以大众汽车的电子控制空气弹簧悬挂系统为例，电子控制悬挂系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关、悬挂用电控单元等组成。在汽车行驶过程中，电控单元不停地接收车身高度传感器、加速度传感器(即油门动作传感器)、制动传感器、转向传感器以及车速传感器输出的信号并进行运算、分析和判断，最终向执行器输出控制信号，控制车身高度和悬挂刚度。

2计算机仿真技术在汽车悬挂系统的应用特点

电控单元中计算机仿真控制悬挂系统的主要优点有：为提高汽车正常行驶时乘坐的舒适性，可以将弹簧刚度设计得较小，以使车身的自然振动频率尽可能的低。为提高汽车的操纵稳定性，使汽车的行驶安全性明显提高，可以将汽车悬挂抗侧倾，抗纵摆的刚度设计得比较大。将车轮快速提起，避开障碍物，可以在车轮碰到障碍物(如砖、石等)时，提高汽车的通过性。电控单元可以在汽车载荷变化，在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变。仿真技术可以防止汽车制动时车头的下冲。提高汽车转弯时的操纵稳定性，可以避免汽车转弯时车身向外倾斜。为提高车轮与地面间的附着力，可以减小轮跳离地面的倾向。

3总结

计算机仿真论文第8篇

1.1情景教学

在高频电子线路教学内容中，概念多、难点多、数学推导多，同时还会涉及到非线性分析法，因此学生在学习过程中经常会觉得枯燥、难学。通过实验展示可以使教学中的难点得到化解。但在实际教学中，因为受到空间和时间条件的限制，在实际教学中实物演示受到了制约。在高频电子线路教学中要找到教学过程中的教学难点、抽象点，要准备例如振荡器平衡的调制系数、稳定条件等多个仿真实验，在课堂情境教学中应用，为学生在认识上提供更加便利的条件，提高教学效率。

1.2课程统筹教学

通常情况下，在高频电子线路教学中，理论课与实验课是分开的，两者相互独立，这样在实际教学过程中难免会出现理论与实践脱节情况，主要表现在时间和内容上脱节，教学过程中的验证性试验无法在及时的加深学生对教学内容的理解，导致了教学效果大大降低。在教学过程中为了完整性经常会对一些操作简单、结论明显的实验也安排相应的实验环节，这浪费了实验课程。在教学过程中应当对这一现象进行合理改革，对课堂教学和实验教学中的内容进行统筹，课堂教学结束后，应当安排相应的验证性实验；部分理论课程可以在实验课程上进行，可以一边做实验一边传授理论知识。针对每个验证性实验，设计相应的仿真预习，利用计算机仿真代替实验内容，通过预习报告的方式完成。通过实践证明，采用此种教学方式不仅解决了教学时间，而且提高了学生在自我学习中的管理能力。此外，计算机仿真通过计算机对实验条件和环境进行了模拟，学生可以进行多次实验，并且可以对实验过程中的参数进行自行修改，这样不仅缩短了实验时间，而且对实验设备也起到了一定保护作用，避免学生在实验过程中因为操作不当而给设备造成损伤。

2仿真教学应用实例

Multisim11是高频电子线路教学中经常被应用的一种软件，仿真分析具体步骤如下：依据设计和原理创建电路原理图，然后依据实验情况对电路图选项进行设置，开启仿真开关，使电路运行，再借助仿真仪器，获取理想的仿真结果。解调、调制电路是组成通信设备的重要部分，解调和调制方式对系统的性能有着巨大影响，同时也是在高频电子线路学习中的难点。

2.1普通AM（调幅）信号波形仿真

调幅是振幅调制的简称，调幅包括：抑制载波、普通调幅等，普通调幅是其中最基本的一种，其余调幅都是有普通调幅演变来的。依据调幅信号形成的基本原理，在Multisim11下创建普通调幅电路，开启仿真后可以可在双踪示波器上看到低频调制信号与普通调幅信号波形对比图。对直流电压V3进行调整，使电路调幅系数进行改变但V3与1V相等时，调幅系数将超过1，则为方正波形，发生调幅现象，已调波在经历检波后将无法恢复到原有的形态，属于严重失真，因此在实际教学中应当尽量避免此现象的发生。

2.2二极管包络检波器仿真波形

二极管构成的包络检波器性能强，结构简单，因此被广泛应用与检波电路教学中，经过解调后输出的信号能够对输入信号的包络进行合理反映，仿真电路如图4所示。开启仿真，对电路参数进行调整，便可得到获得调解后信号与输入信号两者的对比。但在对电路参数调整过程中，如果没有对电路参数进行正确选择，二级管包络检波器在实际工作中极有可能发生负峰切割失真和惰性失真。因此，在实际操作过程中要注重电路参数的调整。

3计算机仿真应用需要做好辅助工作

（1）整合教学内容对课堂、实验教学内容进行整合，在使用计算机仿真前，教师需要做大量工作。首先，教师要对教学中的内容进行详细统筹。例如，在教学过程中，哪些部分课堂讲解的内容需要利用计算机仿真代替，哪些教学内容应当通过计算机仿真演示，又有哪些内容使需要通过计算机仿真对学生进行指导。

（2）编制辅助教学手册对高频电子线路教学内容进行整合后，教学应当精细编制辅助教学手册，对进行过程进行指导。辅助教学手册中的内容应当通俗易懂，计算机仿真的思路、目的、步骤等内容要言简意赅，便于学生理解和运用。

（3）改革考核制度考核是检验教学成果的主要手段，既然在高频电子线路教学中引入了计算机仿真，那么在考核中也应当有所体现。在考核过程中不仅要涵盖大纲的教学要求，同时也要加入计算机仿真考核。在考核上应当做出合理的改革，主要体现在总成绩的构成上。通过实践应用表明，合理的考核结构，不仅能够使计算机仿真教学在高频电子线路教学中起到更好的作用，同时对学生的学习起到了一定督促作用。

4结语

计算机仿真论文第9篇

关键词：计算机仿真大赛；能力培养；创新

中图分类号：G641 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2012）28-0172-02

引言

目前，素质教育作为高等教育人才培养的主流，推动着高校的教育改革工作，受教育部高等教育司的委托（教高司函[2004]167号文），全国计算机仿真大奖赛组委会已成功举办了四届仿真大赛。从国际及国内的情况看，仿真科学与技术已经广泛地应用到各个领域，在危险的、耗费巨大财力和人力的重大工程上，仿真常常走在最前面。各种重大政治、经济、军事决策之前要进行仿真，实施预测和评估；危机、威胁的预测、预报，系统工程、机电工程、控制工程、信息工程等多个领域中日益增多的重大课题等都需要仿真的支撑；工业生产中有“虚拟样机”；军事装备的研制生产中提出了“基于仿真的采办”新方法。现在，已经形成了一支专业的仿真队伍，他们采用共同的科学理论和技术，来解决各自专业和应用领域的仿真课题，并形成了专门从事仿真科学与技术的学科队伍。因此，仿真已经成为继理论研究、实验研究之后的又一种科学研究方法。而计算机仿真大赛对普及仿真科学技术知识，激发广大教师和学生的研究热情，提高大学生的工程实践能力和创新意识有积极的影响。

海军航空工程学院从2004年第一届计算机仿真大赛开始，连续四届组织学员参加了比赛，获得了特等奖1项、一等奖2项、二等奖2项、三等奖2项的好成绩，在参赛的高校中名列前茅，为学校争得了荣誉，同时，也提高了学员的素质及能力，实现了人才培养的多元化。

一、计算机仿真大赛的特点

计算机仿真大赛与课程优化和课程内容改革紧密结合，竞赛内容采取统一命题的形式，选自工程技术和科学管理的实际问题，从经济、管理、控制、军事等专业领域出发，组委会给各竞赛队出几个竞赛题目，各竞赛队可任选一题，并在十五日内完成选题、建模、确定解决方案、设计仿真系统、计算机仿真调试、获得正确地结果、改进性能、写出建模及计算机仿真报告，并需要尽可能地发挥和创新。其中既有理论建模、方案设计，又有实际仿真调试过程，要求学生将理论知识真正变成实际可用的方案，对系统的设计和仿真调试进行真正的实践，并给出仿真研究报告。由于难度大、时间紧，参赛学生多，这就对参赛学生提出了较高的要求，需要学生要具有宽广的知识面及较深入扎实的理论基础，并且理论结合实际的能力、仿真能力及文字表达能力都要很强，这样最后才能将方案做得完美，以争取好的成绩。

二、以计算机仿真大赛为牵引，进行教学改革

通过几年实践，计算机仿真竞赛及相关教学在培养应用型实践型人才方面已得到了广泛的认可，其在培养学生的理论与实际问题相结合的能力、总结和撰写科技论文的能力、检索及消化文献的能力、采用计算机进行仿真及解决问题的能力等方面，都具有非常积极的作用，改变了计算机控制、运筹学等传统的专业基础课教学中采用的只强调概念、理论等而忽视知识运用的做法[1]，这种状态已不能适应目前素质教育的主流。

为了改变这种状况，我们采取的措施就是把计算机仿真的思想融入教学过程中。以此为基础，对教学内容、教学方法等进行改革，激发学生的自主学习能力，培养其分析问题、解决问题的能力[2]。在授课过程中我们发现，计算机仿真大赛活动可作为一很好的任务驱动，能够推动创新教育。

（一）课程教学改革

1.在理论教学中加大仿真实践性教学力度

要改变传统的主要靠教师“教”给学生知识，要引导学生进行自主能动的“学”知识，并要学会应用[3]。通过计算机仿真，可以让学生对理论知识进行应用，让书本知识变得鲜活，同时增强学生的自主探究能力，由被动地学变成自主地学。

例如为了培养学生的自主学习能力，我们在《自动控制原理》的课程教学中对理论及方法的教学采用让学生课后自主进行Matlab仿真试验的方法，对控制方法及其中的参数进行调节，发现问题，及时与学员及教员进行讨论，而在课堂上与学员适当地互动有助于教员实时地掌握学员的学习情况，激发学生的学习兴趣，开发学生的创造性思维。

2.融竞赛作品于案例教学中

每一个竞赛作品就是一个很好的应用所学理论知识对现实问题进行解答的案例，通过对大量案例加以收集整理，重新编写成适合教学的案例，来创建案例库，将其用于教学，可让更多的学生参与到其中。重点以组织案例讨论为主，强化学员的“主体”地位，营造良好的课堂情景，完成教师与学生的角色转换。同时在对大赛的作品分析的过程中，不断挖掘师生的潜力，不断创新，从而使整个课堂气氛更活跃。

（二）营造自主学习环境，培养创新能力

传统的人才培养模式，所培养的人才共性多、个性少，缺乏创造性。要实现从单一的共性培养模式向多样化的个性培养模式转变就必须不断改进教学方法，使学员能够主动学习、能动学习、创造性学习，计算机仿真大赛就是一个很好的机会。在注重打牢基础、培养合格人才的同时，广泛听取学员的反映，使培养的人才既合格，又有特色。

人才培养是一个多因素作用的系统工程，应力求使学员在校学习的每一个环节都成为教育的阵地。学院各级领导经常到学员中介绍相关专业情况，主动与学员的管理单位进行沟通，以便及时对教学工作中的不当之处加以改进；学院机关不定期召开师生座谈会，了解学员的学习情况和精神状况，帮助同学们增强信心和专业归属感；教员积极组织并指导学员参加计算机仿真竞赛，这样不仅增进了师生之间的沟通和了解，而且使双方在潜移默化中教学相长。

1.进一步加大实验室的开发力度，提供让学生进行自主锻炼的场所，以提高学生的理论与实际相联系的能力

每学期除了制定课程大纲要求的实验计划外，对开放实验的项目内容、开放计划等也进行规划，并通过校园网；同时为学生提供必要的实验仪器及设备等，另外还配备专门的教师进行指导。如我们在《自动控制原理》课程的教学过程中，建立了控制系统综合设计实验室，配备了水温控制系统、三自由度直升机模型、磁悬浮控制系统和智能机器人等，能够开展控制系统的综合型及研究型实验，从而深化学员对控制理论书本知识的理解，培养学生运用理论来分析、解决问题的能力。

2.构建开放的网络教学平台

依托网络，经常更新完善网络课程，建设虚拟实验室，开发虚拟实验室的综合开放平台，开展网络控制实验室的建设，探索网络实时教学的模式，结合多媒体教材，形成了一个满足学员个性化、多元化、自主性、研究性学习所需的知识面广、信息量大、设计先进的立体化、数字化的网络开放教学平台。

3.开设计算机仿真选修课，培养系统仿真能力

以计算机仿真大赛为载体，在学院开设了《系统建模与仿真》和《控制系统计算机辅助设计》等选修课，极大地提高了学生的兴趣，扩大了学生的知识面，有效提升了学生的智力潜能。学生将课堂中学到的理论知识通过仿真进行消化理解的兴趣与日俱增，每年主动参加竞赛活动学生达100多人次，学生的整体素质得到明显提高。实践进一步证明，在课程建设及教学改革方面，计算机仿真大赛起到了先行者的作用。

（三）制定切实可行的计算机仿真教学方案

计算机仿真大赛涉及很多专业基础课程及仿真课程，一两位教师进行指导是不可能的。为此，学院根据实际情况，结合前几届的大赛题目及学生的课程设置，结合国内外计算机仿真技术的发展，编写了合适的讲义，符合“高、新、宽、深”的要求，制定了相应的切实可行的教学计划及实施方案，给出详细的赛前培训计划，并且在每次大赛后进行经验总结，作为下一届培训的内容之一。

赛前授课，采用任务引领型课程体系，将基础理论知识有选择性地融入到典型系统中，以实践为主体，体现实践导向思想。在教学实施方案上，以专题练习为牵引，开设60课时的计算机仿真大赛选修课，并计入学生的选修课成绩。

教研室开展科研的目的是促进教学改革，强化骨干教员的带头作用，促进教员队伍整体水平的提高，而计算机仿真大赛的指导教员都是经过严格选拔的，是教学、科研方面的骨干。教学改革的探索，是通过课堂教学这个主渠道反映出来的。为了加强骨干教员的管理，促其在原有基础上有所提高，更快更好地适应教改的形势，通过科研工作进行带动，同时也为课堂教学提供丰富的素材和实践基础。

（四）发挥参加过计算机仿真大赛学员在本科毕业设计中的助动作用

首先，有计算机仿真大赛经历的学员，都曾经有过类似本科毕业设计的经验，例如理解题目、建立模型、仿真及论文撰写等，这些都可以传授给其他本科学员，促进他们又快又好地进行毕业设计工作。参加过计算机仿真大赛的学员本身也在进行他们各自更加深入的学位论文研究，对于毕业设计工作，有着更为深入的经验体会，这些经验体会，是其他学员由于学识所限，难以体会到的。有计算机仿真大赛经验的学员与其他学员一起进行毕业设计，必将大大开阔其他学员的视野。其次，有计算机仿真大赛经历的学员在参与科研项目以及学位论文写作过程中，会发现一些有益的课题和内容，更适合作为本科毕业设计题目，这些可以与教员交流，增强选题的针对性。最后，有大赛经历的学员对于技术细节，往往了解得更为清晰，解决实际问题的能力更强，能够迅速有效地帮助其他本科学员解决毕业设计中所遇到的技术问题。从结果来看，这样同学的论文都比较好，最后评选出的优秀往往是这些学员的。

三、结束语

全国计算机仿真大赛为学生提供了施展才能的舞台，为教学实践搭建了平台，激发了学生的学习兴趣，多名竞赛优胜者在考研、工作、科技创新、团队意识方面表现突出。实践表明，全国计算机仿真大赛是整合相关课程内外实践教育教学环节，开展创新人才培养的重要途径。为此，我们将以计算机仿真大赛为契机，不断地探索新的教学实践方法，以快速提高教学水平。

参考文献：

[1]中国电子学会教育工作委员会.创新人才：培养实践教学改革[M].西安：电子科技大学出版社，2008.