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目前，國內外眾多高校在信息類課程的教學過程中，對計算機的仿真技術做了大量有意義的探索，并取得了相對豐碩的研究成果。
（1）通信專業教學中的仿真技術。近年來，隨著通信技術和計算機技術的快速發展，傳統的設計手段和設計方法通常不能夠適應目前通信系統急劇增加的復雜性要求。在通信專業的實際教學過程中，基于相關常用的仿真軟件，通信系統的仿真技術也已逐漸成為現代通信系統設計以及對其定性進行驗證的重要手段[5,6]。例如，對通信系統整體設計并測試其性能；同時，在復雜的環境中無線電通信以及抗干擾通信系統的抵抗衰落和多徑效應能力。但由于現代通信系統的實際測試設備價格高昂，而且系統也往往具有不可測試特性。例如，在日常的實驗教學中教育單位不太可能對實際營運中的通信網絡性能進行測試。因此，這使得高校相關信息專業的教學實踐環節面臨挑戰。這樣，基于相關軟件與算法對其進行仿真就成為一種理想的選擇。通常，通信系統中各個功能模塊的軟件實現、通信過程中各個節點之間的智能化性能分析等系統及其部分功能的模擬大都基于現代計算機仿真技術來完成。其中，仿真算法可以直接映射為系統設計中的硬件。而基于仿真工具的軟件無線電技術使得通信信號處理方法得到廣泛應用。此外，計算機仿真技術對通信系統不同模塊的性能分析也有著不可替代的作用。例如，在基帶信號處理過程中可以通過合適的仿真軟件來實現傳輸信號的相應變換。從而得出預編碼、自適應均衡、信道編解碼、信源編解碼以及信息安全算法等等。此外，在復雜、時變的信息傳輸環境中，現代通信系統的數字信號處理相關算法更將會趨于復雜[7,8]。例如，在科研和教學中涉及到的信道估計的自適應算法、MIMO技術、通信網絡中的多用戶檢測算法、信道編解碼算法等技術的實現，必須利用仿真技術對算法在實際通信環境中的適應性進行驗證和評估。
（2）基于硬件設計教學中的仿真技術。實現微處理器和數字信號處理芯片是現代信息系統設計的硬件基礎。系統中各個硬件模塊的實現通?；谟布抡婕夹g的理論與先進的微型計算機的相互結合進行分析。因此，仿真技術在信息專業教學過程中硬件的控制實現中也就有著重要的應用[7]。在實際硬件仿真教學中，基于不同仿真平臺，例如Max+plus、QuartusII等軟件,通過VHDL、VerilogHDL等語言對系統進行設計，同時對系統的物理器件性能進行仿真。在目前很多信息系統的電路設計中，這主要表現為從基于硬件的集成電路模式逐步轉為一些硬件仿真軟件編程來實現的映射模式。
（3）網絡協議教學中的仿真技術應用。在通常信息學科的網絡協議教學中，其復雜性已經很難通過傳統的數學分析來完成。而在更高層的協議設計教學過程中，通信網絡協議中所涉及的仿真代碼可以將其設為相應通信協議可以實現的核心代碼。因此，在信息學科教學中，仿真方法在網絡及其協議的復雜性中也有著重要的應用[9，10]。為了準確、快速地對信息學科教學過程中的網絡協議性能完成評估。同時，如果采用計算機仿真技術可以避免掉大量的理論性能分析過程中出現的障礙。另外，通過對實驗室中網絡系統進行建模，從而進一步實現參數的選擇和調整，并能夠快速模擬系統在真實環境中的行為表現?；谏鲜龅姆抡婕夹g，可對教學中所應用的信號處理算法、信息傳輸協議等及其相關性能做出評估以便進一步改進。因此，算法和協議的仿真成為實際系統中功能實現的重要手段。為了考查網絡系統信息傳輸的實時性和利用效率，在實際的現代信息系統中提出了各種復雜且具有層次結構的協議，進而構建結合無數節點的通信網絡?？梢钥闯?，基于仿真平臺的仿真技術對實際環境中網絡協議仿真分析評估中有著不可分割的地位。
總之，在信息學科的教學實踐中，基于平臺的計算機仿真技術有著重要的應用。透過仿真技術，學生基于已有的理論可以對比傳統信息理論技術所研究的對象深入學習和研究。此外，通過仿真技術可以在仿真過程中實時修改系統參數，同時能夠評估參數變化對系統整體性能的影響，使其更加接近真實環境。
常用仿真軟件
目前，在信息學科的實際教學中，適用于系統中各個功能模塊的軟件仿真軟件較多，例如Matlab，Labview，SystemView等。其中，Matlab／Simulink是目前廣泛應用于科研和教學中較為常見的仿真與計算平臺。均可完成教學中所遇到的仿真實驗和數值計算，例如可以通過Matlab實現信息系統仿真中的數值計算、算法驗證等分析等領域。而Simulink是Matlab中最重要的組件之一，它對系統能夠提供一個動態建模、仿真和綜合分析的集成環境，并具有適應面廣、效率高和靈活等優點。此外，Scilab也是一個開放源碼的科學計算仿真軟件。而常用的硬件仿真軟件早些時候所常用的Max+plus、QuartusII；英國Labcenter公司開發的用來電路分析與實物仿真軟件ProteusISIS；以及FPGA的仿真軟件Foundation和ISE等。
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變電所培訓仿真系統集仿真技術、圖形圖象技術、數據庫等技術于一體，依據變電所電力設備實物、一次設備和二次設備接線圖進行設計，如主控室、控制屏、保護屏及設備連接狀況，可在模擬設備和二次接線圖上進行相應操作，采用鼠標點擊的操作方式，簡單、直觀、易學(見圖1)。這種方式使變電運行人員的培訓手段大大更新，提高了培訓效率，縮短了培訓周期。也進一步提高了運行人員的正確判斷和處理事故的能力，防止事故擴大化和縮短事故處理時間，從而確保電網安全、可靠、經濟運行。
圖1
1變電所仿真的現狀
目前，我國農網中(110kV、35kV)變電所培訓仿真系統主要有孤立變電所型變電培訓仿真系統和考慮簡單電網的變電培訓仿真系統。前一種類型的變電培訓仿真系統配置簡單，造價相對較低；后一種不僅仿真了變電所的運行狀況，而且考慮到電網和變電所之間的相互影響，該類型的變電培訓仿真系統在功能上比孤立變電所型的仿真系統要強。此外，還有將無人值班變電所仿真、集控中心仿真、變電所運行管理系統結合于一體的110kV/35kV集控站培訓仿真系統?？紤]到仿真原理的相同性和孤立變電所型變電培訓仿真系統較為簡單，能夠在單機上獨立運行的特點，以下只對該系統進行簡要介紹。
2硬件配置的基本要求
微機一臺：主頻PENTIUM200；32M內存；3.2G硬盤；16倍光驅；顯示卡、聲卡、音箱等。
3軟件配置的基本要求
(1)中文視窗Windows95以上版本；
(2)多媒體仿真培訓軟件。
4主要功能
(1)正常操作訓練：斷路器操作、隔離開關操作、壓板操作、保護投停、電壓互感器的切換，電容器的投停等；
(2)故障演習訓練：
斷路器故障：拒動、誤動、偷跳；
隔離開關故障：帶負荷拉合隔離開關、帶電合接地隔離開關；
變壓器故障：包括相間短路、接地短路、匝間短路、變壓器過負荷、變壓器油溫過高；
母線故障：母線短路、母線接地；
線路故障：近區短路、接地、斷線等；
此外，還有電容器故障、繼電保護故障以及其它故障等。
培訓者可對設定操作任務或故障，依據系統標準操作票進行操作，系統也可在出現故障時，給予提示并指出錯誤要點。
(3)操作票生成與培訓系統：可對線路、主變壓器、母線、電容器等設備開操作票；可對學員的操作以操作票的形式記錄；可對學員的操作票和標準操作票進行比較；
(4)理論知識的培訓：可提供設備的圖片和產品介紹；可進行二次回路圖紙講解：包括中央信號回路、電力變壓器保護、電容器組保護、輸電線路保護、低周減載裝置等；還可進行運行規程問答、典型故障處理、經驗介紹以及提供考試題庫。
(5)系統維護功能：系統可根據110kV變電所的主接線方式(如：單母線接線方式、內橋接線方式、單元接線方式)和正常運行方式的差異及實際變電所的工作情況進行選擇和修改，可對考試題目進行增加或修改，還可對二次接線圖上的線路名稱和隔離開關、斷路器號進行更改，使其更加接近變電所的實際運行情況。
操作實例：
倒閘操作是變電所正常運行和檢修中都涉及的操作，具有重要的作用，其操作過程如下：
①運行仿真軟件，進行操作人員登陸。
②進行功能選擇，進入倒閘操作模塊，進行題目分類選擇。如選擇"10kV倒閘操作題目"后，屏幕上會出現一系列10kV倒閘操作題目的分項內容，用鼠標按鈕進行選擇，選擇"紡織線002斷路器停電，紡織線線路檢修"(見圖2)。選擇題目后，可進行標準操作票預覽，以便操作人員了解操作步驟后進行正確操作?？蓡螕粢c按鈕，查看提示注意事項。操作練習既可在線路圖上進行，也可在模擬圖上進行。
圖2
③依次拉開紡織線002斷路器，拉開002-3隔離開關，拉開002-1隔離開關，在002-3隔離開關線路側掛接地線(見圖3)。遇到困難時，可查閱標準操作票和操作要點提示。操作完畢后，調出操作記錄與標準操作票進行比較，如果在操作過程中發生誤操作，系統會出現報警。
圖3
④選擇操作題目后，也可進入考試狀態。在此狀態下，系統不提供標準操作票和操作要點提示，考試時間到，系統不再進行操作記錄。
5結束語
目前，110/35kV變電培訓仿真系統在一些變電所已經得到應用，并取得實效。歸納起來，變電培訓仿真系統具有如下的特點：
(1)計算機仿真程度高。仿真畫面完全按照變電所的電力設備實物進行繪制，形象逼真。操作人員在模擬圖或二次接線圖上用鼠標點擊元器件，即可激發元器件動作，元器件動作后仿真變電所同實際變電所情況一致。
(2)培訓功能完善。不但可對變電所的正常和異常事故進行仿真，而且可提供完善的二次圖講解。對變電所的繼電保護裝置從動作原理到動作過程進行分步講解，突出顯示動作斷路器和響應元器件，動畫模仿電流軌跡。
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切削加工仿真技術的另一發展動向是研究解析切削加工過程中的物理現象，如被加工材料因塑性變形而產生熱量，被切除材料不斷擦過刀具前刀面形成刀屑后被排出，以及由刀具切削刃切除不需要的材料而在工件上形成已加工面等，并將這一系列切削過程通過計算機模擬出來，目前能達到這種理想目標的產品還為數不多。Thirdwavesystems公司的“advantedge”是采用有限元法對切削加工進行特殊優化解析的軟件產品，與用于構造解析的有限元法程序包比較，其最大優點是用戶界面優良，機械加工的技術人員能方便地進行解析。美國scientificformingtechnologies公司的“deform”是鍛造等塑性變形加工用有限元法解析程序包，最近已被轉用于切削加工。
切削過程是切屑、被加工材料的彈性變形和塑性變形的變形過程，與沖壓、鍛造等塑性變形比較，變形速度（單位時間產生的變形量）非常大，由此產生的塑性變形能量和前刀面上由摩擦產生的能量將引起發熱，從而使溫度大幅度升高，刀尖在連續而狹小的范圍使被加工材料破壞、分離成切屑和已加工面等，這是切削過程的顯著特征。而這些現象彼此間存在復雜的相互影響。
如果用有限元解析方式，需輸入下列內容：被加工材料特性及摩擦狀態等物理特性；切削條件及刀具形狀等邊界條件。通過有限元解析剛性方程，可輸出切削力、剪切角、切削溫度等帶有切屑生成狀態特征的量化參數，在此過程中，無需建立數學模型或提出假設。根據有限元解析的結果，還易于將切屑生成過程、應力、變形等物理量實現可視化。
要獲得高精度解析結果，最為重要的輸入內容是反映被加工材料應力——變形關系的材料特性，而材料特性的獲取是極為費力的工作。今后，隨著計算機功率的增大，這種切削過程的物理仿真技術將會逐漸普及。能否迅速普及的關鍵在于能否及時向用戶提供所需的被加工材料的材料特性。
按需開發切削加工仿真技術軟件
目前，許多科技人員正在進行生產工程中最基礎的切削加工技術的研究，其中多數研究的目的是在弄清楚加工現象的同時，對加工過程進行預測。如果這些研究內容實現了系統的計算機軟件化，就意味著能形成一個切削仿真技術軟件。如東京農工大學機械學院的實驗室就正在進行幾種預測性的有關切削加工仿真技術軟件的研究。工藝流程和實用仿真采用了橫向和縱向相匹配的研究體系，橫向與產品設計到加工工序相對應；在縱向上越往上，實用性越好，往下則不僅是實用性，還包括加工現象的解析和實現可視化。
1．刀具信息數據庫和解析仿真技術并用的切削條件選擇系統
在實際的切削過程中，不應照搬工具廠提供的推薦切削條件，而應根據機床、工具系統、工件裝卡等具體情況，反復進行試切削來修正切削條件。同時還應將過去加工中積累的行之有效的參考數據輸入數據庫，在有效利用這些數據的同時，借助解析方法使切削條件達到最佳化；對于沒有參考數據的新的切削加工，則應開發與此相關的切削條件選擇系統。該系統中把振動、加工精度、刀具升溫、刀具壽命、殘余應力等設定為解析內容，在解析的基礎上，就能選擇出最佳的刀具和調整切削條件。
本系統的數據大致分為三個部分：刀具信息數據、工具系統組成、切削條件。在切削條件中可積累有效的切削加工技術參數。
本文擬用圖例表示平頭立銑刀加工的最佳銑削效率和最佳化側面的形狀誤差。根據數據庫選擇所需刀具和刀夾，預測由立銑刀和刀夾的彎曲度及卡頭和主軸錐度結合部分的旋轉變化所導致的加工誤差。切削力的預測采用刀尖處的切削力乘以比切削抗力的模式。這是一種最簡便的的方法，但卻得到了切削力波形與實測值一致的良好結果。計算出每一瞬間由切削力引起的刀具撓曲量，將其和形成已加工面的切削刃位置的位移相連就能得到已加工面的形狀。與大規模有限元法的計算比較，計算時間是非常少的，輸入刀具信息和切削條件信息，就能容易地仿真加工誤差。
盡管數據庫里已具有確實適應的切削加工條件，人們仍希望進一步減少加工誤差，提高加工效率。實例表明，用這種仿真和實現最佳化方式來修正切削條件是完全可能的。
2．立銑刀加工時的刀具溫度
近年來，高速銑削已很普遍，由經驗得知，它適用于小切深、大進給的銑削條件，而把握最佳條件卻相當困難。銑削加工與車削加工不同，前者屬于斷續切削，在加工過程中，刀具升溫和冷卻高速地反復進行。由于熱傳導給刀具－切屑接觸部分是斷續進行的，必須根據這一特征來解析刀具溫度的變化。熱傳導量對預測精度影響很大，但不需要對切屑生成狀態的變形和熱解析相聯系進行大規模計算，因此可快速獲得解析結果。切削速度、切深、進給的組合將影響最高溫度，當加工效率一定時，提高進給速度，刀具溫度就會降低，溫度降低往往會使進給速度的提高達到極限，而提高進給速度，加工表面就會變得粗糙。因此，如果能很好地平衡粗糙度和溫度的關系，就能夠選擇到兩者相互平衡的切削條件。
3．用有限元法進行切削過程的物理仿真
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(二)創新中職電子技術教學的模式
電子技術教學中應用仿真虛擬仿真技術，可以使學生將所學習的Windowsxp內容和仿真軟件結合起來。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠改善傳統的教學方式中單一的教學氛圍，更加關注學生的實踐體驗，在實踐中，使學生獲得更多的知識，并使中職學生能夠通過實踐活動，形成一定的思維想法和創新意識，真正展現中職電子技術教學的價值和電子技術教學的意義。
(三)提升學生的電子技術綜合能力
很多中職院校中的學生，普遍具有文化基礎較差、學習積極性較差等方面的問題，中職學生的動手能力和實踐能力較強，但是他們的學習熱情較差，不愿意積極、主動參與到教學活動當中，無法感受中職電子技術學習的樂趣和電子技術的魅力之處。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠有效改善這一問題，通過有趣的情景創建，快速吸引中職學生的注意力，激發學生的學習興趣和參與實踐活動的熱情，并使中職學生在參與實踐活動的過程中，形成一定的電子技術實踐操作能力和電子技術思維想法，改善傳統電子技術教學中的缺點，更加關注學生思維的發展，為中職學生未來的工作和發展奠定良好的基礎。
二、虛擬仿真技術在中職電子技術教學中應用的具體策略
虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，可以通過將虛擬引進課堂，激發中職學生的學習興趣、創設仿真電子技術教學實驗，增強學生的實踐操作能力與開展虛擬項目合作實驗，提升中職學生的綜合素養等方式來開展教學活動。
(一)將虛擬引進課堂，激發中職學生的學習興趣
在傳統的中職電子技術教學過程中，教師較為注重對學生理論知識的傳授，而忽視了實踐技能指導對中職學生電子技術操作能力提升的重要影響。單純的電子技術理論知識講解，多數是一些原理和公式推導，在這種教學模式下，中職學生可能會產生一定的厭學情緒，無法將注意力完全集中在電子技術學習活動當中。虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用，能夠改善傳統的教學方式中單一的教學氛圍，更加關注學生的實踐體驗，在實踐中，使學生獲得更多的知識，并使中職學生能夠通過實踐活動，形成一定的思維想法和創新意識。虛擬仿真技術能夠使學生在一個仿真的情境下，進行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學生帶來更多的電子技術學習體驗，使學生將實踐操作和理論知識的學習結合起來，借助實踐活動，不斷豐富學生的理論知識體系;借助理論知識的學習，不斷提升中職學生的實踐操作能力。中職電子技術理論知識教學需要結合實際展示才能夠加深學生對電子技術理論知識的深入理解，從而為接下來的課堂教學活動和實踐教學活動奠定良好的基礎。但是，如果一味通過實驗操作展現，不僅浪費時間，同時也很浪費材料。虛擬仿真技術能夠完美地解決這一問題，通過將虛擬仿真技術引入到中職電子技術教學中，通過多媒體等信息技術軟件，進行仿真模擬實驗，借助多媒體等信息技術軟件，將抽象化的內容變得更加直觀，使學生對抽象化的理論知識一目了然，深化學生對中職電子技術知識的理解與掌握。
(二)創設仿真電子技術教學實驗，增強學生的實踐操作能力
正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標準”，在中職電子技術教學中，教師可以借助虛擬仿真技術，引導學生在模擬的場景中，進行電子電路的實驗和操作，這種模式能夠為中職學生帶來更多的電子技術學習體驗，在電子技術的實驗過程當中，提升學生的實踐操作能力。在中職電子技術教學實驗中，教師可以結合學生的性格特點和中職電子技術教學的特點進行教學實驗活動的創新，將虛擬仿真技術融入中職電子技術的教學活動當中。例如，在指導學生對《彩色電視機原理與維修》這一項內容的學習過程中，教師可以首先借助多媒體等信息技術軟件，為學生展現70年代至今，電視機逐步發展的過程，為學生介紹全球彩電市場的特點。彩色電視機與學生的實際生活密切相關，是學生所熟悉的事物。在課堂教學中，教師可以結合實際生活，提問學生“家中所使用的是什么樣的電視機”等問題，構建互動型的中職電子技術教學模式。在此基礎上，教師可以通過多媒體等信息技術軟件，為學生展現一個立體化的電視機模型，借助模型引導學生認識彩色電視機的整體結構以及具體的元器件。在教學指導完成之后，可以組織學生自行實驗，借助虛擬仿真技術進行完整電視機零件和部件的整合。
(三)開展虛擬項目合作實驗，提升中職學生的綜合素養
一些仿真軟件(例如加拿大IIT公司所開發的Multisim軟件)能夠為中職學生創建一個類似于真實的電子電路實驗工作平臺，學生可以在這個仿真的電子電路實驗工作平臺中，進行各種各樣的電子電路實驗。這些軟件當前被應用于國內外的各大高等院校當中，并取得了較為理想的實踐應用效果。電子技術教學中，教師不僅僅要指導學生學習電子技術，掌握電子技術，更加需要通過一定的電子技術教學活動，提升中職學生的綜合能力和綜合素養。在電子技術教學活動當中，教師可以借助一些虛擬的電子技術合作實驗項目，引導學生通過電子技術實踐活動，增進彼此之間的感情，形成良好的電子技術操作能力和合作意識。例如，在指導學生對《組合邏輯電路的分析與設計》相關內容的學習中，教師可以在完成教學指導的基礎上，組織學生通過小組合作的方式，集中學習組合邏輯電路的分析方法。在共同合作和分析的過程中，增進彼此之間的感情，提升學生的綜合能力和綜合素養。
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在電力系統微機保護和二次控制中，很多信號的處理與分析都是基于對正弦基波和某些整次諧波的分析，而系統電壓電流信號（尤其是故障瞬變過程）中混有各種復雜成分，所以濾波器一直是電力系統二次裝置的關鍵部件【1】。目前微機保護和二次信號處理軟件主要采用數字濾波器。傳統的數字濾波器設計使用繁瑣的公式計算，改變參數后需要重新計算，在設計濾波器尤其是高階濾波器時工作量很大。利用MATLAB信號處理工具箱（SignalProcessingToolbox）可以快速有效的實現數字濾波器的設計與仿真。
1數字濾波器及傳統設計方法
數字濾波器可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數字時間序列轉化為代表輸出信號的數字時間序列，并在轉化過程中，使信號按預定的形式變化。數字濾波器有多種分類，根據數字濾波器沖激響應的時域特征，可將數字濾波器分為兩種，即無限長沖激響應（IIR）濾波器和有限長沖激響應（FIR）濾波器。
IIR數字濾波器具有無限寬的沖激響應，與模擬濾波器相匹配。所以IIR濾波器的設計可以采取在模擬濾波器設計的基礎上進一步變換的方法。FIR數字濾波器的單位脈沖響應是有限長序列。它的設計問題實質上是確定能滿足所要求的轉移序列或脈沖響應的常數問題，設計方法主要有窗函數法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。
在對濾波器實際設計時，整個過程的運算量是很大的。例如利用窗函數法【2】設計M階FIR低通濾波器時，首先要根據（1）式計算出理想低通濾波器的單位沖激響應序列，然后根據（2）式計算出M個濾波器系數。當濾波器階數比較高時，計算量比較大，設計過程中改變參數或濾波器類型時都要重新計算。
設計完成后對已設計的濾波器的頻率響應要進行校核，要得到幅頻相頻響應特性，運算量也是很大的。我們平時所要設計的數字濾波器，階數和類型并不一定是完全給定的，很多時候都是要根據設計要求和濾波效果不斷的調整，以達到設計的最優化。在這種情況下，濾波器的設計就要進行大量復雜的運算，單純的靠公式計算和編制簡單的程序很難在短時間內完成設計。利用MATLAB強大的計算功能進行計算機輔助設計，可以快速有效的設計數字濾波器，大大的簡化了計算量，直觀簡便。
2數字濾波器的MATLAB設計
2.1FDATool界面設計
2.1.1FDATool的介紹
FDATool（FilterDesign&AnalysisTool）是MATLAB信號處理工具箱里專用的濾波器設計分析工具，MATLAB6.0以上的版本還專門增加了濾波器設計工具箱（FilterDesignToolbox）。FDATool可以設計幾乎所有的基本的常規濾波器，包括FIR和IIR的各種設計方法。它操作簡單，方便靈活。
FDATool界面總共分兩大部分，一部分是DesignFilter，在界面的下半部，用來設置濾波器的設計參數，另一部分則是特性區，在界面的上半部分，用來顯示濾波器的各種特性。DesignFilter部分主要分為：
FilterType（濾波器類型）選項，包括Lowpass（低通）、Highpass（高通）、Bandpass（帶通）、Bandstop（帶阻）和特殊的FIR濾波器。
DesignMethod（設計方法）選項，包括IIR濾波器的Butterworth（巴特沃思）法、ChebyshevTypeI（切比雪夫I型）法、ChebyshevTypeII（切比雪夫II型）法、Elliptic（橢圓濾波器）法和FIR濾波器的Equiripple法、Least-Squares（最小乘方）法、Window（窗函數）法。
FilterOrder（濾波器階數）選項，定義濾波器的階數，包括SpecifyOrder（指定階數）和MinimumOrder（最小階數）。在SpecifyOrder中填入所要設計的濾波器的階數（N階濾波器，SpecifyOrder＝N-1），如果選擇MinimumOrder則MATLAB根據所選擇的濾波器類型自動使用最小階數。
FrenquencySpecifications選項，可以詳細定義頻帶的各參數，包括采樣頻率Fs和頻帶的截止頻率。它的具體選項由FilterType選項和DesignMethod選項決定，例如Bandpass（帶通）濾波器需要定義Fstop1（下阻帶截止頻率）、Fpass1（通帶下限截止頻率）、Fpass2（通帶上限截止頻率）、Fstop2（上阻帶截止頻率），而Lowpass（低通）濾波器只需要定義Fstop1、Fpass1。采用窗函數設計濾波器時，由于過渡帶是由窗函數的類型和階數所決定的，所以只需要定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數。
MagnitudeSpecifications選項，可以定義幅值衰減的情況。例如設計帶通濾波器時，可以定義Wstop1（頻率Fstop1處的幅值衰減）、Wpass（通帶范圍內的幅值衰減）、Wstop2（頻率Fstop2處的幅值衰減）。當采用窗函數設計時，通帶截止頻率處的幅值衰減固定為6db，所以不必定義。
WindowSpecifications選項，當選取采用窗函數設計時，該選項可定義，它包含了各種窗函數。
2.1.2帶通濾波器設計實例
本文將以一個FIR濾波器的設計為例來說明如何使用MATLAB設計數字濾波器：在小電流接地系統中注入83.3Hz的正弦信號，對其進行跟蹤分析，要求設計一帶通數字濾波器，濾除工頻及整次諧波，以便在非常復雜的信號中分離出該注入信號。參數要求：96階FIR數字濾波器，采樣頻率1000Hz，采用Hamming窗函數設計。
本例中，首先在FilterType中選擇Bandpass（帶通濾波器）；在DesignMethod選項中選擇FIRWindow（FIR濾波器窗函數法），接著在WindowSpecifications選項中選取Hamming；指定FilterOrder項中的SpecifyOrder＝95；由于采用窗函數法設計，只要給出通帶下限截止頻率Fc1和通帶上限截止頻率Fc2，選取Fc1＝70Hz，Fc2＝84Hz。設置完以后點擊DesignFilter即可得到所設計的FIR濾波器。通過菜單選項Analysis可以在特性區看到所設計濾波器的幅頻響應、相頻響應、零極點配置和濾波器系數等各種特性。設計完成后將結果保存為1.fda文件。
在設計過程中，可以對比濾波器幅頻相頻特性和設計要求，隨時調整參數和濾波器類型，
以便得到最佳效果。其它類型的FIR濾波器和IIR濾波器也都可以使用FDATool來設計。
Fig.1MagnitudeResponseandPhaseResponseofthefilter
2.2程序設計法
在MATLAB中，對各種濾波器的設計都有相應的計算振幅響應的函數【3】，可以用來做濾波器的程序設計。
上例的帶通濾波器可以用程序設計：
c=95;％定義濾波器階數96階
w1=2*pi*fc1/fs;
w2=2*pi*fc2/fs;%參數轉換，將模擬濾波器的技術指標轉換為數字濾波器的技術指標
window=hamming(c+1);%使用hamming窗函數
h=fir1(c,[w1/piw2/pi],window);％使用標準響應的加窗設計函數fir1
freqz(h,1,512);％數字濾波器頻率響應
在MATLAB環境下運行該程序即可得到濾波器幅頻相頻響應曲線和濾波器系數h。篇幅所限，這里不再將源程序詳細列出。
3Simulink仿真
本文通過調用Simulink中的功能模塊構成數字濾波器的仿真框圖，在仿真過程中，可以雙擊各功能模塊，隨時改變參數，獲得不同狀態下的仿真結果。例如構造以基波為主的原始信號，，通過Simulink環境下的DigitalFilterDesign（數字濾波器設計）模塊導入2.1.2中FDATool所設計的濾波器文件1.fda。仿真圖和濾波效果圖如圖2所示。
可以看到經過離散采樣、數字濾波后分離出了83.3Hz的頻率分量（scope1）。之所以選取上面的疊加信號作為原始信號，是由于在實際工作中是要對已經經過差分濾波的信號進一步做帶通濾波，信號的各分量基本同一致，可以反映實際的情況。本例設計的濾波器已在實際工作中應用，取得了不錯的效果。
4結論
利用MATLAB的強大運算功能，基于MATLAB信號處理工具箱（SignalProcessingToolbox）的數字濾波器設計法可以快速有效的設計由軟件組成的常規數字濾波器，設計方便、快捷，極大的減輕了工作量。在設計過程中可以對比濾波器特性，隨時更改參數，以達到濾波器設計的最優化。利用MATLAB設計數字濾波器在電力系統二次信號處理軟件和微機保護中，有著廣泛的應用前景。
參考文獻
1．陳德樹.計算機繼電保護原理與技術【M】北京：水利電力出版社，1992.
2．蔣志凱.數字濾波與卡爾曼濾波【M】北京：中國科學技術出版社，1993
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2.1實驗手段
通過仿真技術對即將或者準備進行的實驗的電路進行分析，也就是在這個過程當中需要輸入電路實驗信息，依據先前制定的計劃執行，然后在這個基礎之上進行分析處理，其主要包括很多方面：電路靜態、動態特性以及傳輸特性等諸多部分，也可以依據實際情況進行處理，利用交換操作和合作對話等方式，在整體選擇中選擇最佳工作狀態，最終完成打印和輸出。根據之前制定好的計劃，按照操作步驟進行操作，為實際電路的測量和計算機輸出奠定堅實理論基礎，將兩者進行比較并找出其存在的差異。依據參數對相關設計進行相應的調整，在各方面都完成之后進行仿真設計，這樣能夠確保實驗的順利完成，也能夠確保所獲得的數據具有精確性，并且將所學理論知識更好的運用到實際中，解決更多的問題。
2.2模擬仿真技術的應用實踐
在一些工作環境當中，模擬仿真技術在電子專業中到了的廣泛認可和應用，從某種意義上來說這是對工作方式的創新，而技術人員也更加喜歡這種新型的工作模式，不僅可以提前避免危險和工作當中不正確的操作，能夠將所學知識更好的運用到實際過程中。再加上模擬元器件同設備的相似度比較高，為技術人員進行專業學習提供了方面，且在參與到仿真實驗過程中能夠增強動手能力，自己安插元件，自己設置參數，能夠獨立解決實驗中出現的問題，自己不僅僅在技能方面有了顯著提升，自己對知識的運用能力也得到提高，為其未來更好的適應社會發展需要奠定堅實基礎。
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1.水稻生產情況
水稻是中樞鎮主要糧食作物，2010年全鎮種植水稻16119畝。水稻品種主要為合系39號、41號，楚粳3號、楚粳25、26、27號等為主。年產1114萬公斤。
2.水稻紋枯病病變癥狀
水稻紋又稱云紋病。苗期至穗期都可發病。葉鞘染病，在近水面處產生暗綠色水浸狀邊緣模糊小斑，后漸擴大呈橢圓形或云紋形，中部呈灰綠或灰褐色，濕度低時中部呈淡黃或灰白色，中部組織破壞呈半透明狀，邊緣暗褐。發病嚴重時數個病斑融合形成大病斑，呈不規則狀云紋斑，常致葉片發黃枯死。葉片染病，病斑也呈云紋狀，邊緣褪黃，發病快時病斑呈污綠色，葉片很快腐爛，莖稈受害，癥狀似葉片，后期呈黃褐色，易折。穗頸部受害，初為污綠色，后變灰褐，常不能抽穗，抽穗的秕谷較多，千粒重下降。濕度大時，病部長出白色網狀菌絲，后匯聚成白色菌絲團，形成菌核，菌核深褐色，易脫落。高溫條件下病斑上產生一層白色粉霉層即病菌的擔子和擔孢子。
3.水稻紋枯病的發病條件
水稻紋枯病的發生和流行受菌源數量、氣候條件（主要是溫濕度）、品種抗原、水稻生育期以及栽培技術等因素綜合影響。
3.1 菌源數量
菌核數量是引起發病的主要原因。每667平方米有6萬粒以上菌核，遇適宜條件就可引發紋枯病流行。
3.2 氣候條件
水稻紋枯病發病的輕重除受田間菌核數量多少影響，在氣候條件中主要受溫度和適度的影響。
3.2.1 溫度
水稻紋枯病發病的適宜氣溫在18-34℃，以22-28℃最適。
3.2.2 濕度
濕度是導致水稻紋枯病發病的又一因素，水稻紋枯病發病的相對濕度是70-90%，并以80%以上為最適宜發病濕度。每年的6至7月份以后一方面氣溫偏高，另一方面相對濕度一般都在85%以上，水稻田間處于高溫、高濕條件下，水稻紋枯病發病快，病情擴張迅速，危害嚴重。
3.3 水稻品種抗性
不同品種水稻對紋枯病的抗性不同。目前生產上早稻耐病品種有博優湛19號、中優早81號。中熟品種有豫粳6號、輻龍香糯。晚稻耐病品種有冀粳14號、花粳45號、遼粳244號、沈農43號等。
3.4 水稻栽培技術
水稻栽培密度、肥水管理均與水稻紋枯病的發病程度密切相關。水稻栽插過密、氮肥施用過量、長期深水灌田等，都能引發水稻紋枯病菌的侵入，引發疾病的發生。
3.5 水稻生育期
水稻紋枯病從水稻開始分蘗期開始發病，隨著氣溫的升高與雨季來臨，水稻在孕穗期、抽穗期和蠟熟期，水稻的葉鞘與莖稈之間相對松散，有利益病菌的侵入，同時稻田處于高溫高濕條件下，病害易發生流行。
綜上所述，水稻紋枯病的發生流行受菌源、溫度、濕度、品種、生育期、栽培技術等條件綜合作用的結果。要做好水稻紋枯病的防治工作，必須針對以上因素采取措施。
4.防治對策及措施
減少田間菌源，合理密植，配方施肥。根據紋枯病的病情季節消長和發生為害田間變化規律，以及近年發生面大，危害重的現狀，控制紋枯病重點是藥劑控制。一改1次用藥為2次，降低首次用藥防治指標，重治孕穗期，堅持“壓前、中控、后放”的藥劑控制策略；二改孕穗期適當加大用藥劑量；三改防治重點田塊為旱（拋）秧水稻。
4.1 降低田間菌源
水稻紋枯病應引起高度重視，加大防治宣傳，并從品種篩選、耕作制度改進及先進栽培技術應用等方面，進行綜合防治。菌源基數的多少與稻田初期發病程度密切相關；因此，在生產中要有效降低菌源基數、減少初侵染源。首先，一是通過耕作制度調整，減少寄主菌源；即：盡量避免與玉米、麥類、豆類、花生、甘蔗等寄主作物連作；同時，鏟除田間雜草，減少寄主菌源。二是打澇菌核。在秧田或大田灌水耕耙時，因大多數菌核浮在水面上，混在“浪渣”中，可用篩網、簸箕等工具，打澇“浪渣”并帶到田外燒毀或深埋，以減少菌源、減輕前期發病。三是原來已發過病的稻田，其稻草不能直接還田，只能燃燒或墊廄；若需做肥料時，須經充分腐熟后才可施用。改1次用藥為2次用藥，堅持“壓前、中控、后放”的藥劑控制策略。
4.2 選用良種
根據中樞鎮稻區生產特點，在注重高產、優質、熟期適中的前提下，宜選用分蘗能力適中、株型緊湊、葉型較窄的水稻品種；以降低田間蔭蔽作用、增加通透性及降低空氣相對濕度、提高稻株抗病能力。
4.3 合理密植
水稻紋枯病發生的程度與水稻群體的大小關系密切；群體越大，發病越重。因此，適當稀植可降低田間群體密度、提高植株間的通透性、降低田間濕度，從而達到有效減輕病害發生及防止倒伏的目的。
4.4 管好肥水
4.4.1 根據水稻的生育時期和氣候狀況，合理排灌，改變長期深水、高溫環境，是以水控病的有效方法；尤其在水稻分蘗末期至拔節期前，適時擱田，后期采用干干濕濕的排灌管理，降低株間濕度，促進稻株健壯生長，能有效抑菌防病。
4.4.2 在施肥上，應堅持有機與無機結合；氮、磷、鉀配合；并貫徹和力求做到配方施肥。切忌偏施氮肥和中后期大量施用氮肥。在施肥比例和時期上，提倡“施足基肥、控制蘗肥、增施穗肥”原則。
4.5 藥劑防治
藥劑防治，應掌握“初病早治”原則；一般在水稻分蘗末期、發病率達5%或拔節至孕穗期、發病率達10－15%時，就需要及時進行藥劑噴治。一般水稻紋枯病的防治藥劑。井岡霉素是目前生產上防治水稻紋枯病的主要藥種，經多年使用，紋枯病菌對井岡霉素的抗藥性并沒有增強多少，抓住擱田復水后和發病初期等關鍵時間用藥，必要時適當增加用藥量，仍能取得良好的防治效果。
在紋枯病發生重的年份，因地制宜地選用一些持效期較長的藥劑進行防治，有利于減少用藥次數，提高病害防治效果。井岡霉素與枯草芽孢桿菌或蠟質芽孢桿菌的復配劑如紋曲寧等藥劑，持效期比井岡霉素長，可以選用。丙環唑、烯唑醇、己唑醇等部分唑類殺菌劑對紋枯病防治效果好，持效期較長，也可以選用。烯唑醇、丙環唑等唑類殺菌劑對水稻體內的赤霉素形成有影響，能抑制水稻莖節拔長。這類藥劑特別適合在水稻拔節前或拔節初期使用，在防治紋枯病的同時，還有抑制基部節間拔長，防止倒伏的作用。但這些殺菌農藥在水稻（特別是有輕微包頸現象的粳稻品種）上部3個拔長節間拔長期使用，特別是超量使用，可能影響這些節間的拔長，嚴重的可造成水稻抽穗不良，出現包頸現象（不同水稻品種、不同藥劑以及不同的用藥量條件下，所造成的影響不一樣），其中烯唑醇等藥制的抑制作用更為明顯。高科惡霉靈或苯醚甲環唑與丙環唑或腈菌唑等三唑類的復配劑在水稻抽穗前后可以使用，不僅能防治紋枯病等病害，還有利于提高結實率，并對雜交稻后期葉部病害有較好的兼治作用。
5.討論
摸清陸良縣中樞鎮區域內的紋枯病致病的主要因子，掌握了紋枯病發生紀律，提高防治策略，有利于降低生產成本，提高防治效果，增加農民收入，促進社會效益具有積極的作用。
參考文獻
[1]許彥林，孫艷，姜秀芝.水稻紋枯病的發病原因及防治對策[J].農民致富之友，2010（03）.
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(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.
1.2CAE專項技術應用探討
(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.
1.3CAE的平臺技術與應用
(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.
1.4CAE技術的行業應用與解決方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.
1.5CAE技術的人才培養
(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.
2征文要求
(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.
3論文評審
組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.
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1 對系統仿真類型進行概述
顧名思義，“仿真”就是對現實世界的物體進行模擬的一種狀態，使其達到逼真的情形。在工程技術領域，經常采用系統仿真技術來研究相關事物，如通過系統模型的相關實驗來研究設計或者存在的某個系統。表1為系統仿真分類表。
2 對計算機仿真技術在制造業中的應用以及發展現狀進行概述
由于我國是一個制造業大國，并且制造業在我國的國民經濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業都非常重視我國制造業技術的發展。隨著我國科學技術及制造業的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發展。而系統仿真技術作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業進行研究及實踐，從而產生出一些先進制造技術。
對于系統仿真技術而言，如果從本質上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術。它的實現過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現，具體情況如上圖2-1所示?？梢院苊鰼的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計算機仿真軟件的一個發展情況。隨著相關技術的發展，直到上個世紀80年代后期，出現了一體化的仿真環境。隨著我國計算機技術的進一步發展，開始出現了面向對象的并發執行機制，這樣，就非常容易的實現在數據庫管理的基礎之上來對實驗及模型數據、以及實驗仿真的結果等進行統一的管理，與此同時，人工智能等相關的先進技術也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結果進行分析之中。另外，廣義的制造系統的相關仿真器也開始大量出現，在某種程度上面很好的實現了對制造系統進行的非語言建模、以及模型數據驅動等相關的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。
3 計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業的相關影響
自從上世紀末以來，隨著我國制造業的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統仿真技術不斷向橫向的方向發展，在制造業里面比較典型的就是“虛擬制造技術”的發展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。
隨著制造業的發展，仿真技術在我國制造行業里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發是在并行工程的指導下，把大規模的產品數據管理系統以及CAD等產品設計系統等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發環境，這樣就可以在該環境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業產生巨大的經濟效益。
隨著計算機技術的高度快速發展，對仿真技術的相關應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發展。由于現代制造企業面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統來講，它所包括的內容有：構造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環境的一種比較先進的仿真技術。
如今，在我國制造業中已經產生了虛擬企業或者類似于DIS的虛擬研究開發中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產力方面的促進局共同構建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發中心。由于當今社會是動態快速發展變化的，人們的需求更多轉向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業在短期內存在相關資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯網來臨時連接成一種動態方面的聯盟-也就是所謂的虛擬企業。
4 結束語
隨著我國社會的不斷發展，導致計算機仿真技術的發展也日新月異。在制造業中，對于整個產品的生命周期來講，仿真技術都表現出其強大的發展潛力。在當今制造業競爭激烈的社會，計算機仿真技術在制造領域的應用及發展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產、綠色制造等方面不斷發展。
參考文獻
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[3]鄭力，盧繼平等.虛擬制造技術[J].計算機輔助設計與制造，2013（09）：62-67.
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主辦單位：中國系統仿真學會
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1004-731X
國內刊號：11-3092/V
郵發代號：82-9
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1989
期刊收錄：
SA 科學文摘(英)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
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本次大會還特別邀請上汽集團技術中心湯曉東副總工程師和瑞典Volvo汽車技術中心Harald Hasselblad博士分別作題為“RADIOSS在上汽自主品牌轎車研發中的應用”和“優化技術在Volvo汽車研發前期階段中的應用”的主題演講.
作為Altair主要產品線的按需云計算技術PBS Works和商業分析技術HiQube也在本次大會上重點亮相——Altair分別為其設立技術主題專場，吸引不少相關技術人員參加.
除精彩的主題演講外，在多個技術專場和行業專場中，來自上汽技術中心、泛亞汽車、上海大眾汽車、東風汽車、奇瑞汽車、奧拓立夫、佛吉亞、陜西重汽、安徽合力、南車青島四方機車、青島四方龐巴迪、西飛技術中心、中航直升機研究所、上海飛機設計研究院、中國船艦研究中心、三星電子和南平鋁業等企業以及華南理工大學、湖北汽車工業學院、南京航空航天大學和西北工業大學等院校的代表也作了豐富多彩的演講，展示HyperWorks在他們實際產品研發和科研工作中的應用成果.
在航空航天關鍵CAE技術專題研討中，Altair展示其在鳥撞分析、水上迫降仿真分析、艙門系統結構優化與仿真等技術的強大功能和實際應用成果，以及其在航空航天領域值得信賴的強大解決方案.
同時，Altair戰略合作伙伴HP，Cradle 軟件和Magna等公司也分別到會展示其解決方案，特別是HP在現場展示的一體機使參會嘉賓贊嘆不已.此外，大會還得到多家行業媒體的關注，并對Altair高層領導進行專題采訪.
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1 船舶虛擬仿真技術研究及應用現狀
在船舶工業里面對虛擬仿真技術加以應用，能使敏捷造船、并行工程以及數字化造船得以實現，同時它也是我國傳統造船模式轉向現代化的重要環節之一。對虛擬仿真技術加以運用，在建造船舶之前，工程師可在虛擬環境下對船舶的建造過程進行仿真，從而改進和評價船舶的工藝與設計，這樣便于指導船廠進行現場生產作業。在船舶行業里運用虛擬仿真技術，能使生產效率得到提升，降低生產成本，使建筑周期縮短，從而為我國船舶行業的發展奠定良好的基礎。
船舶的建造評估和設計可以使先前工藝或前期設計導致的工程修改得以消除，進而對船舶企業的成本、質量以及生產效率產生直接的影響。現如今，許多國家正在開展以虛擬仿真評估和數字化描述相結合的船舶虛擬制造、設計仿真技術的應用研究，并且在船舶建造中也應用了多種仿真評估軟件，而且其研制水平和效率還在近年來得到了大幅提升，包括我國在內的許多國家都正在尋求提升研制質量、節省研制費用、縮短研制時間的新方式。
挪威UD公司作為船舶設計的佼佼者，現如今，他們在對新船型進行設計時，全都會對三維模型加以利用，然后在虛擬環境下綜合評價鉆井船的設備布局、布置、外觀等，分析虛擬船舶水動力，對虛擬評估進行分段劃分，并仿真船舶的作業過程。
自20世紀90年代一來，我國開始對各種先進的仿真技術加以研究，并開展大規模系統仿真。但將虛擬仿真技術應用在海洋和船舶領域的起步還比較晚，現如今，其工作最主要集中在初步實施和理論研究的應用階段，此外，國內的船舶研究所也開發有虛擬仿真的軟件系統和硬件平臺。
2 將虛擬仿真技術應用在船舶的建造評估中
此項技術通過對虛擬實體模型加以利用，來實現評估船舶建造過程的目的，包含船舶生產工藝規劃、操作順序驗證、生產系統創建。它能支持船舶生產管理、機器人仿真、人機功效分析、作業時間測定、工藝規劃與驗證等的內容。
2.1 在建造前期的論證評估中運用
船舶建造的內容之一便是根據企業生產力布局要求以及實際能力，對船舶企業的經濟、技術和發展條件加以研究，對船舶企業的發展方向和規模進行預測和論證，將企業建設技術經濟指標擬定出來。在建造船舶的前期對生產規劃進行論證評估是一項綜合性非常強的工作，這個過程需要對企業多方面信息進行分析。此項技術可用于對當前企業環境、生產規模以及結構分布進行虛擬，并由設計人員在虛擬中模擬各種設想，經由分析信息數據庫對各種設想利弊進行分析，同時對其可行性加以論證，這就包括環境影響、船型選擇、生態保護、現狀分析等工作。此項技術為船舶的建造前期論證提供了論證方式和技術手段。
2.2 在建造方案的設計評估中運用
船舶建造方案通過設計人員將各種想法不斷形象法和概念法，同時用相應生產手段加以表達出來，這個過程需要對前后進行參照，在設計方案時，要求方案的初步設計和深入設計必須具有交互性。對虛擬仿真技術所具備的交互性和真實性特征加以利用，可用于對三維空間進行虛擬，從而使設計人員可以對他們的設計思想進行更精確的表達。例如，由中國船舶工業集團研究所開發出來的虛擬仿真評估系統。通過對不同總組方案的比較，將船舶的建造設計思維在虛擬環境里展現出來，讓設計人員可直觀的對其進行評析，通過對方案生產環境、結構布局的協調性進行觀測并比較，可對設計思維進行修改完善。對虛擬三維空間加以利用，進而為生產方案在場地位置設計、動態調整、生產布局選擇、結構調整等方面提供依據，從而使后續生產過程可以更為合理。
2.3 在生產方案的比較中運用
此技術所創建的環境為三維虛擬環境，它可對構建環境進行全方位展示，并且通過虛擬現狀，讓建造方案可以更加真實。此技術可以讓建造方案在表現上突破原有平面、靜態的模式，讓建造人員的思想可以更形象和直觀的呈現在操作者面前，使規劃方案與操作者之間能有更強的交互性，從而對多人員多層次協調參與船舶的建造有利。
可通過許多途徑來實現方案設計需要達到的目標，而這當中必不可少的一環便是方案比較。虛擬仿真技術為方案比較提供了一個更為有效和方便的應用工具。在進行方案比較時，可在船舶建造的虛擬系統中對生產方案加以直接使用，讓設計方案可以在虛擬三維空間里得到體現。對試用不同的方案，并考察其對生產環境所形成的影響，對各生產要素不同的設想進行評價比較，并進行不同方案的實時切換，然后在同一建造序列和生產項目中感受不同的生產效果，從而對設計合理性加以判斷。與此同時，還可運用技術手段量化分析比較方案中的具體指標，從而使船舶生產方案能更加合理。例如，運用SPD-V3.2設計軟件虛擬布置機艙管路的結構方案。在評估方案的基礎上，對機艙管路設計合理性以及工藝合理性進行驗證，進而將設計中存在的缺陷找出，從而使生產現場返工率得以降低。
2.4 在建造過程中運用
在建造船舶時，對虛擬仿真評估技術加以利用，可以實現對船舶建造方案實施效果進行先期檢驗，也就是看其能否達到環境、生產的最佳綜合效益，并在實施中不斷選擇和修改，最終幫助決策者來決定后續的生產方案。比如，可通過虛擬仿真技術將某虛擬方案和船舶生產實際相結合，進而將建造方案實施狀況予以真實展現，從而使由于方案欠缺而造成的效益損失狀況得以減少。此外，此技術還能對溫度、噪音等不可見現象進行模擬，從而達到檢測影響船舶生產各因素的目的。
3 船舶虛擬仿真的評估應用實現現存問題
①虛擬仿真技術標準化應用。作為船舶建造領域極為重要的技術，虛擬仿真技術一定要與建造技術規范、規定等相符。但由當前情況可知，因為船舶建造標準化問題尚未解決，為保障虛擬軟件商的軟件獨立性，使得軟件系統之間存在較差的兼容性，要想使仿真成果的協調和共享得以實現，就必須對仿真技術應用標準化問題加以研究。通過對同一設計平臺的開發，使協同平臺集成效率得到提升，從而在更大范圍上實現信息的共享和設計的協同。
②改進建造設計技術。在傳統船舶的設計中絕大部分平面結構圖的表達方式為二維表達，最近幾年開始引進三維技術，從而形成了三維與二維相結合的建造技術模式。但在我國，由于虛擬仿真技術欠缺完善化和標準化的仿真軟件作為載體，假如能將生產技術改為規范化的三維表達和設計模式，將會對此技術在生產設計中的進一步應用有利。
③生產設計習慣與傳統觀念問題。因為此項技術尚且處在推廣使用期，現如今設計人員對此技術的認識尚且不足，并且傳統觀念并未隨著技術進步而有所改進。絕大部分船舶企業在此項技術上尚且停留在演示層次，并未認識到此項技術的深層效用。此外，由于傳統設計習慣對新方法的使用形成了一定制約作用，要想在短時間內改變此種設計習慣還有一定難度。對此技術進行及時的開發利用，對此技術的三維平臺設計平臺加以搭建，將對培養設計人員普及性有利。
④虛擬仿真技術有待完善。因為此項技術自身存在一定局限性，使得此技術在船舶設計某些場合中的應用尚且存在一定難度。比如，對建造方案在構思期的表達模糊性問題以及修改實時性問題，建立標準化的指標評價體系統、建立預測分析模型等問題上依舊存在一定的技術障礙。
⑤船舶行業中虛擬仿真技術應用效果不顯著。此項技術的開發需要投入大量資金和尖端設備。盡管此項技術在研究船舶生產作業形式和建造方案上屬于高科技手段，但由于開發此項軟件產品的價格確實相當昂貴，并且其系統兼容性也比較差，現如今，國內對此系統的應用還多半依賴于進口提供，因為目前我國的科研院無法對相關設備進行全面配置，在各高校也無法運用多系統來實現學員的全面培訓，導致此項技術在船舶行業中并不能取得很好的應用效果，這也是實現此項技術在船舶設計中應用的一個難點。
要想使上述問題得到解決，極為重要的一點便是全面應用此項技術，在軟件開發公司的作用下，開發具有普及型的仿真技術軟件是非常必要的，同時需要科研院和相關院校合作，對此項技術進行大規模的培訓。
4 結 語
因為在國內的船舶生產評估過程中應用虛擬仿真評估技術尚屬起步階段，并且在國外也并無標準應用模式可供借鑒，再加上國內造船現狀有別于國外，此外，由于船舶虛擬仿真的評估技術是伴隨船舶制造工藝以及技術的發展而發展起來的，所以，它的研究工作、虛擬維修、新工藝等許多方面還有待完善和改進?，F如今，集成化仿真已經成為船舶制造的發展方向，此項技術的應用也已經成為船舶制造模式最為關鍵性的技術，并且已經變成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企業中應用此項技術，將會為企業進一步的發展提供技術支撐。
參考文獻：
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篇13
在當今自動控制系統已經滲透到各個領域，但隨著生產工藝和生產要求的不斷提高，這樣對自動控制技術也有著相應的提高，傳統的方法已經不在滿足其現代生產的要求，這樣MATALAB仿真技術相應產生，而且越來越多的應用在自動控制系統中。下面從以下幾個方面去介紹其在控制系統的應用。
1 在經典控制的應用
我們知道雖然現代控制方法和控制技術不斷的發展，但是我國的很多廠家的生產中均采用的是經典PID的控制方法，經典PID有著控制簡單，快速等優點，但是要想采用PID算法必須要先確定控制對象的數學模型，而確定數學模型有兩種方法：一種是機理建模而另外一種是實驗建模，但是第一種方法雖然建立數學模型比較準確，但是在實際工況中機理建模實際很難用到的，因為實際工況中工藝很復雜，并且被控對象會隨著環境的改變而改變，通常會才用第二種實驗建模，實驗建模是要描繪出被控對象的輸出曲線，以前被控對象的輸出曲線很難描繪，隨著MATLAB仿真技術的應用這種問題迎刃而解了，比如在電阻爐溫度控制中，就得用MATLAB仿真技術建立電阻爐的數學模型。電阻爐是一純滯后一階對象，其傳遞函數為W0(s)=Y(s)／C(s)=Ketos／I+TS其飛升曲線如圖所示：
K=輸出穩態值，初始值／240=158-13／240=0.6
TO與τ按工程計算法求得取
tl=τ+T0／3
t2=τ+TO
其中t1、t2分別對應階躍響應的穩態值的28％和 63％的時間
t1=24 τ=5 t2=62 TO=57
這樣確定電阻爐的數學模型就迎刃而解了。
2 在經典控制理論計算的應用
在經典控制系統中，頻率分析和時域分析對系統都很重要。但對于二階的系統人手算的工作量還不大，但超過二階以上的系統用人工計算就非常繁復了，這樣必須通過MATA，LB仿真來完成例如：
某系統的開環傳函為G(S)=20／S3+8S3+36S+40求該系統的響應和波特圖。
綜上所述，隨著MATALB仿真技術的不斷發展，會大大促進控制系統的發展并上一個新的臺階的。
