前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇仿真技术的应用范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:数控加工;仿真技术;VERICUT;系统
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.221
0 引言
在近五年的时间里,网商得到巨大的发展,消费个性化需求也成为了各个生产厂家所竞相抢占的资源。在未来的时间里,厂家只有不断强化对技术的应用,才能对产品的制作周期、精密度以及外观等方面进行优化,才能最终实现对竞争力的强化。仿真技术可谓是近年来最受青睐的技术,其代表着数控技术对虚拟仿真的应用,实现数控加工技能培训的质效提升。对于制造业而言,虽然可以借助计算机对设计和制造进行辅助,但是三维环境下的刀具运动和加工轨迹还是需要仿真技术的再现。在通过计算之后对刀具的运行轨迹进行控制,并以此生成相应的数控机床科技识别的代码,在VERICUT系统和仿真软件的支持下进行模拟,在仿真的加工环境中呈现。这样一来,产品的加工效率便得到了相应的提升,对于研发和制造周期都有不小的助力,对于企业而言更是综合竞争力的体现。
1 数控加工方针技术在当今的研究现状
21世纪的数控技术受到全球化的推动,其发展速率不断提升,制造业在数控技术上的依赖性也不断增加,成为决定行业发展的重要技术。对于数控技术而言,正确性的最大化也成为了技术发展的方向,虽然通过利用容易切削的材料来替换作业器具进行试切,但是也使得加工指令的检验变得更加充分。同时,也有不少的方法得以应用。例如:轨迹显示法,借助划针和笔替代刀具,以色版或者纸对刀具轨迹进行二维图的呈现,是简单的真模拟过程。
然而这类方法的应用也存在不少的局限性,尤其是对人力、物力以及时间的消耗,使得生产成本的压力变得更大,而且生产周期也变得无法把握。据此,研究者在不断的摸索研究后,通过计算机对仿真模拟技术进行更大程度的革新,不仅实现试切情境的模型化、仿真计算及图形显示等,也将模型模拟推向更加精密和方针的高度。这样一来,企业的资源得到了较大程度的节约,同时也使得其他项目的生产和收益得到了真正的改善。
从目前的数控加工仿真模拟的技术研究来看,方向和重点主要针对刀具轨迹展开的,仿真模拟效果也得可喜的进步。然而,现阶段的成果与希望值还存在一定的差距,在未来仍需要对机床加工采取进一步的研发,才能对机床加工阶段的刀具过切、刀具及夹具与机床之间的磨损度进行实时监测。与此同时,机床加工成效的预估也是重要的参考因素,因此,需要对刀具加工进行优化,最终确保产品质量与零件加工效率与机床的利用率等等。
2 VERICUT仿真技术系统的介绍
2.1 VERICUT系统
从目前的实际应用状况来看,VERICUT系统在全球范围内具有相对广泛的应用。该系统具有两方面的优势,其一是能够对数控代码的查证步骤进行模拟;其二是能够较大程度地增加数控材料的切削效率。该VERICUT系统工作原理是对数控加工的轨迹代码进行模拟,并借此将其在计算机上进行呈现,为刀具轨迹精度的检测提供了有效的平台,更对设计师的设计标准和要求进行了根本的满足。但是在运行的准备阶段,需要对系统进行故障诊断、改进和调整,确保仿真系统可以发挥应有的技术效果。
2.2 VERICUT Machine Simulation系统
VERICUT Machine Simulation作为目前功能性最完备的数控加工仿真模拟系统,能够最大限度地再现机床运行过程中的具体状况,其效果较大程度地满足了人们期望。然而,对于这一系统的运行最重要的便是能够对识别数控代码文件进行识别,并结合G-代码开展模拟加工的环节。对于实际运行的仿真系统而言, VERICUT软件首先需要和机床进行绑定,才能在使用过程中模拟机床的运用轨迹及其他具体状况,确保数控加工阶段的错误和问题可以被检验出,并加以改正,全面提高数控加工的质效水平。
3 数控加工中仿真技术的应用
从数控技术具体状况来看,工艺路线已经成为了编制的重点,刀具和加工参数也成为了整个工艺水平确定的重中之重。即使是相同路线的状况,在不同的参数水平和刀具规格下,对于具体工作的效率和零件质量均具有较大的影响。因此,在生产过程中,无论是复杂程度和加工种类差别,均需要慎重选择合适的刀具,这也成为了整个零件加工工艺的难点,产生的作用至关重要。
从现阶段的虚拟加工技术应用来看,虽然可以满足对数控代码的验证,也能满足对整个工艺路线的合理性和正确性的验证,但是最终却只能对道具和参数的选择进行定性分析。这样就需要结合其他软件能进行相关定量分析的软件,例如VERICUT软件。该软件的优势在于能够开展自动化对比工作,而且通过零件加工过程的控制,能够帮助工作人员进行更高效和准确的刀具确定。同时,也能够通过具体条件开展虚拟验证工作,对于运行过程中可能出现的潜在危险因子进行分析,并对工艺方案进行优化。随着时间的推移,也有不少的仿真软件能够对数控加工阶段进行整体的仿真与模拟,这使得程序调控所需的时间和资源得到了有效节约,对于制造业的发展有了很大程度的推动。
4 结束语
数控加工仿真技术的迅猛发展使得复杂的零件加工质效水平有了很大程度的提升,同时也使得调试阶段的废品成本得到了极大的降低,更有效地解决了程序错误更机床和工件带来的损伤问题。但是,该项技术的发展仍需要对产品的物理现象和规律进行深入的研究,才能更大程度地发挥仿真技术优势,最终使得数控加工的精度、质量、生产周期以及效率得到更大的提升。
参考文献:
[1]武珍平.数控加工中仿真技术的应用[J].品牌(下半月),2015(01):195.
【关键词】单片机开发 仿真技术 Proteus仿真软件 应用
随着电能路径技术在单片机开发技术中的应用,仿真技术水平在我国的贸易、科技领域发展较为迅速。单片机仿真技术的开发原理是依托于集中解决机器和多类I/O暂停系统的技术原理,集合集中解决机器和多类I/O暂停系统的硅片,将仿真技术的数据存放在硅片上,进而建立一个系统化、全面化、层次化的仿真开发技术系统。作为集中电能路径的重要组成部分之一的单片机,SCM、SOC、MCU是控制单片机仿真技术电能路径的三个主要环节。其特点使耗电容量少、在集中解决机器和多类I/O暂停系统可以灵活延伸、制造工序简单易懂、使用效率比较高。
1 单片机仿真技术概述
随着我国计算机水平和通讯技术水平的日益成熟,单片机仿真技术成为现代教育领域的一门教学课程。作为单片机的智能化体系主要组成部分之一的微小解决机器,其不仅承担着控制和检测复刻电能路径的责任,还要在电能路径受到电容量压力过大时调节电阻力,扮演调节角色。因此,对单片机仿真技术研究的核心内容是合理控制电阻力对微小解决机器的影响、调节电能路径,避免出现电阻容量过大或者电能路径受阻的情况。据算计技术和数字技术理论的日趋成熟促使了单片机发掘技术的发展,也为仿真技术模拟体系提供了理论基础。专家们在对单片机发掘技术理论进行研究的过程中,要运用任意存放机器设备的协调技术,保证仿真技术模拟技术在模拟平面得以正常施展,调节电能路径。模拟仿真技术的应用不当可以减少单片机的成本,节约研发费用和时间成本,还可以减低生产单片机的设定风险。因此,模拟仿真技术不仅为单片机的大量生产提供了成长舞台,还促进了单片机仿真技术的不断发展。
2 Proteus仿真软件的引入
计算机水平和通讯技术水平的不断提升,促使各类模仿体系的产生。各类模仿体系的产生一方面为技术人员研发单片机仿真软件节约了大量的人力、物力、财力,另一方面促使单片机仿真技术的诞生。Proteus仿真软件作为单片机仿真模拟体系中的一员,是集虚拟电能路径、数据电能能路径为一体化的仿真软件,不仅可以有效地将电能路径于模拟体系得到结合,还可以在计算机仿真技术中对电能路径的结构、单片机数据编码、电能路径理论模型进行虚拟制定和演练操作,把模拟仿真技术理论图表成功实践到单片机Proteus仿真软件中,依托与单片机编码的调节作用,从而生成PCB检测体系。
目前,Proteus单片机仿真软件与课堂教学试验融为一体,不仅提升了课堂教学的质量,将仿真技术与计算机合成技术得到有效整合,还能够降低软件开发过程中的费用成本支出。我国的Proteus仿真软件开发技术主要是结合设备设定生产、现代计算机开发技术、数字化研发技术的相关理论基础,利用模拟模仿研发范围,使Proteus仿真软件再工程软件开发领域、商品研发领域、服装贸易研发领域得到广泛应用,促进我国工程、服装贸易行业的快速发展。另外,工程的兼容研发和商品的循环研发时间是有严格标准的,即不能够超过模拟模仿研发环节的期末时间,确保商品的初始状态在模拟模仿氛围中得以真实展现。比如安装Proteus仿真软件系统中的LabView和Soliworks软件在器材上,不仅可以保障机械运用元素在仿真技术三维空间中正常应用,避免出现三维度运作操作出现失误或者失灵的现象。
3 单片机开发中仿真技术的应用
3.1 性能要求
设定多向研发应用设备的前提是遵循单片机仿真技术原理,研发适合克服需求的单片机模仿机器。技术研究人员在开发多向研发应用装备的同时,要考虑特殊客户对单片机仿真机器的性能要求,实现小组共享多向研发应用器材的目的。研发小组共享机器设备不仅可以帮助提升单片机器材的使用效率,还可以避免单片机器材在研发过程中出现反复投资器材的现象,为形成和谐的研发模拟模仿提供良好的条件。
3.2 多路开发器整体结构
多向研发运用板是多路开发器设定的条件之一,不仅可以为单片机完成仿真技术提供原理,还可以帮助多路开发器在模拟模仿计算机体系中达到仿真技术标准。仿真多路开发器的原理可以看出,技术研究人员在开发仿真多路开发器时,在模拟模仿软件系统中设置多个开发用户的目的是为了提升仿真技术的使用效益。其中,多路控制器控制着多个开发用户、多路请求电路、多路状态指示,单片机开发板在仿真多路开发器中居于核心位置,其存在的作用就是实现单片机仿真技术目标的标准化。
3.3 多路开发器电路设计
仿真多路开发器研究原理可以得出结论,多路控制器控制者多类客户主体机器,多类客户主体机器在受到多路控制器的严格控制下,根据单片机开发板的相关规定进行远程操控,以“多对一”或者“一对一”的形式开展模仿应用任务。所谓“多对一”形式就是多类客户对应一个单机片开发板,“一对一”就是一个客户对应一个单片机开发板。多路开发器电路设计的主要元素是电磁继电器和74LSO4反相器,作为构建一类单片机远程控制电能的数字化通讯设备,从而共同完成“多对一”或者“一对一”的模仿应用任务。
4 结束语
随着计算机处理水平和通讯技术水平的不断提升,以及Proteus仿真软件的引入,仿真技术在单片机开发中的应用越来越广泛。仿真技术在多路开发器电路中运转还比较顺利,不仅完成了“多对一”或者“一对一”的模仿应用任务,还提升了电能器材的使用效率。
参考文献
关键词:仿真技术;电工;实训教学
1项目的意义、现状分析
2014年,在学校的大力支持下,我中心扩建了电工实训室,学校结合实际情况,选用合适的实验设备,并配套和完善了实训室硬件设施,使实训室成为了我校工科学生电工实训教学基地,并为之创造了良好条件。同时,实训室配备了计算机,实现了网络化实训教学,并提供了计算机仿真设计软件(宇龙机电仿真软件)的教学环境和条件。在电工实践训练教学过程中引入计算机仿真实验平台后,学生可进行一些虚拟仿真实验,其意义也是对传统电工实训教学的一种有利的补充,是对传统实验教学方法的充实与改进。使用计算机仿真软件作为实训平台,利用其元器件全、界面直观、操作方便、电路分析手段完备等特点,学生根据指导,自主在模拟实验台上设计实验,待设计成熟后,再在实物设备上进行实验,这样可以大大提高学生的效率和兴趣。利用仿真实验平台,可以充分调动学生的主观能动性,对于某些不易观察到的现象进行仿真分析,可保存仿真结果、以做进一步的分析和处理,对实验数据的分析处理方便快捷,提升了实验水平,更有利于学生对实验现象的观察和分析。但由于各种原因也出现了一些问题。具体如下:(1)实训对象范围狭窄:目前,我校电工实训教学仅面向全校理工类专业同一届学生(大二或大三年级)学生开设。实训对象范围狭窄,不能够实现大学四年不间断的教学目标。另外我们的实训室还没有达到完全开放,对于一些创新能力较强的学生,不能提供一个良好的平台。(2)教学内容偏少:在电工电子实训课程中,电子工艺实训十几年来一直以组装调试收音机项目进行,实训内容已显得陈旧。2010年起中心尝试将室内配线纳入其中。目前电工实训教学内容有:1)常用电工工具的使用;2)导线的常用连接;3)室内照明线路:一地控制和两地控制;4)机床电路。电工实训教学刚刚起步,该课程设置内容不够丰富,略显简单。不能完全满足大学本科生的求知和自主创新欲望。2013年引入了机电实训仿真软件,采用虚拟仿真技术,我们只需要计算机,在计算机房就能完成很多实验。2014年又投入140万进行了电工实训平台基地建设,扩大了电工实训课程建设的空间。(3)教学模式与手段使主体作用不能得到充分发挥:在之前的电工实训中,由于课程内容和实训设备局限性,大大限制了同学们自由发挥的空间。一些基础扎实、创新能力强的同学完成规定项目后,意犹未尽。还想做一些其它感兴趣的、实用性较强的电路实训也只能望而叹息。现有的传统的教学模式使主体作用得不到充分发挥。教学方法与手段不能充分调动学生积极性。利用模拟仿真技术进行理论教学,可以将复杂问题简单化,抽象问题形象化,理性知识感性化,让我们的学生在理论学习时不感到枯燥,调动起他们的思维,让学生在不断的探索中学习。在电工实训平台上,学生可以自主操作,提升了学习的主动性,也增强了创新意识。此项目的顺利进行,不仅是我们教学理念的创新,教学内容的创新,也是教学体制的创新。使我校的基础实训逐步的向现代化、多元化、多层次、开放式的方向转化。构建与现代科学技术发展水平相适应的基础工程训练平台。
2项目实施方案及实施计划
2.1研究与改革的内容、目标和拟解决的关键问题
(1)研究与改革的内容和目标:1)改革原有“教学、实操”实践教学模式,引入仿真实训教学环节,按照创新理念培养目标,构建“教学、仿真、实操”电工实训教学模式。同步优化电工实训教学内容;2)改革目标以突出学生的自我参与,体现技能训练的操作性、过程性、情景性、交互性,使学生了解工作场景、熟悉操作步骤、规范操作方法、培养职业意识;3)新引入的仿真实训教学平台,可以扩大学生的实训范围,为一些对电工方面感兴趣、创新能力较强的学生,提供一个良好的开放式平台。(2)拟解决的关键问题:优化以创新理念为培养目标的电工实训教学内容,确立“教学、仿真、实操”一体化电工实训教学模式,优化电工实训教学内容,修订并编写教学大纲、教案、讲义等
2.2实施方案方法及可行性分析
实施方案方法:(1)前期调研,即研究、分析当前多所高等院校实践教学环节,以及通过对老师学生的调查,了解对新实训项目内容、教学模式及课程安排的意见和建议;(2)分析总结,即该专业教师对提出的意见和建议进行分析研究,总结出适合我校电工实训课程的教学内容和课程体系,找出以创新理念为培养目标“教学、仿真、实操”一体化电工实训教学模式,优化教学方法与手段;(3)实践尝试,即根据初步确定的方案进行小范围实践尝试,将出现的问题再进行整理分析总结;(4)优化确定:将实践尝试中的问题进行整改,优化课程体系和教学模式。使教学体系更加完善。可行性分析:我基地现拥有2个电工实训室,电工仿真机房和电工实训平台也基本就绪,能满足140多学生进行实际操作和理论学习。为本项目的顺利进行提供有力的保障。
3项目预期的成果和效果
该项目最终将在全校所有理工科类专业实施,最大限度的让学生实现独立动手能力,提高学生的创新能力。受益人数每年约4000人。
4本项目的特色与创新之处
[关键词]仿真技术;通信工程;仿真软件工具
[中图分类号]G40―057
[文献标识码]A
[论文编号]1009―8097(2009)13―0309―03
一 仿真在现代通信技术中已成为重要的工程设计手段
随着通信技术和计算机技术的进步,通信系统仿真技术已经逐渐成为通信系统设计和验证的主要手段。近二十年以来,数字信号处理方法和软件无线电技术得到了广泛应用,传统的设计手段和设计方法已经不能适应急剧增加的通信系统复杂性的要求。今天,如果没有计算机仿真方法,系统设计和性能测试是不可能完成的。
传统的通信系统设计中,主要考虑的是对热噪声的性能指标问题。传输信道一般建模为加性高斯信道,性能指标的评估采用传统的解析计算方法就可胜任。然而,许多现代通信系统,尤其是工作环境十分复杂的无线电通信系统和抗干扰通信系统中,其工作频率在数千兆频带,电磁波传播特性也十分复杂,衰落和多径效应成为系统设计主要问题。相应接收机的复杂性大大提高:例如复杂的同步算法,信道估计和符号检测,RAKE体系结构以及非线性系统在现代无线电通信中被广泛采用。对此,传统的理论解析分析方法都不再总是有效的,对于现代通信系统而言,仿真方法是必需的设计和分析手段。
现代通信网络和网络协议的复杂也是必须采用仿真方法研究的原因。传统的排队理论和运筹学可以解决对简单通信信息流量模型的性能分析和计算问题,但是现代通信网络协议的复杂性已经远远超出了传统数学的分析能力。为了快速、便捷而且准确地对通信网络协议性能做出评估,采用基于事件的离散事件仿真方法几乎是唯一的选择。采用仿真方法可以避免理论性能分析的障碍,通过系统建模,参数选择和调整,能够迅速得出系统在模拟真实环境中的行为表现,从而对所应用的信号处理算法、通信协议做出评估和改进。
微处理器和数字信号处理芯片技术的进步在硬件上保证了现代通信系统的实现问题,在此背景下,算法和协议的软件实现越来越成为系统功能实现的主要手段。仿真中应用的算法和真实系统中的功能实现算法已经融合。同时现代微型计算机的处理能力大大超过了数年之前的大型计算机,已经基本能够满足通信仿真软件和仿真数值计算对计算机运算能力和存储空间的需要。现在,在整个通信业界,基于仿真技术的系统设计分析已经被广泛采用,成为研究新理论,开发新技术的主流方法。掌握仿真技术也是通信业界所必需的技能之一。
二 仿真技术是现代通信实验必不可少的环节
学习和研究现代通信技术是一个理论与实践相结合的过程。在通信工程实践环节中,仿真技术得到了广泛的应用。透过仿真技术,通信工程专业的学生可以学习和研究比传统通信理论所研究的对象更为复杂,更为接近真实工作环境的通信模型。而在传统理论框架中,系统模型必须加以简化才能得出解析结果。另外,利用仿真技术可以十分方便地修改系统参数,并且可以很快评估这些参数变化对系统整体性能的影响。随着交互式仿真环境的成熟,设计者利用简单的程序编写和系统方框图建模方法就可以模拟出复杂系统的工作行为,这样,通信工程师就能够将主要精力集中在通信系统的设计和本身改进的关注上,而不需将精力浪费在仿真程序,的编程技巧和调试上。
在复杂工作环境中,通信系统性能研究的基础是对传输信道的建模仿真问题。因此,信道仿真也就成为了系统评估中所必需的。同时,为了适应复杂的和时变的传输环境,现代通信系统的信号处理算法趋于复杂化。例如采用信道估计自适应算法,多天线技术,智能天线波束成形算法,CDMA蜂窝网络中的多用户检测算法,正交多载波调制算法,信道编解码算法等等。这些技术的实现必须依靠高速信号处理芯片和软件实现。对算法在实际通信环境中的适应性验证和评估就必须借助于仿真来完成。
现代通信系统中,通信协议设计和验证几乎都是基于仿真技术的。为了保证通信的实时性和利用效率,现代通信系统中提出了各种复杂的具有层次结构的通信协议,从而构成通信网络。排队理论和运筹学只能对通信协议做出简化的性能估算,与实际系统中的运行往往存在较大差别。由于实际系统行为的复杂性,解析分析几乎是不可能的,因此,对通信协议在实际网络环境中的评价就成为了网络协议仿真分析的主要任务。
现代通信系统的实现也是基于仿真技术的。通信功能的软件化实现、通信节点传输行为的智能化以及软件无线电技术本身是计算机技术和通信技术结合的结果。通信系统的电路级设计已经从基于纯硬件集成电路的模式转变为以可编程逻辑器件为编程对象的VHDL软件编程映射模式。VHDL程序设计和调试都是以仿真方法完成的。在系统级设计中,系统仿真和系统实现是统一的,仿真算法可以直接映射为DSP的实现代码。而在更高层的协议级设计中,通信网络协议仿真代码也就是协议实现的核心代码。软件无线电技术使得通信信号处理方法得到广泛应用,在基带信号处理中可以通过软件实现信号处理变换,得出射频波束成形,预编码,自适应均衡,自适应数字调制,解调,信道编解码,信源编解码,信息安全算法等等,而对这些算法的仿真算法和实现算法相同,代码可以直接应用于实际系统中。
现代通信系统的测试设备价格高昂,而且,实际工作中的通信系统往往具有不可测试特性。例如,对营运中的通信网络性能测试对于高校学生来说是几乎不可能的,也是营运通信网络所不允许的。但另一方面,对于通信系统和通信网络的研究是必须有实践对象的,在这种情况下,通信仿真和网络仿真是就必然成为唯一的选择。
总之,现代通信系统是一个复杂巨系统,对现代通信技术的学习和研究必须采用现代系统论的观点和方法。现代系统论指出,复杂巨系统往往是非线性系统,对系统的数学建模已属不易,对所建立的数学模型进行解析分析计算基本上是不可能的。对复杂巨系统的研究,关键在于把握系统在外界环境中的交互行为和系统状态的变化。对于计算机仿真来说,可以充分利用计算机的数值计算能力,在解析计算十分困难的情况下,采用相对简易的数值计算获得工程上可用的结果。工程设计的目的是得出符合实际的结果,在这个意义上来说,仿真方法是一条捷径。
三 仿真是培养学生的学习兴趣、创造性思维、建立理论与实践结合的桥梁
通信工程专业对学生的数学基础要求高,除了传统微积分知识之外,还要求具有积分变换,概率论和随机过程、信息论的基本知识,排队论和离散数学的基本知识等等。通信工程专业课程都是建立在这些数学基础之上的。对通信工程本科学生的学习调查结果显示,大多数学生是出于对就业前景憧憬和单纯向往选择了该专业的。他们对通信工程专业的
技术素质要求和未来从事的工作性质并不十分了解。于是,虽然学生有很高的学习热情,但又普遍存在着对数理基础知识的轻视和畏惧。抽象的理论和工程实际脱节是本专业面临的教学困境之一:一方面通信系统的复杂性使得实验室不可能拥有系统级实验环境,另一方面通信工程的实际工作环境正是对系统级的通信网络设备的设计、运营和维护。如果把通信工程比喻为有血有肉活生生的人,那么通信理论就好比是人的骨架。如此,学生对学习理论知识的畏惧心理就是可以理解的了。如何在通信理论这个骨架上附着血肉,将专业知识作为活生生的技术事物展现给学生,是专业课程教师必须思考的问题。学习兴趣是通过教学艺术培养出来的,教学艺术不是空洞的,而是具体的适应与专业特征的方法。学习心理学指出。对于学习成效而言,学生的学习兴趣比刻苦精神重要得多。
在多年探索中,我们发现,对于通信工程专业的教学实践,通信仿真方法较成功地成为了理论联系实践的桥梁。首先,仿真方法将纯粹的数学理论知识通过计算机转化为生动的数学实验,成为理论实验的有效工具。利用仿真方法,通过数值计算得出生动的曲线图表,学生可以从中理解数学理论的实际内涵,从而加深对理论知识的理解和掌握。重建学习的兴趣。其次,仿真建模分析可以通过相对简单的仿真过程去对比理论解析结果,将抽象的理论模型通过仿真实现为具体的可以进行行为调试的软通信机。通过仿真建模过程,学生既对理论分析有了深入的认识,同时也清楚了实际通信系统的工作原理和系统参数对通信机性能指标的影响。例如,对调制解调的波形及其频域分析使得学生能够直观地感受到调制解调的作用,噪声对传输的影响以及傅里叶分析的应用:对纠错编解码的仿真可以直接测试出编码的抗干扰能力;而对信道和通信收发信机的仿真可以得出信号噪声功率比对系统传输差错率的曲线关系,并可比较各种调制制式的性能。这样,通过仿真实验将通信理论的核心问题实例化,从而深刻理解理论本身的实质和意义。通过系统仿真,学生可以从理论到数学建模,再到计算机建模和仿真,在得出结果的过程中,从建模过程和实验结果中体会通信系统的实质。经过这样的过程,学生就不再视通信系统是抽象的死的东西。
大学教育不仅仅是对专业知识的灌输,专业教育应更加重视创造力的培养。没有适当的实践手段和方法,是很难有效地培养创造性,利用仿真手段,学生可以将其头脑中利用专业基础知识和创造灵感得到的系统模型在计算机中加以实现,创造性地构建通信系统,验证其思想,不断总结工程经验,验证系统行为的过程,如此反复,会使得学习的主动性大大提高。创造能力也就在这一生动的实践活动中逐步培养得以形成。
通信仿真实验是对传统硬件软件实验的综合和升华。对于通信工程的学生,具备基本的电子技术知识是十分重要的,尤其是电子技术的实践经验对于专业学习和未来的工作能力起着关键作用。电路模块是通信系统的构成元素,线性系统是电路的功能模型,而信号处理则是线性系统理论的应用提升。通信工程专业是一门系统级的工程学科,通信系统就是通过通信协议联系起来的以信号处理为功能实体的复杂系统。从层次上,只有对传统的硬件和软件具有实践经验的人才能够真正理解通信系统,也才能在系统仿真中把握物理实质。通信仿真实验通常是系统级的,即把通信系统模块视为功能模块。以协议联系这些模块,仿真就是考察系统行为的过程。
四 现代通信仿真技术的层次和软件需求
根据仿真对象的不同,相应的仿真手段、方法和适用的软件也有所不同。随着仿真技术在通信领域的推广,在通信技术的各层次都产生了相应的仿真工具。通信技术从底至上,大体可以划分为:电路系统、功能模块、通信系统方框图以及通信网络等几个层次。
在电路系统层次,工程目标是设计满足要求的电路系统,对于模拟电路,如设计放大器、频率综合器、锁相环、变频、调制解调器等等。对于数字电路,如各种时序逻辑电路、伪随机码发生器、编解码器等等。在电路系统层次的设计关键是电路拓扑设计和电参数选择。仿真语言Pspice可以胜任模拟电路领域的设计和仿真问题,集成了Pspice语言的可视化仿真软件众多,常用的有EWB、ORCAD、Protel DXP以及最新的Altium(Protel)EDA设计软件。其中EWB简单易用,目前已经广泛用于模拟电路课程教学和实验中,0RCAD和Protel DXP是电路设计的专业软件,从电路原理图设计、原理图级仿真到印制板图生成和印制板级仿真都可完成,Altium(Protel)EDA设计软件则逐渐成为了现代电子系统设计中从芯片开发、板级设计、电磁兼容到机电一体化设计整个环节的统一仿真设计平台。数字电路的设计现在已经转入了大规模可编程逻辑器件时代,主要以VHDL语言作为软件设计语言,不同厂商为其产品提供了相应的设计和仿真平台,如Max-Plus Ⅱ等等。对于数字信号处理芯片(DSP)的设计,也有厂商提供的编程仿真环境可用,如T1的DSP编程仿真平台CCS,可完成编程、软件仿真和目标板硬件仿真直到代码下载全过程。功能模块层次的仿真任务是解决通信功能模块的输入输出参数指标设计问题,也包括模块内部的结构和算法问题。如电磁传播环境仿真、信道均衡,波形估计和信号参数估计,智能天线、编码调制等等。在通信系统方框图层次的任务是根据设计目标构建通信系统,包括发信机、信道以及收信机。仿真目标是研究整个通信系统在使用信道环境下的适应性,如传输差错率性能,抗干扰性能等等。
适用于功能模块层次和通信系统方框图层次的仿真软件众多,有Matlab/Simulink,Scilab和SystemView等等。其中,SystemView是通信系统专用的系统级仿真软件,软件模块库提供了全面的通信系统模块,完成可视化模块建模后立即可得出仿真结果。Matlab/Simulink则是较为通用的系统仿真和科学计算平台,几乎所有理工学科的仿真实验和数值计算均可在该平台上完成。Matlab通过编程可完成算法仿真,Simulink是Matlab的扩展,是可视化方框图建模仿真工具。Matlab提供了C/C++编译和C/C++语言的接口,其信号处理工具箱还提供了DSP代码翻译接口,将仿真和算法实现统一起来。Scilab是法国国立信息与自动化研究院INRIA开发的一个开放源码的免费科学计算仿真软件,与Matlab相兼容。
在通信网络层次的仿真问题以通信网络协议仿真为主,主要以网络信息流量和阻塞率指标为参数。广为采用的仿真平台有OPNET和NS,OPNET是商用专业网络仿真软件,工作于Windows平台,在C++编译器的支持下,可进行从广域到局域,有线到无线的全网络仿真。NS是Linux下的开源软件,也是广为应用的网络仿真平台。
五 实践效果评价和建议
关键词:仿真技术 计算机网络 仿真技术应用
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)07-0000-00
随着电子计算机和网络技术的快速发展,远程计算机网络仿真技术的应用变得越来越普及,并且渗透到了越来越广阔的方面。在这个综合平台上,各种新的计算机技术得到施展,并且为世界的发展作出了杰出的贡献。
1仿真技术基本知识介绍
网落仿真技术是最近几年来,伴随着计算机技术的发展才逐渐兴起的一门新型的技术手段和网络操作的工具。这种技术是根据数学创建模型的原理加上相应的统计学只是,进行虚拟模仿的一种情况,也是进行网络技术的优化、完善和更新创造的一种新型的应用技术。一般情况下,仿真技术所用到的网络系数主要包括整体网络情况的统计以及网络应用各个环节的具体数据变化情况等等。运用仿真技术对网络进行整体的研究和把握,并且给出相应的评价分析的报告可以尽快的找到设计网络系统的过程中存在的问题,并且能够在最短的时间内制作出一套准确的评估优化、改进的方案。这样的系统必然给整个网络运行系统以及网络的管理等带来了绝对高的效率对外来网络技术的发展奠定了强有力的后盾。当前,网络的仿真技术主要包括对网络系统进行整体的规划、设计相关的网络程序,开发新的网络软件等等,他们拥有十分独特的因素:
第一点,网落仿真技术能够在最短的时间内,创作出一套相对比较完善的网络基础模型,并且进行模拟使用。基于这一特点,网络仿真技术能够很好的适应网络的特点和发展,并且能够对电脑系统的完善还有运行提供完整的数据支撑。第二点,网络仿真技术不但可以进行网络的设计和规划而且能够对相关的程序进行仿真处理,从而得到相应的网络预测方面的数据情况,这写数据能够对网络设计方案的改进提供一份十分可靠的保障。所以,这种仿真技术在很大程度上避免了以往计算机出现的计算问题以及程序故障问题,它能够进行职能的选择和优化,将错误降到最低处。第三点,网落仿真技术不但可以进行网络程序的优化,改进而且能够扩大网络系统的容量。创建更加先进的网络系统。特别是一些规模较大的网络系统设计的过程中有着十分大的好处。第四点,最开始进行仿真技术的应用耗费的资金并不多,而且可以持续的循环利用。
虽然,网络仿真技术有着如此之多的过人之处,可是它也仅仅是一种设计网络的方式和工具。尽管,它有如此多的有点,可是传统的网络设计的手段仍然不能抛弃,只有将传统的手段与网落仿真技术相结合起来,才能够达到十分优秀的网络设计效果,最大程度上避免出现误差。
2网落仿真技术软件介绍
2.1 OPNET软件的简要介绍
OPNET是OPNET公司创造的一个具有商业化特征的仿真性软件,这种软件拥有很强的建造模型的特点,而且拥有强大的、容量丰富的数据库,而且对外优化网络程序和系统等也十分的先进。它拥有众多的优势,能够给众多的使用者提供仿真服务,创造一个相对真实的环境。这种仿真技术,主要用于对网络通信技术的改进还有相关性能的分析,能够使单独的端口接收到来自世界各地的网络信息而且使用的通信系统十分的完善。特别是OPNET使用详细的协议模型还有相关的数据分析等都可以对不同规模的通信网络、普通的网络系统等进行快速的建模和模拟。当前,这款软件作为作为网络仿真工具中十分优秀的软件,它在网络仿真的环境中应用的十分广泛。
2.2 OPNET的网络建模环境介绍
OPNET的建模环境主要分为三个层次,它们分别为网络层面、各个节点的层面、以及发展阶段的层面。与此同时还会提供相应的编辑器。这些编辑器对该仿真技术的发展和建模有着重要的作用。在这三种不同的层次中,OPNET的网络模型确定了网络的物理环境并且对每一个节点进行了分析和定位,找到了各个节点之间的联系。并且绘制出相应的图形。这些模型能够描述系统的发展情况以及协议还有各个子系统与主系统之间的相互作用的关系。然后再有这一仿真软件对其每一个环节进行定义并且提出多样的建模方案。
3网络仿真技术未来发展走向
这些年来,伴随着网络技术的不断发展,网络程序的逐渐复杂化,使得网络规模日趋壮大,网络技术的发展越来越需要网络仿真技术的支持和保障。当前,网落仿真技术作为一种全新的网络设计工具以及程序优化方法,能够采用独特的方法对网络技术进行改进。现如今已经成为了支持网络技术不断发展、革新的重要工具。纵观国内外关于网落仿真技术的研究,越来越全面并且波及的行业也越来越广,由此可以推算伴随着网络程序的不断复杂化、网络数据的不断繁琐,网落仿真技术将有更加广阔的发展和应用的前景。我国关于网络仿真技术的研究比较晚,但是仍然在不懈的努力。
4 结语
仿真技术作为一种重要的计算机应用技术,对于各行各业的贡献都十分的巨大。它不但能够对网络进行总体的规划,而且还能够减少网络建设过程中出现的问题,提高决策的准确性和精确度。其对科学、医学、计算机、教育、通信等行业的贡献不可小觑。在未来的发展过程中仿真系统以其直观、便捷、人性化等诸多优点,在更多领域发挥作用,其技术也会变得更加的强大以及科学化。
参考文献
[1](美)William Stallings,杜锡吾译.数据通信和计算机网络[M].北京:人民邮电出版社,1998.1.
[2](美)TamaraDean,陶华敏等译.计算机网络实用教程[M].北京:机械工业出版社,2000,8.
[3]王应泉,肖治庭.计算机网络对抗技术[M].北京:军事科学出版社,2001,9.
[4]王文博,张金文.OPNET Modele与网络仿真[M].北京:人民邮电出版社,2003,10.
[5]陈敏.OPNET网络仿真[M].北京:清华大学出版社,2004,4.
[6]徐雷鸣,庞博.NS与网络模拟[M].北京:人民邮电出版社,2003,11.