計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)分析及其應(yīng)用

余鵬

摘? 要：在21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為了一個(gè)飛速發(fā)展的行業(yè)，并且通過與其他行業(yè)的結(jié)合也帶動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，具有非?？捎^的市場容量。在當(dāng)前階段，我國已經(jīng)成為了計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用大國，并且在電子技術(shù)、制造業(yè)甚至在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有著不小的成就，本文簡要分析了計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在當(dāng)前階段的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用;立體模型

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）01-0081-03

Analysis and Application of Computer Virtual Simulation Technology

YU Peng

（Liaoning Railway Vocational and Technical College，Jinzhou? 121000，China）

Abstract：In the 21st century，computer technology has become a rapidly developing industry，and through the combination with other industries，it also has led to the development of other industries，with a very considerable market capacity. At the current stage，China has become a major application country of computer virtual simulation technology，and in electronic technology，manufacturing industry and even medical field have made great achievements. This paper briefly analyses the application of computer virtual simulation technology in the current stage.

Keywords：virtual simulation technology;application of computer technology;stereomodel

0? 引? 言

所謂的虛擬仿真技術(shù)，又可以被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也就是現(xiàn)階段人們所熟知的VR技術(shù)。這種技術(shù)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為核心內(nèi)容，采取現(xiàn)代化的高科技的科學(xué)技術(shù)手段，制作出模擬真實(shí)場景的環(huán)境，給客戶身臨其境的感受和體驗(yàn)，能夠運(yùn)用人工合成的各種環(huán)境來改變他們的知識(shí)和信息，將抽象的系統(tǒng)符號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇_切的含義。

1? 把握虛擬仿真技術(shù)概念

虛擬仿真技術(shù)又被稱作為模擬技術(shù)或虛擬顯示技術(shù)，這種技術(shù)最核心的部分就在于是完全虛擬的系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上建立模擬的真實(shí)系統(tǒng)。這種技術(shù)涉及到了非常多的學(xué)科和領(lǐng)域，例如計(jì)算機(jī)技術(shù)、AI技術(shù)、傳感技術(shù)、交互技術(shù)等，是一種綜合性的、交叉多學(xué)科的領(lǐng)域。從廣義的角度來說，虛擬仿真技術(shù)能夠從三個(gè)層面解釋其意義：第一，是一種依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)生成環(huán)境的技術(shù)，因此具有虛擬性的特點(diǎn);第二，因?yàn)槿梭w對這種虛擬環(huán)境有一定的感知，因此具有高度逼真的特點(diǎn);第三，因?yàn)槭侨擞锰摂M的系統(tǒng)以及通過自然的科學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的交互作業(yè)，因此這種系統(tǒng)能夠在快速的響應(yīng)人的工作的同時(shí)還能夠做出合理的反應(yīng)。一般來說，虛擬仿真技術(shù)包含了PS軟件、Edison以及電力系統(tǒng)原理圖的程序編輯器，是一個(gè)綜合性極強(qiáng)的軟件。

簡單來說，這種仿真技術(shù)是一種綜合性的技術(shù)，將系統(tǒng)的理論知識(shí)、信息技術(shù)利用計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)性試驗(yàn)。信息化時(shí)代的到來使得虛擬仿真技術(shù)誕生，在使用虛擬仿真技術(shù)時(shí)，要利用仿真的硬件和軟件，所謂的硬件就是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，例如模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)等，都是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的某一種形式。

當(dāng)前階段，虛擬仿真技術(shù)涉及到了教育、道路、電力、油礦等行業(yè)，具有非常顯著的特點(diǎn)：第一，軟件的圖形界面很好，非常容易操作，在實(shí)際操作的過程中只需要選中功能模塊或是拖拽，對于學(xué)習(xí)者而言，只需要掌握基本的計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)就能夠迅速掌握虛擬仿真技術(shù)的實(shí)際操作;第二，在不同的項(xiàng)目工程中，仿真工程的步驟非常相似，部分步驟具有類似的特性，一般而言，使用虛擬的仿真軟件都需要先建立一個(gè)仿真的工程文件，再連接相關(guān)的元件，最后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬運(yùn)行;第三，可以節(jié)省客觀的物力，這里的物力主要是指儀器設(shè)備，在進(jìn)行實(shí)際的電路之前，要先設(shè)置電路參數(shù)、更換相關(guān)的電路元件，然后再進(jìn)行分析，才能夠提高仿真的合理性和科學(xué)性，簡化操作的步驟;第四，這種系統(tǒng)的升級速度非常迅速，每一次的升級幾乎都是增加模型的數(shù)量，或是進(jìn)行模型的優(yōu)化，不需要耗費(fèi)過長的時(shí)間。

2? 虛擬仿真技術(shù)當(dāng)前的應(yīng)用

2.1? 虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)方面的應(yīng)用

首先，對于晶體管或是三極管來說，這種實(shí)驗(yàn)的參數(shù)一致性交叉，因此實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)也存在一定的偏差，但是引入虛擬的仿真圖形，能夠非常有效的檢驗(yàn)誤差的大小，并且還能夠觀察到每一個(gè)瞬間的電路參數(shù)。除此之外，利用虛擬仿真軟件還能夠隨意的調(diào)整元件的參數(shù)，并且這種調(diào)整是不需要更換電子元件的，也就是說在同一時(shí)間內(nèi)，能夠觀察到更富有特性的曲線變化。其次，虛擬仿真軟件在電力電子技術(shù)的圖表設(shè)計(jì)中也能起到十分重要的作用，例如：，進(jìn)行晶閘管三相橋式整流器的設(shè)計(jì)中，為了調(diào)整整個(gè)電路的設(shè)計(jì)，可以引入虛擬仿真軟件，降低設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度并且還能夠提高分析能力，相比原理圖來說得到更小的誤差，降低了設(shè)計(jì)的成本并且還能夠加快設(shè)計(jì)的時(shí)間。

在建立仿真模型的同時(shí)構(gòu)建仿真文件，從中提取出電路模型和器件的模塊，建立起一個(gè)系統(tǒng)化的模型，設(shè)置仿真的參數(shù)并放置于三項(xiàng)晶閘管和電源之間，就能夠通過脈沖設(shè)備進(jìn)行發(fā)生器的額設(shè)置。如果要觸發(fā)一些變換的波形，那么可以調(diào)整各個(gè)控制點(diǎn)，觀察輸出的電壓值是如何變化的，例如：阻性負(fù)載的變化、阻感性負(fù)載的變化等，由此可見，虛擬仿真軟件的引用，省略了繪圖的捕捉，能夠迅速的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而減少設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

2.2? 虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)方面的應(yīng)用

將實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模塊大致的分為五部分，分別為理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、模擬動(dòng)物房、實(shí)驗(yàn)室和網(wǎng)上考試五個(gè)部分。首先，在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中教師可以先介紹本專業(yè)的一些學(xué)科基礎(chǔ)的理論性的知識(shí)，在實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)備階段，可以將需要使用的儀器、設(shè)備、藥物和試劑等準(zhǔn)備好，鞏固實(shí)驗(yàn)所用的相關(guān)的性能和實(shí)際的操作方法;在模擬動(dòng)物法，教師可以簡要的介紹本次實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物特點(diǎn)以及操作的應(yīng)用內(nèi)容;在實(shí)驗(yàn)室，教師就可以利用Flash技術(shù)，結(jié)合語音介紹、文字介紹等，進(jìn)行生動(dòng)形象的介紹，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也可以由五個(gè)部分組成，分別是實(shí)驗(yàn)的介紹、原理、實(shí)驗(yàn)的過程錄制、模擬實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在設(shè)計(jì)虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)室時(shí)，教師就可以利用Flash技術(shù)、3D立體技術(shù)等進(jìn)行動(dòng)畫的設(shè)計(jì)，學(xué)生在這一過程中如果遇到了問題也可以進(jìn)行反復(fù)的訓(xùn)練操作，實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通;在網(wǎng)上考試的部分時(shí)，教師可以將學(xué)生在學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)問題、難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)寫入到虛擬的仿真平臺(tái)上來，讓學(xué)生在掌握一些基本的理論知識(shí)的同時(shí)還能夠進(jìn)行鞏固性的訓(xùn)練，真正的實(shí)現(xiàn)無紙化的教學(xué)和考試，節(jié)約人力、物力。

當(dāng)然，醫(yī)學(xué)教學(xué)也離不開學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師可以先為學(xué)生在虛擬仿真系統(tǒng)中上傳制定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及相關(guān)的報(bào)告模板，讓學(xué)生自行操作并且完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師在后臺(tái)進(jìn)行批改、查閱，并且進(jìn)行報(bào)告的反饋。除此之外，教師也可以設(shè)置一個(gè)BBS專區(qū)，供學(xué)生、師生進(jìn)行進(jìn)一步的交流和討論，學(xué)生可以在這一平臺(tái)上提出某一問題等待教師解答，也可以就某一個(gè)主題與其他的同學(xué)進(jìn)行討論，交換彼此的心得體驗(yàn)，各抒己見，作為教師的教學(xué)反饋。

2.3? 虛擬仿真技術(shù)在房建施工方面的應(yīng)用

從理論層面來說，需要設(shè)計(jì)者按照用戶的要求將施工的具體設(shè)計(jì)圖實(shí)施到虛擬系統(tǒng)中來，雖然只需要用一句話來概括，但是在實(shí)施的過程中，卻會(huì)遇到各種各樣的問題。首先，在施工的過程中會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)情況，為了應(yīng)對這些情況，施工單位會(huì)選擇各種各樣的施工方法，在施工的過程中也會(huì)遇到一些突發(fā)的事件。

在傳統(tǒng)的建設(shè)過程中，建設(shè)單位一旦遇到困難，就會(huì)依靠施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解決，從施工的技術(shù)和方法入手進(jìn)行優(yōu)化，但是這種施工經(jīng)驗(yàn)也會(huì)存在一定的局限性，并且很有可能出現(xiàn)失誤。尤其是在當(dāng)前階段建筑風(fēng)格越來越豐富多樣，結(jié)構(gòu)也越來越富有特點(diǎn)，這種全新的建筑施工經(jīng)驗(yàn)是無處可尋的，照搬硬套不僅會(huì)產(chǎn)生安全隱患，還會(huì)造成成本和資源的消耗浪費(fèi)。應(yīng)用虛擬施工技術(shù)之后，可以根據(jù)相關(guān)的工程情況來建立這種幾何模型，因?yàn)樘摂M仿真拘束具有交互性和仿真性，施工單位可以按照相關(guān)的要求在這種模擬的環(huán)境中進(jìn)行施工，從而尋找最為恰當(dāng)?shù)氖┕し绞胶褪┕な侄巍?/p>

相比于傳統(tǒng)的施工作業(yè)方法，這種作業(yè)最明顯的優(yōu)勢就是能夠降低施工成本，并且降低施工周期，與此同時(shí)還能夠顯著的提高施工的質(zhì)量。當(dāng)前階段，很多的施工企業(yè)都已經(jīng)開始引用了施工技術(shù)，他們只需要建立一個(gè)三維的立體模型，就能夠去從俯視的角度展現(xiàn)模擬施工的整個(gè)過程，在實(shí)際操作之前，就能夠?qū)⑹┕ぶ械母鞣N構(gòu)件的位置以及力學(xué)關(guān)系進(jìn)行有效的掌控，將安全系數(shù)提高到峰值。在建筑施工的過程中，還能夠應(yīng)用這種虛擬仿真技術(shù)，主要就是能夠?qū)⒔ㄖ镎盏母拥恼鎸?shí)、清晰，讓建筑物的周圍環(huán)境變得更加的逼真，示例如圖1所示。

這樣一來，施工人員只需要按照提前設(shè)計(jì)好的圖紙進(jìn)行施工，就能夠在虛擬系統(tǒng)中模擬其他的元素，例如：園林綠化、建筑物、生活場景和道路等，在這種虛擬的場景中，還原度極高，高度、寬度都能夠與現(xiàn)實(shí)生活完全一致，并且處于動(dòng)態(tài)的變化中，非常直觀。當(dāng)然，在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)施工中，采取這種虛擬仿真技術(shù)也能夠顯著的降低施工作業(yè)難度，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且要按照板塊進(jìn)行施工，并不是同時(shí)進(jìn)行的，在不同的階段，都會(huì)有不同的受力特點(diǎn)和形態(tài)結(jié)構(gòu)，其負(fù)載狀況、邊界的條件也是在不斷變化的，在每一個(gè)環(huán)節(jié)開始之前都需要再一次確認(rèn)之前建造部分的平衡狀況，需要把控好每一個(gè)細(xì)節(jié)。利用虛擬仿真技術(shù)，就能夠進(jìn)行全程的跟蹤和分析，采取一系列的措施進(jìn)行應(yīng)對和控制，降低發(fā)生錯(cuò)誤的概率。

3? 結(jié)? 論

總之，在當(dāng)前階段，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)完全融入到了多個(gè)行業(yè)中，并且實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，在未來技術(shù)人員需要進(jìn)一步的拓展這一技術(shù)的應(yīng)用，從而簡化其他行業(yè)的工作流程，拓寬它們的發(fā)展空間。

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