时间：2023-03-07 15:17:35
引言：易发表网凭借丰富的文秘实践，为您精心挑选了九篇计算机仿真论文范例。如需获取更多原创内容，可随时联系我们的客服老师。
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
1.1宏观仿真（Macro-simulation）
描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度较低，主要通过集聚行为来对物流及交通流进行描述，仅仅对车流在路段和节点的流入流出行为进行描述，而对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为等细节行为不进行描述。常见的宏观仿真软件有TransCAD、TRIPS、CUBE、VISUM及EMME等。
1.2中观仿真（Med-simulation）
能够较高程度的对系统要素及其规律进行描述，以列车或者货车组成的队列为基本单元，在对车流在路段和节点流入流出行为进行描述的同时，能够对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为进行简单的近似描述。常见的中观仿真软件有CONTRAM、TISI和INTEGRATION等。
1.3微观仿真（Micro-simulation）
描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度较高，对于物流和交通流以单个列车、车辆为基本单位进行描述，对两种运输方式的切换及列车、车辆的运行过程中的行为能够较为真实地反映。常见的微观仿真软件有Corsim、Paramics、Trans-Modeler、AIMSUN、SimTraffic、VISSIM、MITSIM及Synchro等。
1.4次微观仿真（Submicroscopic-simulation）
描述公铁联运系统各要素及其规律的细节程度最高。例如：次微观仿真模型在对运输方式切换行为进行描述的同时，还要对车辆承载量的改变对车速的和费用的影响等进行描述。
2公铁联运物流仿真平台建设及关键技术研究
2.1公铁联运物流工程仿真平台的建立
采用先进的物联网及信息技术，以公铁联运物流业务流程管理为核心，集成交通运输工程、物流工程、现代物流运筹规划、计算机控制技术、信息处理技术、工业现场总线通讯技术、分布式数据库技术、实时数据库技术等学科和技术，建立针对公铁联运物流的高连接性、精确性、集成性、动态性、实时性的要求，区别于一般物流概念的学习实验室或演示实验室，建立基于实际工程项目应用为背景的公铁联运物流工程仿真平台。
2.2不同运输环节的无缝连接
采用基于XML的EDI技术协调公铁联运的各个环节，完成两种不同运输环节的无缝衔接，深入研究公铁联运信息的传输效率及跨地区传输，进而实现跨区域的实时信息传输、远程数据分布式和集中式处理的结合以及多个异地局域网连接等。
2.3公铁联运的信息集成服务的研究
通过多目标协同优化方法对公铁联运多式联运的信息集成服务进行研究，达到物流过程中信息的高效共享和业务的协同联动，实现跨区域，跨行业，跨部门的信息共享，充分发挥信息集聚效应，达到降低成本提升效率的目的。
2.4公铁联运物流安全控制与研究
建立基于GIS的公铁联运物流安全监控系统，根据该系统采集的数据以及历史数据，建立预警数据库，对数据信息进行定性和定量分析，作出识别、诊断和决策。
3结束语
仿真系统是根据对所研究的系统的了解和认识，提取里面关键的数据，构建和现实的系统对应的模型。，模型与仿真的程序通过确认和验证，在再该实验的基础之上进行模型的仿真•实验，按照模拟系统的运行进程，对状态这个变量随着时间的变化动态的规律进行观察，根据采集的数据和分析统计，来得到通过仿真后的系统参数统计特点，按照这个统计来评估判断系统真实的参数与性能，给决策供给辅数据。虚拟的仿真是运用系统，计算机，概率论以及数理学为基础，并结合其他领域的应用与技术上的特点，慢慢发展的技术，而且它不仅仅是一门技术还是一门实验性的学科，根据各学科的变化，虚拟性的仿真也逐渐的得到发展，已经是现代最活跃的技术。如果从原理上说，虚拟的现实性仿真就是让仿真和VR技术组合在一起，不过这种组合不是表面上的简单组合，而是把两种系统的特点有机的融合在一起。实际应用中，虚拟仿真也是一种体验VitualWorld和具有可创建性的电脑系统。这样的虚拟性世界是电脑生成的，同时也是现实的再现，还可以是想象中构思出的世界，户主可以通过听觉，触觉以及视觉等多种通道来与虚拟性世界交流。它是通过仿真的形式创造出一个可以实时的对实体对象的互相作用和变化进行反映的三维度幻真世界，经过头盔式显示屏，信息手套一些起辅助作用的传感器，给用户提供一个可以观测可以交互的三维度视图。可让用户直接的参与到仿真的对象探索里面，探索环境作用下的变化，以及沉浸的感觉。虚拟现实是综合利用电脑技术，图形学，电脑视觉，视觉的生理学，仿真科技，微型电子，多媒体，信息，三维显示，，测量和传感，语音的识别，集成技术，人机的接口，网络工程等一些高科技的集成成果。它的逼真性能与实时的交互特性给系统的仿真提供了强大的支撑。
2可视化的技术
可视化技术利用的是电脑图形学与图像的处理，把数据通过图形的形式在显示屏上呈现出来的互相处理的方法技术与理论。它涵盖的领域有电脑图形学，图形的处理，电脑视觉，电脑设计等，是对一系列的问题进行数据分析，数据的处理，分析决策的一种综合的技术。这种技术在电脑中是最先应用的，而且逐渐的形成了科学电脑可视化这个重要的分支。科学电脑可视化可以将包含测量得到的数据，图形，或者是电脑中出现的数字数据转化成更加直观，可以用图像展示出来的信息随时间空间进行变化的物理量或现象再展现给研究人员，让他们可以观察，计算与模拟。自从一九七八年科学电脑可视化被提出后，它在各个工程领域都有着非常广泛的发展应用。令人更诧异的是现在虚拟的现实科技可以把人们带入一个三维度，多媒体虚拟空间，让人们能够遨游远古城堡和浩瀚宇宙。这一些科技都已经开始应用到了手机开发中。这些的所有都是靠着电脑可视化和图形科技快速发展。我们对于电脑的可视化研究已有着非常漫长的历程了，其中产生出大量可视化设备，如SGI企业所推出的三维GL图形库的表象是很突出的，使用简单功能还很强大。使用GL进行开发的三维度软件受到许多专业的人士欢迎，这样的应用已经发展到了产品的设计，建筑，医学，地球的科学等一些高领域。伴随着电脑技术的不断发展，G也已进一步的发展为OpenGL，并被认为是性能最高的图形与互相交换式情景的处理标准。现在涵盖ATT企业的UNIX软件的实验室，IBM，DEC，SUN，HP，Microsoft与SGI几家公司在内的而且在电脑的市场有着强大的领导价值的大型公司都是采用OpenGL图形的标准。值得关注的是，因微软公司在WindowsNT里面提供的OpenGL图形的标准，所以OpenGL将会在电脑里面广泛的应用，特别是OpenGL三维度图形的加速卡与微型计算机图形的工作站推出，使得人们可在微型计算机上完成三维度图形的应用。就像电子CAD的设计，模拟仿真，三维的游戏等等，这样就可以更加方便有机会利用OpenGL以及它的软件进行自己三维度图形的实际建立。
3在手机与电子的通讯领域应用广泛
就拿电子这个行业来说，在无可遵循的规范情况之下，MNSC对所有种类的问题提供出了高效相应的解决措施。它的强大产品群体能够处理各个领域出现的问题，这些产品不仅能够独立的解决有关行业的问题还可以结合具体情况共同解决这些问题，给出相对的仿真联合分析。
3.1于手机电子产业结构的分析应用
虚拟仿真实验可通过相关的软件完成结构的分析，有着强大的屈曲，静力，动力的高级响应，随机的振动，复合的材料，灵敏度的设计与优化，扩展优化，动力学显式，动力学隐式等多方面分析的功能。显示了国际某著名磁盘驱动器生产商，以及美国宇航局采用虚拟仿真技术对火星探路者天线装置结构优化分析的情况。
3.2虚拟仿真技术在手机跌落、碰撞等分析中的应用
虚拟仿真实验可以给出非线性程度很高的瞬时动力学的分析能力，给电子类产品碰撞，跌落等一些分析提供了完美的解决方法，是分析电子类产品碰撞，跌落不可缺少的工具。就是某有名手机上产厂家对手机进行跌落的分析。
3.3虚拟仿真技术在运动的系统以及仿真，控制的系统仿真中应用
根据虚拟的仿真科技能够实行运动学与动力学的仿真，可对电子类产品的机械性能与运动特点进行研究。就是ABB公司的机器人运动的仿真以及三菱电子开关作动的仿真，实现了完美的控制－液压－运动－结构联合仿真系统。
4总结
现代控制理论近年来发展迅速，使得我们对各类控制对象有了更好的理解，能够很好地刻画实际对象中事件驱动的动态过程，提出了离散事件系统，它的动态行为是由一系列随机出现的事件驱动的，而且控制理论界已经给出了很多建模方法和建模工具，如Gracefet图、自动机和Petri网[2,3]。而现有的计算机仿真内容主要是面向连续动态系统，虽然也涉及离散事件系统，但是对离散事件系统建模和仿真方法少有涉猎。离散事件系统的模型大部分来自计算机科学研究领域，现代控制理论和控制工程都离不开计算机，对此类建模工具的了解可以拓宽自动化专业学生的知识结构，提升他们思考和解决计算机控制工程问题的能力。为此，在计算机仿真课程内容中，我们增加了自动机和Petri网的基本概念。考虑到学生缺乏离散数学的基础，我们拟根据实际对象建模需要，结合Matlab中的stateflow工具箱，介绍离散事件系统的建模和仿真方法。具体内容包括：
(1)离散事件系统概念；
(2)自动机模型；
(3)Petri网模型；
(4)离散事件系统的自动机模型的建模方法；
(5)离散事件系统Petri网模型的建模方法；
(6)自动机的仿真模型的设计方法；
(7)Petri网的仿真模型的设计方法。
另外，现实工程领域大多数系统是混杂系统[4]，既有连续变化的特征，又有事件驱动的特征，而且连续变量子系统与事件系统之间相互作用相互影响。从20世纪60年代，学界就开始了混杂系统的研究，目前已经取得了丰富的成果，涉及混杂系统的建模、分析、控制、调度和优化等问题。其中，建模和分析方法对自动化专业知识体系的构建非常重要，事件驱动的思想能够让学生将控制理论与实际过程更好地建立联系，因此在计算机仿真课程中，我们增加了对混合自动机和混合Petri网的介绍，并结合实例阐述如何给出混杂系统的数学模型以及仿真模型和仿真程序的设计方法。具体内容包括：
(1)混杂系统概念；
(2)混合自动机；
(3)混合Petri网；
(4)混杂系统的混合自动机建模方法；
(5)混杂系统的混合Petri网建模方法；
(6)混合自动机的仿真模型的设计方法；
(7)混合Petri网的仿真模型的设计方法。
二、计算机仿真实践教学内容改革
计算机仿真是一门实践性很强的课程，利用代码将实际对象虚拟到计算机中，这就要求自动化专业的学生不仅要掌握知识概念，还要能够编写代码用计算机实现抽象的概念。如果实验课内容设计合理，可以很好地锻炼学生解决实际问题的能力。鉴于自动控制原理大量内容属于动态系统的分析方法，而仿真是分析系统不可或缺的手段，仿真实践课程可以巩固控制原理的抽象的知识。如何设计仿真课程的实验项目对自动化专业的计算机仿真课程非常重要，围绕自动化专业课程体系，我们拟设定如下实验项目：
(1)二阶电路的C程序仿真实验；
(2)单容水箱的C程序仿真实验；
(3)电机拖动控制系统的C程序仿真实验；
(4)一阶倒立摆的C程序仿真实验；
(5)立体仓库系统的自动机模型仿真实验；
(6)立体仓库系统的Petri网模型仿真实验；
(7)Bang-bang控制液位系统的混杂自动机、Petri网模型的仿真实验；
(8)反应釜复杂控制系统的Matlab仿真。
三、结束语
1.1引水系统
由于水轮机是一个动态元件，在工作时，其内部结构的变化和运动相对于稳定时要复杂很多，所以在进行水力瞬变的计算中，工作人员通常采用水轮机在稳定情况下工作时的综合特性曲线去确定水轮机流和水轮机力矩特性，但是在水轮机稳定状态下的综合特性曲线不包括尾水管和蜗壳不称定工况时水流惯性对水轮机特性曲线的影响。在计算水轮机综合特性曲线时如果引水管道很长，其影响对于整体的综合特性曲线影响不大，所以可以忽略。反之，则要进行一些运算确定其特性曲线而不可忽略。在计算机对水轮机调节系统进行仿真建模时，由于实际的水力发电站中线路复杂，所以在建立模型是必须要对整个水力发电系统中的所有管道通路进行编号，这样可以有效地避免重复而出现的误差，也可以提高整体的工作效率。在对于系统管道进行编号后，由于整体管道过多，同时建立其仿真模型非常麻烦，工作人员通常需要把管道分成若干个网格，网格的边界点作为计算节点，然后在网格内部进行仿真，然后进行最后统一的计算，建立合理的引水系统。
1.2电液随动系统
现代水轮机调速是由电子调节控制器和电液随动系统两部分构成。对于前一部分我国研究的比较深入，技术比较成熟。但对于电液随动系统基本保持原有体制并在此基础上进行一部分优化微调。微调主要分为模拟电调和微处理器电调两种方法。但是这两种方法都是采用电液随动系统。电液随动系统作为水轮机调速的执行部分，是其中不可缺少的重要组成部分。但是由于在水轮机调速系统中工作油液量大，流动路径较长，并且与大气和压缩空气直接接触，使得工作油液内的金属微粒、油泥、纤维等机械杂质较多，并且由于酸碱、水分所引起的油质劣化十分严重，又由于电液随动系统可靠性差，综合所有因素，电液随动系统油孔容易被堵塞，多次工作后断线，强度低等缺点。但是通过电子计算机仿真系统对此进行仿真，可以满足不同情况下的水轮机调节系统，使效果达到最优值。
2.水轮机调节系统仿真算法
2.1引水系统仿真算法
在仿真编程时，引水系统特征线方程与水轮机联立作为一个部分,引水系统采用特征线法求解;水轮机的流盆和力矩可由模型特性曲线上查得。调速器和发电机等部分的徽分方程作为另一部分,并分为存在大扰动和小扰动两种情况考虑。由于存在大扰动时，水轮机参数变化很大，超出其线性范围，因此小扰动模型不适用。为此调速器和发电机采用差分方程的方式建模,采用特征线原理求解。将上述两部分交替求梁晨哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040解，即为水轮调节系统动态仿真结果。
2.2电液随动系统的传递函数
将电液随动系统中的步进电机，主接力器作为积分环节,液压缸、主配压阀作为一阶惯性环节。同时记录导叶控制信号的限幅,步进电机输出限幅,步进电机输入信号死区以及液压缸、主配压阀死区等5个主要非线性。并且利用连续系统离散化非线性系统数字仿真，即可得电液随动系统传递函数。
3.仿真系统具备功能
3.1水轮机特性的计算
在求解非线性方程组时，如果没有水轮机流量特性和力矩特性的全特性，就只能在模型综合特性与逸速特性的基础上延长使用，所以在求解非线性方程组时，必须知道水轮机流量特性和力矩特性的全特性。同时将水轮机的特性参数用数组的方式在计算机中储存，需要储存的参数有：导叶开度，机组单位转速，机组单位流量和机组力矩。但是由于实际值与计算机所储存的理想数值存在误差，所以在实际计算出的数值与计算机储存的数值不相等，可以通过拉格朗日公式或者四点插值方法计算求得与单位流量个单位力矩所对应的计算值。
3.2仿真系统步长计算
由于理想情况下和现实情况存在误差，从而导致计算结果不准确，为了减小误差，使计算结果与实际情况更加符合，仿真计算时的步长必须取得足够小，分割的足够精密。步长的确定原则是：仿真系统计算步长的时间必须小于计算机微调调速器的采样时间，这样才能最小的减小误差，同时步长的计算必须在上述条件下同时也满足水击计算的特征方程曲线。当步长计算不能满足水击计算特征方程曲线时，应该在仿真系统中适当的调整波速使得步长满足其条件。
4.水轮调节系统仿真硬件设计
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
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
1.1教学模式落后
一些多媒体的技术开始被应用到电算化教学中，但在教学模式上依然采用传统的填鸭式教学模式，仅仅是由将过去的板书或者是书本转化成多媒体课件来展示，从本质上还是填鸭式教学，没有进行互动式教学，老师在课堂上完全是个人在讲述知识，而学生是被动地接受知识，对于时间性较强的会计电算化显然不利于教学效果的提升。
1.2教学目标不明确
会计电算化的教学目标不明确是目前教学方面所面临的最大问题，其主要表现一方面是完全遵循考证为原则进行教学，而且这种教学目标还具有典型性，很多院校都不同程度的使用了这种教学目标；另一方面，以完成教材中的教学内容为核心，并不联系当前社会的需要，忽略了科技应用实践能力的培养。
1.3理论不能够紧密联系实践
会计电算化教学最为关键的要素就是要让学生能够充分熟悉财务理论的基础上拥有一定的操作能力，这样才能够让学生很快在工作岗位上发挥作用。但目前在教学过程中，更多偏重的是理论上的教学，考核的内容也基本上是理论知识，导致了很多学生虽然考试分数高，但是实践操作能力差。
1.4老师综合素质有待提升
当前，很多院校老师其理论知识认识程度较深，是这方面的专家，但是很多老师同样也缺乏具体的实践操作能力。也就是说，院校中那种双师型老师数量并不多。这无疑会影响到学生的实践能力的培养。另外，老师在考核和评价学生方面也不注重实践能力的考察，采用的教学软件也相对单一，这些都会严重制约教学效果的提升。
2提升实践应用能力的教学策略
2.1丰富教学内容提升实践层次
首先，增加财务链账务核算月份的内容，让学生能够掌握跨月或者跨年的财务核算能力。然后，要丰富相关财务软件的教学内容，特别要结合供应链来进行财务教学，实现学生能够充分掌握供应链和财务链的有效结合，这样就能够有效地帮助学生更好地将知识应用到实践。最后，在软件管理教学时，还需要增加分析预测决策等方面的教学，要知道会计电算化不仅有助于进行基层管理，而且也有助于高层决策的管理。
2.2科学选择软件并及时进行升级
由于当前社会上存在的软件种类很多，除了考证的专用软件用友之外，还有金蝶等应用都非常广泛，这些不同的财务软件在功能和操作等方面既有一定的雷同，也有一定的差异。因此，老师除了使用考证用的软件进行教学之外，还需要引入其他同行的软件进行分析对比教学，让学生充分了解不同软件之间的差异，从而有助于学生更加深入的理解财务知识，作为院校必须要对两套以上的财务软件进行对比教学，要保障软件的及时升级和更新，要与社会企业的应用保持同步。
2.3分阶段教学提升实践的仿真属性
会计电算化课时要科学合理增加，特别是要加大实践教学的课时量，并从软件操作和仿真模拟两个阶段进行实践教学。在软件操作阶段，主要的教学内容是让学生能够充分理解该软件所包含的财务管理思想以及具体的操作方法。而在仿真实践环节，就需要运用实践材料进行电算化的核算，模拟企业财务管理过程中的电算化核算工作，并创设相应的财务管理环境，让学生在这个过程中扮演相应的角色，从而结合具体的工程事项进行财务核算，并让学生能够明白自己的岗位职责和相关技能要求。通过这种类似真实的现场财务管理环境来进行仿真实践，就能够有效提升学生的实践应用能力。
2.4构建电算化实践基地，创新校企合作模式
由于目前很多院校在会计电算化实践应用能力方面和企业相比还是存有一定的差距，为了让院校的教学效果能够满足企业的需求，那么通过校企联合的方式，构建会计电算化的实践基地，这样就能够让学生更好地实现企业级应用的教学。对于学校来说，可以提供相应的理论知识的教学以及仿真教学材料。而对于企业来说则能够通过大量的实践应用人员的指导让学生能够更加熟练地掌握企业会计电算化的主要工作模式，或者组织学生进行参观学习，企业为学生提供相应的实习岗位，通过这种方式来消除教学和企业人才需求之间的差距。
2.5促进老师综合素质的提升
针对老师在实践应用能力相对较低的问题，院校应该从下面两点来进行解决：①要加强对老师的培训工作，选择一些专业的老师参加相关财务软件的培训，或者和财务软件企业进行合作，派老师到这些财务软件企业进行进修，并让老师参与企业的财务软件实施或者ERP实施工作，提升老师的实践应用能力；②通过利用寒暑假期间，引导老师到企业内部进行顶岗工作，通过具体的工作环境来提升老师的综合素质，从而为仿真实践教学提升必要的实践基础能力。
2.6完善会计电算化仿真模拟实践资料库
关键词：项目教学法；计算机仿真；创新；实践
一、前言
研究生教学有其突出的特点，他们中多数人理论基础扎实，获取书本知识能力强。但同时也存在创新意识和创新能力不足、工程应用背景不够的缺点。本人通过十多年研究生教学的实践，结合本学院研究生专业方向、课程内容针对性强等特点，对如何在研究生教学改革中突出培养学生的自学能力、创新能力，增强学生的创新意识与工程应用能力等问题进行了一些改革创新。
二、课程定位及课程特点
随着现代工业的发展，科学研究的深入与计算机软、硬件的发展，计算机仿真技术已成为分析、综合各类系统，特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具，计算机仿真技术已经广泛应用在各技术领域、各学科内容和各工程部门。仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用，国内外众多学者认为，仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”，因此仿真技术被认为是“使能”技术。计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分，具有综合性、多学科交叉等特点。为了拓宽机械工程专业基础，提高培养对象的整体素质，更好地适应社会对机械工程专业人才的需求，高校工科专业的研究生应掌握一定的计算机仿真知识与技能。计算机仿真技术课程是我校机械工程学院面向所有研究生各专业方向的研究生开设的一门专业基础课程，考虑专业应用需求并结合教学实践情况，课程目的是通过本课程的学习，要求学生掌握计算机仿真技术方面的基本理论，基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后分析、综合各类工程系统或非工程系统提供一种有力的工具，以便能灵活应用所学的计算机仿真技术为本专业工作服务。一方面，基于仿真技术课程的内容方法较多，实践性强的特点；另一方面，授课对象专业方向较多、授课学时有限等特点，如何解决在有限的教学课时内讲授内容繁多的仿真内容、对计算机仿真技术课程进行教学方法和手段的改革探索和实践，以达到计算机仿真技术教学目标。
三、教学内容的设置和教学方法的选择
课程开设初期，由于只是机械电子工程专业方向的同学选修，所以所讲内容基本针对该专业方向进行设置。随着选修人数的不断增加，以及选修学生所属专业方向的扩大，专业方向包括：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程（专业学位）等，基本涵盖了机械工程学院的所有专业方向。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科，紧密相关的课程包括数值计算方法、计算机编程、计算机图形学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、优化设计等课程。如何讲出本课程的特点，并充分结合相关课程内容，必须在教学内容的选排上下功夫。项目教学法是一种以任务驱动、以项目为基本教学单元，将理论教学和实践教学有机融合在一起，强调综合能力的培养在研究生教育中的重要性，突出学生在整个教学过程中的主体地位。因此，为了满足各个专业方向学生的要求，使他们能够掌握一门工程分析技术，为后续的学术论文和硕士学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段，本人在讲授该门课程的过程中，逐年对教学内容、教学手段和教学考核方法等不断进行调整和完善。1.采取项目专题方式进行教学内容的讲授，调整授课内容，采用专题教学方法使课程主题内容分明，有利于将仿真方法讲深、讲透。2.扩展所授课程内容涵盖的范围，包括数值计算、优化设计、图形可视化、控制系统特性仿真、控制系统设计以及与外部软件的接口等内容，以满足各专业方向学生的需求。3.增加与课程相结合的实验教学内容。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术，仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。因此并结合各个专业研究生的不同研究方向，灵活设计若干个专题实验，使学生学以致用，培养学生将该门课程应用于实际工程的能力。4.采用多个工程应用实例进行教学，从系统应用、数学建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使学生从生产实际认知的研究对象，提升到理论高度的学习，应用所学的各科理论知识和技术手段，进行数学建模、仿真建模的建立，并对模型求解以及特性进行分析，获得直观结果，提高学生学习兴趣，最终解决实际工程问题，培养学生解决工程实例问题的能力。5.结合学科前沿，进行课堂讨论。研究生在初步掌握了对系统的模型、仿真算法设计、仿真及结果分析这一流程后，为强化计算机仿真在实际工程的应用概念，在此基础上，以项目形式，开展课程学科前沿以及将该门课程与现代技术融合等专题讨论。6.增加实验环节，培养研究生工程实际应用能力。利用各种平台，扩充计算机仿真技术资料，提供最新的仿真案例，结合教学团队的科研课题，设计实验项目，培养研究生工程实际应用能力。
四、项目教学法的教学效果
基于项目教学法计算机仿真技术课程的教学方法改革与实践，满足机械工程学院各个专业方向研究生的需求，教学方法和手段的完善，使研究生自主学习能力、创新能力和工程应用能力等得到了进一步的提高。计算机仿真技术作为工科研究生的必备研究手段和技术，使学生掌握一门工程分析技术，为后续的课题研究、学术论文和学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生选课，工程硕士每年20人左右选课，课程得到了各专业方向研究生的普遍认同。本人指导的研究生，发表与该课程相关的学术论文近20篇，撰写的硕士论文均用到计算机仿真技术。
五、结束语
