计算机模拟仿真

计算机模拟仿真（精选十篇）

计算机模拟仿真 篇1

化学实验是推行素质教育的一种有效形式，化学是一门实验学科，因此，化学实验在中学化学教学中处于相当重要的地位。目前由于实验教学经费、实验设备等条件的制约，基础化学实验教学遇到各种各样的难题。在实验教学中所用的试剂绝大部分有毒、有害、易燃、易爆、强腐蚀、实验费用高、教学时间长、占用资源多等特性，使学生的基本理论、基本操作、基本技能等得不到很好的训练[1]，化学实验教学质量不能得到提高。随着现代科学技术的迅猛发展，化学教学也应该利用现代科技手段达到提高教学质量的目的，特别是化学实验更应该利用计算机进行辅助教学，从而在教学效果上达到事半功倍的作用。利用计算机来预习和完成基础化学实验，模拟实验过程是当前化学实验教学的一种新模式，也是一种非常理想的实验教学手段。随着计算机技术的发展，先后出现了很多优秀的多媒体动画制作软件，如3Dmax、Director、Authorware、Flash等[2]，这些软件可以丰富和加强化学实验教学。因此，基于金华科仿真化学实验室软件特点可以设计和模拟化学实验，为学生提供一种新的学习方法，为教师提供一种新的辅助教学平台。

二、金华科仿真化学试验室简介

金华科仿真化学实验室是专门针对中学化学教学而研制的一个仿真化学实验软件。仿真化学实验室包括：化学仿真实验室、三维化学分子模型和中学化学小百科。在化学仿真实验室中可以自由的搭建实验仪器、添加药品，并让它进行反应。它不但有逼真的现象，还能提供准确的实验数据进行分析。利用三维化学分子模型的三维动画可以展示奇妙的微观化学世界。中学化学小百科有不同的分类资源，如元素周期表、化学药品、概念常识和化学家等资源，可以利用它十分方便的查找出相关的化学信息，并可以把这些信息以网页的格式输出。

三、典型无机和有机化学实验仿真

下面以中学化学中典型的无机实验和有机实验为例，简要介绍仿真化学实验室的应用。

1. 无机化学实验：

Ca (OH) 2与过量的CO2反应。 (1) 搭建实验仪器和添加药品在仿真化学实验室的器件箱中选择实验仪器，按实验要求搭建好实验装置，把反应生成的CO2通入到Ca (OH) 2溶液中。将鼠标移到锥形瓶处右键，然后选择“添加药品”选项，出现一个对话框。在对话框中选择“固体”选项，然后在“药品名称”中输入Ca CO3（固体），在“物质的量”中输入0.5mol，然后点击“添加”，按同样的方法在锥形瓶中加入100ml的H2O（液体）。在分液漏斗中加40ml, 0.5mol/L的HCl（溶液）。在集气瓶中加入40ml, 0.01mol/L的Ca (OH) 2（溶液）。 (2) 智能反应与制定反应。仿真化学实验室软件默认的是容器中的“智能处理反应”选项为选中状态，但为了达到更佳的效果，我们需要选择制定反应，调整容器中进行的反应方程式，并改变反应速度和反应平衡。同时可以看到计算机模拟化学反应的仿真效果。 (3) 定义变量和注释。为了更好地表现并分析这个反应，可以利用实验数据进行分析，首先需要对容器中的药品定义变量。如果想要知道反应过程集气瓶中碳酸钙和碳酸氢钙各自的量的变化，就要为这两种物质定义变量。首先弹出集气瓶的属性对话框，在集气瓶中添加Ca CO3（固体），点击“添加”按钮，为集气瓶添加0ml的Ca CO3（固体），然后点击“定义变量”按钮弹出定义变量对话框，再在工作区中点击一下鼠标，就会弹出“注释编辑”对话框，在此对话框中编辑注释。然后运行实验，就可以实时地看到集气瓶中Ca (OH) 2（溶液）、Ca CO3（固体）Ca (HCO3) 2这三种物质的量的变化。 (4) 曲线图设置鼠标点击器件箱中的按钮，就能创建出曲线对象，鼠标右键点击这个曲线，在弹出的菜单中点击“属性”，这里会弹出“曲线对象设置”对话框。在对话框将各项设置好后，点击“确定”，再运行实验。

2. 有机化学实验：

乙酸乙酯的制备。下面我们应用金华科仿真化学实验室来模拟乙酸乙酯的实验室制备, 并在此过程中介绍三维化学分子模型的使用。 (1) 搭建实验仪器和添加药品。按实验要求组装好实验装置并添加药品。往一只试管中加入3ml乙醇, 然后边摇动边慢慢加入2ml浓硫酸和2ml冰醋酸。用酒精灯均匀加热, 在另一只试管中加入40ml饱和碳酸钠溶液, 产生的蒸气经过导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上[3], 按要求连接好实验装置。 (2) 三维化学分子模型。利用三维化学分子模型搭建出乙醇和醋酸的球棍模型。根据不同需求, 我们可选择四种不同的模型, 从分子的微观角度上找出官能团的位置。从微观角度去看, 我们就更能直观准确地理解酯化反应的原理。该酯化反应经历了加成—消去的过程, 质子活化的羰基被亲核的醇进攻发生加成, 在酸的作用下脱水成酯。可以用含氧的同位素18的乙醇和乙酸反应, 发现乙酸乙酯里含有氧18的原子, 从而证明酯化反应的过程是羧酸分子中羰基上的羟基跟醇分子中的氢原子结合生成水。为了让学生更直观地理解化学反应原理, 我们利用三维分子模型来解释。

(3) 课件的生成。课件的生成按不同需要可分为两种，一种是编译成可执行文件，一种是生成网络课件。保存好的文件可以生成VRML文件，也可以保存在IE浏览器中，在课件做好后，选择“编译成可执行文件”文件就能保存到指定的位置；若果是生成网络课件的话，则只要选择“生成网络课件”，按要求将课件保存好即可。

四、结论

金华科仿真化学实验室界面友好，易于操作，比较灵活，支持数据库，能够根据需要定制实验，数据处理功能比较强大，其他辅助功能如3d分子浏览器等能够满足对于实验的支持和扩充。利用金华科模拟化学实验可以减少药品的使用，经济实惠，同时不受环境，空间、时间等条件的限制，直观形象，学生的基本实验操作技能不受现实实验条件的影响，通过模拟化学实验学生的学习兴趣较易被激发出来，增大了教学密度和容量，保证了实验质量，大大减少了环境污染。但仿真化学实验室也有其不足之处，它是2d界面，不能模拟真实场景，所以还达不到3d界面的立体效果，在搭建实验装置过程中，导管弯管部分默认弯度为90度，不能进行弯曲的更改，因此达不到真实导管的效果。该软件中的化学表达式不规范，化学式中的数字不能用下标表示，比如碳酸钙和碳酸氢钙的化学式为Ca CO3和Ca (HCO3) 2，但在该软件中碳酸钙和碳酸氢钙的化学式的书写表达默认为“Ca CO3”“Ca (HCO3) 2”。虽然该软件的功能较强大，但它在化学实验教学上只能起着辅助作用，不可完全代替教师的教学[4]，同时，也不能完全决定教师的教学效果的好坏，所以教师应该有目的地采用适合中学化学实验教学的化学实验模拟软件来模拟化学实验，但不可以代替其它化学理论和实验教学手段、方法。

摘要：化学实验的计算机仿真模拟是一种非常有效的新型教学辅助手段, 具有多方面的优越性。本文以中学化学实验的无机实验即Ca (OH) 2与过量的CO2反应和有机实验即乙酸乙酯的制备为例, 阐述金华科仿真化学实验室的操作以及在中学化学实验中的应用, 并将此款软件与最优的化学实验结构相结合来促进化学实验教学的发展。

关键词：化学实验,计算机,模拟,软件

参考文献

[1]祁正兴.ChemLab在化学实验教学中的应用[J].中国教育研究论丛, 2006, (00) :151-152.

[2]崔静.中学化学实验的计算机模拟.中学化学教学参考[J].2004, (7) :27-28.

[3]王祖浩.化学必修2[M].南京:江苏教育出版社, 2007.

计算机模拟仿真 篇2

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5-2简述MATLAB命令窗的主要作用？

（1）命令窗口(Command Window)位于MATLAB 操作桌面的右方，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果，是MATLAB 的主要交互窗口。

（2）Matlab既可以运行命令也可以执行程序，在命令窗口中可以运行单独的命令也可以调用程序，相当方便，而编辑调试窗口和图像窗口都是程序运行结果展示窗口，可以很直观的对程序运行过程中出现的矩阵或者是变量等等进行监视。（3）在MATLAB 命令窗口中可以看到有一个“>>”，该符号为命令提示符，表示MATLAB正在处于准备状态。在命令提示符后输入命令并按回车键后，MATLAB 就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。5-3简述MATLAB绘制二维图形的一般步骤 MATLAB绘制图形一般采取以下7个步骤：（1）准备数据

（2）设置当前绘图区（3）绘制图形

（4）设置图形中曲线和标记点格式（5）设置坐标轴和网格线（6）标注图形

（7）保存和导出图形

5-4启动Simulink的方式有几种？ 1.启动Simulink 启动Simulink通常有三种方式：

1)直接从Matlab指令窗口选取菜单File| New| Modal命令，Matlab将会打开Simulink库浏览器和名为untitled的模型窗口。2)在Matlab命令窗口中键人Simulink命令，Matlab将会打开Simulink库浏览器。

3)点击Matlab命令窗口工具条的图标，启动Simulink库浏览器。

由启动Simulink的三种方式，要新建一个模型文件，至少可以采用两种方式：

1)直接从Matlab指令窗口选取菜单File|New|Modal命令。2)先启动Simulink库浏览器，然后点击Simulink库浏览器的工具条中的“新建模型”图标，建立新的模型文件。

如果模型文件已经存在，至少有三种方法打开模型文件： 1)从Matlab指令窗口选取菜单File|Open命令。

2)先启动Simulink库浏览器，然后点击Simulink库浏览器的工具条中的“打开模型”图标，打开已经存在的模型文件，对它进行编辑、修改和仿真。

3)在Matlab命令窗口中键人模型文件名称，不需要．mdl后缀。Simulink用不同的窗口显示模块库、模型号和仿真输出图形结果．这些窗口不是Matlab图形窗口，不能用句柄图形命令来操作。5-5

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计算机模拟仿真 篇3

[关键词]非线性电路；混沌；Pspice仿真；连续混沌；混沌自治系统

一、引言

混沌理论中的混沌是指服从确定性规律但又具有随机性的运动。综合迄今为止人们对它的认识，混沌至少有以下特点：

1.混沌运动是确定性和随机性的对立统一，它具有随机性但又不是真正的或者完全的随机。

2.对初始状态的敏感依赖性

一般认为当系统具有下列数值特征时则发生了混沌：系统的运动为奇怪吸引子现象；系统运动的功率谱上叠加有尖锋的特点；系统中至少有一个正的李雅普诺夫指数。

二、变型蔡氏电路的工作原理与实现方法

五、结论

从电路仿真和硬件实验可以看出，此电路处于混沌状态，是一种结构简单且易于实现的混沌发生器。

[参考文献]

[1]刘秉正，彭建华.非线性动力学[M].北京：高等教育出版社.2004.

[2]李志忠.基于开关电流技术的离沌电路实现散混[J].微计算机，2007，（1-2）.

计算机模拟仿真 篇4

一、总体设计

1.系统设计。地面信号下传系统的设计方案如下:

正常情况下, 由泥浆泵提供立管中稳定的液流, 泥浆在立管中经由水龙带和方钻杆的传送进入井下循环系统。此时, 立管上的压力传感器感知立管上的压力变化, 并将感知结果传输给地面控制台。在立管上引出分支导管向井下传输负脉冲信号, 分支导管与开关阀相连。开关阀开启时, 泥浆瞬时分流, 致使立管及钻柱内压力骤降;开关阀关闭时, 循环系统的压力逐渐恢复正常。在开关阀的一开一关之间, 会产生一系列负泥浆脉冲信号。当开启开关阀时, 泥浆在分支管路中流动的瞬时加速度大, 这有可能导致压力反弹现象, 为避免此类状况, 这需要一个直径较大的管路连接开关阀和泥浆池。增加一个蓄能器可以平稳液流, 从而可以安全地使用截面积较小的软管甚至水龙带, 另外, 为了使液流更加平稳, 还可以在此基础上增加一个节流阀。为了保护开关阀并防止泥浆从导管中倒流, 还必须在导管上安装单向阀。必要时还可以通过在导管上安装手动阀门的办法来确保钻井系统的可靠性和安全性。

2.计算机控制设计。计算机通过控制电磁阀的工作状态来完成命令的发送, 因此电磁阀的吸合和释放时间要精确。为了满足这一要求, 除电磁阀本身的制作工艺以外, 还需要配以有效的驱动电路。系统所采用的电源模块BUP-40W12S24的工作原理保证了电磁阀在不工作的情况下无输出电压, 降低了系统的功耗。

系统所选用的电磁阀功耗远大于实验室使用电磁阀 (7W) 。因此, 有必要针对该电池阀重新设计控制电路和控制模块。在本实验中, 主控制芯片MCU1和MCU2分别实现控制发送和采集解码的功能, 且均通过RS232口与PC机相连。MCU1发出的控制信号通过驱动电路转换为电压信号, 实现对电磁阀的控制。电磁阀的状态改变造成液压循环产生压力的变化, 压力传感器采集到这一变化的脉冲信号, 通过MCU2的处理传输给PC机, 从而实现闭环控制的功能。

二、设计原理

1.液压循环系统原理。在液压循环系统中, 压力传感器前安装旁通阀, 其初始状态为关闭, 只要设计适当的旁路, 就可由计算机控制其开关。正常工作时开启电机为系统提供动力, 油泵开始工作。调节溢流阀, 保证系统最高压力稳定在4MP。该系统可有效模拟井场泥浆的循环过程, 旁通阀常态关闭。由于实际钻井过程中, 需要加长单向阀与压力传感器之间的油管以模拟正常状况下的压力变化。实验数据显示:油管加长后带来的井底压力变化延迟约为200ms, 井口井底压差约为2MP。打开电磁阀时, 阀体状态换至开启状态, 旁通支路导通后, 主循环系统中的压力开始下降, 传感器立即感知到压力变化, 井口旁通阀按设计好的顺序开、关, 按指令完成相应动作。

2.电磁阀原理。电磁阀的工作原理是在电流的作用下产生励磁作用, 通过改变滑阀芯的位置而改变流体的流动方向。电磁阀一般用于液压系统, 达到开通和关闭油路的作用。

为了搭建符合实际的实验室模拟平台, 旁通阀的选择必须适当。实验室现有循环系统的系统压力为4MPa, 而阀体其它参数要据此做出合理的理论估算。

3.节流阀原理。节流阀一般设计为三角槽式的节流结构。由于节流口的三角槽式设计, 压力油在进油口与节流口间流动时, 节流阀芯上的压力是平衡的, 此时节流力矩较小, 便于高压下的调节。通过调节节流阀顶部的手轮推动阀芯上下移动, 可以实现流量的调节。实验装置中旁通阀后安装有节流阀, 其作用为调整系统在最高压力给定情况下进入井下钻井液的流量。节流阀通过手动调节开口量大小来调整液压油的流量。

三、仿真实验

(一) 仿真条件

1. 电磁阀的选择。

通过估算, 电磁阀和节流阀选型的理论参数为: (1) 开关电磁阀通径10mm, 流量40升/分; (2) 节流阀通径10mm, 节流范围:1.6升/分~40升/分。

2. 压力传感器选型。

压力传感器选用的薄膜压力变送器由北京中行机电研究生产, 型号为CYB.20S, 量程范围0~40MP, 供电要求+5VDC。

3. 实验装置组装要求。

(1) 实验前检查循环系统装置, 保证各部件安装稳定, 油路循环畅通。 (2) 传感器的安装应准确到位, 以确保系统采集信号和执行干预命令的准确性。同时, 传感器的供电系统与整套系统采用共地设计, 达到降低噪声影响的目的。 (3) 实验所用的电磁阀必须纯净无杂质, 阀芯尽量选择湿式电磁铁。当系统背压较高 (本系统大于10MPa) 时, 使用螺丝刀缓推手动推杆, 以免破坏手动推杆, 导致电磁铁漏油或无法复位。

4. 压力传感器标定。

以1MPa为单位, 调节标准油压计的压力输出 (O~25MPa) , 正反各三次行程, 利用传感器采集敏感信号。

5. 开阀实验。

电磁阀的控制是实验平台搭建前的测试重点。我们选用北京208所生产的电源模块 (输出功率为30W) 为电磁阀供电, 该电源的特点是其输出电压可控。通过测试在长时间开阀条件和正常供电情况下, 该电源的输出供电情况和电磁阀的工作情况, 结果显示高电平控制端下, 该电源的输出功率不能满足电磁阀的工作要求。

(二) 主要实验步骤

(1) 校准标准油压计, 检查其密封性; (2) 安装、连接实验设备装置; (3) 设置参数; (4) 通过改变标准油压计砝码数量调节压力输出信号, 重复采集步骤; (5) 绘制传感器输出特性曲线, 分析处理实验数据。

(三) 标定结果

通过测量所得数据计算出压力传感器所测的原始数据见表1, 传感器输出特性曲线如图1所示。由输出特性曲线不难看出:传感器输出标准电压, 曲线线性度良好, 因此可以将其直接接入信号采集电路。经过正反各3次行程的采集, 对采集数据进行均值处理所得到的传感器标定结果为:Y=707.2331865+447.12955X其中:Y一量化台阶数:X一压力 (MPa) 。

摘要：本文重点研究旋转导向钻井系统中下传信息通道的仿真系统, 给出使用计算机控制下传信息通道的原理, 分析了系统设计过程中的注意事项;结合实验室的可用资源, 设计并实现了计算机控制下传信道模拟实验的仿真系统。

企业竞争模拟仿真系统 篇5

1、企业经营中的共性问题

现代企业经营不论是在理论或是实务上，大都存在以下几个共性的观点； 1.1企业经营要素中，”人”扮演决定性的关键角色。

1.2企业领导人及主要经营团队必须拟定策略，贯彻执行并负责成败。1.3企业策略与决策应有一贯性与前瞻性。1.4资深专业经理人难求也难培养。

1.5团队合作(team work)是梦寐以求的理想。

经营团队的”失败”与”犯错”是企业最难以消除与避免的，但却又是培养领导人才的必经之痛。

2、解决以上共性问题的方法与途径

基于以上几种论点，不论是何种领域，也不论规模大小，企业都在寻求各种方式来预测未来、建立团队共识并制定决策。近年来现代管理科学开始效法航空业培训飞行员而采用飞行仿真器(Flight Simulator)的方法大量运用计算机仿真技术，将企业实务上复杂多变的环境尽可能量化后，再建立起这些变量之间的因果关系，希望能通过这些变化来仿真经营环境及竞争对手的反应，用以预测未来可能发生的结果并通过团队合作来找出企业应对之道。以计算机仿真(Computer Simulations)为骨干的经营竞赛（Business Game），或称管理竞赛（Management Game），是源起于美国的一种企业管理培训方式，美国各大学商学院、企管研究所或是管理顾问公司均采用此方法，同时也都使用一套管理竞赛系统，作为课程的辅助教学工具，并专门开课来进行竞赛教学。通过仿真企业经营实况的竞赛过程中所创造的情境、所产生与衍生的问题，来训练学员分析环境信息、处理群体关系以及制定决策的能力。

3、TOP-BOSS(Business Operation Simulations System)就是这样一套解决企业经营问题实用的软件工具

BOSS软件要求由一群背景不同的学员组成数家假想企业，在仿真的产业环境下激烈竞争，以追求企业的最大利润为其持续努力的目标。学员担任企业几个核心部门中层干部的职务，仔细分析来自企业内外、所有可能的数据资料，与种种正式、非正式的信息而做出判断，接着经过不断的讨论磋商、会议协调等反复集体决策的程序，获致代表公司现阶段经营方向的一组数字或文字性的决策值，将各公司的决策值投入产业环境，在相互竞争中，市场状况即刻产生变化，各企业盈亏立现，在其力求保有、或改善公司现有市场优、劣势的期望下，于是又进入另一个决策程序，如此周而复始，最后由教授根据标准（如期末业主权益，或投资报酬率或NPV净现值）判定企业经营的绩效并决定胜负。一般而言在竞赛的过程中是以利润(净变现值)做为最主要的决定因素，但是由于现实世界中充满着许多不易事前掌握的动态影响因素，因此在这类学习方式过程中指导者(通常是企业资深领导人或深韵实务与理论的教授)的引导就变得非常重要，经由具体的数字分析可以学习到如何科学、理性的经营企业。４、BOSS的特点

4.1能创造接近企业真实情况的学习情境。4.2.学习目标明确且具挑战性。

4.3.提供各个不同属性市场的动态学习环境。

4.4学习成果迅速回馈，及时得到经验与教训并可在下次应用和改进。4.5.强调数字分析、重视理性研判。

4.6.具角色扮演效果、培养参与决策的能力。

4.7.锻炼经营者团队合作能力，沟通能力以及大局观念。５、BOSS教学目标

5.1企业目标的规划,实现目标的方法与途径； 5.2营销战略与营销策略的应用及其效果；

5.3懂得如何应对外部环境的变化,如何应用企业内部资讯； 5.4如何分析竞争对手的优、劣势； 5.5企业内部各部门之间的沟通与协调；

5.6会做顾客行为分析,了解产品品牌、品质、广告对销售量的影响； 5.7探讨各种不同成熟度、不同成长性市场的认识与细分； 5.8懂得怎样提高生产效率，会控制生产成本； 5.9懂得销、供、产、财相互配合与协调的重要性；

模拟仿真：预防城市未发之疾 篇6

城市模拟仿真中的流体力学

《经济》：您在城市模拟仿真中的主要研究方向是流体力学，您能为我们具体讲讲在城市建设中，流体力学是怎样发挥作用的吗？

范秦寅：流体力学在我们的生活中无处不在，风的流动、水的流动都可以通过流体力学来解读，具体到模拟仿真中的计算，流体力学的作用就会被更加放大。海啸来了，如何选择最佳逃生路径；来自不同风向的季风如何影响我们的城市；城市热岛效应在具体城市是如何形成的，能否在城市规划之初就预测和采取预防措施；流体污染物的扩散路径能否精确预测，以便采取最佳应对之策，这些都是可以通过数据的计算、分析来找到答案的。

《经济》：也就是说，流体力学在模拟仿真方面的应用可以让城市更加安全？

范秦寅：助力城市安全是其中的一大部分，也发挥了很重要的作用。举个列子，在东京，有专门的研究人员制作了大雨对地铁影响的模拟仿真系统，通过这个系统，我们就可以了解到如果东京出现降雨，哪些地铁站容易进水，会进多少。通过这个系统，也许我们只需要在地铁站的入口处增加一道很小的门槛，就可以抵御80%的降雨影响，从而保障人们的安全，这就是仿真模拟的价值。

其实除此之外，环境保护、城市的生活舒适程度都可以通过模拟仿真来提升。通过计算，我们可以知道城市中究竟哪里容易出现污染物的聚集，是什么原因让其不易扩散。我之前就做过类似的模拟，当时选取的是二氧化碳在城市中的扩散情况，这中间用到了很多气象数据，其实不只是二氧化碳，其他空气污染物的情况也是可以通过模拟仿真来被人们所了解的，而且随着可视化技术的不断提升，现在我们已经可以很直观地看到这些污染物对我们城市的影响，影响范围有多大、浓度高低等。如果我们打算建造一个会排出空气污染物的工厂，在选址与规划之前，就可以采用模拟仿真来提前预测这些污染会影响到多大范围，通过对边际条件数据的采集，了解到整个区域的情况，南风时如何、北风时如何。假设它周围有医院、学校等绝对不能在污染范围中的机构，我们也可以采取一些办法，比如通过更改烟囱的位置来避免。

让我们“看到”风

《经济》：仿真模拟中流体力学的应用非常依赖边界条件，您能为我们具体讲讲什么是边界条件吗？

范秦寅：边界条件，是一个专业问题，如果我们需要做到的是计算整个领域内的情况，并通过数据来解读，那么我们就必须要先知道边界上的情况，这样整个领域的情况就可以通过计算得出，可见边界条件非常关键。比如说领域如果是一张桌子，那么桌边就是边界，只要边界的条件被确定了，那么整个领域的内容就可以被计算出来，当然这是在二维层面上讲的。具体到计算一个屋子里的风来说，我们都知道风一定是通过窗户和门来进行空气交换的，可是在这样的位置气流往往是散乱而无规律的，面对这样的情况，目前来说解决办法一般是扩大领域，扩大到比较容易测量的边界，扩大到没有建筑的地方，那里的风比较规则，用试纸就可以得到准确的数据。但就成本而言，这种扩大范围会让整个计算的成本提高，可以说计算本身不难，但是很多条件都会成为限制。

《经济》：在我们的城市生活中了解风会有哪些方面的作用？

范秦寅：大家肯定都会感觉到，两个高层建筑之间的风是很大的，这种两个高层建筑之间的突风，如果我们能在建筑规划设计时使用模拟仿真，那么流体力学的计算就会告诉我们，这样的设计会让中间1.5米宽度的风速超过5米。超过了限制标准，我们就可以提前采取种植防风林、调整建筑设计角度之类的办法来避免这样的问题。如果已经建成了，我们也可以采取补救措施，只是可选用的办法会少得多，成本也会更高。总的来说，在建成之前预防一定好过建好之后补救，做在前面，我们可以采取的方法也更多。这就是模拟仿真对于城市的意义。

计算机模拟仿真 篇7

混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动。一个确定性理论描述的系统, 其行为却表现出不确定性———不可重复、不可预测, 这就是混沌现象[1]。大量研究表明, 混沌是非线性动力系统的固有特性, 它是非线性系统普遍存在的现象。牛顿确定性理论能够充分处理多维线性系统, 而线性系统大多是由非线性系统通过某些简化而获得的。因此在现实生活、工程技术以及科学问题中, 混沌现象是无处不在的[2]。混沌运动模糊了确定性运动和随机运动的界限, 它具有不可重复性, 局部不稳定而整体稳定, 对初值具有强的敏感性等性质。混沌是目前最活跃的科学领域之一, 是众多学科研究的前沿课题[3]。通过数值的方法研究混沌现象是比较方便的。本文主要利用MATLAB来对各类混沌系统进行计算机仿真模拟研究。

1 混沌及其特征

目前对于混沌尚无通用的严格的定义, 一般认为, 将不是由随机性外因引起的, 而是由确定性方程 (内因) 直接得到的具有随机性的运动状态称为混沌。

在非线性动态系统理论中, 定义混沌的方法很多, 从拓扑的观点可以给出下列定义。

定义1[4]考虑一维映射F:J→J, J⊆R是一个区间。∧⊂J称为F的一个混沌集, 如果:

(1) ∧是F的一个不变集, 即F (∧) ⊆∧;

(2) F在∧中的所有周期点集合在∧中稠, 即对∀ε>0, ∀x∈A, (x-ε, x+ε) 区间中总有F的周期点;

(3) 存在F在∧中的一个非周期轨线Γ, 且Γ∧中稠。

在混沌研究中, 由李天岩和Yorke合作完成了一篇著名论文“周期3意味着混沌”。该理论结果也可作为混沌的定义。

定义2[5]对于闭区间J奂R, 连续映射F:J→J称为是混沌的, 如果:

(1) F周期点的周期无上界;

(2) 存在不可列集S奂J, S不含周期点, 使得:

②对∀p∈S及周期点q∈J有

对初始条件的敏感依赖是混沌的基本特征, 也有人用它来定义混沌:混沌系统是其终极状态极端敏感地依赖于系统的初始状态的系统。敏感依赖性的一个严重后果就在于可使系统的长期行为变得不可预见。

2 Lore nz混沌系统

美国气象学家洛伦兹 (E.N.Lorenz) 于1963年在大气科学杂志上提出第一个表现奇异吸引子的动力学系统。该混沌系统模型可以用下列微分方程组描述[6]:

利用MATLAB数学软件对上面微分方程求解, 进行数值模拟。首先建立M-文件Lorenz.m定义脚本函数, 然后编程调用, 其中x (1) 表示x, x (2) 表示y, x (3) 表示z, 程序如下:

(1) 固定参数b和c, 设置初始值f0和计算时间t0, 通过改变参数a可以发现系统逐步进入混沌状态的过程。如图一所示。

(2) Lorenz吸引子

当a=28时, 系统已经完全进入混沌状态, 此时出现双涡旋吸引子, 如图二所示。

(3) 倍周期

通过系数的调试可以得到Lorenz混沌的一个单倍周期和两个多倍周期, 如图三所示。

(4) 初值敏感性

保持初值x0和y0不变, 即x0=y0=1, 改变z0为1.001, 千分之一的变化会引起系统行为的显著改变, 如图四所示。

3 Ros s le r混沌系统

Rossler系统是化学反应系统的简化模型, 是非线性动力学中非常著名的方程, 该混沌系统模型可以用下列微分方程组描述[7]:

同样地, 利用MATLAB编程求解, 可以对该模型进行分析。

(1) 逐步改变参数, 观察其进入混沌状态。如图五所示。

(2) Rossler吸引子

(3) 倍周期

通过调整参数和初始值, 可以得到单倍周期和2倍周期, 如图七所示。

(4) 初值敏感性

4 结束语

本文对混沌现象及其特征做了细致的说明, 分别从拓扑的观点、基于初值的敏感性等方面对混沌作了定义。接着利用数学软件MATLAB对Lorenz混沌系统、Rossler混沌系统进行数值计算和模拟一些混沌现象, 同时模拟出各类混沌系统的独特性质, 如混沌吸引子、倍周期、初值敏感性、相图、分岔图等。通过观察和分析上述特性, 加深了我们对混沌现象的理解。希望本文对混沌系统的学习及仿真分析起到借鉴和参考作用。

摘要：本文利用数学软件MATLAB对Lorenz混沌系统、Rossler混沌系统进行数值计算和模拟一些混沌现象, 同时模拟出各类混沌系统的独特性质, 如混沌吸引子、倍周期、初值敏感性、相图、分岔图等。通过观察和分析上述特性, 加深了我们对混沌现象的理解。

关键词：混沌,MATLAB,Lorenz方程,Rossler系统,数值方法

参考文献

[1]Liu Z, Zhu X H, Hu W, et al.Principles of chaotic signal radar[J].International Journal of Bifurcation and Chaos, 2007, 17 (05) :1735-1739.

[2]Hu W, Liu Z, Li C B.A synchronization-based scheme for calculating ambiguity functions of Aerospace and Electronic Systems, 2008, 44 (01) :367-372.

[3]陈关荣, 吕金虎.Lorenz系统族的动力学分析、控制与同步[M].北京:科学出版社, 2003.

[4]Bao B C, Liu Z, Yu J B.Modified generalized Lorenz system and fold chaotic attractors[J].International Journal of Bifurcation and Chaos, 2009, 19 (08) :2573-2587.

[5]Bao B C, Li C B, Xu J P, et al.New robust chaotic system with exponential quadratic term[J].Chinese Physics B, 2008, 17 (11) :4022-4026.

[6]Bao B C, Liu Z.A hyperchaotic attractor coined from chaotic Lüsystem[J].Chinese Physics Letters, 2008, 25 (07) :2396-2399.

计算机模拟仿真 篇8

《模拟电子技术基础》对相关专业的学生来说都是一门相对较难、较抽象的课程。通常在电子技术基础课程教学中, 讲述某个单元电路的顺序是:介绍电路的主要技术指标或实现的功能;介绍实现此功能的基本电路;分析电路实现要求的基本原理;给出一个实际电路, 分析计算结果。整个教学的过程是纸上谈兵, 学生只是被动接受, 很难调动学生的学习兴趣。然而, 如果我们在教学实践的过程中, 结合理论教学的进程, 利用计算机的电子设计自动化软件Electronics Workbench (虚拟电子工作台简称EWB) 在计算机上进行基础验证模拟实验, 作为教学的补充, 问题就会相对简单、直观很多。即先用EWB模拟连接电路, 确定电路中的各元器件参数, 使用EWB虚拟仪器进行在线测量, 再对照电路设计要求更改相关元件参数, 观察所得的变化, 最后与理论计算进行对比, 这样就将理论上枯燥而不易理解的教学内容形象地展现在学生面前。

1 EWB软件介绍

EWB仿真软件是Interactive Image Technologies (IIT) 公司开发的EDA软件, 在电子技术教育领域得到了广泛地应用, 是目前电子教育领域独一无二的专用EDA系统软件。用传统方法进行教学和实验, 会遇到一些诸如元器件虚焊或毁坏、仪器性能不稳定等问题, 使学生认识到实际仪器及元器件的随机性、非理想性和不可靠性, 解决这些问题虽然会使学生的动手能力有所提高, 但重复遇到这样的问题会浪费课上有限的时间, 影响实验和教学的顺利进行。这时学生会很自然地期望仪器、元器件的理想性、稳定性和可靠性, 此时介绍EWB仿真软件定会引起学生极大的学习兴趣。EWB作为常用的电路仿真软件, 它的最明显的特点是:

(1) 免安装, 体积小。常见的EWB版本体积只有几兆, 拷贝到硬盘上之后, 无需安装, 可直接使用。教师能利用它在课堂上进行随堂演示, 在突破难点、调动学生积极性方面起到积极作用。

(2) 图形界面, 易学易用。绘制电路图需要的元器件、测试仪器都以图标方式出现, 可以直接拖拽绘图, 而且仪器的操作开关、按钮同实际元器件非常相似, 很容易学习和操作。此外, EWB还有自动排列连线的功能, 使画原理图更加快捷, 同时在EWB创建的电路文件可以直接输出至常见的印刷线路排板软件, 如Protel、Or CAD等软件, 自动排出印制电路板, 大大加快了产品的开发速度, 提高了设计人员的工作效率。

(3) 仿真平台与实际相符。仪器和元器件的选用与实际情形非常相似。通过对电路的仿真, 既掌握了电路的性能, 又熟悉了仪器的正确使用方法。EWB具有丰富齐全和可扩充的元器件库, 提供了数千种元器件供选用, 虚拟仪器也非常齐全。用这些元件和仪器做仿真实验, 就如同在实验室做实验一样, 非常真实, 既不必担心损坏仪器和元件, 也不必担心仪器老化、测量精度不够。学生可以随时使用这些虚拟实验设备对所学知识进行实验验证、测试和分析计算, 也能将自己的设计构思成电路, 进行电路仿真模拟, 并对设计进行各种测试分析, 修改和完善设计。

(4) 仿真功能强大, 分析方法多而强。可对多种常用电子元器件、模拟和数字电路提供各种仿真和分析手段。用户可以利用这些分析工具, 清楚而准确地了解电路的工作状态。

(5) 兼容性强, 与SPICE等其他DEA软件兼容, 可相互转换。

2 具体应用

根据所学电路的电原理图, 用EWB模拟连接电路, 确定电路中的各元器件参数, 使用EWB虚拟仪器进行在线测量。对照电路设计要求更改相关元件参数, 观察所得的变化。最后与理论计算进行对照比较。EWB对电子电路参数的设置和仿真、数据、图形的分析和处理等能很快完成, 因而在课堂上师生间能有充分的交流, 学生的疑问、新奇的想法等都可以得到即时的验证。在教学中能够根据课堂实际情况和教学需要, 实时调整教学内容和教学进度。

我们以电压比较器为例:连接电路, 接入信号发生器和示波器, 电路如图1所示。打开电源, 此时可在示波器上得到如图2的波形, 从模拟仿真可得输入100mvpp, 波形为正弦波, 输出为矩形波, 最大正输出为20V, 最大负输出为-20V, 仿真值与实际值相吻合。

3 使用中的问题

EWB是一款非常优秀的电子电路仿真设计软件, 在模拟电子技术课程中应用广泛, 但同时也有其不足之处: (1) EWB是一种仿真软件, 在电路仿真分析和设计方面不是万能的, 可以看作是对常规教学的有益补充, 但决不能用其取代常规教学和实验; (2) 在使用EWB的过程中, 我们所用到的都是一些符号性电路元器件和仪器, 与真实的元器件在封装、材料、体积及外观等方面都有很大的不同, 如果只是使用EWB仿真而不去做真实的实验和操作, 对真实元器件认知程度和实验仪器基本操作技能的训练力度就会受到影响, 不利于学生形成良好的科学实践习惯。因此我们应该把实际实验操作与仿真实验有机地结合起来, 加强对学生基本操作技能的训练, 培养学生解决实际问题的能力; (3) 在安排实验课课程时, 仿真实验必须结合实际实验, 实际实验在前, 仿真实验在后, 且仿真实验不能过多。对于自行设计的研究性和探索性实验, 可以先让学生进行仿真设计, 在取得了比较好的仿真效果后, 再为其提供实际的元器件和仪器, 让他们了解分析仿真实验与实际实验的差别, 这样既节约了时间和材料, 降低了实验成本, 又使学生在加深认识的同时避免过分依赖EWB。总之, 在实验教学中, 既要加强学生的基本功训练, 培养实际动手能力, 又要让学生掌握新的现代科学技术知识和先进、高效的实验手段, 只有这样, 才能更好地完成实验教学任务, 培养出既具有丰富的知识又具有很强的动手能力的创新型人才。

4 结束语

EWB (电子学工作平台) 为我们提供了一个很好的实用工具, 使我们能够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性, 讲解各种参数改变对电路的影响。学生可结合学习内容, 进行接近于实际电路的调试分析, 有利于加深对理论的理解。通过这样的计算机模拟仿真实验, 把电子技术的理论教学和实验教学有机地结合了起来, 为电子电路实际制作打下一个良好的基础。

参考文献

[1]黄智伟.电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京:电子工业出版社, 2004.

[2]童诗白, 华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006.

[3]ThomasL.Floyd, David Buchla.Fundamentals of Analog Circuits.2nded..Prentice-Hall Inc., 2002.

计算机模拟仿真 篇9

关键词：计算机网络,实践教学,Packet Tracer

计算机网络技术专业涉及课程较多, 要求不一, 但总的目标就是培养学生的网络专业知识和专业技能。对于高职院校来说, 培养的是社会需要的专门型人才, 因此对于学生的动手能力要求更为严格。为保证培养质量, 学校针对网络方面的实验室建设力度要加大。由于网络设备种类较多, 设备商较多, 因此在网络实验室建设时要充分考虑。通过实践教学, 能够让学生更容易掌握所学知识, 通过实践操作, 加深知识的消化, 提高动手能力。然而, 由于多种原因, 各个学校在网络实验室建设方面都不能达到理想要求, 导致相应网络实践实践课程不能完全开展。原因有: (1) 实验室场地小及实验设备台套数不足。以思科网络实验室为例, 实验室应包括计算机、路由器、交换机 (二层与三层) 、防火墙等设备, 由于网络设备价格相对较高, 而且更新换代很快, 导致学校的实验室硬件条件都不达标。 (2) 网络专业实践课程较多, 实验室的硬件设备在频繁的使用中损耗很大, 实验室管理和运行成本较大。 (3网络设备在操作时如果没人指导, 操作起来比较麻烦而且耗时, 因此教师准备实验的工作量大, 实验过程比较复杂, 教师实验课上指导效果不理想。 (4) 开放网络实验室可以为学生提供锻炼机会, 但由于设备贵重, 学生在操作时需要有专人监管, 安排起来比较困难。基于上述原因, 为保障网络实践教学的顺利开展, 在网络实验室的计算机时安装思科模拟器Packet Tracer (版本以最新为佳。另外市面上路由与交换方面的模拟器较多, 可根据需要自行选择, 本文以思科网络实验室为例, 故选择思科专门模拟器Packe Tracer) , 通过在教学中应用网络模拟器来搭建虚拟网络实验环境, 进行计算机网络实践教学, 来弥补现实实验条件的不足。

1思科模拟器Packet Tracer简介

Packet Tracer是由美国思科公司发布的一个路由与交换学习工具, 可以为设计、配置、测试网络故障等操作提供网络模拟环境。学生可在软件界面上直接通过拖曳方法建立网络拓扑图, 软件中可直接加载相关网络设备, 等同于真实设备操作;同时可提供数据包在网络中行进的详细处理过程, 观察网络实时运行情况。

将Packet Tracer软件用于计算机网络实践教学之中, 根据实验要求和目的, 学生可以在仿真实验环境中自由选择所需要的路由器、交换机、计算机和各种线缆等实验设备, 然后对设备进行配置, 完成后进行性能模拟测试。重要的是学生可以很方便地重复每一个实验过程, 从而达到学习目标。

Packet Tracer目前网络上提供的流行版本是Packet Tracer5.3.3, 随着版本的不断升级, 各版本的功能也在不断增强, 可模拟的设备也在增加, 基本上能够满足教学需要。

2基于Packet Tracer搭建虚拟网络实验环境

下面以“VLAN间通信”实验为例, 介绍Packet Tracer的具体操作。

2.1实验拓扑设计

详见如图1拓扑图, 各端口及设备名称如图1所示, 完成下面配置要求:

配置要求:PC4、PC5、PC7属于VLAN2, PC6、PC8、PC9在同一VLAN3中, VLAN2的网段地址为192.168.50.0/24, 网关地址为192.168.50.1, VLAN3的网段是192.168.60.0/24, 网关地址为:192.168.60.1, 各网段内主机均采用静态IP地址分配方式。PC4、PC5和PC7的IP地址为:192.168.50.2、192.168.50.3、192.168.50.4;PC6、PC8、PC8的IP地址为:192.168.60.2、192.168.60.3、192.168.50.4, 然后PING网段内的主机和其他网段的主机, 以检查能否实现网内和网段间的相互通信。

2.2配置步骤

1) 通过Packet Tracer实现拓扑图的制作与连接 (过程省略, 主要是拖曳和线缆连接操作) 。SW3560 (vlan) #vtp server SW3560 (vlan) #exit

2) 配置SW3560交换机:

Switch>enable

!设置交换机主机名

Switch#conf t

Switch (config) #hostname SW3560Switch (config) #exit

Switch (config) #exit

!创建VTP管理域, 并设置为server模式

SW3560#vlan database

SW3560 (vlan) #vtp domain myvtpdomain

SW3560 (vlan) #vtp server

SW3560 (vlan) #exit

!设置汇聚链路端口

SW3560#conf t

SW3560 (config) #int f0/2

SW3560 (config-if) #switchporttrunk encapsulation dot1q

SW3560 (configif) #switchport mode trunk

!设置允许通过TRUNK的VLAN, ALL代表全部。

SW3560 (config-if) #switchport trunk allowed vlan all

SW3560 (config-if) #end

!创建VLAN

SW3560#conf t

SW3560 (config) #vlan 2

SW3560 (config) #vlan 3

SW3560 (config) #exit

!初始化各访问连接端口

SW3560#conf t

SW3560 (config) #int range f0/3-5

SW3560 (config-if-range) #switchport mode access

!划分各交换机端口所属的VLAN

SW3560#conf t

SW3560 (config) #int range f0/3-4

SW3560 (config-if-range) #switchport access vlan 2

SW3560 (config-if-range) #int f0/5

SW3560 (config-if) #switchport access vlan 3

SW3560 (config-if) #end

!设置各VLAN虚拟接口的IP地址, 以实现VLAN间通信

SW3560 (config) #int vlan 2

SW3560 (config-if) #ip add 192.168.50.1 255.255.255.0

SW3560 (config-if) #no shutdown

SW3560 (config-if) #int vlan 3

SW3560 (config-if) #ip add 192.168.60.1 255.255.255.0

SW3560 (config-if) #no shutdown

!启用IP路由, 一般情况下交换机是默认启用了IP路由的, 因此该语句可以不执行。

SW3560#ip routing

!保存配置, 并退出特权EXEC模式

SW3560#copy runing-config startup-configSW3560#exit

SW3560#exit3SW2960

3) 配置SW2960

在SW2960上进行交换机主机名修改以及将端口划分到各VLAN操作同上。需要注意的是在本交换机上不需要再创建VLAN, 以交换机SW3560所创建的VLAN为主, 只需要将端口加入即可, 其它需要设置的操作如下:

!加入VTP管理域, 并设置为client模式

Sw2960#vlan database

Sw2960 (vlan) #vtp domain myvtypdomain

Sw2960 (vlan) #vtp clientSw2960 (vlan) #exit

Sw2960 (vlan) #exit

!保存配置, 并退出特权EXEC模式

Sw2960#copy run star

最后通过ping命令进行VLAN之间连通性的测试。结果PC4、PC5与PC7之间能相互ping通, PC6、PC8与PC9之间也能相互ping通, 其它不能通信, 如果要实现VLAN2、VLAN3相互通信, 必须启用路由协议。本实验主要设备是交换机, 如果实验室没有三层交换机, 完成可以通过模拟器完成交换机相关实验。

本文仅仅给了一个实验来说明思科模拟器Packet Tracer的应用, 在实际应用过程中, Packet Tracer可以满足绝大多数的路由与交换方面的模拟实验, 同时通过软件的不断升级, 相关最新设备的不断加入, 思科模拟器完成能够胜任网络方面的实践教学需要。该模拟器操作简单, 实验效果逼真, 极大地激发了学生的学习兴趣, 教学效果良好。通过本文可以看出, 在有限的教学条件中尝试仿真模拟软件, 既能降低网络设备的投资成本, 又能提高学生做实验的效率, 能够更好地将理论教学和实践教学结合起来。

参考文献

[1]王胜, 苗晓锋.基于模拟仿真软件的数控专业实践教学研究[J].陕西广播电视大学学报, 2010 (3) .

[2]唐灯平.利用Packet Tracer组建三层网络架构的研究[J].实验室科学, 2010 (3) .

[3]丁美荣.虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究[J].实验技术与管理, 2011 (5) .

[4]王小玲, 赵攀.模拟器Packet Tracer在计算机网络实验教学中的应用[J].内江科技, 2012 (1) .

计算机模拟仿真 篇10

当前大部分高职院校的计算机组装与维护实训室开设的课程都会包括了计算机拆装和软件使用两大部分。

1)对于计算机拆装部分,一般院校都只提供少量老旧淘汰型号的计算机供学生拆装,而计算机的更新速度相对较快,如果这些实训设备跟不上,很多课程内容就只能停留在课件上纸上谈兵,这样实训室硬件设施和实训教学的要求有一定差距。

2)对于软件教学部分,主要的是效率和效果问题。软件教学一个是操作系统和常用软件的安装和使用,还有就是软件故障的排除。这两大块内容都需要学生对计算机进行反复的操作。在计算机数量有限的条件下,多名同学同时使用一台计算机,要完成多个软件的安装、使用和排除故障,非常影响教学效率和教学效果。同时大量的软件安装和设置等会使得管理比较困难,如果维护理不及时会影响到下一批学生的教学。

2 模拟仿真在课程中的具体应用

2.1 模拟仿真技术的优势

1)减少硬件投入和损坏,以较少的投入获得较好的教学效果。由于很多教学内容不需要完全真实的环境,从教学效果与成本投入来说,使用模拟仿真技术有较高的成本优势。学生在学习过程中,由于不熟练,容易损坏设备,如果在进行真机操作前,先进行仿真练习,可以有效避免设备损坏,还能帮助提高教学效果。

2)提供更丰富的练习环境。由于模拟仿真是在软件的基础上实现的,仿真软件的功能可以根据需求进行增加或者升级。计算机硬件和软件的升级速度非常快,如果使用传统的真机操作,设备很快就淘汰,而使用模拟仿真,通过简单的软件升级,学生就可以学习到最新的技术。

3)为计算机组装与维护实训室的设备维护提供了便利。计算机组装与维护的特点是要对计算机进行设置等等,计算机的环境会随着课程学习发生改变,当一批学生学习完后,还需要对计算机进行重新设置,如果采用仿真技术,就可以方便的把计算机恢复或者设定成指定环境。

2.2 模拟仿真系统的建立和使用

1)使用还原卡构建一个稳定、可还原的系统

为了能够为模拟仿真系统提供一个稳定的系统,可以先为计算机安装还原卡。本文以北京易生创新科技有限公司的增霸卡为例,该还原卡能够提供丰富的功能。

首先,增霸卡支持DOS,Windows、Linux的操作系统,并且可保护多个硬盘分区,此功能可以满足各种操作系统的安装和保护,并且还原与保护的策略相当灵活(如图1)。当每次教学完成,即可对系统进行还原,这样下次教学就不需要再手动的进行配置。

其次,支持网络安装、网络拷贝、网络增量更新,如果课程对系统的配置和要求发生改变,只需要修改一台计算机即可。如果系统出现问题,也不需要每台机器进行单独的维护。

其三,增霸卡还能提供对CMOS设置的保护和传输功能。CMOS设置是实训教学内容之一,如果设置不当会导致机器无法正常启动,通过增霸卡这个功能,就不必担心学生在使用中的错误设置。

2)模拟仿真教学软件

计算机组装与维护主要课程内容是计算机知识介绍、计算机拆装、操作系统安装和维护、系统硬盘分区、CMOS设置、杀毒软件及其他常用软件安装等几个项目。这些项目都有相应的软件可以模拟。

模拟装机:这里指的模拟装机是模拟DIY一台台式机,通过下面所述的方法,学生在学习过程中得到的学习资料都是最新的。现在各大IT网站都提供了模拟自助装机的网站,网站一般都能提供各硬件的参数以及最新的报价。做的较好的有太平洋电脑网的自助装机栏目(如图2)。

操作系统安装和维护

操作系统安装和维护的模拟仿真有3种较好的方法:

第一种:使用一款名为Windows XP Simulator的仿真软件,该软件仿真了WindowsXP的安装过程,但是不会真的安装到电脑上,只是仿真过程。这种方法适合介绍安装和真实安装前的熟悉。

第二种:在有还原卡的计算机上安装操作系统。该方法与真实操作完全相同,只是还原卡可对硬盘分区进行还原与保护操作。使用该方法可以同时安装多种操作系统,且各操作系统互不影响。安装完成后即可在系统上继续进行其他实训教学项目。

第三种:使用虚拟机(Virtual Machine)软件。虚拟机技术是当前流行的技术,功能强大,在一些企业应用中已经可以直接替代真机操作。目前主流的虚拟机软件有VMware、微软的Visual PC和Oracle的Visual Box。如果只作为普通教学,可以选用完全免费的Vmware Player版虚拟机(如图3),该虚拟机功能同样强大。

CMOS设置

CMOS是计算机启动时的重要设置选项,真机直接修改容易出现参数错误,并且每次保存后需要重新启动才能看到修改效果。如果使用仿真软件,可以防止误设出错,且使用不同的仿真软件,即可模拟不同的BIOS设置方法。

硬盘分区

硬盘分区的模拟仿真有如下方法。第一种使用Fdisk模拟分区工具,该工具模拟了在DOS环境下的fdisk命令来对硬盘分区。通过这种方法分区只是模拟分区的过程,不会对硬盘有影响。第二种,在虚拟机环境下,使用fdisk、Partion Magic等分区软件对虚拟机硬盘分区。这种方法同样不会修改硬盘分区,但是对虚拟机硬盘会有分区操作,相当于进行了真实操作。

杀毒软件及其他常用软件安装

该项目的模拟非常容易实现,只要采用了还原卡或者虚拟机,都可以近乎真实的模拟仿真,并且可以设置一些软件故障,让学生排除。

如果采用还原卡,原始系统没有安装任何软件,学生可以按照课程要求安装杀毒软件等,等到课程结束后还原系统即可。进行软件排障时,只需要恢复一个有故障的操作系统环境,学生完成后,通过还原功能,又恢复到原始状态。

如果使用虚拟机和使用还原卡类似,每次都再虚拟环境下操作。需要恢复时只需要把虚拟机备份的系统覆盖修改过的虚拟机文件即可。

3 结束语

利用模拟仿真的方法为计算机组装与维护课程的教学提供了一个新的教学思路,也极大的丰富了教师的教学环境,并提供了从计算机理论教学的多媒体演示环境和实操的真实模拟环境。随着计算机技术的发展,各种各样的仿真软件将会出现,这对于现场教学为主的计算机组装维护课程来说,将是一个极大的补充和提升。

参考文献

[1]邱彬.虚拟机技术在《计算机组装与维护》实验中的应用[J].电脑知识与技术,2010(18).

[2]郑锦材,邱彬.计算机组装与维护[M].北京:电子工业出版社,2009.