6、数字仿真技术的综合应用
Factory_IO在PLC应用技术课程虚拟仿真教学中的应用
应用技术课程图1 物料输送系统2.4 设备手动调试点击工具栏上的传感器和执行器标签图标，将各传感器和执行器标签显示出来，然后再点击传送带C1、传送带C2、传送带C3和上料机信号标签，将以上各信号集(a)信号强制为1（a）PLC I/O信号连接(b)信号强制为0(c)信号释放图2 执行器信号强制与释放PLC配置与信号连接在Factory IO软件中，点击文件—驱动，弹出驱动窗口，在该窗口的驱动框选择Siemens S7-1200/1500，然后点击驱动窗口的配置菜单，弹出配置窗口，在该窗口中选择类型为S7-1200，主机IP为本机网卡的IP地址，网络适配器为本机IP地址对应的网络适配器，输入输出点（b）通信设置图3 Factory IO驱动设置图4 部分程序设计打开保护对话框，在其中的块编译时支持仿真选择框中打勾，点击项目树中的PLC—属性—常规—防护与安全—连接机制，打开连接机制对话框，在其中的允许来图5 NetToPLCsim运行4.2 虚拟设备仿真运行点击Factory IO的文件—驱动—连接，当在驱动方式选择框旁出现一个绿色打勾的圆点图标时，表示Factory IO与TIA博途建立起了通信连接，此时在Factory IO的主界面中点击三角状的运行图标，启动Factory IO运行，按下控制箱上的启动按钮，则系统按传送带C3—传送带C2—传送带C1—上料机顺序分别延时5s启动。
按下停止按钮，则系统按上料机—传送带组织实施也较难，这就给该课程的教学造成了很大困难，文中提出一种运用Factory IO软件进行PLC应用技术课程虚拟仿真教学的方法，有效地解决了以上问题。
教师可根据教学的需要，自行设计虚拟设备，并图6 仿真运行。
哈工大仿真技术及应用实验指导书
仿真技术及应用实验指导书目录前言 (I)目录 (II)实验项目 (2)实验1 利用替换法构建系统仿真模型实验 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 实验内容与要求 (2)1.5 实验报告要求 (3)实验2 利用根匹配法构建系统仿真模型实验 (4)2.1 实验目的 (4)2.2实验内容与要求 (4)2.5实验报告要求 (5)实验3 利用数值积分算法的仿真实验 (6)3.1 实验目的 (6)3.2 实验内容与要求 (6)3.5实验报告要求 (7)实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计 (8)4.1实验目的 (8)4.2实验内容与要求 (8)4.5 实验报告要求 (9)实验五基于Simulink三相电路仿真 (10)5.1实验目的 (10)5.2实验内容与要求 (10)5.5 实验报告要求 (12)实验六基于Simulink的直流斩波电路仿真实验 (13)6.1实验目的 (13)6.2实验内容与要求 (14)6.5 实验报告要求 (15)实验七基于Simulink的简单电力系统仿真实验 (16)7.1实验目的 (16)7.2实验内容与要求 (16)7.5 实验报告要求 (17)实验8 基于Simulink的伺服系统仿真 (17)8.1实验目的 (17)8.2实验内容与要求 (18)实验项目实验1 利用替换法构建系统仿真模型实验1.1 实验目的1) 熟悉MATLAB 的工作环境；2) 掌握MATLAB 的 .M 文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序；3) 掌握利用替换法构造系统离散模型的方法,并对仿真结果进行分析。
1.2 实验内容与要求1.2.1 实验内容系统电路如图 1.1所示。
电路元件参数：直流电压源V E 1=，电阻Ω=10R ，电感H L 01.0=，电容F C μ1=。
电路元件初始值：电感电流A i L 0)0(=，电容电压V u c 0)0(=。
系统输出量为电容电压)(t u c 。
数字孪生水网（杭嘉湖平原）综合应用研究
第 5 期2023年 10 月NO.5Oct .2023水利信息化Water Resources Informatization0 引言由于近年来全球性的气候异常和东部地区城镇化快速发展，洪水、暴雨、强潮和下垫面剧烈变化的综合影响加剧了平原河网水文条件的复杂多变。
水情是嘉兴市最重要的市情之一[1]，河湖水系承载了嘉兴市防洪、除涝、供水、航运、水生态、水文化、滨水产业等多重功能，是嘉兴长三角一体化高质量发展的重要支撑，独特的平原河网水系也决定了水灾害防御等问题的复杂性、艰巨性和长期性。
水旱灾害频发、水资源短缺、水环境污染和水生态损害等，已成为困扰城市安全、环境治理和区域可持续发展的重要问题。
传统的二维 GIS 只能笼统、粗略、宏观地进行数据分析，在场景表达上单一且抽象，无法满足水利精细化管理的要求[2]。
水系统演化具有很强的不确定性，在科学本质上更具有综合性、协作性和跨学科性，需要使用新工具进行处理分析和洞察理解[3]。
数字孪生的核心是构建仿真模型以实现信息空间和物理空间的无缝集成与实时映射[4]，从而对物理空间对象进行全生命周期的管控，降低复杂系统预测不确定性，规避应急事件带来的风险。
数字孪生水网是实景三维、GIS 、大数据、物联网、云计算、智能传感等新兴技术的融合应用，实景三维 GIS 能够高逼真、高精度还原现实场景，为智慧水利治理提供可视化、直观化、立体化的环境与空间信息，因此用实景三维 GIS 打造智慧水网，具备场景还原更真实、智慧化数字模拟更准确、辅助 AI 风险预警更智能等多种优势，以实时同步、虚实映射、高保真度等特性，为拓展水利科学研究提供了一种新的工具[5]。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》提出“构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”[6]。
为使江河湖泊更好地造福人民，必须跟上数字时代的步伐，充分利用数字化、网络化、智能化，赋能水利[7]。
依托虚拟仿真技术，打造中职智能制造专业群虚拟仿真实训基地探索与实践
依托虚拟仿真技术，打造中职智能制造专业群虚拟仿真实训基地探索与实践作者：陈崇军杨斌马定中来源：《广东教育（职教版）》2024年第01期制造业是国家经济命脉的主体，是立国之本、强国之基。
党中央高瞻远瞩提出“中国制造2025”、《“十四五”智能制造发展规划》等加快建设制造强国的重大战略。
新一代信息技术蓬勃发展并加速向制造业全链条、全流程渗透融合，催生了智能制造这种全新的生产方式，智能制造已成为推动制造业高质量发展的主攻方向，产业升级和经济结构调整对高素质制造业技术技能人才的需求巨大。
虚拟现实（VR）、人工智能、5G技术等新一代信息技术日趋成熟，新一代信息技术应用于教育是教育技术发展的一次飞跃。
虚拟仿真技术在职业教育领域的应用正以丰富的形式迅猛发展，先进的虚拟仿真技术手段，是传统“以教促学”的学习方式的升级，促进了教育方式的创新和教学方法的变革，促进了虚拟仿真硬件环境、虚拟仿真教学资源建设，为虚拟仿真实训基地建设提供了支撑。
2020年教育部《关于开展职业教育示范性虚拟仿真基地建设工作的通知》为我校智能制造专业群虚拟仿真实训基地建设提供明确指引。
本文通過探讨依托虚拟仿真技术，为打造中职智能制造专业群虚拟仿真实训基地，更好培养制造业复合型技术技能人才提供参考。
一、中职智能制造专业群实训教学现状在“智能+制造”、“互联网+制造”的背景下，制造业企业的岗位职业能力呈现不同的发展趋势。
高端装备制造，特别是汽车制造、数控机床制造是制造技术创新、管理模式创新和组织方式创新的先进制造技术和应用模式的结合体。
新技术的交叉与融合会越来越明显，新一轮技术和产业革命的方向不会仅仅依赖于一两类学科或某种单一技术，而是多学科、多技术领域的高度交叉和深度融合。
现中职智能制造专业群虽然配备了相应的实训基地，但是由于条件所限，目前的实训基地对于先进制造业相关专业群建设来说无法切实地满足实训教学需求，存在着各种各样的问题。
例如，高端数控机床、智能制造生产线等实训设备贵重、复杂，不能拆装，设备内部结构看不到、工作原理难展示，不利于学生理解设备结构及工作原理；同时学生多，实训设备少，实训工位不足，实训时间少，实训练习效率低；实训耗材消耗高，数控加工等实训消耗成本高，往往用塑料件、石蜡件代替金属件，脱离生产实际，同时，复杂的加工由于成本等因素不允许做；设备操作所使用的实训设备型号固定，操作系统单一，学生不能充分练习、学习各类机床和系统，无法适应企业多样化操作系统；实训教学资源匮乏，学生的学习积极性不高，课后无法回顾、复习和练习。
运动仿真技术
一SW运动仿真1.简介二十世纪八十年代以来，设计工程中首次使用计算机辅助工程（CAE）方法后，有限元分析（FEA）就成了最先被广泛采用的模拟工具。
多年来,该工具帮助设计者在研究新产品的结构性能时节约了大量时间.由于机械产品日渐复杂,不断加剧的竞争加快了新设计方案投入市场的速度。
设计者迫切感到必须使模拟超出FEA的局限范围,除使用FEA模拟结构性能外，还需要在构建物理原型之前确定新产品的运动学和动力学性能.运动仿真（又称刚性实体动力学）提供了用于解决这些问题的模拟方法，并很快得到了广泛应用。
2.用于机构分析与合成的运动仿真假设设计者要设计一个用于绘制各种椭圆的椭圆规。
在CAD装配体中定义配合后，便可使模型活动起来，以查看机构零部件的移动方式。
虽然装配体动画可以显示装配体零部件的相对运动，但运动速度却没有意义,要得出速度、加速度、驱动力、反馈力、功率要求等结果，设计者需要一个更强大的工具，运动仿真便应运而生了。
图1 CAD动画制作器模拟的处于不同位置的椭圆规运动仿真可以提供运动机构所有零部件的运动学性能(包括位置、速度和加速度）和动力学性能（包括驱动力、反馈力、惯性力和功率要求)的完整量化信息。
更重要的是,不用耗费更多时间就可以获得运动仿真结果。
因为执行运动仿真所需的所有内容都已在CAD装配体模型中定义好了,只需将它传输到运动仿真程序即可.在椭圆规案例中，设计者只需确定马达的速度，要绘制的点以及希望查看的运动结果。
程序会自动执行其余的内容，无需用户干预，程序会自动用等式描述机构运动。
数字解算器会很快解算出运动方程式,包括所有零部件的位移、速度、加速度、接点反作用力和惯性载荷以及保持运动所必需的功率的完整信息。
(图2）图2 由运动模拟器计算的椭圆规线速度和马达功率翻转滑杆机构运动模拟是机械运动学常见示例.为了获得曲柄以匀速旋转时摇臂的角速度和加速度，可以使用多种分析方法来解决该问题。
学生最常使用的是复数方法.但“手动”解决此类问题需要进行大量的计算，耗费时间.且滑杆的形体发生改变，整个计算过程都需从头再来。
幼儿园数字化教育技术的应用
幼儿园数字化教育技术的应用近年来，随着数字化时代的发展，数字化教育技术逐渐在教育领域发挥着越来越重要的作用。
幼儿教育是数字化教育技术应用的重要领域之一，数字化教育技术为幼儿园教育带来了许多全新的教育方式和方式。
数字化教育技术应用的成果，也让幼儿园教育进入一个数字化智能化的时代。
幼儿园数字化教育技术的应用包括以下几个方面：一、数字化化教学资源的应用：数字化教学资源包括了数字图书馆、视频教材、音频、图形、动画等多种多样的教学资源。
使用数字化教学资源可以充分利用互联网及其数字化技术优势，使幼儿园的教育资源丰富多样，且便于组织与共享。
教师可以通过数字化教学资源的应用，把丰富的、立体的、多媒体的教育资源融入到教学实践中，提高幼儿的学习兴趣和参与度。
二、数字化化教学工具的应用：数字化教学工具是指数据采集、数据处理、仿真模拟、多媒体演示和课堂交互等教学工具和平台。
幼儿园可以通过数字化教学工具，支持互动式教学、多媒体讲解、实验操作仿真等教学方式，让幼儿在数字化教学环境下更加生动直观地体验抽象的科学知识和技能。
三、数字化化素材的应用：数字化化素材包括了数字化摄像机、数字相机、数字教学文件和数字化图书等。
教师可以通过使用数字化素材，把幼儿的学习贴近生活、贴近实践，以生动有趣的方式进行教育，以及及时了解并记录幼儿学习的进展情况与问题。
四、数字化化平台的应用：数字化化平台是指以互联网为基础，利用网络技术及其应用平台为教育培训提供支持。
幼儿园可以通过数字化化平台，实现虚拟教学、在线交流、在线互动等功能，将幼儿园回家也能学等等打破时空限制的先进教育理念在现实中得以实现。
以上是幼儿园数字化教育技术的应用的一些方面，那么数字化技术的应用带来的优势和效果又是哪些呢？一、数字化技术的应用可提高教学效率和教学质量。
使用数字化教学资料和工具，可以使教师在教学中更加灵活、高效、直观和互动。
同时，数字化教学过程中，可以利用信息和数据进行深度分析和统计，精确掌握幼儿个体化的学习情况和教学效果，及时对教学策略进行系统性调整和优化。
仿真科学与技术的发展-final建立仿真学科
二、仿真科学与技术的发展沿革二、仿真科学与技术的发展沿革
•80
三、我国仿真科学与技术典型进展
7、仿真可视化与虚拟现实技术
7、仿真可视化与虚拟现实技术
①
四、仿真人才培养与学科建设四、仿真人才培养与学科建设四、仿真人才培养与学科建设四、仿真人才培养与学科建设
四、仿真人才培养与学科建设四、仿真人才培养与学科建设
我国重点大学10年培养“与仿真相关”研究生情况
四、仿真人才培养与学科建设•10年来，我国211大学和985大学培养“与仿真相关”方
向的博士生、硕士生的数量呈逐年快速递增的趋势，培养质量良好，这表明，仿真作为一种工具，广泛支持各个学科的研究工作。
典型省市
–占“与仿真相关”方向博士的11.4%，占培养博士总数的2.1%。
国内仿真学科覆盖的领域调查四、仿真人才培养与学科建设
四、仿真人才培养与学科建设。
数字化技术在土木工程中的应用
14.6.1 计算机辅助教学CAI
一、计算机辅助教学旳主要特点： (1)形式多样、生动活泼； (2)高度交互、因材施教； (3)信息量大、重现力强； (4)界面友好、操作简朴。
二、计算机辅助教学旳主要优点： (1)有利于增强教学效果； (2)有利于落实因材施教旳原则； (3)有利于激发学习者旳爱好； (4)有利于培养学习者旳多种能力； (5)有利于提升教学质量。
计算机辅助设计(Computer Aided Design），简称CAD。 CAD是利用计算机硬件系统和软件系统强大旳计算功能和高效 灵活旳图形处理能力，帮助工程技术人员进行工程设计、产 品设计与开发，以到达缩短设计周期、提升设计质量、降低 成本、提升市场竞争力旳一门先进技术。
我国对CAD旳应用和研究，开始于20世纪70年代，在80年 代中期进入了全方面开发应用阶段，并对土木工程设计工作 带来了越来越大旳影响。
谢 谢！
14.3.2 智能化建筑旳系统构成
智能建筑是在建筑平台上，由三大子系统所构成。 建筑平台就是建筑物（涉及环境本身）。 三大子系统是指通信网络系统、办公自动化（信息网络）系统 和建筑设备自动化系统 。
智 能 建 筑 系 统
14.3.2 智能化建筑旳系统构成 智能建筑旳通信网络系统是确保楼内语音，数据，
智能建筑旳综合布线系统旳特点是： 将全部旳语音、数据、视频信号等旳布线，经 过统一旳规划设计，综合在一套原则旳布线系统中， 将智能建筑旳三大子系统有机地连接起来。 智能建筑与建筑环境旳关系： 建筑环境； 空调环境； 照明环境。
14.3.3 智能化建筑旳实施环节
智能建筑 旳实施环节， 是使智能建筑 健康发展旳一 种主要措施。
数字化技术是以计算机硬软件、周围设备、协议和网 络为基础旳信息离散化表述、定量、感知、传递、存贮、 处理、控制、联网旳集成技术。
数电复试面试题目(3篇)
第1篇一、基础知识与概念理解1. 简述数字电路与模拟电路的区别。
2. 解释数字电路中的“与门”、“或门”、“非门”等基本逻辑门的功能和符号表示。
3. 什么是TTL电路和CMOS电路？它们各有什么特点？4. 简述数字电路中的编码、译码、加法、减法、乘法、除法等运算过程。
5. 解释什么是串行传输和并行传输？它们各自适用于什么场景？6. 什么是数字信号的抽样、量化、编码过程？这些过程对数字信号质量有什么影响？7. 什么是模数转换（A/D转换）和数模转换（D/A转换）？它们各自的工作原理是什么？8. 解释什么是触发器？触发器有哪些类型？它们在数字电路中有什么作用？9. 什么是时序逻辑电路？与组合逻辑电路相比，时序逻辑电路有哪些特点？10. 什么是寄存器？寄存器在数字电路中有什么应用？二、电路设计与分析方法1. 设计一个4位全加器电路，并给出电路图。
2. 设计一个8位串并转换电路，并给出电路图。
3. 设计一个8位并行加法器电路，并给出电路图。
4. 分析以下电路的功能：一个由与非门组成的反馈电路，判断其输出波形。
5. 分析以下电路的功能：一个由触发器组成的计数器电路，判断其计数规律。
6. 分析以下电路的功能：一个由运放组成的滤波电路，判断其滤波特性。
7. 分析以下电路的功能：一个由运算放大器组成的放大电路，判断其放大倍数。
8. 分析以下电路的功能：一个由比较器组成的电路，判断其输出波形。
9. 分析以下电路的功能：一个由D触发器组成的移位寄存器电路，判断其移位规律。
10. 分析以下电路的功能：一个由JK触发器组成的电路，判断其输出波形。
三、时序电路与计数器1. 设计一个同步十进制计数器电路，并给出电路图。
2. 设计一个异步十进制计数器电路，并给出电路图。
3. 设计一个同步模M计数器电路，并给出电路图。
4. 分析以下电路的功能：一个由JK触发器组成的同步计数器电路，判断其计数规律。
5. 分析以下电路的功能：一个由D触发器组成的异步计数器电路，判断其计数规律。
数字化技术在环境设计专业教学中的应用
数字化技术在环境设计专业教学中的应用目录一、内容概要 (1)1.1 环境设计专业概述 (2)1.2 数字化技术在教育中的应用背景 (3)二、数字化技术在环境设计专业教学中的理论基础 (4)2.1 数字化技术的定义与特性 (5)2.2 数字化技术在教育中的应用理论 (6)三、数字化技术在环境设计专业教学的实践应用 (7)3.1 虚拟现实(VR)技术在环境设计教学中的应用 (8)3.2 增强现实(AR)技术在环境设计教学中的应用 (9)3.3 人工智能(AI)技术在环境设计教学中的应用 (11)3.4 云计算和大数据在环境设计教学中的应用 (12)四、数字化技术在环境设计专业教学中的挑战与对策 (14)4.1 技术更新带来的挑战 (15)4.2 教师角色的转变与培训需求 (17)4.3 对学生能力培养的要求 (18)五、结论与展望 (19)5.1 本研究的主要发现与启示 (20)5.2 对未来研究的建议与展望 (21)一、内容概要随着科技的飞速发展，数字化技术已逐渐渗透到各个领域，环境设计专业也不例外。
本论文将探讨数字化技术在环境设计专业教学中的应用，分析其优势、现状及存在的问题，并提出相应的改进策略。
数字化技术为环境设计专业提供了丰富的素材资源，通过计算机辅助设计（CAD）等软件，设计师可以高效地完成设计方案的绘制，提高设计精度和效率。
数字化技术还可以实现虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的应用，使学生在虚拟环境中体验设计方案，提高学习兴趣和效果。
数字化技术促进了环境设计专业教学模式的创新，在线教育平台和虚拟实验室等数字化工具的应用，使得学生可以随时随地进行学习，打破传统课堂教学的局限。
数字化技术还可以实现项目式学习、协作式学习等多样化的教学方式，培养学生的创新能力、团队协作能力和跨学科综合素质。
数字化技术在环境设计专业教学中的应用也存在一些问题，数字化技能的普及程度不均，导致部分学生缺乏必要的数字化工具使用能力；数字化教育资源的质量参差不齐，需要加强监管和评估；此外，数字化技术可能导致师生比例失衡，影响教学质量。