計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革

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0引論

計(jì)算機(jī)仿真主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)，通過建立研究系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)上對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和研究的一門技術(shù)。因此，該門課程是一門解決實(shí)際問題、實(shí)踐性強(qiáng)的課程。目前，大部分院校對該門課程的講授主要圍繞計(jì)算機(jī)仿真的概念、方法和技術(shù)來開展的，而在系統(tǒng)分析、系統(tǒng)建模、仿真計(jì)算、仿真結(jié)果分析等方面的講解還存在薄弱環(huán)節(jié)。從教學(xué)內(nèi)容來看，主要存在重理論分析，輕仿真實(shí)驗(yàn)；從教學(xué)過程來看，還存在重課堂教學(xué)，輕實(shí)踐環(huán)節(jié)的現(xiàn)象。為此，應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究，突出系統(tǒng)仿真建模分析實(shí)驗(yàn)，建立仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容體系，強(qiáng)化仿真實(shí)驗(yàn)過程管理，以達(dá)到提高學(xué)生在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)領(lǐng)域的運(yùn)用能力。仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵就是針對仿真實(shí)驗(yàn)對象，建立仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停糜?jì)算機(jī)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上開展仿真運(yùn)算與結(jié)果分析的一種實(shí)踐活動(dòng)。單純的課堂理論教學(xué)一般缺乏主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，缺乏對所學(xué)知識(shí)的深入思考和實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，缺乏發(fā)現(xiàn)問題、靈活運(yùn)用已有知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。而實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)能在很大程度上彌補(bǔ)這種教學(xué)方式的不足，尤其是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)這門課程，具有系統(tǒng)針對性強(qiáng)與實(shí)際結(jié)合緊密的特點(diǎn)。因此，在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)過程中，重視仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)和訓(xùn)練，已經(jīng)成為本門課程改革和創(chuàng)新的一個(gè)重要內(nèi)容。

1仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的目的、分類及特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)課是掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和仿真技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域能力培養(yǎng)的重要課程之一。開展計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)課程改革，需要從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)課程評價(jià)等幾方面入手，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)課程提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容通常分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真兩個(gè)方面，因此，仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)可分為連續(xù)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)和離散系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。另一方面，按照仿真的作用和目的來分，仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域也可分為三種形式。一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，即對尚不存在的假象系統(tǒng)開展仿真實(shí)驗(yàn)。通過仿真實(shí)驗(yàn)，來觀察系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)性能參數(shù)。二是仿真對象的系統(tǒng)分析仿真實(shí)驗(yàn)，即對已有系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。針對存在的已有系統(tǒng)，構(gòu)建系統(tǒng)模型，通過仿真實(shí)驗(yàn)以觀察和分析系統(tǒng)，來了解和掌握系統(tǒng)的變化規(guī)律。三是系統(tǒng)模擬訓(xùn)練仿真實(shí)驗(yàn)，利用現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或半實(shí)物仿真技術(shù)，構(gòu)建訓(xùn)練系統(tǒng)的操作訓(xùn)練模型和模擬訓(xùn)練仿真環(huán)境，為系統(tǒng)的操作人員提供模擬訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。根據(jù)仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)的目的結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程要求，仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程具有以下特點(diǎn)：一是系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對象的針對性。仿真實(shí)驗(yàn)必須針對某個(gè)具體的對象或系統(tǒng)開展仿真實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。如一個(gè)控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)，應(yīng)從該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型入手，明確數(shù)學(xué)模型中各參數(shù)的含義和參數(shù)之間的物理關(guān)系，以此開展仿真實(shí)驗(yàn)才具有針對性，而不能籠統(tǒng)地給出一個(gè)仿真計(jì)算的式子，不加分析就開始進(jìn)行仿真計(jì)算。二是仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠行?。仿真?shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠抡鎸?shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一種抽象，與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和內(nèi)容結(jié)合緊密，學(xué)生應(yīng)從掌握仿真系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，建立有效的、可計(jì)算的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以便開展仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。三是仿真實(shí)驗(yàn)過程的完整性。仿真實(shí)驗(yàn)過程包括系統(tǒng)建模、仿真建模和仿真實(shí)驗(yàn)等過程。從仿真實(shí)驗(yàn)對象或系統(tǒng)入手，對仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，建立仿真?shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用掌握的仿真軟件或熟知的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成仿真計(jì)算模型，開展仿真實(shí)驗(yàn)，最后對仿真實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果進(jìn)行處理分析。四是仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可操作性。仿真實(shí)驗(yàn)依賴于仿真環(huán)境與仿真軟件，不同的系統(tǒng)、不同的仿真模型，需要在不同的仿真環(huán)境下進(jìn)行。仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境與仿真軟件，有通用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，如C++、VB等；有數(shù)學(xué)計(jì)算能力較強(qiáng)應(yīng)用軟件，如Matlab；有針對離散事件系統(tǒng)仿真軟件，如GPSS。還有針對不同領(lǐng)域的專業(yè)性仿真軟件，如流體工程仿真計(jì)算軟件Fluent，機(jī)械設(shè)計(jì)與虛擬樣機(jī)仿真軟件SolidWorks、Pro/E和UG等。因此，仿真實(shí)驗(yàn)的開展應(yīng)根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)對象，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，選擇正確的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境和仿真軟件。

2仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)體系建設(shè)

仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革涉及教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)體系、教學(xué)方法等多個(gè)方面。在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)緊密配合仿真技術(shù)課堂教學(xué)要求，合理安排仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如在連續(xù)系統(tǒng)仿真方面，應(yīng)針對仿真對象的微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間和結(jié)構(gòu)圖等不同模型開展仿真實(shí)驗(yàn)，以了解不同模型表示方法的仿真技術(shù)。在仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系方面，要結(jié)合相關(guān)專業(yè)對不同仿真技術(shù)的要求，有針對性地選擇仿真對象。即從建模表示、模型處理、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真結(jié)果分析等方面，設(shè)置仿真實(shí)驗(yàn)案例。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法方面，要加強(qiáng)仿真實(shí)驗(yàn)前學(xué)生的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，以及熟悉仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境、做好仿真實(shí)驗(yàn)過程記錄、仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理和分析等方面的工作。

2.1仿真實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)屬于一門應(yīng)用類型的課程，課程涉及大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，理論性強(qiáng)，同時(shí)還蘊(yùn)含著大量的工程性知識(shí)。因此，該門功課的建設(shè)與改革要突出工程性和應(yīng)用性，要注重理論與實(shí)際的結(jié)合。作為一門實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的建設(shè)，主要涉及該門課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)管理與考評、教學(xué)過程實(shí)施等多個(gè)方面。另一方面，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)主要是在計(jì)算機(jī)上完成，在教學(xué)體系建設(shè)方面，還要注重學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和軟件編程能力的培養(yǎng)。

（1）實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的設(shè)置目的，是使學(xué)員掌握計(jì)算機(jī)仿真的有關(guān)概念、原理和方法，學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，針對各自研究方向與領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生開展系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)用的能力，以及能獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)研究，解決科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域中出現(xiàn)的問題。培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)仿真思維，提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)仿真理論和技術(shù)從事科學(xué)研究的能力。

（2）實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及的領(lǐng)域較為廣泛，從仿真技術(shù)體系來看，課程內(nèi)容主要包括相似理論、建模理論、建模方法、仿真算法、仿真語言、仿真工具，仿真實(shí)驗(yàn)、仿真數(shù)據(jù)處理與仿真VV&A等。從仿真知識(shí)體系來看，課程除涉及大量基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)外，還涉及系統(tǒng)、模型與仿真的概念、方法及分類，連續(xù)系統(tǒng)建模與仿真方法，離散事件系統(tǒng)建模與仿真，分布式系統(tǒng)仿真、面向?qū)ο蠼Ｅc仿真技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與仿真等。這些都為如何確定仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出了挑戰(zhàn)。為此實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容安排上，我們提出了單項(xiàng)仿真實(shí)驗(yàn)與綜合仿真實(shí)驗(yàn)的解決思路，圍繞能力培養(yǎng)選擇實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。通過單項(xiàng)仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握重要的知識(shí)點(diǎn)，通過綜合仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握仿真技術(shù)的系統(tǒng)知識(shí)和仿真技術(shù)綜合運(yùn)用能力。其中，單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：系統(tǒng)建模實(shí)驗(yàn)，仿真工具運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，仿真系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，仿真數(shù)據(jù)處理與可信度評估實(shí)驗(yàn)等。綜合仿真實(shí)驗(yàn)主要包括連續(xù)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，離散事件系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，先進(jìn)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)等。

（3）實(shí)驗(yàn)組織實(shí)施與管理仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的組織實(shí)施與管理，既要遵循實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)規(guī)律，又要突出實(shí)驗(yàn)課實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在給學(xué)生講解熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境、理解仿真對象和仿真目標(biāo)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，參與實(shí)驗(yàn)方案與計(jì)劃的制定。根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，由學(xué)生獨(dú)立或與實(shí)驗(yàn)小組完成整個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)過程，重視實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題的分析與解釋。讓學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，還要對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總結(jié)，提交仿真實(shí)驗(yàn)后的體會(huì)等。在實(shí)驗(yàn)安排方面，加強(qiáng)與相關(guān)課程內(nèi)容的同步結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)方面，突出課堂實(shí)驗(yàn)與課后拓展實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，即單項(xiàng)仿真實(shí)驗(yàn)可在較短的時(shí)間內(nèi)完成，主要安排在教學(xué)課程的學(xué)時(shí)內(nèi)。對綜合性仿真實(shí)驗(yàn)采用開放式實(shí)驗(yàn)，在制定完實(shí)驗(yàn)方案和計(jì)劃后，可讓學(xué)生靈活安排時(shí)間去完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課程的考核管理是實(shí)驗(yàn)過程也是教學(xué)過程的重要一環(huán)，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程的過程考核，通過考核方式的改革，督促學(xué)生自覺開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，達(dá)到開設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)課的目的?？己顺煽兛梢园磳W(xué)生的仿真實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，實(shí)驗(yàn)完成質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量等內(nèi)容進(jìn)行綜合評定。

2.2實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是教學(xué)活動(dòng)，又是實(shí)踐活動(dòng)。要突出學(xué)生的能力培養(yǎng)，也要突出思維能力和科學(xué)精神的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、過程開發(fā)的教學(xué)模式進(jìn)行，即在明確仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，由學(xué)生自己制定仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)的計(jì)劃和方法，編寫如何做好仿真實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作條目，提出每項(xiàng)仿真實(shí)驗(yàn)的思路和注意事項(xiàng)，并將這些內(nèi)容作為仿真實(shí)驗(yàn)課成績的一部分。在這種教學(xué)模式下，還要注重以下三方面的工作。

（1）重視仿真實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作仿真實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作是開展仿真實(shí)驗(yàn)的前提。仿真實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作包括仿真實(shí)驗(yàn)對象的認(rèn)識(shí)和理解，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康模贫▽?shí)驗(yàn)工作步驟以及熟悉仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境、仿真語言和仿真工具等。要針對仿真實(shí)驗(yàn)的對象或系統(tǒng)，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解對象和系統(tǒng)的特性，為下一步模型的建立奠定基礎(chǔ)，同時(shí)，作好仿真實(shí)驗(yàn)前的數(shù)據(jù)收集與準(zhǔn)備工作。

（2）強(qiáng)化仿真實(shí)驗(yàn)建模分析模型是研究對象或系統(tǒng)的抽象，也是仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。仿真模型的建立是按照一定的目的對所要研究的對象或系統(tǒng)進(jìn)行抽象的過程。沒有正確抽象和描述的仿真模型，就無法開展正確的仿真實(shí)驗(yàn)。對于連續(xù)系統(tǒng)或離散事件系統(tǒng)仿真建模來說，通常需要根據(jù)對象的物理特性，變量特征和仿真實(shí)驗(yàn)的目的等開展系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)建模分析。模型分析主要包括模型的使用對象，模型假設(shè)條件，模型內(nèi)部要素的作用機(jī)理，模型簡化，模型的表示方式，以及輸出結(jié)果形式等。建模分析不僅能鍛煉和提高學(xué)生面向問題的解決能力，同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和科學(xué)的思維方式。

（3）突出仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)主要包括仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，仿真算法設(shè)計(jì)，仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析等。這些仿真技術(shù)的應(yīng)用對提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和探索熱情有著重要作用。仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是制定仿真實(shí)驗(yàn)方案，包括編寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)初始條件設(shè)定等。仿真實(shí)驗(yàn)算法設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的工作，在這一方面要充分讓學(xué)生去閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，為仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高效、正確的仿真算法。同時(shí)，在算法設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境包括仿真所用的軟件和硬件等。在此教師主要給學(xué)生以引導(dǎo)和提示，讓學(xué)生熟悉相關(guān)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，摸索和掌握各種實(shí)驗(yàn)工具的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，再讓學(xué)生編寫仿真實(shí)驗(yàn)程序、設(shè)計(jì)計(jì)算步長等相關(guān)仿真計(jì)算工作。仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析是仿真實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，讓學(xué)生掌握常用的數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析。同時(shí)，還要通過仿真實(shí)驗(yàn)，教會(huì)學(xué)生對仿真對象變化規(guī)律如何做出合理的估計(jì)和判斷的方法，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。

3仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)案例

以連續(xù)系統(tǒng)仿真為例，對起重機(jī)吊運(yùn)系統(tǒng)特性開展研究。利用起重機(jī)吊運(yùn)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步闡明仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法的運(yùn)用。

3.1仿真實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先要認(rèn)識(shí)仿真對象，弄清仿真對象的系統(tǒng)組成，即系統(tǒng)是有哪些實(shí)體對象構(gòu)成的，系統(tǒng)中各個(gè)實(shí)體的參數(shù)屬性，系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體之間的作用機(jī)制等。在本案例中系統(tǒng)由起重機(jī)小車、鋼絲繩和吊運(yùn)的貨物構(gòu)成。其次，是要明確仿真實(shí)驗(yàn)的目的，即起重機(jī)小車的移動(dòng)速度、吊繩長度和貨物質(zhì)量等相關(guān)參數(shù)，對吊運(yùn)時(shí)貨物擺角的影響。三是系統(tǒng)抽象，對系統(tǒng)中無關(guān)的因素進(jìn)行簡化，如忽略吊運(yùn)時(shí)吊繩長度變化、風(fēng)速和前后搖擺等影響，以降低系統(tǒng)建模的復(fù)雜性。四是收集實(shí)驗(yàn)所需數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)建模做好準(zhǔn)備，如貨物的質(zhì)量、吊繩長度等。

3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?/p>

根據(jù)上述準(zhǔn)備工作，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，結(jié)合仿真目的建立仿真實(shí)驗(yàn)對象的數(shù)學(xué)模型。在建立模型時(shí)，首先考慮模型的初始狀態(tài)，給出了初始條件下的參數(shù)和方程。其次，考慮貨物吊運(yùn)時(shí)的擺動(dòng)，即在某一擺角下的系統(tǒng)狀態(tài)，以此建立該狀態(tài)下貨物吊運(yùn)擺動(dòng)角度與貨物質(zhì)量、吊繩長度和吊運(yùn)速度之間的計(jì)算關(guān)系。這樣就為下一步的計(jì)算機(jī)的仿真計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。建立的起重機(jī)吊運(yùn)貨物時(shí)的數(shù)學(xué)模型。

3.3仿真實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，開展仿真計(jì)算。仿真計(jì)算可以采用通用程序設(shè)計(jì)語言，如C語言，也可采用數(shù)值計(jì)算和科學(xué)分析軟件Matlab來完成。對于Matlab軟件來說，即可采用M文件編程方式，也可利用SimLink方式進(jìn)行交互式仿真。因此，在這一階段要鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)手，獨(dú)立思維，利用不同狀態(tài)下的參數(shù)計(jì)算開展系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。

3.4仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析就是對仿真實(shí)驗(yàn)計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，獲取系統(tǒng)的相關(guān)信息和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，達(dá)到仿真實(shí)驗(yàn)分析的目的。在計(jì)算結(jié)果分析時(shí)，要讓學(xué)生觀察多組輸入輸出數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的影響，來進(jìn)一步認(rèn)識(shí)系統(tǒng)。如在吊運(yùn)過程中，通過修改吊運(yùn)貨物的質(zhì)量，吊繩的長度和水平運(yùn)行速度，來計(jì)算和觀察吊運(yùn)擺角的變化，以此來達(dá)到認(rèn)識(shí)起重機(jī)吊運(yùn)系統(tǒng)的性能和變化規(guī)律。

4結(jié)束語

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)課作為一門應(yīng)用類課程，涉及的理論性比較多，實(shí)踐性強(qiáng)。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段上要積極進(jìn)行改革探索，尋找更好的教學(xué)和措施方法。通過仿真實(shí)驗(yàn)課程改革的深入，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握系統(tǒng)建模、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化和系統(tǒng)觀察的方法。進(jìn)一步激發(fā)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面解決實(shí)際問題的能力。

作者：宛西原 王功孝 單位：后勤工程學(xué)院后勤信息與軍事物流工程系