浅谈仿真现状和发展#精选.
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国内外虚拟仿真教学的发展现状随着国内科技水平的提高和教育改革的深化,虚拟仿真教学在中国的应用日益普及。
目前,国内的许多大中小学、高校、职业院校和企业都开始使用虚拟仿真技术进行教学和培训。
通过虚拟仿真技术,学生和员工可以用更直观、更生动的方式学习和掌握知识和操作技能,大大提高了学习和培训的效果和效率。
在国内,虚拟仿真教学主要应用于工程技术、医学、建筑设计、军事训练等领域。
在工程技术领域,很多高校和企业都建立了虚拟仿真实验室,用于教学和科研,学生和研究人员可以在虚拟环境中进行模拟实验和工程设计,更好地理解和掌握相关知识和技能。
在医学领域,虚拟仿真技术被广泛应用于医学教育和临床技能培训,可以模拟真实的手术操作和诊断治疗过程,帮助医学生和临床医生提高技能水平和专业素养。
在职业教育和企业培训领域,虚拟仿真教学也受到了越来越多的关注和应用。
很多企业为了提高员工的操作技能和安全意识,都建立了虚拟仿真培训中心,使用虚拟仿真技术进行员工岗前培训和安全实战演练。
这种虚拟仿真培训不仅可以降低培训成本,提高培训效果,而且还可以保障员工的安全和生产环境的稳定。
国内虚拟仿真教学在不同领域得到了广泛的应用和发展,为教育教学和技能培训带来了新的机遇和挑战,也为产业发展和社会进步做出了积极贡献。
在国外,虚拟仿真教学已经得到了长足的发展和应用,尤其是在发达国家和地区。
欧美、日韩等国家的学校和企业纷纷引入了虚拟仿真技术,用于教学、科研和培训。
虚拟仿真教学在国外主要应用于医学、航空航天、军事训练、艺术设计等领域,取得了显著的成效。
在艺术设计领域,虚拟仿真技术也发挥了重要作用。
许多设计学院和艺术学校都建立了虚拟仿真设计实验室,让学生通过虚拟仿真技术进行创意设计和数字模型制作,提高了他们的设计能力和创作水平。
在军事训练领域,虚拟仿真技术不仅可以用于战场模拟和实战演练,还可以用于指挥决策和作战规划,提高了军队的实战能力和应对能力。
国外虚拟仿真教学在医学、航空航天、设计艺术等领域取得了不俗的成绩,为人才培养和科技创新提供了有力支持和保障。
仿真技术在制造业的发展现状与未来趋势研究近年来,随着科技的飞速发展,仿真技术在制造业中的应用越来越广泛。
从产品设计到生产流程优化,从工艺模拟到虚拟试验,仿真技术为制造企业提供了更加高效、低成本的解决方案。
本文将对仿真技术在制造业中的发展现状和未来趋势进行研究探讨。
首先,让我们来了解一下仿真技术在制造业中的应用现状。
一方面,仿真技术在产品设计方面扮演着重要的角色。
传统的产品设计往往需要花费大量的时间和资源进行多次实物样机制造和测试,而借助仿真技术,设计师可以在计算机上构建虚拟模型,并进行各种模拟分析,快速验证产品设计的可行性,降低了设计过程中的风险和成本。
另一方面,在生产流程优化中,仿真技术可以帮助制造企业模拟和分析复杂的生产流程,优化工艺参数,提高生产效率和质量。
此外,仿真技术还可以用来进行虚拟试验,加速产品开发过程,降低试验成本,提高安全性。
然而,尽管仿真技术在制造业的应用已经取得了一定的成就,但仍面临一些挑战和难题。
首先是仿真模型的精确性和准确性问题。
制造业中的复杂系统往往包含大量的参数和变量,要准确地模拟这些系统需要耗费大量的计算时间和资源,而有时候模型的准确性也无法得到保证。
其次是仿真技术的学习成本和使用门槛较高。
目前在制造业中,不少企业仍缺乏对仿真技术的全面了解和应用经验,导致不能充分挖掘仿真技术的潜力。
此外,还存在着大量仿真软件的选择问题,不同的仿真软件拥有不同的应用领域和模拟能力,企业需要根据自身需求做出明智的选择。
然而,尽管面临一些挑战和难题,仿真技术在制造业中的发展前景依然广阔。
首先,随着计算机硬件和算法的不断进步,仿真技术的计算能力将得到大幅提升,从而可以更准确地模拟实际制造系统。
其次,虚拟现实技术和人工智能技术的飞速发展也给仿真技术提供了更多的可能性。
虚拟现实技术可以使仿真模型更加直观真实,并为设计师和工程师提供更好的操作环境。
人工智能技术则可以帮助仿真系统自动化建模和分析,提高仿真的效率和精确性。
虚拟仿真产业发展现状
虚拟仿真产业是一种高科技领域,通过计算机模拟技术,为用户提供真实感和沉浸式体验。
虚拟仿真在游戏、教育、医疗、设计等领域都有广泛应用。
近年来,虚拟仿真产业得到了快速发展,并取得了重要的成就。
在游戏领域,虚拟仿真技术已经成为游戏体验的重要组成部分。
通过虚拟现实设备,玩家可以身临其境地参与游戏,并体验到逼真的视听效果。
虚拟仿真游戏不仅提供了娱乐享受,还可以帮助玩家锻炼反应能力和解决问题的能力。
在教育领域,虚拟仿真技术为学生提供了更加生动和直观的学习方式。
通过虚拟实验室和虚拟场景模拟,学生可以进行各种实际操作和实验,提高学习效果,并培养实际动手能力。
虚拟仿真教学可以打破时间和空间的限制,让学习更加自由和灵活。
在医疗领域,虚拟仿真技术可以模拟各种疾病和手术过程,帮助医生进行培训和实践。
通过虚拟仿真训练,医生可以提前熟悉操作步骤,减少手术风险。
虚拟仿真还可以用于研究新药物和疾病治疗方法,提高医疗研究的效率。
在设计领域,虚拟仿真技术可以帮助工程师和设计师进行产品设计和模拟测试。
通过虚拟仿真软件,设计师可以在计算机上制作出产品原型,进行各种模拟测试和优化,减少了传统实验的成本和时间。
虚拟仿真还可以模拟各种复杂环境和场景,提供更多设计参考和决策支持。
总体而言,虚拟仿真产业发展迅速,应用领域广泛。
虚拟仿真技术的不断创新和进步,将为我们的生活带来更多便利和乐趣。
随着硬件设备的不断改进和成本的降低,虚拟仿真产业有望继续快速发展。
仿真技术的发展现状与未来趋势分析近年来,随着计算机技术的飞速发展,仿真技术逐渐走进人们的生活,并在不同领域展现出广阔的应用前景。
仿真技术通过模拟真实环境中的物理过程,使得人们可以在虚拟的世界中进行各种实验,从而提高决策的准确性和效率。
本文将分析仿真技术的发展现状,并展望其未来的趋势。
首先,我们来看仿真技术在军事领域的应用。
军事仿真是指模拟战争和军事行动的过程,以培训军事人员、制定战略和战术决策为目的。
目前,军事仿真已经成为国防相关部门训练和研发的重要手段。
通过虚拟仿真,军事人员可以在安全的环境中接受训练,提高作战能力。
未来,随着虚拟现实技术的不断发展,军事仿真将更加形象生动,让军事人员感受到更真实的战场环境,在虚拟场景中进行战术演练,使得他们可以更好地应对各种战争情况。
除了军事领域,仿真技术在医疗领域也有着广泛的应用。
虚拟现实技术使得医生可以进行手术前的模拟操作,在虚拟环境中排除各种可能出现的问题,并提前制定完善的手术方案。
同时,虚拟仿真技术也可以用于医生和护士的培训,通过模拟真实病例的情况,使他们能够更好地掌握处理紧急情况的能力。
未来,在虚拟现实技术和人工智能的共同发展下,医疗仿真将更加高度逼真,有望成为医生培训和手术规划的重要工具。
仿真技术在航空航天领域也发挥着重要的作用。
通过航空航天仿真,研发人员可以模拟飞行器在不同条件下的飞行状态,从而提前发现和解决潜在的问题。
此外,虚拟仿真也可以用于飞行员的训练和考核,使得他们在接触真实飞行器之前就能够掌握各项操作技能。
随着航空航天领域的不断发展,仿真技术将发挥更大的作用。
例如,人们对于火星探测任务的模拟,可以通过仿真技术来模拟真实的火星表面环境,为后续的探测任务提供重要信息。
此外,仿真技术在制造业、城市规划、交通运输等领域也有广泛的应用。
在制造业中,仿真可以模拟产品的生产过程,优化生产线布局,提高生产效率。
在城市规划中,仿真可以模拟城市的发展趋势,帮助规划者制定更科学的城市规划方案。
仿真技术在工业设计中的发展现状与未来趋势分析随着科技的不断进步和工业生产的快速发展,仿真技术在工业设计中的应用越来越广泛。
仿真技术通过数字化模拟实验、虚拟现实技术等手段,为工业设计师提供了一个全新的设计环境和工具。
本文将对仿真技术在工业设计中的发展现状进行探讨,并展望未来的趋势。
首先,我们可以看到,仿真技术在工业设计中的应用范围越来越广泛。
从传统的机械设计到电子产品、汽车、航空航天等领域,仿真技术都发挥着重要的作用。
例如,在电子产品的设计中,通过仿真技术可以模拟电路的运行和性能,提前发现问题并进行优化,从而大大加快产品的研发速度。
在汽车设计中,仿真技术可以通过模拟车辆的受力情况,减少实际试验次数,降低成本。
可以说,仿真技术已经成为工业设计不可或缺的一部分。
其次,仿真技术的发展也为工业设计师提供了更多创新的可能性。
传统的设计在一定程度上受限于物理材料和工艺的限制,而仿真技术可以通过虚拟现实技术,将设计师带入一个无限可能的世界。
设计师可以在虚拟环境中进行实验和创作,不再受限于实际条件,从而开拓了设计的想象空间。
例如,在建筑设计中,通过虚拟现实技术,设计师可以在电脑上模拟建筑物的外观、结构和光线效果,提前发现潜在问题,并进行调整。
通过仿真技术,设计师可以更加自由地表达自己的创意,实现更加个性化的设计。
然而,仿真技术在工业设计中还存在一些挑战和亟待解决的问题。
首先,仿真技术的精确性和真实性需要提高。
尽管仿真技术可以模拟真实的物理过程,但由于模型的误差和假设的限制,与真实结果之间可能存在差异。
因此,需要进一步提高仿真技术的精确性和真实性,以更好地支持工业设计的需求。
其次,仿真技术的应用门槛还相对较高。
目前,很多仿真技术需要专业的软件和硬件设备支持,且使用起来比较复杂。
为了更好地推广和普及仿真技术,需要降低其应用门槛,使更多的设计师和企业能够利用仿真技术进行创新设计。
在未来,仿真技术在工业设计中的发展将呈现出以下几个趋势。
国内外虚拟仿真教学的发展现状
虚拟仿真教学是指通过计算机技术和虚拟现实技术来模拟真实场景,让学生能够在虚
拟的环境中进行实践操作和学习。
随着科技的不断发展,虚拟仿真教学在国内外得到了广
泛的应用和发展。
本文将从国内外两个方面来分析虚拟仿真教学的发展现状。
在职业教育领域,虚拟仿真教学也逐渐得到了应用。
越来越多的职业学校和培训机构
开始引入虚拟仿真技术来进行职业技能培训。
通过虚拟仿真技术,学生可以在模拟的环境
中进行实际操作,提高他们的实际操作能力和技术水平。
虽然国内虚拟仿真教学取得了一定的成绩,但仍然存在一些问题和挑战。
第一,虚拟
仿真教学的技术水平还不够成熟,无法完全模拟真实场景。
第二,虚拟仿真教学需要投入
大量的资金和人力,对于一些教育资源相对匮乏的地区来说,很难进行推广应用。
教师对
于虚拟仿真教学的应用还存在一定的不适应和困难。
与国内相比,国外在虚拟仿真教学方面已经取得了更为成熟的发展。
在一些发达国家,虚拟仿真技术已经成为教学改革的重要手段,得到了广泛的应用。
在美国和欧洲等地,虚
拟仿真教学已经成为许多高校和培训机构的必备教学手段,得到了政府的大力支持和资金
扶持。
通过虚拟仿真技术,学生可以在虚拟的环境中进行实际操作和实践练习,提高他们
的实践能力和创新意识。
在工程技术、航空航天等领域,虚拟仿真教学也得到了广泛的应用。
许多国外的高校
和科研机构都建立了完善的虚拟仿真实验室,开展各种虚拟仿真实践活动,培养学生的实
际操作能力和创新思维。
国内外虚拟仿真教学的发展现状随着科技的不断发展,虚拟仿真教学已经成为现代教育的重要组成部分。
虚拟仿真教学是一种借助计算机技术、多媒体技术、网络技术等手段,模拟真实场景和过程,实现教学活动的新型教学方式。
本文将介绍国内外虚拟仿真教学的发展现状,并探讨其未来发展趋势。
在国外,虚拟仿真教学得到了广泛应用。
其在医学、军事、工程、生物等多个领域都有应用。
例如,在医学领域,通过虚拟仿真技术,学生可以在虚拟的环境中进行手术模拟训练,提高实际操作技能。
在军事领域,虚拟仿真技术可以模拟战场环境,帮助士兵进行实战训练。
在工程领域,虚拟仿真技术可以模拟工程设计、施工等过程,提高工程质量和效率。
国外虚拟仿真教学的发展历程可以追溯到20世纪90年代。
当时,随着计算机技术的不断发展,人们开始尝试利用计算机技术来模拟真实环境。
21世纪初,随着虚拟现实技术的不断成熟,虚拟仿真教学得到了更广泛的应用。
目前,国外虚拟仿真教学的发展已经相对成熟,形成了完整的产业链,包括设备制造、软件开发、内容制作等环节。
在国内,虚拟仿真教学也得到了越来越多的和应用。
其在教育、科研、工业等领域都有应用。
例如,在教育领域,许多高校已经建立了虚拟仿真实验室,为学生提供更加生动、真实的实验环境。
在科研领域,虚拟仿真技术可以帮助科研人员进行模拟实验,提高研究效率和准确性。
在工业领域,虚拟仿真技术可以模拟生产过程,帮助企业优化生产流程和提高产品质量。
国内虚拟仿真教学的发展历程可以追溯到20世纪末。
当时,随着计算机技术的不断发展,国内部分高校开始尝试利用计算机技术来模拟真实环境。
21世纪初,随着虚拟现实技术的不断成熟,虚拟仿真教学得到了更广泛的应用。
目前,国内虚拟仿真教学的发展已经取得了一定的成果,但仍存在较大的发展空间和潜力。
随着技术的不断进步和社会需求的不断增长,虚拟仿真教学未来将具有更加广泛的应用前景。
随着计算机技术和虚拟现实技术的不断发展,未来的虚拟仿真技术将更加逼真、更加智能,能够为学生提供更加真实、生动的实验和实训环境。
生物仿真技术发展现状与未来趋势近年来,生物仿真技术的发展持续迅猛,为人类社会带来了巨大的变革和进步。
生物仿真技术是指通过模拟生物系统的结构、功能和行为,利用计算机模拟和仿真技术实现对生物体的研究和应用。
本文将从多个角度探讨生物仿真技术的现状以及未来的趋势。
一、现状:生物仿真在生物学研究中的应用在生物学研究领域,生物仿真技术已经发挥了重要的作用。
通过建立生物体的数学模型和计算机模拟,研究人员能够更深入地理解生命的本质和生物体的行为。
例如,在细胞生物学中,仿真技术使得研究人员能够在计算机上模拟细胞内的复杂过程,如细胞分裂、细胞信号传导等。
这种仿真技术不仅帮助科学家揭开了生物系统的奥秘,还为开发新的药物和治疗方法提供了重要的依据。
在生态学研究中,生物仿真技术也发挥了重要作用。
例如,科学家可以通过建立生态系统的数学模型和计算机模拟来预测不同环境条件下物种的生存和繁殖情况,进而为自然保护和生态恢复提供科学依据。
此外,仿真技术还被广泛应用于生物进化研究、基因调控网络分析等领域,为解决生物学中的难题提供了重要的工具和方法。
二、现状:生物仿真技术在医学领域的应用生物仿真技术在医学领域的应用也日益广泛。
通过建立人体器官、组织的模型,生物仿真技术可以用于模拟和预测疾病的发展过程,为医生制定治疗方案提供依据。
例如,通过建立心脏的仿真模型,医生可以模拟心脏病患者的心脏功能,评估不同治疗方法对心脏疾病的效果,并做出相应的干预。
此外,生物仿真技术还被应用于医疗器械的设计和改进。
通过模拟和仿真,可以评估和优化医疗器械的性能和使用效果,提高医疗系统的安全性和可靠性。
同时,生物仿真技术还可以用于训练医生和医护人员,提高其操作技能和应对复杂情况的能力。
三、未来趋势:模型复杂化与多学科融合随着计算机硬件性能的提升和仿真算法的改进,生物仿真技术的潜力将会得到更好的发挥。
未来的生物仿真模型将会更加复杂和精细,可以对生物系统进行更真实和全面的模拟。
模拟仿真技术的现状和应用案例随着社会的进一步发展和科技的不断创新,模拟仿真技术已经逐渐成为了一种不可或缺的重要技术,对于实现科学、高效、真实的仿真模拟非常有帮助。
模拟仿真技术涉及到的领域非常广泛,比如数字化制造、自动驾驶、虚拟现实等等,本文将着重讨论其现状和应用案例。
一、模拟仿真技术的现状模拟仿真技术的现状主要表现在一些重要领域的应用,这些应用可以帮助我们更好地理解模拟仿真技术的发展趋势和未来发展方向。
(一)数字化制造数字化制造是一种重要的制造方式,可以帮助我们更好地提高生产效率,降低制造成本。
在数字化制造的发展中,模拟仿真技术起到了非常关键的作用,可以帮助我们更加真实地模拟生产过程,预测生产结果,进行生产优化。
目前,数字化制造已经逐渐成为了一种不可或缺的重要工具,模拟仿真技术也在这一过程中得到了广泛应用。
(二)自动驾驶自动驾驶是一个非常新颖的领域,涉及到的技术非常多样,其中就包括了一些模拟仿真技术。
模拟仿真技术不仅可以帮助我们更好地对自动驾驶进行仿真模拟,还可以帮助我们预测自动驾驶的性能和安全性,为产品的开发和改进提供支持。
(三)虚拟现实虚拟现实是一种非常有趣的技术,可以帮助我们更好地探索未知的领域,并进行模拟实验。
在虚拟现实的发展中,模拟仿真技术也起到了非常重要的作用,可以帮助我们更好地创造虚拟环境,进行真实感的模拟。
二、模拟仿真技术的应用案例模拟仿真技术的应用案例非常丰富,下面我们来看看一些典型的案例。
(一)航空领域航空领域是模拟仿真技术的一个重要应用领域。
在航空领域中,模拟仿真技术可以帮助我们更好地模拟机载设备的运行状态,预测其性能和安全性,提高航空器的可靠性和安全性。
(二)火车领域在火车领域中,模拟仿真技术也得到了广泛应用。
模拟仿真技术可以帮助我们更好地模拟火车列车的运行状态,预测其性能和安全性,提高列车的可靠性和安全性。
(三)建筑领域在建筑领域中,模拟仿真技术可以帮助我们更好地模拟建筑物的结构和性能,预测其在不同条件下的受力情况和变形情况,从而提供重要的决策支持。
仿真技术在工程领域的发展现状及未来趋势现代科技的迅猛发展带给了各行各业巨大的改变和机遇。
作为一项应用技术,仿真技术在工程领域越发受到重视,并且得到了广泛的应用。
本文将就仿真技术在工程领域的发展现状以及未来的趋势进行探讨。
首先,我们来了解一下仿真技术的定义和分类。
仿真技术是指通过计算机技术和相关软硬件设备,对真实系统或过程进行模拟、描述和分析的技术手段。
根据仿真对象的不同,可以将仿真技术分为物理仿真、虚拟仿真和混合仿真。
物理仿真主要是通过物理设备对系统进行实际测试和模拟;虚拟仿真则是利用计算机生成虚拟环境来进行仿真;而混合仿真则是将物理设备和虚拟环境相结合进行仿真。
这三种仿真方式可以根据需求进行灵活的选择和组合,以实现更精确、更全面的仿真效果。
然后,我们来看一下仿真技术在工程领域的发展现状。
在建筑工程方面,仿真技术被广泛应用于建筑设计、结构分析和施工过程模拟等方面。
通过虚拟仿真,工程师可以在计算机上对建筑设计方案进行快速评估和修改,节约了大量的时间和成本。
在航空航天领域,仿真技术能够对航空器在不同飞行状态下的表现进行模拟和评估,为设计和改进提供了重要的参考。
而在汽车工程方面,利用仿真技术可以对汽车的稳定性、操控性和安全性进行仿真分析,以指导汽车设计和制造。
另外,在能源工程、环境工程、电力工程和通信工程等领域,仿真技术也得到了广泛的应用和发展。
随着科技的不断进步,仿真技术在工程领域的应用将迎来更大的发展空间和机遇。
首先,随着计算机计算能力的提高和算法的优化,仿真技术将能够模拟更复杂的系统和过程,提供更准确的分析和评估结果。
其次,虚拟现实技术的兴起将极大地推动仿真技术在工程领域的应用。
通过虚拟现实技术,工程师可以身临其境地体验和模拟真实场景,提高工作效率和准确性。
再次,人工智能技术的发展将为仿真技术的应用带来新的可能性。
通过在仿真系统中引入人工智能算法,可以实现智能化的仿真分析和优化设计,提高工程的效能和安全性。
浅谈系统仿真的现状和发展一、系统仿真技术发展的现状工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分,与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起,在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中,发挥着重要的作用,同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。
因此,工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。
其主要特征表现为:1、控制器和被控对象的联合仿真:MATLAB+AMESIM,可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。
2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真:AMESIM+机构动力学+CFD+THERMAL+电磁分析3、实时仿真技术实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的,通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。
4、集成进设计平台现代研发制造单位,尤其是设计研发和制造一体化的大型单位,引进PDM/PLM系统已经成为信息化建设的潮流。
在复杂的数据管理流程中,系统仿真作为CAE工作的一部分,被要求嵌入流程,与上下游工具配合。
5、超越仿真技术本身工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家,而只需要关注自己的专业对象,其他大量的模型建立、算法选择和数据前后处理等工作都交给软件自动完成。
这一技术特点极大地提高了仿真的效率,降低了系统仿真技术的应用门槛,避免了因为不了解算法造成的仿真失败。
6、构建虚拟产品在通过建立虚拟产品进行开发和优化过程中,关注以各种特征值为代表的系统性能,实现多方案的快速比较。
二、系统仿真技术的发展趋势1、屏弃单专业的仿真单一专业仿真将退出系统设计的领域,专注于单一专业技术的深入发展。
作为总体优化的系统级设计分析工具,必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。
2、跟随计算技术的发展随着计算技术在软硬件方面的发展,大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势,力争从模型和算法上保证仿真的准确性。
更强更优化的算法,配合专业的库,将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。
在高性能计算方面,将支持包括并行处理、网格计算技术和高速计算系统等技术。
3、平台化要求仿真工具能够提供建模、运算、数据处理(包括二次开发后的集成和封装)、数据传递等全部仿真工作流程要求的功能,并且通过数据流集成在更大的PDM/PLM平台上。
同时,在时间尺度上支持全开发流程的仿真要求,在空间尺度上支持不同开发团队甚至是交叉型组织架构间的协同工作以及数据的管理。
4、整合和细分市场整合化:将出现主流的标准工具。
其特征是功能涵盖了现代工业领域的主要系统仿真需求,并与其他主流软件工具通过接口或后台关系数据库级别的数据交互,有协同工作的能力;软件自身的技术进展迅速,具有强大的发展后劲。
专业化:随着市场需求的细分,走专业化道路,将出现极专业的工具。
这些工具将在某些具体的专业领域提供深入研究的特殊支持,如开发特殊的库或模型,专注于具有鲜明行业特征的技术,满足特殊的行业标准。
将出现整合型工具和专业化工具互补的局面。
5、智能化将引进更加友好的操作界面,智能化的求解器及模型管理。
不断改进GUI,让软件使用者直接体验到数值计算专家开发的后台工具提供的强大功能,同时减少软件学习和使用的困难。
提供易学易用的强大工具。
6、丰富的二次开发选项提供源代码级的二次开发支持,开放的架构满足不同用户的专业开发要求。
在强大的工具平台上,根据自身的需要,进行二次开发。
这已经是目前许多研发单位开发专有技术的标准方式。
今后的系统仿真工具必须支持用户在进行二次开发的时候,从源代码级别开始的创新和工程化定制,并能够通过封装集成到原有平台中去。
这种技术将成为用户在实现知识和技术组织内共享和传承的同时,保护自身知识产权的必然选择。
电力系统实时仿真系统技术的现状和发展我的专业是电气工程,下面我就结合电气工程方面来谈谈电力系统数字仿真的现状与发展。
一、电力系统实时仿真系统技术。
1.国内的发展现状我国电力系统实时仿真的发展历程基本跟踪了国际上电力系统实时仿真发展不同阶段的最新技术,基本情况如下:20世纪60年代初,由前苏联援助电科院建成了我国最大的电力系统动态模拟实验室;80年代初,为了对我国正在建设的500kV输电系统进行电磁暂态方面的分析和研究,电科院和武汉高压研究所从美国PTI公司分别引进了TNA设备;80年代中期,为了配合我国葛上直流工程的系统调试和工程投运后的事故调查与分析及运行人员的培训,从原瑞士BBC 公司(现ABB)引进了早期的数模混合式高压直流模拟仿真设备;1996年,为了对我国正在建设的三峡工程的输配电工程进行实时仿真研究,电科院从加拿大TEQSIM公司引进了先进的数模混合式仿真系统;90年代中期,为了跟踪国际上电力系统实时仿真技术发展的潮流和500kV系统继电保护现场调试及例行检验的需要,少数电力企业和电科院、国家电力公司电力自动化研究院以及一些高校引进了少量的RTDS装置;目前,电科院正致力于开发全数字实时仿真系统。
2.典型的全数字实时仿真系统2.1 RTDS系统RTDS是国际上最早研制出的全数字实时仿真装置,其技术主要依托于加拿大Manitoba直流研究中心。
RTDS的并行处理器采用NEC公司的高速信号处理器和AD公司的SHARC AD21062高速信号处理器,处理器主板及软件均自行开发。
这样做的好处是可以充分利用DSP的硬件资源,但在计算机芯片技术飞速发展的今天,这种开发模式不利于硬件的升级换代。
RTDS的软件核心是EMTDC,图形界面是PSCAD。
2.2 HYPERSIM系统加拿大魁北克的TEQSIM公司的技术依托于魁北克水电研究所(1REQ)。
IREQ 建立了目前世界上最大的数模混合式实时仿真系统。
TEQSIM公司在其数模混合式实时仿真技术的基础上,为了适应电力系统实时仿真技术发展的潮流,也于近期开发出了全数字电力系统实时仿真系统(HYPERSIM)。
HYPERSIM硬件采用基于共享存储器的多CPU超级并行处理计算机如SGl2000或多CPU的并行计算用的Alpha工作站。
主要用于电力系统电磁暂态仿真,仿真的规模可以相当大,也可以用于装置试验。
其中基于SGl3200服务器的HYPERSIM 也可用于直流系统动态特性仿真。
HYPERSIM的软件核心是EMTP程序。
2.3 ARENE系统ARENE是法国电力公司(EDF)研究开发的全数字实时仿真系统。
该系统的硬件平台为HP公司生产的基于多处理器的HP-CONVEX并行处理计算机。
到目前为止,该并行处理计算机的最大CPU数量已达到64个。
ANENE系统的硬件全部采用市场上能买到的标准组件(如HP的并行处理计算机、I/O接口板等),EDF只研究用于实时仿真电力系统的算法及相关软件。
同时,该实时仿真系统还提供了基于C语言的用户自定义功能,使用该功能,用户可以自己定义新的元件模型。
ARENE的软件核心也是EMTP程序。
2.4 基于PC平台的实时仿真系统目前比较成熟的电力系统全数字实时仿真系统硬件设备采用DSP或基于RISC技术的工作站、服务器,硬件设备开销比较大。
为了节约硬件设备开销,电科院、日本三菱电公司、加拿大哥伦比亚大学等单位正在采用商用微机(PC)作为硬件平台来开发研制电力系统全数字实时仿真系统。
该系统由多台高档微机通过高速网络连接实现并行处理的集群计算机。
其优点是价格便宜,可扩展性好,但技术相对复杂。
目前均处于研究阶段,还没有形成产品,但这项技术是未来全数字实时仿真的一个发展方向。
二、电力系统仿真技术的发展趋势随着电力系统的发展,对电力系统的安全可靠提出了更高的要求;同时,随着电力系统大量先进的控制装置的应用,如FACTS和电力电子装置、直流输电系统、继电保护装置、安全稳定监控装置等,对电力系统仿真技术提出了新的要求。
1.电磁暂态与机电暂态混合仿真基于基波、单相和相量模拟技术的电力系统机电暂态仿真程序不能仿真HVDC和FACTS等电力电子装置的快速暂态特性和MOV等非线性元件引起的波形畸变特性。
目前的仿真程序对HVDC和FACTS的模拟采用的是准稳态模型。
电磁暂态仿真程序受模型与算法的限制,其仿真规模不大,一般进行电磁暂态仿真时,都要对电力系统进行等值化简。
随着直流输电和FACTS等电力电子装置和其他非线性元件广泛应用于电力系统,这些元件引起的波形畸变及其快速暂态过程对系统机电暂态过程的影响越来越大,相互独立的电力系统电磁暂态仿真程序和机电暂态仿真程序,已难以适应现代电力系统对仿真的要求。
因此,很有必要开发能进行仿真电磁暂态过程和机电暂态过程混合仿真的电力系统仿真软件。
电磁暂态与机电暂态混合仿真的发展有两种趋势:一种是由成熟的电磁暂态程序向机电暂态方向发展,使电磁暂态程序同时具备机电暂态过程的数学模型和仿真能力,以克服电磁暂态程序仿真规模小的不足。
主要思路是把大规模电力系统分为需要进行电磁暂态仿真的子系统和仅进行机电暂态仿真的子系统,分别进行电磁暂态仿真和机电暂态仿真,在各子系统的交界处进行电磁暂态仿真和机电暂态仿真的交接。
另一种趋势是由成熟的机电暂态程序向电磁暂态方向发展,主要思路是在机电暂态程序中对电力电子等元件对机电暂态过程有重要影响的快速暂态过程和非线性特性进行电磁暂态模拟,以提高机电暂态程序的仿真精度。
2.全过程动态仿真在电力系统远距离输电容量不断增加、输电网络重载问题日益突出的情况下,暂态稳定及电力系统在暂态稳定之后的长过程动态稳定性(包括电压稳定性问题)将逐步成为电力系统安全稳定运行的主要问题,威胁电力系统的安全稳定运行。
分析电力系统的长过程动态稳定性问题,避免发生大面积停电事故(如1996年美国西部联合电网发生的两次大面积停电事故),以及研究防止事故扩大的有效措施(即第3道防线),必将成为电力系统计算分析的一项重要内容。
因此,电力系统长过程仿真程序的开发是非常必要的。
早期的电力系统长过程仿真软件,一般都忽略了扰动开始阶段的机电暂态过程,假设全网的机电振荡已平息,系统频率一致等。
然而,电力系统的动态过程(从机电暂态过程到长过程动态)是一个连续的过程,并不是截然分开的。
机电暂态过程对中长期过程有影响,中长期过程对后续新的暂态过程也有作用。
因此,在长过程仿真中,必然要对机电暂态过程进行仿真。
因此,要求开发实用的电力系统全过程动态仿真软件。
电力系统全过程动态仿真就是把电力系统的机电暂态过程、中期过程和长期过程有机地统一起来进行仿真。
其特点是要实现快速的机电暂态过程和慢速的中长期动态过程统一仿真。
这是典型的刚性系统,需要采用具有自动变阶变步长技术的刚性数值积分方法。
3.大规模实时仿真系统电力系统大量先进的控制和测量装置,如FACTS控制装置、直流输电控制装置、继电保护装置、安全稳定监控装置(包括广域测量装置等)都要由电磁暂态和机电暂态的实时仿真装置进行试验验证,才能投入实际系统使用。