虛擬仿真技術(shù)在電子電工專業(yè)中的研究與應(yīng)用

彭秋梅

摘 要：電工電子學(xué)科發(fā)展的過(guò)程中虛擬仿真技術(shù)時(shí)一種新穎的技術(shù)。 虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的模擬，通過(guò)創(chuàng)造的情境與場(chǎng)景，讓人們體會(huì)到更加真實(shí)的效果。電工電子作為高等院校的技術(shù)性課程，為學(xué)生的就業(yè)以及發(fā)展提供了保障。學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中教師應(yīng)該提高對(duì)虛擬仿真技術(shù)的認(rèn)識(shí)，熟練使用虛擬仿真技術(shù)，從而將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；電工電子學(xué)科；應(yīng)用

一、虛擬仿真技術(shù)概述及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬仿真技術(shù)通常情況下被人們叫做模擬技術(shù)，主要是根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在仿真類型軟件的輔助下，模擬電路的環(huán)境以及電路運(yùn)行的實(shí)際狀況，從而能夠直觀的展示出電路環(huán)境。高等院校教學(xué)的過(guò)程中，由有些電工電子課程中的內(nèi)容比較復(fù)雜，并且教學(xué)條件有限，為了保證學(xué)生能夠真正理解理論知識(shí)，教師通常會(huì)使用虛擬仿真技術(shù)建立模型?，F(xiàn)階段，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于多種不同的領(lǐng)域，發(fā)揮著越愛(ài)越大的作用。

電工電子課程的實(shí)踐性比較強(qiáng)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)大部分是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備搭建一定的模型，但是學(xué)生無(wú)法控制實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度濕度等，并且設(shè)備的能源損耗等問(wèn)題也無(wú)法得到合理的計(jì)算，這在一定程度 上給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)阻礙。虛擬仿真技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合電路的實(shí)際情況創(chuàng)造相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)最以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備.將抽象和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)原理不斷簡(jiǎn)化，從而讓學(xué)生直觀的觀察與分析。同時(shí)，模型運(yùn)行的過(guò)程中，教師與學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，從而提高模型的真實(shí)度?？梢哉f(shuō)虛擬仿真技術(shù)大大提高了教學(xué)與研究的效果。在電工電子教學(xué)中，教師常見(jiàn)的虛擬仿真軟件有Mulisim. Proleus、 Malab、 EWB、labWTEW等。 其中Malab軟件具有超強(qiáng)的計(jì)算功能，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，是高等電工電子技術(shù)教學(xué)的主要應(yīng)用的軟件。Mutisim軟件在使用的過(guò)程中能夠幫助試驗(yàn)者合理調(diào)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且能夠反饋出實(shí)驗(yàn)線路中存在的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的不斷完善。該軟件的操作比較簡(jiǎn)單，學(xué)生可以自行操作。FWB仿真軟件的仿真效果比較好，能夠高程度的模仿電路的運(yùn)行狀況。并且該軟件具有較好的兼容性，教師教學(xué)的過(guò)程中可以選擇使用該軟件。

二、主要研究情況

電子電工專業(yè)在高等教育體系中占有重要位置，其實(shí)踐教學(xué)具有設(shè)備種類多、規(guī)模龐大、接線復(fù)雜、電流大、電壓高等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在高消耗、高成本、高風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，且學(xué)生難以全面掌握和吸收相關(guān)知識(shí)和技能。因此，引入虛擬仿真技術(shù)為電子電工專業(yè)的教學(xué)提供了一種經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的實(shí)驗(yàn)手段。

三、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

（一）教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的改善

虛擬仿真技術(shù)為電子電工專業(yè)的學(xué)生提供了一個(gè)安全健康的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生可以在任何地點(diǎn)和任何時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不再受傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的限制。這不僅優(yōu)化了電氣工程教學(xué)實(shí)踐效果，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實(shí)驗(yàn)效率。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的豐富性

虛擬仿真技術(shù)可以模擬各種復(fù)雜的電子電工實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，包括極端或高危環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。通過(guò)模擬，學(xué)生可以直觀地觀察和理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握實(shí)驗(yàn)原理和技能。例如，象新力電氣工程類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)案例中的供配電虛實(shí)結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，涵蓋了設(shè)備學(xué)習(xí)、設(shè)備定位、安全教育、故障模擬等多個(gè)方面，為學(xué)生提供了豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（三）實(shí)驗(yàn)操作的靈活性

虛擬仿真技術(shù)允許學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間和次數(shù)的限制。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解程度，隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和調(diào)整。此外，虛擬仿真技術(shù)還支持多種操作模式，如系統(tǒng)認(rèn)知模式、操作票模式、故障模式等，以滿足不同學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可視化

虛擬仿真技術(shù)以圖形方式顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀和易于理解。學(xué)生可以通過(guò)觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深入理解電子電工實(shí)驗(yàn)的原理和規(guī)律。同時(shí)，虛擬仿真技術(shù)還支持?jǐn)?shù)據(jù)的導(dǎo)出和分享，方便學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的研究和討論。

四、Malab仿真軟件在電工電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

Matlab仿真軟件具有高效的數(shù)學(xué)建模功能，并且該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的高效仿真.Matlab仿真軟件是當(dāng)前高等教師使用最多的軟件之一，能夠有效提高電工電子課程的教學(xué)效果。

通常情況下教師可以綜合設(shè)計(jì)情況合理運(yùn)用Mallab仿真軟件的兩種仿真形式。第一、借助Siumulink仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)試題圖像的方針目的，該仿真平臺(tái)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)集成環(huán)境的模擬，其實(shí)用性能比較好，并且使用的成本比較低，能夠減輕高等院校的教學(xué)壓力。第二、編寫(xiě)代碼文件的仿真模式。這種模式在電工電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用的相對(duì)較少。在高等院校電工電子技術(shù)教學(xué)中多使用的而是第一種仿真模式，能夠幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。教師教學(xué)的過(guò)程中結(jié)合課程的實(shí)際安排，綜合選擇使用兩種不同的教學(xué)模式，從而保證仿真效果更加直觀。

Matlab仿息軟件在應(yīng)用的過(guò)程中能夠?qū)?fù)雜的情境進(jìn)行簡(jiǎn)化，例如，教師講解波形時(shí)，可以通過(guò)建立模型的方式讓學(xué)生直觀的理解波形。同時(shí)學(xué)習(xí)“三相橋式全控整流電路的教學(xué)”時(shí)，可以通過(guò)建立電路模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路參數(shù)的調(diào)整，以直觀的方式讓學(xué)生了解電路波形。

五、總結(jié)與展望

虛擬仿真技術(shù)在電子電工專業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的效果。它不僅改善了教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還提高了實(shí)驗(yàn)操作的靈活性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可視化程度。未來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，虛擬仿真技術(shù)將在電子電工專業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。例如，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)可以進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)的沉浸感和交互性；利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析，以發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律和現(xiàn)象。這些都將為電子電工專業(yè)的教學(xué)和研究提供更加廣闊的空間和機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳霞虛擬仿真技術(shù)在高等電工電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用初探[I]黑龍江教育（理論與實(shí)踐） ， 2018.（22）：80-81.

[2]陳麗虛擬仿真技術(shù)在高等電子技術(shù)教學(xué)中的運(yùn)用[]黑龍江教育（理論與實(shí)踐），2019.（5）：59-60.