三维教学仿真系统

2024-08-17

三维教学仿真系统（8篇）

1.三维教学仿真系统篇一

河道堤防工程管理三维仿真系统的设计与开发

以湖北省长江河道堤防工程管理三维仿真系统开发为背景,介绍基于ArcEngine的.大数据量河道三维仿真系统的设计与实现.采用地理信息系统技术、遥感技术、虚拟现实技术、数据库技术、多媒体技术、互联网技术、面向对象系统设计与分析技术,使系统具有体系结构清晰合理、技术先进、扩展性好、查询方便、三维场景数据量大、功能强大等特点, 能有效地为长江堤防管理单位的高效管理、研究和规划服务,提升湖北省河道堤防管理的现代化管理水平, 加快以“数字长江”为目标的信息化建设步伐,对其他大数据量三维地理信息系统的实现具有较高的参考价值.

作者：何保国邱儒琼作者单位：湖北省基础地理信息中心,武汉,430071刊名：测绘科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：200934(4)分类号：P208关键词：三维地理信息系统堤防长江 ArcEngine

2.三维教学仿真系统篇二

当今社会, 城市化发展日益加快, 伴随而来的交通问题日趋突出。为了解决交通枢纽造价高昂、工程复杂、实施工程投资大、建成后不易再进行大规模修改等问题, 各类基于人工智能的二维交通仿真系统相继出炉。但是二维仿真的非直观性和专业性, 很大程度地限制了使用者的范围。而三维仿真的直观性和不可比拟的视觉效果, 使仿真系统更加完整, 极大地提高了仿真系统的可使用程度。

笔者结合“综合交通客运枢纽功能与结构数值实验系统”的开发过程, 实现了仿真系统中三维仿真的各项功能。

1 研究现状

近年来, 交通仿真在仿真算法方面已经有了重大的发展, 实现了在多种平台下的众多交通仿真算法、交通流统计和交通分析方法。但交通仿真技术仍不完善, 大多数交通仿真都是针对特定的交通枢纽, 输入一定参数后进行特定交通枢纽的仿真, 对于其他交通枢纽则并不适用;为达到仿真的真实性和有效性, 交通仿真前一般要进行大量的参数设定, 对于实际情况而言, 很多数据是无法准确获得的。交通枢纽在大多数交通仿真软件中, 三维仿真输出界面和人机交互界面一直比较粗糙, 几乎全部采用不同颜色的简化长方体来表示各种车辆、行人和交通设施, 缺乏对交通枢纽中场景的有效设置和直观显示, 这样的显示效果很难说是真正意义上对现实交通枢纽的三维仿真[1]。

目前, 三维仿真系统多采Direct3D、OpenGL、3ds max等技术, 这些技术可有效地进行交通枢纽设施的仿真。3ds max可以制作出精美的三维模型, 而Direct3D提供的完整有效的图形函数也可供用户构建三维模型, 更支持外部模型的调用[2]。因此, 与二维仿真系统比较, 三维仿真系统在场景精美、场景布置灵活、人物仿真细腻、仿真操作简单、仿真效果逼真等方面就显得优势突出。

2 仿真系统概述

综合交通客运枢纽功能与结构数值实验系统是实现仿真与分析功能的实验平台, 主要包括仿真建模、二维仿真、分析实验以及三维仿真四大模块。仿真建模模块主要实现仿真系统的场景建模工作, 分析实验模块主要完成数据的分析及数据处理功能, 而二维仿真和三维仿真同步实现了本仿真系统的各项仿真功能、完成各类仿真效果。

在综合交通客运枢纽功能与结构数值实验系统中, 三维仿真系统只具有建模和仿真功能, 不具备分析功能。但是三维仿真系统却与二维仿真系统紧密联系, 在仿真的过程中, 三维仿真系统通过二维仿真系统实时传送的仿真数据, 进行三维仿真, 达到二维仿真与三维仿真的同步[3]。

三维仿真系统的主要目的是给予使用者以最直观的视觉效果, 因此需要实现以下目标:建立虚拟场景模型;布置三维场景;保存二维数据、三维模型;根据参数和二维仿真数据, 实现车辆、行人在场景内的运动;实现截图等辅助功能。三维仿真系统的功能与导入流程如图1所示。

3 三维仿真系统的实现过程

3.1 数据结构设计

XML格式文件作为数据存储介质是三维仿真中比较流行的存储方式。XML (eXtensible Marku Language) 语言是SGML语言的子集, XML语言系统不仅能够表示文档的内容, 而且可以表示文档的结构。而对于XML文本的读取, 微软提供了1个XML语法分析器, 名为msxml.dll的动态链接库。使用XML格式文件有3个好处, 首先XML格式便于理解, 即使不打开仿真系统, 同样便于使用者对数据进行手动录入和修改;其次, XML文件比数据库系统更容易部署, 并且增加了系统的移植性能;最后, XML是独立的文件, 便于复制多个副本, 方便调用各种配置、框架和行走方案[4]。

1) 系统设置。

包括摄像机移动速度, 系统仿真采样速率等。例如: <root> <timestep>5</timestep> <camspeed>2</camspeed> </root>。root节点是根节点, 它包含所有节点。timestep节点是设置仿真系统采样频率, 以秒为单位。数据越小, 三维仿真的播放速度就越快。camspeed节点是用户在漫游状态下, 控制摄像机的移动速度。数值越大, 速度越快。

2) 模型信息。

包括三维模型, 图片, 广告板的原文件名称, 存储路径, 三维位置信息, 缩放信息, 转向信息等。例如: <root> <mapset>1 <mapname>room.x</mapname><Scale>1.07</Scale>等等。其中mapset代表三维模型集合。用数字作为标识, 从1开始, 依次累加。Scale代表缩放系数, 它控制模型大小的放缩比例。还可以定义模型围绕X, Y轴旋转的角度、模型在空间的X、Y、Z坐标等。利用这种方式不仅可以存储模型数据, 也可以存储图片数据。

3.2 三维仿真前的建模准备

对于交通模拟仿真系统, 进行仿真的前提就是建立与真实交通枢纽相一致的场景环境, 这样进行的仿真才具有真正的实际意义, 仿真的数据才具有真实性和可用性。因此在进行三维仿真之前, 就必须准确地建立好仿真的场景界线、场景设施以及各类仿真模型。

3.2.1 三维仿真系统的边界绘制

为了准确反映真实交通枢纽场景中的环境, 就必须严格按照一定比例进行场景界线的绘制[5]。利用Auto Cad软件准确制作交通枢纽的平面图, 制作完成后作为仿真的场景, 并将仿真场景轮廓信息以点、线段、圆半径等元素的形式保存于指定的建模文件中。三维仿真前, 首先读取建模文件中交通枢纽的三维仿真边界信息, 然后使用Direct3D的绘图技术, 将点、线段、圆半径以特定比例绘制到三维坐标系中, 以便以后在指定边界区域进行三维模拟仿真。

由于Direst3D定义的6种基本图元中, 没有对圆形的绘制方法, 因此对于仿真中出现的圆形场景的绘制, 本系统采用的是利用三角形近似模拟圆形的方式进行近似处理的。如图2 (a) 所示, 由于Direct3D提供了对三角扇形的绘制方法, 所以可以通过对三角扇形的绘制, 使连续的三角形形成1个圆周, 形成多边形, 如图2 (b) 所示。当多边形的边数足够多的时候, 可以近似的看作圆形。式中:OA=r, O为数据库存储的圆形场景的圆心;r为数据库存储的圆形场景的半径。

三维仿真系统的交通枢纽的边界效果如图3所示。通过对交通枢纽场景轮廓信息的导入, 可以将交通枢纽的场景边界、设施位置边界、场景层次清晰的展现于眼前。

3.2.2 三维仿真的模型制作

如果三维场景的准确绘制可以为交通枢纽仿真提供精确的仿真界线, 那么场景中设施的准确铺设, 才是对三维仿真场景的真正模拟。

如果单凭代码来绘制所有交通设施的三维模型, 显然是不切实际的。复杂的三维模型 (如车辆、行人等) 通常要用专门的三维建模软件来制作。先利用如3ds Max、Maya等三维建模型软件制作出复杂的三维模型, 保存到相应的模型文件中, 然后利用三维图形开发接口再将保存在文件中的模型加载到程序中进行显示[6]。

针对交通枢纽的三维模拟仿真, 相关交通设施的三维模型必不可少, 包括地板、售票台、行人等, 采取*.X格式进行存储, 则可以通过Direct3D功能扩展库函数D3DXLoadMeshFromX () , 从*.X文件中提取多边形信息 (包括顶点坐标、颜色、法向量、纹理信息等) , 生成网格模型, 然后载入材质纹理[7]。

通过加载*.X文件, 并对加载的三维模型进行位置、大小等参数的控制, 可以实现对三维场景随心所欲的布置, 不但提高了场景的真实感, 而且使得仿真更加的人性化。如在框架SprayVehicle.cpp的函数void CSprayVehicle::AnimateUserControl () 中添加if ( GetKeyState ( 'J' ) < 0 ) {

m_vCurPos.y-=0.1f*m_CSpeed;m_Target.y=m_vCurPos.y;}, 与键盘输入交互, 此例是使三维模型在按动“J”时, 以一定的速率沿坐标Y轴上升。同样方式, 可以使三维模型沿X轴、Z轴移动, 也可使三维模型沿X轴、Y轴、Z轴进行缩放等变换。

通过对各种交通枢纽设施如地板、售票台等的布置, 最终达到对仿真场景的完善。完善场景布置效果如图4所示。

对于交通枢纽的仿真, 真正的主体当然是行人的运动仿真, 因此对行人动画模型的制作十分重要。为了在三维仿真中, 体现形态各异的人物, 需要制作出大量的各类人物动画模型。制作好各种行人的模型后, 三维仿真系统根据蒙皮骨骼动画原理, 可以自定义1个函数ConPeo (IDirect3DDevice9* pd3dDevice) , 按照三维仿真系统的需要, 在函数体中灵活的初始化行人的形态、位置等信息。制作出的行人动画效果, 可以有效的仿真交通枢纽中的人物。使人物在交通枢纽中动起来, 可以更加逼真的模拟行人在交通枢纽中的运动情况。通过变换人物视角, 更可以使使用者有种身临其境的真实感。人物动画效果如图5所示。

3.3 三维仿真系统中行人的仿真实现

在交通模拟仿真系统中, 需要二维与三维仿真同步模拟。二维仿真系统与三维仿真系统建立连接后, 二维仿真系统实时地向三维仿真系统中传输三维仿真所需要的各类仿真数据, 比如行人行走的坐标等。三维仿真系统接受了二维仿真系统的实时仿真数据后, 立即更新相关行人或设施的数据, 形成动画效果, 完成三维仿真。利用这种方式, 不但节省了三维仿真中对行人及相关移动设施运动轨迹的计算, 而且实现了二维仿真与三维仿真的实时同步, 使二维仿真效果可以及时的在三维仿真中得以体现。

基于二维仿真和三维仿真同步的角度, 三维仿真中的行人行走的坐标并非三维模块自行计算得到, 而三维仿真中行人的行走坐标完全由二维仿真实时提供。这样就产生了新的问题, 因为在二维仿真中, 行人的坐标全部在同一高度上, 而三维仿真中, 行人要运动在不同高度的楼层和设施中。虽然二维仿真场景均在同一平面内, 但是对于真实场景中不同高度的楼层及设施全部能在二维仿真场景中的不同区域得以显示, 并且将真实场景中不同楼层和各个设施的高度一一存储于数据库中。为了解决三维仿真中显示不同高度的问题, 在三维仿真中的行人就必须时时判断自己所在二维仿真场景中的区域, 根据行人所在不同区域, 为行人添加不同的高度, 以此来实现行人在不同高度上的行走仿真[8]。

为了判断行人是否进入了某一特定区域, 如图6所示, 判断行人是否进入了区域m, 不能用区域的4个顶点判断。假设行人坐标为 (X, Y) , 4个顶点坐标分别为 (XA, YA) 、 (XB, YB) 、 (XC, YC) 、 (XD, YD) , 如果单纯利用XA<X<XC和YC<Y<YA来判断, 显然判断的是图中虚线的区域, 极大地降低了仿真的准确性。因此必须使用直线划分区域的方式判断行人坐标是否进入了指定区域。如果AB、BC、CD、DA所确定的直线方程分别为:a1x+b1y+c1=0、a2x+b2y+c2=0、a3x+b3y+c3=0、a4x+b4y+c4=0, 则利用 (-b1Y-c1) /a1<X< (-b3Y-c3) /a3并且 (-a2X-c2) /b2<Y< (-a4X-c4) /b4来判断行人是否进入特定区域m, 就十分准确了。

当行人行走在二维仿真中的不同区域时, 根据当前行人的坐标可以判断其所处的不同区域, 进而可以根据数据库中此区域的高度值, 判断出行人所属的高度, 从而实现行人在三维场景中不同高度的显示。

但是, 在交通枢纽中并非所有区域的高度均为定值, 如不同楼层具有特定高度。一些设施的高度是随着位置的变化而改变的, 如楼梯所在的区域。当行人行走在楼梯所在的区域上时, 行人的行走高度随着坐标的改变而不断变化, 因此不能给行人指定固定高度, 必须使行人的坐标不断进行变化[9]。如图7, 是楼梯的示意图。假设楼梯的斜率为k, A点为行人的二维坐标 (不含高度的坐标或者高度坐标是楼梯的底面所在高度) , 直线l为楼梯的边界直线, 则A点与直线l, A点到直线的距离为d, 则行人的所在楼梯当前的高度为h=kd。式中:d是包含行人二维坐标的函数。因此高度h是由行人二维坐标确定的函数, 随二维坐标的变化而时时发生改变, 进而实现了行人沿着楼梯行走。

解决述问题后, 可以准确地实现行人在三维交通模拟仿真场景中的行走仿真。图8是三维仿真系统中行人在仿真场景中行走的效果。

三维仿真的过程中未必总是需要显示全局的地图信息, 三维仿真系统应该支持局部显示功能。地图的局部显示是通过缓冲区机制完成的。首先建立一个绘制缓冲区, 利用这个缓冲区初始化所有地图相关信息, 包括*.X文件以及图片文件, 但是前台 (也就是屏幕) 不给予显示。将所有所需要的信息加载完毕后, 再根据特定显示范围进行绘制, 以显示在前台。行人的局部显示的原理与地图的局部显示基本相同。只是行人在后台初始化后, 根据二维仿真传输过来的数据, 包括行人显示的特殊区域和每个行人实时位置, 在后台进行计算和存储。然后再根据二维传输的特定显示区域范围, 在这个范围中进行行人仿真显示。图9所示为局部显示效果。

局部显示不但可以有效减少使用者在全局地图中的遍历时间, 更可以有针对性地给出仿真效果。使用者可以根据自己的需要, 在二维仿真平面选取自己感兴趣的仿真局部, 二维仿真系统将捕获到的特定区域数据实时传送给三维仿真系统, 三维仿真系统则自动切换到使用者指定范围。

4 结束语

将Direct3D程序、OpenGL、3ds Max等三维模拟仿真技术综合运用于同一个三维仿真系统中, 可以回避各个三维模拟仿真技术的缺陷、充分发挥各种三维模拟仿真技术的优势, 进而极大地增加了三维仿真效果的真实感。对于交通枢纽模拟仿真而言, 曾经用简单几何图形代表各种元素作为粗糙的输出界面的状况, 得到了彻底的改变, 取而代之的是精美的仿真场景、随心所欲地对仿真场景的布置、细腻的人物仿真、逼真的三维仿真效果等, 从而直观而细致地展现了交通枢纽中行人的行走、避让以及排队过程, 直观而准确地反映了交通枢纽内客流量随时间变化的整个过程, 直观而有针对性地反映了交通枢纽中各个局部内行人的密度, 直观而迅速地反映了交通枢纽中某一时间内的客流瓶颈状况。这些三维仿真的优势, 在综合交通客运枢纽功能与结构数值实验系统中得到了充分地体现。

参考文献

[1]秦硕.综合交通客运枢纽功能与结构数值实验系统三维模块设计与实现[D].长春:吉林大学, 2008

[2]Adams J, 刘刚, 译.DirectX高级动画制作[M].重庆:重庆大学出版社, 2005

[3]Rankins R, Garbus J, Solomon D, et al.Sybase SQLServer 11[M].USA, New York:Sams Publishing, 1997

[4]胡朝晖.利用MSXML解析XML文本[J].电脑编程技巧与维护, 2001 (5) :14-18

[5]郭兆荣, 李菁, 王彦.Visual C++OpenGL应用程序开发[M].北京:人民邮电出版社, 2006:67-70

[6]点智文化.3ds max9.0四库全书[M].北京:电子工业出版社, 2008

[7]王德才, 杨关胜.孙玉萍.精通DirectX 3D图形与动画程序设计[M].北京:人民邮电出版社, 2007:109-169

[8]盛磊, 于晓波.用Direct3D描绘运动物体的轨迹[J].微计算机信息, 2007 (34) :310-314

3.浅谈采油工程三维仿真系统的应用篇三

采油工程实训设备以计算机仿真技术为基础，主要包括实物沙盘、三维动画演示和桌面推演三部分。实物沙盘是将实际中的各种设备做成缩小的模型，按照实际流程布局，使人能够直观看到流程全貌。

三维动画演示作为一种常用计算机技术，在采油工程领域虽有应用，但并未形成系统。其构建时首先建立一个虚拟的世界，构建者在此虚拟世界中按照要表现的对象的具体形状、尺寸建立健全模型及场景，然后依据虚拟摄影机的运动、设定模型的运动轨迹及相关动画参数，最后计算机进行运算，生成画面。

与以往传统的教学方式相比，实训设备教学具有以下优势：

一、让学员不到现场却如身临其境

通过计算机仿真技术，借助于油田开发的真实历史数据，将现场各种环境进行集成组合，提供近乎于真实的操作场景和工况，使学员能够直观清晰的看到油气水在地下的流动，油气的自喷、抽油泵共工况、油水地面输送、泵站工作等实际场景，形象具体，有实物感，让学员多感官学习采油工程系统知识，而不仅仅是依靠书本上枯燥的描述来获取知识。

二、让学员在宏观上把握整理流程

过去的纸面教学模式，学生首先是接收各分项流程的收碎片式的信息，然后自行消化整合，进而认识全部流程，这样做不仅割裂了学生对采油工程的整体认识，重要的是降低了学习效率。而通过实物沙盘，将油气从地下流动到产出外运的全流程呈现在学生面前，通过教师的讲解，是学生能够熟练的掌握全流程运行情况，然后根据学习和理解程度，有针对性的去学习其中的分项部分，提高培训的针对性和有效性。

三、让学生有机会进行现场操作

通过计算机仿真技术，为学生实际操作提供了平台，解决我校实际操作现场有限的问题，使学生能够在短期内掌握工艺设备原理和操作原理，提高学生实际操作能力，弥补了学生不能到现场进行操作的遗憾，达到我校学历教学的办学目的。

四、让学生能够模拟应对各类事故

事故在实际操作中不可避免，我们传统的教育中只是借助以往的案例对学生进行虚拟教育，而学生在学习后往往印象不深或临事慌乱。通过三维动画和桌面推演可以模拟事故现场，让学生真实的感受事故现场的状况，模拟处理事故，增强学生对事故的感官认识，强化学生的安全意识，让学生在无危险的情况下就能够提高学生面对事故的反应能力和处理事故的能力。

五、让学生能够更充分的思考

通过实训设备，将学生直接放到了实际工矿中，有利于引导学生对工矿条件进行思考，包括管理制度、应急预案、工作方案等。提高学生学习的主动性。

六、减少与企业之间的沟通障碍

以往我校采取油田企业委托管理的方式进行实训教学，这样做增加了各方管理的难度。企业要照顾学生的安全和饮食等诸多方面因素，往往不愿意接受实训任务。由于点多面广，学员分散，学校无法掌握学生的实训效果，疲于应付。学员则处于两不管的状态，情绪消极，达不到学习效果，甚至出现逃课现象，给学校的管理带来隐患。采取校内实训的方式，学生统一行动，能够加强学校对学生的管理，避免这类问题的发生。

七、便于监督考核学生学习情况

借助计算机强大的计算功能，随时统计掌握学生参加培训的时间，实时监控学生在学习过程中出现的问题，不断找出问题和差距，能够做到实时跟踪辅导，尽快提高学生的水平;同时借助于实训设备的考核，考核结果更接近学生的实际能力，这也是对学生的负责。

本文所研究的采油工程仿真培训系统适应性强，既可应用于中高职的学制教育，又可应用于油田培训、相关考核的需要，极大丰富了教学内容和方式方法。在数字化高速发展的今天，仿真系统在采油工程中的推广意义不仅仅是提升了当前教学质量，其后期的维护发展和内容更新更可以实时进行，使教学不脱离油田现场应用，进一步实现了中高职培养技能型人才的目标。

[基金项目：油气开采技术专业职前职后一体化仿真实训教学的研究与实践，项目编号：JG2014020172]

4.仿真教学系统安装使用手册篇四

安装说明

(STS-V2.3)

北京东方仿真控制技术有限公司

二OO二年七月

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http:// 仿真教学系统安装说明

仿真教学系统的安装分为教师指令台软件安装和学员操作站安装。安装CD包含下列子目录：

Teacher

教师指令台安装程序

Student 学员操作站安装程序 Document

仿真教学系统说明书

一、教师指令台安装方法

在安装CD的Teacher目录下运行Setup.EXE将出现安装程序主画面，如下图所示：

用滑鼠点选Cancel将退出安装，选『是』将退出安装，选『否』将回到主画面。用滑鼠点选Next将进行下一安装步骤，如图所示：

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

输入欲安装教师指令台程序的硬盘目录，如不加以输入，系统原始设定值为C：STS_CONS。输入名称后按Next进入下一步。

填写教师站的开始菜单项目，然后按然后按Next进入下一步。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

按Next开始安装教师指令台软件。

安装过程如下图所示。注意若选择『Cancel』将终止安装过程，造成安装不完整。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

填写学员操作站的数量，然后按Next进入下一步。

点选Finish完成安装。如下图所示。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

选择『OK』重新启动计算机，完成安装过程。

二、学员操作站安装方法

在安装CD的Student目录下运行INSTALL.EXE将出现安装程序主画面，如下图所示：

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

用滑鼠点选Cancel将退出安装，选Exit Setup将退出安装，选Resume将回到主画面。如下图所示：

用滑鼠点选Next将输入欲安装学员操作站程序的硬盘目录，如不加以输入，系统原始设定值为C：STS_UNIT。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

输入学员操作站的启动菜单项目。用滑鼠点选Next进入下一步，如下图所示。

选Next开始安装STS—2.3版。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

安装画面如下图所示，随时可以按Cancel按钮退出安装。

安装结束后进入设置画面。输入本学员操作站的站号，特别注意在整个仿真教学系统中不能有相同的站号，否则教师指令台与学员操作站的通讯将出现错误。按『Next』进入下一安装步骤。如下图所示：

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

输入欲设定之教师指令台CFG共享目录的网络磁盘机代号，教师指令台CFG目录里包含有所有学员操作站的事故、操作指导、报表及授权设定等资料。按『Next』进入下一安装步骤。如下图所示：

输入仿真DCS专用键盘连接的串接埠号，如1代表连接串口COM1，无仿真DCS专用键盘时，请输入4。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

按『Next』结束安装学员操作站。

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http://

附

一、系统文件说明

安装CD的STSDocument子目录中包含下列系统说明文件，使用者可以视需要复制相关之文件：

ABSO

吸收解吸塔单元仿真教学系统文件子目录吸收解析塔单元仿真教学系统操作说明书

吸收解析塔单元仿真教学系统TDC3000组态说明

吸收解析塔单元仿真教学系统智能软体组态方案

*.VSD BOIL

吸收解析塔单元仿真教学系统相关流程图

锅炉单元仿真教学系统文件子目录锅炉单元仿真教学系统操作说明书锅炉单元仿真教学系统TDC3000组态说明锅炉单元仿真教学系统智能软体组态方案锅炉单元仿真教学系统相关流程图

脱丁烷塔单元仿真教学系统文件子目录脱丁烷塔单元仿真教学系统操作说明书脱丁烷塔单元仿真教学系统TDC3000组态说明脱丁烷塔单元仿真教学系统智能软体组态方案脱丁烷塔单元仿真教学系统相关流程图

单级压缩机单元仿真教学系统文件子目录单级压缩机单元仿真教学系统操作说明书单级压缩机单元仿真教学系统TDC3000组态说明

单级压缩机单元仿真教学系统智能软体组态方案

*.VSD CONT

单级压缩机单元仿真教学系统相关流程图

液位控制系统单元仿真教学系统文件子目录液位控制系统单元仿真教学系统操作说明书液位控制系统单元仿真教学系统TDC3000组态说明

液位控制系统单元仿真教学系统智能软体组态方案

液位控制系统单元仿真教学系统相关流程图

加热炉单元仿真教学系统文件子目录 TSS_abso.doc Tdc_abso.doc Tpf_abso.doc TSS_boil.doc Tdc_boil.doc Tpf_boil.doc *.VSD C4

TSS_c4.doc

Tdc_c4.doc Tpf_c4.doc *.VSD COMPR

TSS_compr.doc Tdc_compr.doc Tpf_compr.doc TSS_cont.doc Tdc_cont.doc Tpf_cont.doc *.VSD FURN

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http:// TSS_furn.doc Tdc_furn.doc Tpf_furn.doc *.VSD

HEAT

加热炉单元仿真教学系统操作说明书加热炉单元仿真教学系统TDC3000组态说明加热炉单元仿真教学系统智能软体组态方案加热炉单元仿真教学系统相关流程图

换热器单元仿真教学系统文件子目录换热器单元仿真教学系统操作说明书换热器单元仿真教学系统TDC3000组态说明换热器单元仿真教学系统智能软体组态方案 TSS_heat.doc Tdc_heat.doc Tpf_heat.doc *.VSD PUMP

换热器单元仿真教学系统相关流程图

离心泵单元仿真教学系统文件子目录离心泵单元仿真教学系统操作说明书离心泵单元仿真教学系统TDC3000组态说明离心泵单元仿真教学系统智能软体组态方案离心泵单元仿真教学系统相关流程图 TSS_pump.doc Tdc_pump.doc Tpf_pump.doc *.VSD POT

TSS_pot.doc TDC_pot.doc 明

*.VSD C2H

间歇反应釜单元仿真教学系统文件子目录间歇反应釜单元仿真教学系统操作说明书间歇反应釜单元仿真教学系统TDC3000组态说离心泵单元仿真教学系统相关流程图

固定床反应器单元仿真教学系统文件子目录

TSS_C2H.doc 固定床反应器单元仿真教学系统操作说明书 Tdc_C2H.doc 固定床反应器单元仿真教学系统TDC3000组态说明

Tpf_C2H.doc 方案 *.VSD FLUID

固定床反应器单元仿真教学系统相关流程图

流化床反应器单元仿真教学系统文件子目录

固定床反应器单元仿真教学系统智能软体组态TSS_Fluid.doc 流化床反应器单元仿真教学系统操作说明书 Tdc_ Fluid.doc 流化床反应器单元仿真教学系统TDC3000组态说明

Tpf_ Fluid.doc 方案

*.VSD

流化床反应器单元仿真教学系统智能软体组态

流化床反应器单元仿真教学系统相关流程图

附

二、网络磁盘映射方法

在学员站上操作

Tel: 86-10-64971654, 64927579, 64810799 Fax: 86-10-64971654 E-mail: STS_BEST@163.net 北京东方仿真控制技术有限公司

网址：http:// 第一步在学员站中选择网上邻居，并打开

第二步选择教师站，并打开

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连接后将自动打开该CFG目录（网络磁盘N），关闭即可。

至此，映射完毕。

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5.三维教学仿真系统篇五

本文采用时间相关法求解了三维完全NS方程.在算法中,对于对流项采用了修正的Osher-Chakravarthy的TVD格式,对于粘性项采用中心差分格式.在计算中采用了Baldwin-Lomax湍流模型.通过数值仿真得到了攻角为5°时钝头锥柱体高超声速绕流与横向喷流干扰流场的数值解,并将对称面上迎风壁面处压力分布计算值与实验值进行了比较.计算中还采用了多重网格方法,大大加快了收敛速度.

作者：李桦王承尧作者单位：国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙,410073 刊名：兵工学报 ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA ARMAMENTARII 年，卷(期)：2002 23(3) 分类号：V211.4 关键词：高超声速流动横向喷流多重网格

★ 钝头飞行器高超声速侧向喷流干扰流场特性研究

★ 高超声速验证飞行器助推分离段流场数值研究

★ 基于Van Leer+AUSM混合格式超声速流场的并行数值算法研究

★ 用高阶高精度WENO格式求解二维激波附面层干扰流场

★ 跨声速轴流风扇转子流场三维粘性数值分析

★ 大间隙涡轮叶栅流场结构的研究

★ 含侧向支柱冲压增程弹用进气道复杂流场数值模拟

★ 井间地震粘弹性波场特征的数值模拟研究

★ 采用弯扭导向器改型涡轮级提高发动机性能的三维粘性流场的数值研究

6.三维教学仿真系统篇六

虚拟数控机床具有与真实机床完全相同的结构。虚拟数控机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失，并与真实机床有完全相同的界面风格和对应功能，如动态旋转、缩放、移动等功能的实时交互操作，从而为学员的学习和培训提供保证。

机床操作全过程仿真。仿真机床操作的整个过程：毛坯定义，工件装夹，压板安装，基准对刀，安装刀具，机床手动操作。

丰富多样的刀具库。系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库，含数百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀，同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数。

全面的碰撞检测。手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测，包括刀炳刀具与夹具、压板、刀具，机床行程越界，主轴不转时刀柄刀具与工件等的碰撞。出错时会有报警或提示，从而防止了误操作的发生。

强大的测量功能。可实现基于刀具切削参数零件粗糙度的测量，能够对仿真软件上加工完成后的工件进行完全自动的、智能化的测量。

具有完善的图形和标准数据接口。用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种运行参数，并能将其他CAD/CAM软件，如UG、Pro/E、Mastercam等产生的三维设计后置处理的NC程序，直接调入加工。

实用灵活的考试系统。可用于远程网络学习、作业、考试等功能，并实现答卷保存、自动评分、成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。

虚拟数控机床强大的网络功能，可实现远程教育。不仅在局域网上具有双向互动的教学功能，还具有基于互联网进行双向互动的远程教学功能，数据传送可以采用卫星、宽带(ADSL,ISDN,有线CABLE等)或窄带互联网(56K Modem)等方式进行。这使得远程教学成为名副其实，它代表未来教育的发展方向。

4 结束语

鉴于虚拟数控机床具备如此出众的功能，针对目前各院校数控教学课程和参加数控实习学生人数不断增加的现实，以及数控机床精密、昂贵的特点，把数控加工仿真系统软件引入到教学之中，使之用于数控机床编程与操作培训，无疑是个明智之举。这样既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生现场感和真实感。同时由于其成本较低，可以大量地配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题，使每位学员都能有足够多的实践机会，因此能够让学生更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，掌握各种数控机床的操作方法。其更大的好处还在于，在实现了同样培训效果的情况下，将加工出错率及事故发生率降低到了最低程度。

从我院使用后的效果看，数控仿真系统的引入，使学生在学习数控编程理论时，课堂的教学变得更加生动、更加具体，提高学生的学习兴趣，教学效果明显得到提高。在学习实际操作时，由于仿真软件不存在安全问题，这使得学生可以大胆地、独立地进行学习和练习，并能自我检测加工零件几何形状的精度，对学生机床操作能力的培养，起到了极大的提高、加强作用。同时该系统还可以减轻老师的工作强度，减少工件材料和能源的消耗，节约了实践环节的培训成本，效果十分显著。相信不久的将来，它必将成为数控教学中一种不可或缺的重要手段。

参考文献：

1.曾小惠，吴明华，潘铁虹.在线数控加工仿真教学系统的实现，

2.余勤科，岳应娟，刘宏.虚拟数控机床技术及其应用，

3.王晓楠，王仲海.虚拟现实技术及其应用，

7.三维教学仿真系统篇七

1 系统主要平台软件及技术介绍

1.1 VR-GIS系统总体结构

VR系统总体结构如图1所示。

1.2 Vega——实时视景驱动软件

VegaPrime是Presagis公司应用于实时视景仿真和虚拟现实等领域的世界领先的软件环境。其巧妙结合了易用工具和高级仿真功能, 确保用户简单、迅速地编辑、创建、运行复杂的仿真应用。其大幅度减少了源代码的编写, 易于软件维护和实时性能的优化, 可以提高开发效率[1,2]。

1.3 实时建模软件——Multigen Creator

MultiGen Creator是一种三维建模软件系统, 具实时、可视化特点, 由Muhigen—Paradigm公司推出, 用于可视化仿真行业。Creator是在OpenFlight (Multigen公司的描述数据格式的工业标准) 的基础上推出的。OpenFlight数据格式包括了绝大多数的应用数据类型和结构, 是一种分层结构的景观描述数据库, 功能是确保实时三维性能和交互的逻辑性, 通知图像生成器 (IC) 何时渲染实时三位景观, 在提供优质视觉的同时优化内存占用。同时, Creator的模块主要包括基本建模环境 (Creator-Pro) , 地形建模 (TerrainPro) , 标准道路建模 (Road.Tools) 等模块。Creator能够提供其他多种数据格式转化工具, 如Alisa/Wavefront、AutoCAD DXF、3D Studio、Photoshop Image Files、Inventor等。利用Creator交互式, 直观的用户界面进行多边形建模和纹理贴图, 能很快生成一个高度逼真度的模型, 该模型能在实时过程中随意进行优化。

2 仿真系统研究与开发

浑河 (沈阳城市段) 的三维数字空间虚拟仿真系统, 满足浑河数字化仿真模拟显示功能需求, 实现试验物理模型向计算机数学模型的转换;并可将河道水位淹没成果动态显示到仿真系统中。该系统研究与开发包括仿真模型开发、仿真系统界面设计和系统数据库研究与开发, 重点为第一部分。

2.1 仿真模型开发与研究

系统数字高程模型图是以等高线为基础制作的数据, 主要包括DEM数据、矢量数据、面数据等。等高线制作标准按照1∶10 000 1 m等高距。在系统中, 将数字高程数据导入三维平台, 可以支持实现浑河 (沈阳城市段) 的三维空间虚拟显示。流域Dem网格动态剖分技术:运用GIS工具, 实现网格的划分, 可重点解决网格点的重合检查与处理问题[3,4,5]。2.1.1空间建模仿真。该系统在集合物理模型的基础上, 采用浑河真实环境中的构造进行三维建模, 如图2所示。通过Creator软件进行强大的矢量建模、多边形建模、大面积地形精确生成功能, 以及多种专业选项及插件, 能最优化、高效地生成实时三维 (RT3D) 数据库, 最终将浑河沿岸的建筑和景观制作成仿真三维视景, 系统数字高程模型开发是以浑河沈阳城市段1∶10 000比例尺的DEM和DOM。

2.1.2 工程模型建模。

结合实地测量的影像数据、城市地理、遥感数据, 在浑河 (沈阳城市段) 物模模型成果基础上, 通过Multigen Creator、3Dmax等软件构建数字河道以及数字城市三维模型。通过Vega和VC++构建的可视化驱动平台进行三维河道、城市的漫游与分析。系统地型建模过程中共采用20张浑河沈阳城市段1∶10 000比例尺TIFF格式全彩色卫片进行地型地貌渲染;在大场景地型中分别对东陵旧桥、东陵新桥、富民桥、工农桥、浑河桥、高坎桥、上游铁路桥、中游铁路桥、下游铁路桥、胜利桥、谟家坝大桥、长青桥、干河子拦河坝、浑河拦河坝、砂山橡胶坝、谟家坝大闸等16个水工建筑进行实体建模;小场景中分别对五里河公园和王家湾公园两处重点关注地点进行细部仿真[6]。

2.1.3 地物交互查询。

采用数据库, 对空间信息中的重点水利工程地物信息进行管理, 并实现空间信息与地物属性信息的交互查询与定位 (用户可通过地物列表或在地图上直接选择地物查看地物的属性。

2.1.4 动态飞行控制。

通过鼠标或键盘, 系统实现流域模型空间的联合控制, 并录制控制的过程, 便于浏览展示。

2.1.5 淹没演示模型开发。

根据浑河河道高程条件, 在三维场景中动态渲染;计算河道边界淹没线, 并进行三维渲染, 通过视景深度、水面以及河岸法线、光照渲染效果计算等, 逼真模拟水面、河道边界变化。

2.2 系统界面设计

系统开发采用面向对象可视化方式进行, 界面设计中以操作简便、交互友好、尊重操作人员习惯为指导原则, 实现专业性与易操作性的统一。

2.3 系统数据库研究与开发

该系统的数据库主要为工程数据库, 数据库类型为ACCESS 2000, 主要包括河道上的坝、闸、桥和公园, 其库结构示例如表1所示[7]。

注:坝信息表、闸信息表和桥信息表的结构同公园信息表结构。

3 结语

该系统借助先进计算机技术 (虚拟现实技术) 平台、结合经典水利专业知识, 构建浑河沈阳城市段三维数字仿真系统工程, 提高决策者、管理者和专业技术人员的工作效率, 为实现浑河沈阳城市段智能型防洪减灾的目标奠定了基础。目前, 该系统已经成功应用到沈阳市浑河管理中心日常工作中, 为汛期内管理者的防汛会商提供了有力的支持。

参考文献

[1]王乘, 周均清, 李利军.Creator可视化仿真建模技术[M].武汉:华中科技大学出版社, 2005.

[2]王乘, 李利军, 周均清, 等.Vega实时三维视景仿真技术[M].武汉:华中科技大学出版社, 2005.

[3]钟登华.可视化仿真技术及其应用[M].北京:水利水电出版社, 2002.

[4]晁鲁静, 赵晓蓓, 黄勇, 等.基于RT-LAB的半实物仿真系统研究[J].飞行器测控学报, 2011 (1) :30-34.

[5]禹仁贵.柳编工艺品三维仿真系统的一种快速渲染算法[J].西南民族大学学报:自然科学版, 2011 (2) :301-306.

[6]王力, 蔡文轩.往复式压缩机组教学仿真系统的实现[J].煤炭技术, 2011 (4) :230-232.

8.三维教学仿真系统篇八

关键词：VB；仿真软件；三维对象

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 10-0000-02

当前CAD开发工具一般可分为两种，其中一种是基于OLE Automation，这是一种第三方运用工具，例如在Solid Edge开发的VB模块，另外一种就是仿真软件自身所拥有的平台，例如Pro/E自身的开发工具，UG自身的API。通过对这些软件进行开发和运用，可以提高仿真软件的应用率，在设计和开发的过程中的兼容性是非常重要的，因为开发的新版本和新功能要是在原始版本上进行分析和运用，由此，可以肯定的说将来求变求创新是仿真软件的亮点和难点[1]。

一、Solid Edge软件特点

（一）友好的用戶界面

Solid Edge采用SrnartRibbon界面技术，用户操作时，可得到命令的具体内容、详细步骤及下一步工作内容等信息。同时Solid Edge自带了制作精良的教程(Tutorial，引导用户由浅入深地学习。

（二）二次开发

Solid Edge在OLE2的一些标准上保持对VB开发软件的应用提供一定的便利性，这样可以更好地运用VB进行二次开发，编写具有自己企业特点的应用程序。

（三）参数设计技术和特征技术

Solid Edge是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，是专门为设计人员开发的、易于理解和操作的实体造型系统，它完全执行设计工程师的意图。专业设计人员完全可以利用参数技术，完成几乎任何机械零件或装配件的造型。

（四）先进的基于特征的造型技术

Solid Edge采用特征造型技术，记录了设计的全部过程，工程师可在特征管理器(Feature Path Finder)中方便地浏览、修改特征，甚至改变特征的次序。

二、VB与仿真软件

来自EDS公司的Solid Edge仿真软件是一个功能非常强大的三维CAD软件，Solid Edge是为机械设计量身定制的一款设计软件，装配体设计到工程制图，各种功能无所不在，装配造型无与伦比，通用零件造型功能强大，它可以使机械产品、加工产品以及机电产品等设计者方便快捷地创建、记录和共享产品知识，这一功能是管理实现的。Solid Edge由于其创新功能和使用快捷方便性，成为世界上成千上万的公司首选应用软件。

根据多年来的研究，Solid Edge仿真软件系统一般应具有以下特点：(1)模块化的体系结构。系统应该按照一定规则划分为若干个子模块，各模块相互独立，实现自己的功能，模块之间通过简单的接口联系起来。模块化是开放式Solid Edge仿真软件系统实现开放的基础。(2)统一的接口标准。系统各个构成要素之间应该有完善的，统一的接口标准。来自不同厂商的产品，只要遵循这个标准，就可以方便地集成到系统当中。接口标准是实现系统集成的关键。(3)动态的系统配置。用户可以根据自己的需要定义系统的功能，决定系统的复杂程度，并且可以选用不同厂商的产品，配置出具有个性化特征的Solid Edge仿真软件系统。(4)方便的升级与维护。当系统中的某一个模块出现问题时，可以很方便地选用新的模块替换它；当某一模块的功能需要增强时，只要保证原有接口不变，添加新的接口即可；当系统需要添加新的功能时，只需保证原有模块不变，增加新的功能模块即可。(5)良好的外部接口。能与其它的Solid Edge仿真软件系统甚至是企业的其它软件如CAD， CAPP等实现互操作。

总之，通过以上分析可以看出VB开发仍然是Solid Edge的基本开发手段，它适合一般开发者用于较为简单交互性程序的开发。ASS将逐步被更为完善的AR.所取代。VB则成为Solid Edge用户二次开发的另一支生力军。Solid Edge提供的开发手段让各类开发者都能有适合于自己的开发工具。

三、VB在仿真软件中操控三维对象的实现

与成熟的软件开发，软件为用户提供二次开发平台，使用户需要设计和开发新的模块，以满足用户的多方面需求。开发完成后，使用不可避免地希望用户设计一个模块加载到软件。模块的二次开发使用更加频繁，可以考虑进入菜单，使[3]。

适用于机械零件，部件和公用部分的系列的设计方法，申请表格驱动器几何。通过分析夹具零件数据，每个组的部分，以建立一个数据库，每个数据库有一个相应的数据表。各种设计相关的数据是约40余种规格表的形式存储在数据库ACCES，建立，每个表都有一个独立的名字，相同的表结构的数据库及其数据之间。创建联系人记录表中的设计模型，通过在不同的表的记录，以改变几何形状的目的之间的访问。

程序下载一般使用USB、UART数据口，也可以使用前面介绍的JATG进行程序下载。USB口为通用标准的数据口，计算机的UART一般为RS232的，和终端处理器的UART不能直接连接，需要作电平转换或转USB口进行。

如果VB工具运用不当，仿真软件开发失误，很难保证系统的实时性。为提高实时性能，可采用双CPU主板提高运算速度与多任务管理能力。采用WINDOWS平台软件进行实时任务分配和调度，可充分发挥系统性能，同时对WINDOWS进行实时扩展，就能完全在简单可靠的硬件平台下完成高性能的实时任务，这也是今后实时控制发展的一种趋势。

在Solid Edge以上的版本中，3D多义线如果你不使用PEDIT命令曲线拟合处理产生长波折线。在图形数据库中的一个长波折线作为一个单一的图形实体的定义，标准线被定义为一组子实体。半径与程序表达式的成功，很明显，双表点落在主题的弧段，有没有必要需要落在主题的弧段，因为这点的作用是唯一确定的半径尺寸线的方向，这本手册互操作的不同。在实际工作和技术交流。经常会遇到的幻灯片放映功能，将需要在轻量级的图片（方便传输）和图像（保护显卡不被修改），除了图形可以保存网上的格式，提供的Solid Edge是一个不错的选择解决这个问题：Solid Edge的系统脚本文件可以自动执行一批一系列的命令，以自动绘图为Solid Edge成为现实。非圆齿轮节曲线和极角变量编程计算加工刀具的位置。极角截面曲线均匀分布，通过编程计算，每到一个统一的增量极角，相应的加工刀具沿滚动螺距曲线和旋转数据产生的新位置的工具模型。部分程序代码如下:

在struts-config.xml文件中，与"save.do"对应的代码为

name="courseForm"

parameter="SAVE"

path="/Course/save"

scope="request"

type="com.lixin.graduate.controller.CourseAction"

validate="true">

……

Context ctx=null;

DataSource ds=nul

SysLog log=null;

//構造函数