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计算机虚拟现实仿真培训系统的发展综述

文章来源:第三维度 作者:Jessica 发布时间:2010年10月11日 点击数: 字号:
算机处理逻辑关系上的弱点, 因而更适台作仿真训练用 随着数字计算机的不断发展,其计算速度不断提高, 实时仿真的问题已经解决,加之兼有计算精度高和运用灵活等特点 因而,4O多年来, 计算机仿真培训系统,作为一个新兴科学.得到了迅猛发展。

    仿真训练器主要用于以下三个方面,其一是军事领域。由于实际需要 军用仿真器诞生最早,特别是二次世界太战后,发展极为迅速;其二是过程工业领域。包括石油炼制工业、石油化学工业, 化学工业、纸浆和造纸工业, 核电站和水电站工业等 过程工业仿真器起步较晚, 水世纪6 0年代才开始出现,但是近1 0年来, 随着现代化学工业的飞速发展,过程工业 练仿真器的应甩范围已极为广泛;其三是博弈仿真器,即训练决策能力的仿真器,主要用于经济和战争等领域。

    60年代初期,FssozI程公司和美国石油公司开发了便携式仿真器,用于过程操作及控制训练。1968年美国Audy公司推出了ModellSOl型过程训练仿真器,美国Cormody练系统公司也推出了过程操作训练仿真器。Exxon公司的模拟仿真训练工作可追朔到1963年,美国钢铁公司也在积极探索仿真训练装置的应用。许多小型的表达一个或两个控制回路的过程仿真器相继问世, 如Foxboro公司推出的便携式仿真器。

    60年代开发的仿真训练装置大多以电模拟机为主。由于实验手段、建立模型的技术和计算机能力的限制,复杂过程的动态特性, 一般“黑箱” 模型仿真器所能设置的的事件与故障也只有几十个, 因此,仿真训练装置所模拟的对象仅是中小规模或单元操作等简单系统。

    79年代, 全数字计算机特剐是工业控制机和小型计算机技术的发展, 以及数字仿真技术、数字模型技术不断实用化, 计算机仿真训练在水电站和核电站领域取得了突破性进展。7O年代初期,美国有4家核电站设备设计与制造公司, 先后建成了各自的核电站研究理仿真器和培训器。加拿大多伦多的Ontario H~dro机构向蒙特利尔市的CAE订购5套核电站仿真训练器,其中第一套使用了4套VAXⅡ1780机组成网络,软件用FORTRAN语言编写,仿真器包括主控制表盘及辅助表盘。西欧各国, 如法国、德国、西班牙等国也自行研制了用于训练核电站操作人员和运行人员的仿真器。美国的PEC钠冷却核反应堆1978年投运了l1.8万千瓦核反应堆的训练仿真器。1977年到1979年美国MHI机构开发了蒸汽透平多段压缩机训练仿真器.模型包括压缩过程和制冷过程 压缩过程最大可分为5段,美目Foxboro公司1979年开发了液化天然气运输船处理系统的训练仿真器 1979年美国深康公司为埃及、沙特阿拉伯等第三世界国家开发了炼油和乙烯装置的训练仿真器7O年代计算机训练仿真器在火电站和核电站领域内全面普及应用C103。专门研制过程训练仿真器的公司相继成立,这一时期模型的逼真度与准确度达到了相当商的水平。特别是核电站的训练仿真器, 已能描述几百乃至上千个事件与故障, 计算机与控制仪表模拟装置的信号达上千路 同时,训练仿真器在石油化工领域开始实用化。

    80年代,全世界虽然数美国使用过程训练仿真器最多、水平最高,但其它国家也有很大发展,并有迅速赶上之势。如英国的ICI公司就专门有一批人研制训练仿真器。由于在工业中应用效果很好.他们的工作愈搞规模愈大。法国、加拿大、苏联等国研制核电站仿真器的历史也很长.特别是法国的核电站仿真器水平较高, 近期成功地用VAXⅡ/780与FPS一164组成的仿真系统进行了超凤凰130万千瓦快中子增殖堆核电站的正常瞬态特性研究, 日本不但使用仿真训练器的工业公司很多.也研制出了压缩机、核电站训练仿真器,特别是目前生产集散型仪表的厂家,都在积极开发以石油化工为对象的训练仿真系统.无论是在硬件还是在软件方面都达到了相当高的水平。

    1981年以后, 际上过程工业训练仿真器进入商品化时代。主要原因是全数字电子计算机速度 、容量和性能大为提高,亿位超级小型机出现.大规模集成电路普及化,使计算机接口小型化, 性能可靠、价格低,促进了数字仿真技术、数字模型技术和计算机控制技术的迅速发展。今天 可以说, 只要过程工业需要, 任何复杂、任何规模的仿真训练系统都能研制成功,从技术水平上,已经从 黑箱” 模型发展到以”机理” 为主f由全工况模型仿真, 仿真程序已能描述上千十事件与故障. 计算机与控制室接口的信号交换数达到了100O0个, 在仿真训练领域几乎应用了电子计算机的所有精华 近年来出现的并行式微型计算机.使仿真训练更上一层楼。由于采用了微型机cPu并行式结构可以用中小型

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