基于Unity3D的PLC教学实训平台研究

针对各高等院校PLC教学实训平台的不足,为满足学生在各种应用场所都能调试PLC程序的需求,应用虚拟现实技术,开发了一个PLC半实物虚拟仿真实训平台。平台由可编程控制器、通信模块和虚拟场景组成,采用3Ds Max对场景和设备进行建模,V-Ray渲染器对模型进行渲染,通过Unity3D三维引擎开发平台完成虚拟场景构建,通过通信模块实现PLC与虚拟场景的通信。经过多个虚拟场景的控制实验测试,平台可稳定运行。学生能够实时高效地编写并调试程序,直观感受被控对象的运行,增强现场体验感,加深对PLC的认识,降低了同程度下的教学成本。     

无人机飞行控制半实物仿真系统设计与实现

为保证无人机飞行试验的安全性,提升无人机飞控系统设计的可靠性,自主研发了无人机飞行控制半实物仿真系统。结合准确的无人机6自由度非线性数学模型和xPC实时系统模块模拟生成无人机飞行状态信息,根据地面站控制指令、传感器故障模注入指令解算获得不同飞行模式和飞行状态下的舵面偏转量,实现了实时系统闭环反馈控制,并驱动舵面偏转检验控制系统的响应速度。该系统不仅能验证飞控系统的逻辑性和实时性,而且借助虚拟现实技术和航迹地图显示,具备在线整定控制律参数的功能。该系统模块化程度高,相关硬件和软件对无人机平台和飞控计算机通用性广,依据多平台实验和多架次试飞的实验流程实用性强,为无人机飞控系统开发提供了切实可行、高效可靠的途径。     

基于LabVIEW的飞行姿态控制实验设计与实现

构建飞行模型,采用改进欧拉法完成被控对象的数值仿真;采用改进比例-微分-积分控制器,实现飞行俯仰、滚转角、偏航角的控制;基于LabVIEW完成3D显示,人机交互界面和数据动态显示;完成了基于LabVIEW飞行姿态控制的仿真平台的研制,实现了飞行姿态控制仿真演示实验和飞行姿态控制半开放仿真实验设计,实现效果达到预期实验设计目标.     

基于VxWorks的小型四旋翼飞行器半实物仿真平台设计

四旋翼飞行器体积小、可悬停、机动灵活,已成为国内外的一个研究热点。为了更加有效便捷地对四旋翼飞行器的飞行控制进行实时仿真,设计了四旋翼飞行器半实物仿真平台。该仿真平台包括上位机、仿真计算机和四旋翼飞行控制器3个部分,四旋翼飞行器对象模型运行在实时仿真计算机中,将飞行控制器作为实物接入仿真回路,提高仿真的实时性和置信度。该半实物仿真平台可以分别对四旋翼飞行器的姿态控制、位置控制进行仿真,并可将仿真结果直接应用于实际飞行。     

微型多旋翼无人机半物理虚拟飞行和控制实验平台

为帮助学生更好地学习微型无人机相关知识,设计建成一体化的微型四旋翼无人机半物理虚拟仿真实验平台。由可升降装置和万向节联结组成平台基底,地面站软件对四旋翼无人机进行在线控制,四旋翼无人机虚拟系统利用Unity3D搭建。通过虚拟运动场景搭建、运动控制和物理系统,完成四旋翼无人机的虚拟仿真实验。制作了四旋翼无人机组装动画,由实验平台的用户界面系统将实验平台的各个部分结合起来。     

飞机电传操纵及模拟加载系统实验台开发

为研究飞机电传操纵系统性能、给电传操纵系统设计提供实验依据,设计开发了飞机电传操纵及模拟加载系统实验台,实现全机飞控操纵系统半物理仿真。学生可以通过实验台操纵杆对飞机姿态进行调整,模拟飞机飞行过程中的姿态调整。并可完成永磁同步电机系统辨识、PID参数调试、电动加载模拟以及四余度方向舵故障模拟的实验,使学生更好熟悉四余度EMA机电作动器工作原理,为电传操纵系统的试验研究提供了平台。     

基于P3D的飞机飞行航迹数据回放演示程序设计

在传统的飞机飞控系统教学中,通常以曲线形式显示飞机的姿态、舵面等数据,直观性不强,学生的学习难度较大,针对这一问题,利用虚拟仿真技术,基于P3D平台,设计了飞机飞行航迹数据回放演示程序,能够直观地将飞机的飞行姿态、舵面等数据以真实形象的三维场景表现出来,降低了学生的抽象思维难度,提高了学习效率。     

舵机在回路的半实物飞控实验教学系统

选择某真实舵机作为系统中的实物部件,基于1773光纤数据总线、串口通信、系统仿真等实用技术,构建了舵机在回路的半实物飞控实验系统.该实验系统具有技术先进,与实际工程应用紧密结合的特点,能够有效地提高学生工程实践、综合运用能力.阐述了实验系统的组成及工作原理、功能特点、可进行的实验项目、系统测试与建模、系统设计与实现.     

卫星通信组网虚拟仿真实验平台建设

文章介绍了卫星通信组网虚拟仿真实验教学平台建设情况.基于该平台设计了虚拟仿真实验教学环境、教学内容和教学活动.利用Unity 3D建模、真实计算引擎等技术,实现了卫星通信空间段、地面段、星-地链路、通信系统的三维重现和仿真运行,还原了卫星通信整体设计过程.该平台能够使学生在逼真互动的真实场景中建立卫星通信的系统认识,避...     

PLC虚拟仿真实训教学平台建设探索

基于VRML开发了PLC虚拟仿真实训平台。该平台采用B/S架构,客户端使用ActiveX完成3D虚拟现实场景的渲染,核心功能模块包括与仿真软件交互模块、原理图计算模块和原理动画模块,可供学生进行理论学习、原理图绘制及实物接线、程序编制、完成并提交实训报告。学生可不受时间和空间的限制地完成虚拟互动实训,完成PLC软硬件协同设计,实现完整的系统搭建以及逼真场景的仿真调试。     

复合材料热压罐成型工艺虚拟仿真实验设计

为了解决复合材料热压罐成型工艺实验高危、低效、高成本的难题,提高实验的交互性、实用性和覆盖面,利用Unity 3D、3D Studio Max和Maya等软件设计开发了复合材料热压罐成型工艺虚拟仿真实验,并依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台开放运行,将高危低效的热压罐成型实物实验教学转换为无危高效的虚拟仿真实验教学....     

民用飞机飞控仿真系统研究

在现有飞行仿真技术研究的基础上,结合飞行控制系统功能原理,利用虚拟现实技术建立精确的飞控仿真系统,尽量逼真地模拟民用飞机飞行。探讨飞控仿真系统的原理,分析说明飞控仿真系统的功能,研究飞控仿真系统的技术要求,最后重点研究飞控仿真系统的软件设计。     

消失模铸造虚拟仿真实验系统的实现与应用

为满足消失模铸造实验教学的需求,基于Unity3D引擎开发了一套消失模铸造虚拟仿真实验系统。该系统包括演示、认知、操作、考核等4个模块,完整再现了消失模铸造的工艺流程,引入了虚拟实验的交互操作,提供了实验考核模块,解决了传统消失模铸造实验教学的难点。该虚拟仿真实验系统能够很好地辅助教学,提高学生的学习兴趣,培养学生的自主学习能力,可在高校实验教学中推广应用。     

基于Unity3D的MTS虚拟仿真实验系统设计

结合混凝土材料性能实验教学的实际情况,采用Unity3D技术开发了材料测试系统(MTS)虚拟仿真实验系统。该虚拟仿真实验系统与实际混凝土性能实验密切结合,其中演示模式提供了5个实验的标准操作流程视频;操作模式可以互动实现MTS的主要操作步骤、参数修改和结果输出等功能。虚拟仿真3D沉浸式操作模式可提高学生的学习兴趣,便利式操作模式可降低训练成本,交互操作模式可促进老师与学生的教学互动,这对强化学生对实验操作流程的记忆和提高教学效果具有重要的意义。     

机械设计基础虚拟仿真实验平台的设计与实现

针对传统实验受时间、空间、资金和场地限制的问题,构建了机械设计基础虚拟仿真实验平台。以Unity 3D虚拟引擎为载体,利用UG、3dsMax、C#完成平台的开发。以减速器拆装实验为例阐述了平台的结构组成。     

基于双控系统的自动仓储实验平台

针对教学和企业培训需求,开发了一套集电气、机械、气动、触摸屏、仿真、计算机通信技术于一体的自动仓储实验演示平台,平台以三菱和西门子PLC为控制核心,通过4自由度的机械手完成物料的自动存取。平台特点是可实现双系统联合控制、在线仿真和人工智能仓储。本文从平台的硬件设计、工作过程、上下位机编程等几方面介绍了平台的功能和构成,最后对实验平台的分步教学作了系统的说明。     

Unity3D下构件化虚拟仪器功能实现方法

三维虚拟现实漫游仿真和虚拟仪器实验过程仿真是目前两种主要仿真手段,前者能够很好地模拟真实实验场景,后者则能更好地仿真实验细节。为了解决传统虚拟实验交互性弱、开发周期长等问题,提出了一种Unity3D下的构件化虚拟仪器功能实现方法。首先在Unity3D平台上开发多种标准化、可复用的虚拟仪器;然后将虚拟仪器引入虚拟现实场景中,并通过基于事件中心的观察者模式实现虚拟仪器的通信和数据流动;最后,依据构建的虚拟仪器开展典型机械工程测量实验。结果表明,与传统虚拟实验相比,该方法具有更好的真实性、交互性,同时构件化的思想缩短了开发周期。     

基于Exata的数据链通信教学平台设计

针对军事院校数据链通信课程中实际操作装备较少的问题,研究并设计了一种基于Exata的数据链半实物网络仿真平台。首先介绍了Exata的网路仿真工具的结构与特点,然后通过设计一种基于TMDA协议、多节点的Link16的数据链半实物网络模型过程,详细论述了基于Exata仿真平台的大规模、半实物数据链通信装备组网过程,得到了实验结果。仿真结果表明,该平台满足了数据链通信教学中的应用,可以通过观看网络运行动画、分析组网仿真数据,让学生更容易、更深入地理解数据链通信传输的流程,有效提高了教学效果。     

基于OPC技术的先进控制半实物实训平台设计

基于CDIO实验室现有自动化生产线实训平台,利用OPC通信构建了先进控制半实物实训平台,充分发挥了组态王在界面设计和MATLAB在算法设计与仿真方面的优势,实现了控制器和监控系统之间的数据交换,降低了先进控制策略应用于实物实训装置的复杂性。以水平双容水箱液位单神经元PID控制项目为例,详细介绍了整个实训平台的实训过程。实际教学效果表明,该先进控制半实物实训平台方案合理,运行稳定,有效拓展了原有自动化生产线实训平台的应用范围,激发了学生实训的兴趣。同时,该平台有利于学生更专注于先进控制算法的理论和实践研究,增强了实训的目的性。     

手机组装数字化车间设计与实现

在智能制造背景下,为提高手机组装车间的智能化程度与生产效率,基于自研产线仿真软件搭建虚拟车间.利用3D Max和Unity3D实现模型优化与厂房构建,嵌入Unity3D可执行程序至产线仿真软件框架中以实现视图优化;导入虚拟车间项目,通过物理车间数据的采集、存储和解析实现模型驱动;最终基于原有产线仿真软件框架进行开发,实...