面向现代控制理论实验教学的倒立摆虚拟仿真系统

针对现代控制理论实验资源紧张问题,提出一种基于倒立摆机理模型的开放式虚拟仿真系统开发方法。首先,根据装置机理建立倒立摆系统的状态空间模型;然后应用LabVIEW软件绘制倒立摆装置操作界面,并编制后台程序实现其模型仿真;最后利用OPC技术实现虚拟仿真系统变量数据的共享,以方便学生测试控制算法。该仿真系统不但具有良好的人机交互界面,能够较好地模拟真实实验装置,而且具有很好的开放性,为学生自主编程留下了充足空间,有助于其创新能力培养。     

过程控制实验装置的机理建模与虚拟仿真软件开发

提出一种基于机理模型的实验室装置虚拟仿真软件开发方法。以过程控制实验装置A3000水箱系统为仿真对象,首先用机理分析法建立其数学模型,并采用实验测试法辨识模型中的未知参数,然后利用LabVIEW软件开发工艺流程界面、PID控制器界面和相应的后台程序框图,从而建立该实验装置的虚拟仿真软件。该软件能够较好模拟真实实验装置的特性变化,有助于学生熟悉工艺流程和控制方案,有助于学生深入讨论实验过程,为进一步开展创新性实验提供平台支撑。     

基于多机器人自动分拣系统的虚实结合实验平台

以多机器人自动分拣系统为典型案例，在实物平台基础上设计了虚拟仿真平台。基于SolidWorks三维建模软件为分拣机器人设计专用夹具，在GT Works软件中设计PLC程序，使用GT Designer软件设计触摸屏人机交互界面，在ROBOGUIDE仿真软件中构建平台的布局，通过该软件中的虚拟示教器实现机器人的离线编程和仿真。虚拟仿真平台打破了时空限制，既可作为PLC、人机界面组态以及工业机器人技术等课程的综合仿真平台，也可作为工业机器人实训课程的实践平台。     

面向复杂工况模拟与识别的有杆抽油系统仿真平台开发

针对实验室装置资源有限且难以演示复杂工况的问题,构建了基于机理建模的有杆抽油系统虚拟仿真实验平台。首先立足于工艺机理分析建立有杆抽油系统的数学模型,不仅模拟过程正常工况,而且实现对多种复杂井下故障工况的仿真;然后利用MATLAB和LabVIEW混合编程方式构建相应的虚拟仿真实验平台;最后,在该平台上进一步开发基于极限学习机的工况分类模块,以实现对不同工况的识别。所设计的仿真实验平台不但能够有效模拟有杆抽油系统实验装置的基本工艺特性,而且具备复杂故障工况模拟和识别能力,进一步扩展了实际装置的功能,有助于学生深入开展创新性实验研究,从而促进学生实践能力的培养。     

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...     

基于Unity3D的恒压供水虚拟实训教学装置开发

针对高校电气控制课程实训平台数量不足、实训内容简易匮乏和学生工程实践能力差等问题,选择生活中较为典型的恒压供水系统作为教学载体,设计了恒压供水虚拟实训装置。系统采用3ds Max建立水泵、压力传感器、水池等三维模型,利用Unity 3D开发恒压供水上位机虚拟仿真软件,以PLC、变频器和继电器等搭建硬件控制电路作为下位机,上位机仿真软件和下位机硬件控制电路通过通信接口模块连接交换数据,实现了融合虚拟场景和硬件控制电路的虚拟实训装置的开发。结果表明,虚拟实训装置能够有效降低实训设备成本,弥补实验设备数量不足,充实实训内容,提升学生工程实践能力。     

机械手表虚拟装配系统的开发

以虚拟现实装配技术为理论依据,基于EON Studio虚拟软件开发了机械手表虚拟装配仿真系统。利用SolidWorks三维建模软件建立机械手表三维真实感实体静态模型,将三维手表模型导入EON Studio中。通过传感器触发、路由机制和事件驱动实现人机交互,深入分析了包括自动装配、运动控制和碰撞检测等关键系统设计模块。以Visual Basic为开发工具集成机械手表前阀部分、能源装置和传动轮系等八大部分虚拟装配,实现应用程序对EON Studio模拟程序的加载,最终完成了机械手表虚拟仿真系统的开发,对促进实际机械手表装配与维修培训或教学具有重要的指导意义。     

虚拟仿真实验教学中心开放共享模式的探索

以国家对高校实验室开放共享优质实验资源促进教育公平化的要求为背景,分析了目前国家级虚拟仿真实验教学中心开放和资源共享现状。以北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心为研究对象,提出了虚拟仿真中心特色化、立体化、信息化的开放共享模式,同时设计了基于模糊层次分析法的虚拟仿真中心开放共享模式评价方法,并对后续研究进行了展望。     

高校工学类虚拟仿真实验一流课程共享现状分析及思考——基于国家虚拟仿真实验教学课程共享平台工学课程数据分析

虚拟仿真实验课程开放共享是国家提高实验教学质量、促进高校协调发展的重要举措。基于国家虚拟仿真实验教学课程共享平台中工学一流课程的校外共享实验人次、课程浏览量、实验人数等数据以及机械类课程的远程共享实验运行情况的统计研究,分析工学虚拟仿真实验一流课程开放共享现状,指出影响课程共享应用的主要问题,在教师观念转变、项目内容优化、制度保障及评价体系改善三方面提出相应的建议。     

水电模拟实验虚拟仿真教学平台的设计

以相似理论为指导思想,采用数值仿真技术,设计了虚拟仿真水电模拟实验平台。它基于Matlab平台,对实验过程中出现的电场进行数值模拟,并通过面向对象的编程技术,将仿真的结果嵌入到VB开发的软件框架中,实时模拟实验室的操作步骤。水电模拟实验虚拟教学平台由电场模拟、电路模拟、移动测量、数据显示和实验指导模块构成。前4个模块分别对应物理模拟实验装置中的油藏模拟、低压电路、测点定位、数据采集系统,第5个模块是为了满足实验教学的需求而增加设定的。以具体的实验为例,验证了所设计的实验平台的可行性和有效性。相对于常规的物理模拟实验系统,虚拟实验系统具有节约实验耗材、课时安排灵活等优势,具有较强的实用意义和推广意义,教师可利用仿真虚拟实验平台辅助物理模拟实验课程教学,以达到最优的教学效果。