自动控制原理虚拟实验平台的设计与应用
自动控制原理虚拟实验平台的设计与应用
采用虚拟实验平台对于提高实验效率和准确性有着积极的意义，目前在我国正成为研究、设计、开发的热点。文章对自动控制原理虚拟实验平台的设计、研制、应用进行了分析，结合其特点和功能，提出了虚拟实验平台的一些设计思路。
标签：自动控制原理；虚拟实验平台；设计；应用
一、虚拟实验平台的设计
1.设计策略
在实验中，如果用物理实验设备作为检测方法，那么需要实验仪器（通常包括通用示波器、信号发生器、记录仪、模拟计算机）中的三种同时工作，如果实验的人数很多，那么就会用到大量的实验仪器，非常不划算，因此虚拟实验平台必须解决这一问题，在虚拟实验平台上实现每个实验仪器的使用，提高实验效率和实验的科学性。
2.功能设计
虚拟实验开始既要发挥通用示波器、信号发生器、记录仪和模拟计算机等实验仪器的作用，又要为验证性试验提供有效的分析工具，如频率特性、时域特性等，还要为设计性实验提供典型环节，如积分环节、比例环节、慣性环节等。
3.硬件设计
虚拟实验平台的硬件采用通用PC数据采集卡，主要的技术指标为：16路模拟输入，采样速率100kHz，输入电压+10V，2路模拟输出，输出速率为100kHz，输出电压+10V。
4. 软件设计
采用美国NI公司的虚拟仪器编程语言来进行自动控制原理虚拟实验平台的软件设计和研发，该编程语言以ANSIC为核心，将C语言与用于信息收集、分析和表达的专业工具巧妙地结合，其集成化开发平台、交互式编程方法大大提高了C语言的能力，对虚拟实验平台的软件设计有巨大的帮助。
二、主要功能和技术指标
1.PC数据采集卡的输入/输出接口设计
PC数据采集卡底层I/O操作的效率对虚拟实验平台的性能影响重大，也是虚拟实验平台的关键。因此必须选用高性能PC数据采集卡，同时运用基于DMA
法学虚拟仿真实训平台软件
法源法律实务综合模拟软件 一、产品名称及规格型号 法源法律实务综合模拟软件V1.0 二、产品说明 （一）系统介绍 法源法律实务综合模拟软件是完全模拟诉讼实务中的程序和标准的法律案件审理程序的整个过程的一套训练系统。系统覆盖现今所有法律机构办案流程，通过模拟了解法院、检察院、公安机关、仲裁、行政机构如何进行案件审理，以及在整个诉讼、侦查等过程中，如何去实现自己的诉讼权利等等。系统内置的业务涉及法院、检察院、公安侦查、仲裁、行政复议（处罚）、调解的四十余种诉讼与非讼业务流程。 （二）系统价值 1、通过软件的案件和流程设置，学生通过模拟了解法院、检察院、公安机关、仲裁、行政机构如何进行案件审理，以及在整个诉讼、侦查等过程中，如何去实现自己的诉讼权利等等。 2、软件内置的业务涉及法院、检察院、公安侦查、仲裁、行政复议（处罚）、调解等。 3、软件内置的教学案例为真实的案例，并且在教师端可以进行自由添加删除修改。所谓的真实案例是该案件要求附带整套证据扫描件。 4、教师端可以进行实时庭审的监控以及对实验的所有学生进行实验进度的监控和评分。 5、管理员端可以进行班级、账号的添加，可以对软件的数据进行添加修改（如添加视频）。 6、学生端可以完成老师安排的实验也可以自行添加实验进行练习（实验的业务详见参数），可以进行单人多角色模式和多人互动模式进行操作，庭审中即可用语言视频操作也可以用文字录入模式进行操作。 7、业务流程以流程图式和 flash两种方式嵌入，即让学生和教师快速清楚了解诉讼侦查等业务的整个概况，又增加了趣味性。
8、考核功能：具有主观与自动评分相结合来（实验完成的时间、完成程度、教师预先设定的实验要求）考核学生的整个实验。 9、诉讼流程：系统用流程图跟踪颜色变动方式来显示，可以清楚直观的显示学生的实验情况，以及教师对其的监控。 10、实验数据：实验数据可以在教师端口导出所有学生的所有已完成实验的案件文书，可保存WORD打印。 11、软件数据： （1）真实案件 50 例； （2）文书模版：内置 1400 份各类型的法律文书模板； （3）司法案例，内置上千例司法案例、两高公报等; （4）合同模板：内置上千份合同模板库。 （5）法律法规：内置40余万的法律法规、司法解释等 12、软件为B/S架构网络版，客户端没有站点限制。 三、系统优势 A功能： 1、操作模式： 单人模式：单帐号扮演案件中的所有角色，让学生独立完成实验，方便其熟悉诉讼中的每个环节。 多人模式：多帐号互动扮演案件中的角色，让学生之间互动操作来配合完成实验，可根据分析案情、证据、焦点等全面提高法律技能。 2、实验流程： （1）法院： 民事诉讼 A民事一审程序、B民事一审反诉程序、C民事二审程序、D民事非诉特别程序：督促程序、E民事非诉特别程序：公示催告程序F民事非诉特别程序：企业破产程序、G民事特别程序：选民资格案件程序H民事特别程序：宣告公民失踪和宣告公民死亡案件程序、I民事特别程序：认定公民无行为能力或者限制行为能力案件程序、J民事特别程序：认定财产无主案件程序K民事特别程序：宣告婚
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
网络实验室方案的设计与建设
网络实验室设计和建设方案 建设目标：针对高校教学的需求提出了计算机网络实验室建设的总体构思,设计基于思科网络设备的网络实验室建设与维护方案,并予以实施。 关键词:计算机网络实验室、方案、实施 随着信息技术的迅速发展,网络技术已经渗透到社会生活的各个层面,社会对计算机网络技术人才的需求量与日俱增,因此培养具备网络设备配置、管理维护、安全管理能力的人才成为计算机专业的一项重要任务。计算机网络是一门与实践结合紧密的课程,而许多学校由于实验条件不足,在进行该课程的设置时重理论、轻实践,造成学生对计算机网络学习积极性不高,缺乏深刻理解,实践能力薄弱。为解决这个问题,就必须加强计算机网络实验室的建设,培养学生的实际动手能力,才能为社会输送合格的网络技术人才。 1实验室的总体构思 实验室的方案设计基于以下几个方面考虑: (1)内容丰富 实验室设备能涵盖局域网、广域网、无线、网络安全、VoIP、综合布线等实用技术功能模块,在此基础上实现实践课程与理论课内容的紧密结合,全方位为学生提供实践动手的机会。 (2)设备完善 同类网络设备具备多种不同的型号,为学生在实验中提供广泛的操作平台,在对比中学习,学习中对比,进一步拓宽眼界。
(3)拓扑灵活 灵活的拓扑设计只需要通过简单的跳线即可改变拓扑,满足多种实验要求, 并且可以根据多种需求进行扩展,让学生在实验中有机会充分发挥创新能力,根据实验目的自行完成实验的设计与配置,并且可实现实验室内部网络与校园网 的轻松连接。 (4)易于维护 紧凑连续的实验课程安排要求在一个班级完成实验后能够迅速恢复实验设备,以免影响下一个班级的上机使用,这就需要一个易于维护与恢复的实验环境,包括对网络设备及终端计算机的恢复。 (5)安全可靠 设备系统具备较高的安全性、容错能力,并且能防止内部网络受到外部攻击和感染病毒,保证网络设备以及终端计算机的安全。 (6)环境友好 结合多媒体教学,加强教与学的互动,让学生边学边做,边做边学。 2 实验室的实施方案 经过多方面考察与研究,鉴于CISCO公司提供业界范围最广的网络硬件产品及其较完善的技术方案,建设计算机网络实验室采用CISCO的网络设备,其中主要网络设备清单见表1。从实验室建设的总体构思出发,方案主要包括了五大模块:核心机房、实验机柜组、终端实验用计算机、无线设备、教学用多媒体设备。实验室总体拓扑见图1。
一站式虚拟实验平台的设计与建设
一站式虚拟实验平台的设计与建设 摘要：本文提出一站式虚拟实验平台设计与建设方案，利用现代信息技术搭建一个集教、学、考于一体的一站式虚拟实验平台，为开放性实验教学和优质教学资源的建设提供平台。该平台具有教学过程和教学资源的“整合性”与“共建共享性”等特点。实践证明，该实验平台能整合职业院校多种专业的实验“教”与“学”资源，为学生多样化的技能训练提供较全面的一体化实践平台，同时提高了优质信息化资源的覆盖率和利用率。 关键词：教育信息化；共建共享；虚拟实验平台 中图分类号：TP311.56 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）07-0074-04 一、引言 与普通教育不同，职业教育以就业为导向，具有专业性、实践性、应用性、操作性、技能性等特点[1]。其中，技能教育是职业教育的核心。而当前的职业教育中，存在以下的问题： （1）实验实训设备昂贵，数量有限，损耗比较严重并且型号落后，更新换代难以跟上科技发展的步伐。而社会对技能型人才的需求使得职业院校不断扩招。这就造成了有限
的实验资源与大规模学生的教学需求之间的矛盾。 （2）教学过程中涉及高危或极端环境的技能操作，如核电站、矿井采煤等专业操作，涉及不可及或不可逆条件下的操作，如心脏搭桥手术，煤制乙炔工艺，以及一些高成本、高消耗、大型综合操作训练，如船舶建造、飞机发动机的装配等缺乏有效的实训资源，无法经常开展实训。 （3）受课程内容影响，配套的实验实训或“片段式”的企业案例使学生只注重专项技能训练，忽略了对行业整体技能的培训。“只顾埋头拉车，不会抬头看路”导致学生缺乏行业性思维，就业灵活性和适应性大大降低。另外，目前的教学资源存在着分散和不连贯的现象和缺乏信息化和体系化的建设，导致其不能形成一个有机整体，甚至某些优秀教学资源没能传承下去和被持续地应用。 （4）现有的实验实训无法及时跟踪、反馈学生的实践结果，加上评价体系单一，缺乏让学生不断修正、提高和完善的阶段性建议和步骤。 以上原因造成学生缺乏兴趣，积极性不高，动手实践能力差等问题，与职业教育提高学生职业技能，培养学生职业素养的初衷不一致[2]。 二、一站式虚拟实验平台的设计方案 通过信息技术与教育过程、内容、方法和质量评价深度融合，提高实习实训、项目教学、案例分析、职业竞赛和技
自动控制原理MATLAB仿真实验
传递函数及方框图的建立（典型环节） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK 的使用 MATLAB 中SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB 软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK 仿真环境下。 2．选择File 菜单下New 下的Model 命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。 3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下: 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink 下的“Continuous ”，再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2）改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK ，即完成该模块的设置。 3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。 4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source ”，将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks ”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope ”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum ”图1-1 SIMULINK 仿真界面 图1-2 系统方框图
北航自动控制原理实验报告(完整版)
自动控制原理实验报告 一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、实验目的 1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系 2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法 3、学习阶跃响应的测试方法 三、实验内容 1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据 一阶系统 系统传递函数： 由电路图可得，取则K=1，T分别取：0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析 （1）当T=0.25时，误差==6.12%； （2）当T=0.5时，误差==1.32%； （3）当T=1时，误差==3.58% 误差分析：由于T决定响应参数，而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。 实验结果说明 由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。 二阶系统 图1.1 图1.2 图1.3
系统传递函数： 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注：T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。 误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3
虚拟仿真实验教学中心平台建设方案
湖北警官学院虚拟仿真实验教学建设方案 一、方案背景 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）精神，根据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。其中虚拟仿真实验教学的管理和共享平台是中心建设的重要内容之一。 目前，大多数高校都有针对课程使用实验教学软件，但由于每个专业或课程的情况不同，购买的软件所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。由于学校管理工作的复杂性，各校乃至校内各专业的实验教学建设大都自成体系，各自为政，形成了“信息孤岛”。主要面临如下问题：? 管理混乱，各种实验教学软件缺乏统一的集中管理。 ? 使用不规范，缺乏统一的操作模式和管理方式； ? 可扩展性差，无法支持课程和相应实验的扩展； ? 各系统的数据无法共享，容易形成“信息孤岛”； ? 缺乏足够的开放性； ? 软件部署复杂，不同的软件不能运行在同一台服务器上； 二、方案目标 该方案的目标就是高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。平台要实现学校购置的所有实验软件统一接入和学生在平台下进行统一实验的目的，通过系统间的无缝连接，使之达到一个整体的实验效果，学校通过该平台的部署，不仅可以促进系统的耦合度，解决信息孤岛的问题，还可以使学校能够迅速实施第三方的实验教学软件。 平台提供了全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括：门户网站、实验前的理论学习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的智能指导、实验结果的自动批改、实验成绩统计查询、在线答疑、实验教学效
自动控制原理课程设计MATLAB仿真
目录 概述 (1) 一、实验目的 (1) 二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能 (1) 三、控制系统仿真时常用的方法和指令 (2) 1、控制系统仿真时常用的方法 (2) a、数学仿真 (2) b、半物理仿真 (2) c、全物理仿真 (2) 2、控制系统仿真时常用的指令 (2) 1)、Bode图 (2) ①、绘制Bode图 (2) ②、系统的增益裕度和相角裕度 (2) 2）、Nichols图 (3) 3）、Nyquist图 (3) 4）、一般频率响应图 (3) 5）、频率响应的奇异值图 (3) 6）、绘制根轨迹 (4) 四、实验内容 (4) 五、心得体会 (22) 六、参考文献 (22)
概述 MATLAB 是一种直观、高效的计算机语言，同时也是一个科学计算平台。 它的伴随工具Simulink 是用来对真实世界的动力学系统建模、模拟仿真和分析的软件。我们可将综合性和设计性实验项目通过MATLAB 在计算机上仿真，使系统的观察实验的动态过程。目前，MATLAB 已经成为我们当代大学生必须掌握的基本技能，在设计研究单位和工业部门，MATLAB 已经成为研究和解决各种具体工程问题的一种标准软件。在完成了验证性、综合性和设计性实验后，课程设计必不可少。课程设计是工科实践教学的一个重要的环节，目的是培养我们综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法和能力,实现由知识向技能的初步化。所以课程设计是培养我们思维创造能力最有效的途径。 一、实验目的 1、培养理论联系实际的科学态度，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识 的能力。 2、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种（矫正） 装置的作用及用法，能够利用不同的分析方法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。 3、学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统的仿真与调试。 4、锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。 二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
网络实验室建设方案
网络实验室建设方案
目录 一、网络实验室建设背景 (3) 二、大学网络实验室需求分析 (5) 2.1开放的实验设施平台 (5) 2.2有效的实验平台管理和实验业务管理 (5) 2.3丰富、清晰的培训教材 (5) 2.4师资培训新技术交流 (5) 2.5权威认证培训 (6) 2.6技术服务保障 (6) 三、H3C网络实验室解决方案 (7) 3.1.网络基础架构 (7) 3.2.网络安全 (7) 3.3.WLAN无线通讯系统 (9) 3.4.IP存储 (10) 3.5IP-监控 (11) 四、H3C实验室管理方案 (13) 4.1实验平台管理 (13) 4.2智能的实验过程管理 (15) 4.3严格的学员实验行为管理 (16) 4.4灵活的学员管理模式 (17) 4.5强大的实验结果和实验成绩管理 (17) 4.6先进的网络教学管理模式 (18) 4.7完备的网络实验教材 (18) 4.8远程开放实验室 (19) 五、H3C网络实验室的相关服务 (20) 5.1实验教材 (20) 5.2师资培训 (24) 5.3新技术、新应用定期交流 (25) 5.4实验室设备维护服务 (25) 5.5共建华三授权培训中心 (27) 六、H3C网络实验室方案优势 (29) 6.1.涵盖IP所有技术领域的网络技术实训方案 (29) 6.2.市场、品牌优势 (29) 6.3.完善的培训认证体系 (30) 七、应用案例 (32) 7.1.北京信息管理学校网络实验室 (32) 7.2.上海科技管理学校专业存储实验室 (32) 7.3.网络实训室用户名单 (33) 7.4.网络学院及网络实验室用户名单 (33)
基于云计算的虚拟仿真实验平台设计
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/4818817310.html, 基于云计算的虚拟仿真实验平台设计 作者：崔连敏 来源：《软件导刊》2015年第11期 摘要摘要：针对高校虚拟仿真实验平台存在的重复投入、资源无法共享等问题，探讨云计算及其特点，提出基于云计算的虚拟仿真实验平台的架构模型，设计基于云计算的虚拟仿真实验平台，并介绍实验平台的功能和特点。 关键词关键词：云计算；虚拟仿真；实验平台；平台设计 DOIDOI：10.11907/rjdk.151843 中图分类号：TP302 文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2015）011000602 基金项目基金项目：上海市青年教师资助计划（1014204804）；上海市教委重点课程项目（2015）；2015年度上海理工大学“精品本科”教学改革项目（2015-JPBKZ-017） 作者简介作者简介：崔连敏（1988-），女，河南新乡人，硕士，上海理工大学实验室管理与服务中心助理实验师，研究方向为物理实验、信息技术。 0引言 虚拟仿真实验利用计算机网络技术和多媒体技术，通过计算机模拟实际实验操作，演示实验中的图形、文字、数据等信息。虚拟仿真实验打破了传统实验教学课时有限、场地固定等限制，提升了实验教学效果。随着信息技术和虚拟现实技术的发展，国内很多高校都建设了虚拟仿真实验室。然而许多高校建设虚拟仿真实验室时存在硬件重复投入、服务器闲置率高、建设及维护成本高、数据资源无法共享等问题。云计算技术被认为是一项继个人电脑、互联网技术后的信息技术革命性的新技术，在诸多领域都得到应用。借助云计算技术搭建虚拟仿真实验平台，对校内各实验中心的虚拟仿真实验平台统一部署和维护，能够整合硬件和软件资源，降低平台开发和搭建成本，实现信息资源共享。 1云计算虚拟仿真平台的优势 云计算是分布计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载均衡和热备份冗余等传统计算和网络技术发展融合的产物。云计算致力于解决网络平台的通讯、存储和资源利用等问题。自2006年Google公司首席执行官首次提出云计算的概念以来，云计算技术发展十分迅速。目前Google、IBM、亚马逊、微软、SUN等国际化大公司纷纷推出了自己的云计算平台，国内华为、阿里巴巴、腾讯、百度等也相继启动了云计算项目。典型的云计算架构分为基础设施层、
建筑工程仿真实训平台
建筑工程虚拟仿真实训平台 三好建筑工程仿真实训平台GS2013 一、概述 三好建筑工程仿真实训平台2013，是以Unity3D为平台，结合当前最为流行的三维仿真技术，专门为开设有建筑类专业的中、高等院校而开发，以解决建筑类专业学生的实习实训任务为目标而打造的一款综合性系统软件。整个软件以当前施工现场流行的施工工艺和施工管理为主线，以真实的施工项目为背景而开发，人机交互加三维场景，将整个建筑工程搬进实训室，使学生身临其境，不出校门，即可完成实习、实训任务。从而达到学校育人和企业用人的无缝对接。 现阶段院校建筑类专业课程授课过程中所存在的情景教学资源少、实训操作场地局限、实训操作道具成本较高、重复利用率低等情况，以及学生就业方向对技能的要求，分模块化配套建筑信息化教学课改的专业核心内容，进行虚拟操作体验，从而达到理论结合实践，实践贴近实际的效果。对于提高建筑行业整体水平有较高的指导性和先进性，对提高行业综合实力意义重大。
二、系统介绍 1、功能特点 （1）实现施工管理流程与施工工艺流程同步仿真； （2）场景符合安全文明标化工地要求； （3）菜单形式显示施工任务流程，该任务过程中任意跳转； （4）资料库功能，仿真项目实施过程中所涉及到的图纸、施工方案、各种记录以及其他文件资料。 （5）多视角切换（可根据施工的不同程度，多方位、多视角查看施工情况）；
（6）地图热点，实现三维漫游时的不同场景的快速跳转； （7）远近镜头调整； （8）智能语音提示功能，使得整个软件在运行过程中，更加生动形象。 （9）教学模式顺序展示； （10）仿真模式实现交互； （11）考评模式完成考核；理论考试与实务操作相结合，并记录成绩，更科学，更客观的评价学生对实际知识和技能的掌握情况。 （12）丰富的视频； （13）三维漫游功能。 2、专业实现 （1）真实还原施工现场、仿真展示、交互式操作； （2）平台包含典型案例工程、配套实训图纸、《实训任务书》、内业资料、施工管理流程、施工工艺流程； （3）典型工程案例（该工程包含地下室，地上为框支剪力墙、剪力墙结构），囊括现行施工工艺流程；现实生活中的真实项目，项目建筑面积不低于50000平米，楼高不低于50米。 （4）包含各阶段施工图纸、施工方案、技术交底、安全交底，并同步生成工程配套的各种技术资料和施工记录；
自动控制原理MATLAB仿真实验
自动控制原理MATLAB仿真实验 实验一典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用 MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。 2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。 图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图
3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下: 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink 下的“Continuous ”，再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2）改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK ，即完成该模块的设置。 3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。 4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source ”，将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks ”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope ”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum ”图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式（改变正负号）。 7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。 8）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“”按钮，便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope ”元件，即可看到响应曲线。 三、实验原理 1．比例环节的传递函数为 221211()2100,200Z R G s R K R K Z R =-=-=-== 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。
智慧试验室建设方案
. （一）建设目标 1.实现无人值守实训课 通过物联网控制系统的应用，实现学生根据学校制定的实训课表或自主预约计算机实训室并上机实践的功能，从而解决由于无人值守实训课，导致计算机实训室使用率低的问题。 2.考核学生实践课时完成率 系统运行过程中实时记录学生上机真实数据，学校可根据相关数据自动生成的统计表对学生完成课时情况进行考核。 3.智能门禁及电源控制 通过门禁控制系统、电源控制系统的智能控制，实现在无人值守的情况下计算机实训室门禁及电源的正常开/关功能。 4.智能数据统计分析 以系统在运行过程产生的大量真实数据为基础，利用相关功能模块，实现系统自动生成相关统计分析报表的功能。如：设备使用率、实践教学统计、学生自主上机统计、实践课程统计等。 三、建设内容 平台基础功能要求 平台可将各系统组成部分及基本信息进行录入和设置，达到系统智能运行管理的目的。能根据学校的实际需要扩展多项业务应用模块，丰富系统管理功能。 1.基础管理 基础数据管理中心是实训室管理平台运行的核心支撑系统，配置学校实训室、师生和控制点的基本信息，为设备的智能控制提供地理位置及操作权限等。包含组织结构管理，角色管理，班级管理、用户及卡片的管理，学期及课节的管理，课程及项目管理，控制点管理等。 2.教学实践管理 1）平台支持与教务系统进行对接，可直接导入实验课表电子档。 2）平台支持课程发布，管理员或指导教师能根据实际需求发布临时课程，课程发布后平台自动向相关师生推送信息。 3）平台支持临时课程调整，并具备自动逻辑冲突判断功能。减少教师临时调换上课时间的操作流程，并能将课程的调整信息实时送达相关人员。 4）平台支持课程删除功能。管理员或相关教师可以将不需要的实验课程进行删除，并将相关信. . 息推送到相关人员。 5）平台支持课表查询功能，可实时查看相关课程信息。 6）学生能查询个人的实践记录，管理人员可查询全体学生的实验记录，包括时间、地点、课程等信息。 7）支持当前实验信息查看，包括：实践课程、地点、上课时长及考勤等信息。 3.智能控制 1）远程控制 平台能通过PC机和移动设备对实训室的门禁电源执行远程开关，能对实训室多媒体设备执行远程开关功能，能远程查看设备实时运行状况。
自动控制原理实验
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间 2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
自动控制原理仿真实验
实验一一阶惯性系统特性仿真分析 1 实验目的：熟悉仿真模块及参数设定方法，研究一阶惯性环节闭环传递函数参数T和K对系统单位阶跃响应性能的影响。 2 实验方法：利用SIMULINK建立系统结构图。见图1。 3 实验内容：按照仿真图要求，从SIMULINK库中取出相应的模块，并连接闭合的系统结构图。闭环传函G(s)=K/(Ts+1),K=1,T=0.2秒，观察阶跃相应曲线。重复改变T 分别为0.5秒、0.8秒观察阶跃相应曲线的变化。计算一阶系统的动态响应指标tr和ts。 4 实验步骤：启动计算机，运行Matlab软件，启动Simulink程序，按照内容要求组装控制系统，做好实验准备。 5 实验结果分析及结论： ①求出一界系统单位阶跃响应函数表达式，计算T=0.2,0.5,0.8时的响应指标tr和ts。 ② T逐渐增大时，上升时间tr和调节时间ts怎样变化？ ③ T逐渐减小时，系统的闭环极点怎样变化？ ④ T一定K增大时，系统的tr和ts怎样变化？闭环极点怎样变化？ ⑤一界系统一定稳定吗？为什么？ ⑥结论。 图1 一阶系统仿真
实验二二阶系统单位阶跃响应仿真分析 1 实验目的：学习利用SIMULINK库中的模块构成二阶系统的方法。分析二界系统的阻尼系数zhita对系统稳定性的影响。 2 实验方法：利用SIMULINK建立系统结构图。见图2。 3 实验内容：选择适当的仿真模块构成上述系统。令Wn=1。别选取zhita=1.5>1(过阻尼)、zhita=1(临界阻尼)、0 自动控制原理虚拟实验平台的设计与应用 采用虚拟实验平台对于提高实验效率和准确性有着积极的意义，目前在我国正成为研究、设计、开发的热点。文章对自动控制原理虚拟实验平台的设计、研制、应用进行了分析，结合其特点和功能，提出了虚拟实验平台的一些设计思路。 标签：自动控制原理；虚拟实验平台；设计；应用 一、虚拟实验平台的设计 1.设计策略 在实验中，如果用物理实验设备作为检测方法，那么需要实验仪器（通常包括通用示波器、信号发生器、记录仪、模拟计算机）中的三种同时工作，如果实验的人数很多，那么就会用到大量的实验仪器，非常不划算，因此虚拟实验平台必须解决这一问题，在虚拟实验平台上实现每个实验仪器的使用，提高实验效率和实验的科学性。 2.功能设计 虚拟实验开始既要发挥通用示波器、信号发生器、记录仪和模拟计算机等实验仪器的作用，又要为验证性试验提供有效的分析工具，如频率特性、时域特性等，还要为设计性实验提供典型环节，如积分环节、比例环节、慣性环节等。 3.硬件设计 虚拟实验平台的硬件采用通用PC数据采集卡，主要的技术指标为：16路模拟输入，采样速率100kHz，输入电压+10V，2路模拟输出，输出速率为100kHz，输出电压+10V。 4. 软件设计 采用美国NI公司的虚拟仪器编程语言来进行自动控制原理虚拟实验平台的软件设计和研发，该编程语言以ANSIC为核心，将C语言与用于信息收集、分析和表达的专业工具巧妙地结合，其集成化开发平台、交互式编程方法大大提高了C语言的能力，对虚拟实验平台的软件设计有巨大的帮助。 二、主要功能和技术指标 1.PC数据采集卡的输入/输出接口设计 PC数据采集卡底层I/O操作的效率对虚拟实验平台的性能影响重大，也是虚拟实验平台的关键。因此必须选用高性能PC数据采集卡，同时运用基于DMA 目录 安徽省新华学院................................................................................................... 错误!未定义书签。第1章网络实验室的建设目标....................................................................... 错误!未定义书签。 实验室建设的目标和意义................................................................................. 错误!未定义书签。第2章规划方案简介 ........................................................................................ 错误!未定义书签。 实验室设备汇总................................................................................................. 错误!未定义书签。.实验室设备拓扑图.............................................................................................. 错误!未定义书签。 试验台拓扑图..................................................................................................... 错误!未定义书签。 实验室机柜图..................................................................................................... 错误!未定义书签。第3章实验室组网配置 .................................................................................... 错误!未定义书签。 实验室设备连线以及接口规划方案 ................................................................. 错误!未定义书签。 实验室设备的网络地址分配 ............................................................................. 错误!未定义书签。 1、学生机区域IP地址规划............................................................................ 错误!未定义书签。 RCMS地址规划 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 实验室各设备密码的配置................................................................................. 错误!未定义书签。 3760-1/2 设备的具体配置命令 ......................................................................... 错误!未定义书签。 （1）S-3760-1配置 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 （1）S-3760-2配置 ......................................................................................... 错误!未定义书签。 沈阳工程学院 毕业设计（论文）开题报告机械设计虚拟实验平台的开发 系部：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：黄善兴 指导教师： 开题时间：2012 年 3 月 1 日 一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势 1.背景分析 随着计算机多媒体技术和网络通信技术的迅速发展，信息时代的学习、生活方式都发生了重大变革。作为培养和提高学生动手实践能力、观察能力、分析问题和解决问题能力等方面有着先天优势的实验教学是高校教育改革的关键问题之一。目前，我国传统实验教学环节不足、实验资源不均衡，学生创新能力不足，虚拟实验教学环境研究与建设有利于解决当前实验教学中存在的问题。在虚拟实验平台中，学生既可以在虚拟实验台上动手操作，又可自主设计实验，有利于培养的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。学生更易获得相关的知识，科学的指导和敏捷的反馈。虚拟实验平台是未来实验室建设的发展方向。 随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。 2.目的及意义 由于教学资金投入有限，实验教学仪器相对落后，导致了实验教学内容陈旧，机械专业先进的实验、实训设备价格昂贵，资金投入大。目前，实验系统的构建模式不善，实验项目的开发受到影响，实验课仍停留在学生根据老师的讲解进行简单模仿的层面上，学生动手和创新思维能力没有得到有效的训练和培养。另外实验对于时间和空的限制和要求，实验教学模式比较单一和固定，这些都是高校实验教学中普在的问题。 依据学院“依托行业，面向市场，工程教育，职业取向，打造品牌，人民满意”的办学理念；适应我院“十二五规划” 提出的要充分、有效利用现代信息技术，提高人才培养质量与效益的要求；提出机械工程虚拟实验室建设，为教学科研服务，分期陆续建设和完善实验室内容，最终实现完整的教学实训网络平台。 虚拟实验环境的研究与实现，极大地降低了实验室建设成本，缓解了由于财政压力给实验实训教学环节带来的不利影响，有利于学生实践操作能力的培养，因此，虚拟实验教学环境的研究也就具有了极大的经济效益和社会效益，从而引起了更多学者、专家的关注。 3.应用前景分析 基于网络的虚拟实验室是对传统实验教学模式的革新，由于其显明的技术特点，十分适合新世纪人才培养模式，在高校实验教学中具有广阔的应用前景。 ( 1 )计算机网络的迅速普及为虚拟实验室的应用提供了有利的条件目前国内高校互联网技术的应用十分普遍，网络已经遍及到校园的每一个角落。学生既可以通过学校的公用计算机也可以用自己的计算机在宿舍里很方便登陆互联网。便利的上网条件无疑自动控制原理虚拟实验平台的设计与应用
计算机网络实验室规划方案
毕业设计开题报告(虚拟实验平台设计)!