基于MATLAB-GUI自动控制原理虚拟实验平台
基于MATLAB/GUI的自动控制原理虚拟实验平台
摘要:实验是《自动控制原理》的课程学习的重点。为弥补自动控制原理课程常规实验盲目性和可靠性低等缺陷,基于matlab /gui,通过设置图形窗口、调整控件、编写m文件等,设计和开发了自动控制原理虚拟实验平台和仿真软件,通过创建现场菜单完成对各实验界面的集成。该平台可视化和动态效果好,既能完成自动控制原理的实验仿真,又可以进行实际系统的分析、综合以及研究开发。关键词:自动控制原理 matlab语言 gui 实验界面
中图分类号:tp13-4 文献标识码:a 文章编
号:1674-098x(2011)12(b)-0096-01
引言
《自动控制原理》是电气信息类专业的核心课程,理论性强,实验是理解和消化课程内容的重要途径。目前许多高校的实验教学还处于传统模拟实验阶段,利用集成封闭的实验箱,将相应的有源网络
模块连接成典型环节或系统,再施加典型信号,通过示波器观察实
验结果。这种实验方法存在明显不足:(1)实验箱集成度高,学生对实验呈现出盲目性,同时容易损坏仪器设备。(2)知识学习和实验动手操作相互分离,使学生缺乏学习主动性和创造性。(3)由于元件非线性等因素,使实验结果与理论知识差异较大。
matlab是面对科学计算的高性能可视化仿真软
件,gui(graphical user interfaces)是一种新型的图形用户界面。通过matlab/gui设计和开发《自动控制原理》虚拟实验平台,不但
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
虚拟化实验平台建设可行性报告.
附件3 项目可行性报告 一、基本情况 1．项目单位基本情况： 单位名称：广州大学工商管理学院 地址及邮编：广州市番禺区大学城外环西路230号 联系电话：39366823 经济管理实验室为院级中心实验室，中心实验室下设项目管理实验室、金融证券实验室、电子商务实验室、ERP实验室，物流技术实验室、银行模拟实验室和网络控制室。现有教学实验设备377台套，价值790万元，实验室用房1720m2。 2006年经济管理实验教学示范中心被评为校级“实验示范中心”，2007年1月物流实验平台被授予“中国物流技术仿真实验示范单位”。2007年5月经济管理实验教学示范中心更名为经济管理实验教学示范中心。2010年被评为广州市“实验教学示范中心”，2012年被评为广东省“实验教学示范中心” 实验室主要承担教学实验等教学任务，面向全院所有专业开设了专业基础系列实验、物流技术与管理综合模拟系列实验、工程管理综合模拟系列实验、电子商务模拟系列实验、金融证券模拟系列实验、会计综合模拟系列实验等5个系列实验共49门课程， 3．项目基本情况： 项目名称：虚拟化实验平台建设项目 项目类别、一次性 项目属性、购置类、信息化项目 主要工作内容： 广州大学经济管理实验中心目前拥有17台服务器运行着不同的业务系统，针对中心以及专家提出的规划和期望，建议充分利用已有的较高档次的服务器升级作为虚拟平台服务器，每台服务器上都安装配置VMware虚拟架构套件vSphere企业增强版软件，用于在单个物理服务器实体上，利用服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器，从功能、性能和操作方
式上，等同于传统的单台物理服务器。在每个虚拟服务器上，就可以安装配置Windows & linux 操作系统，进而再安装应用软件，这样就可以充分利用现有服务器资源，在服务器层面实现业务系统的整合。 预期总目标及阶段性目标情况； 总目标：通过本项目建设为经济管理实验中心提供所有的基础平台支持，最后形成“云计算”架构的IT基础框架，达到提升IT管理水平的目的。为申报国家级虚拟实验室奠定基础。 阶段性目标：对6台服务器进行虚拟化后，最少虚拟为最少20台完全满足教学逻辑服务器，12T 的存储空间。能提供7x24服务。 主要预期经济效益或社会效益指标； 1）完成实验教学任务 经济管理实验室是专业课教学实验室，实验室主要承担工商管理学院和经济与统计学院的专业实验课程教学任务，涉及到经济学管理学10个本科专业的3000多学生，预计每学年能完成本科实验教学人时数约7万人时。除本科实验教学工作外，实验室还承担技术经济与管理、会计学、企业管理3个专业研究生的教学实验和学生科研，项目建设完成后，预计可以搭建符合经济管理发展趋势的实验室环境，完成实验教学任务。 2）提供符合新兴高技术发展的实践环境 物联网产业和云计算产业是当前国家支持的重点高技术产业，本项目以物联网和云技术为技术支撑平台，并对生产制造企业、房地产企业的生产计划、生产调度、生产管理、产品追踪追溯，对第三方物流企业的仓储管理、配送运输、供应链协作，对国际企业的报关报检、国际货代等相关理论知识有充分的理解，并通过实训掌握制造型企业、房地产企业、第三方物流企业、国际贸易企业的关键岗位的能力，提升整体就业素质。通过更新现有经济管理实验室的实验设备，搭建可进行相关领域基础实验的平台，与2013年本科教学计划相匹配，支持新设定的本科教学实验、学生竞赛、校内实习和高年级本科生、研究生科研，让学生能够了解这些领域所涉及的基础设施，有效提高学生的就业竞争力。 3）提高实验室开放效果 实验室作为实践教学的主要基地，在学生的动手能力培养方面具有不可替代的作用。实验室开放有利于学生科学素质的提高以及实践能力、创新精神和创业精神的培养。在完成教学任务的同时，根据实验室现有条件，为学生开放网络安全虚拟实验，如企业资源计划、房地产经营管理、电子商务等，延伸了实验的时间和空间。并组织学生参加各种学科竞赛活动，如全国大学生企业
《自动控制原理》
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
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、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ①比例环节1 ) ( 1 = s G和2 ) ( 1 = s G； ②惯性环节 1 1 ) ( 1+ = s s G和 1 5.0 1 ) ( 2+ = s s G ③积分环节 s s G1 ) ( 1 = ④微分环节s s G= ) ( 1 ⑤比例+微分环节（PD）2 ) ( 1 + =s s G和1 ) ( 2 + =s s G ⑥比例+积分环节（PI） s s G1 1 ) ( 1 + =和s s G21 1 ) ( 2 + = 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
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
自动控制原理实验1-6
实验一MATLAB 仿真基础 一、实验目的： （1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 （2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 （3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 （4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G
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；
自动控制原理实验1-6
实验一 MATLAB 仿真基础 、实验目的: (1) 熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 (2) 掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 (3) 掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 (4) 学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1 ?计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ()来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ()来输出控制系 统的函数，用函数命令zpk ()来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式 为：sys = zpk ( z, p, k 零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用 feedback ()函数求得。 则 feedback ()函数调用格式为： sys = feedback (sysl, sys2, sigh 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign = -1；正反馈时, sig n = 1;单位反馈时，sys2= 1，且不能省略。 四、实验内容： 1. 已知系统传递函数，建立传递函数模型 2 2 5(s 2) (s 6s 7) 3 3 s(s 1) (s 2s 1) 2. 已知系统传递函数，建立零极点增益模型 s 3 飞 2~ s 2s 2s 1 3 ?将多项式模型转化为零极点模型 5(s 2)2(s 2 6s 7) G(s) s 3 s 3 2s 2 2s 1 G(s) G(s)
虚拟仿真虚拟现实实验室解决方案
虚拟仿真虚拟现实实验室解决方案
数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解 决方案 虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。 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，它除了能够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。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！ 下面请跟随数虎图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。 【虚拟现实实验室系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。 数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成：
虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，一般为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与她们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，一般有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示
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。
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/636613647.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、
构建虚拟试验平台
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 构建虚拟试验平台 本章要点 2 认识虚拟机软件 5 安装Virtual PC 7 配置Virtual PC 12 虚拟机的磁盘分区与格式化 小魔女：魔法师，你在那儿忙什么呀？ 魔法师：没看见我正在安装操作系统吗？ 小魔女：啊？听说安装操作系统得很小心，安装不当电脑就不能用了。 魔法师：是的，电脑要发挥作用，就得依赖于操作系统的正常运行，没有安 装操作系统的电脑相当于一堆废铁。尽管安装操作系统有一定难度， 但是我可以教你构建虚拟机，在一个虚拟的环境中运行操作系统的 安装对主机没有影响，同时又可以熟悉安装操作系统的过程。 小魔女：哦，真的？还有这种软件？赶快教我吧，我也好学习安装操作系统。 魔法师：好的。下面我们就一起进入构建虚拟机的学习吧！ 1.1 认识虚拟机软件 虚拟机是在真实的电脑上模拟出一台或多台虚拟的电脑，在虚拟的电脑上，用户可以 为它配置需要的硬盘、内存、光驱以及网卡等一切真实电脑所具备的硬件设备，并可以像 真实的电脑一样进行任何操作，如设置BIOS、安装操作系统及应用软件等。如图1-1所示 为虚拟机的运行界面。如图1-2所示为在虚拟机环境中运行操作系统。 图1-1 虚拟机主界面图1-2 安装操作系统后的虚拟机 1.1.1 Virtual PC的应用 目前主流的虚拟机软件有Vmware和Virtual PC两种。本章主要讲解Virtual PC的使用。Virtual PC功能相当强大，只要涉及需要使用电脑的职业，虚拟机都能派上用场，如 教师、学生、程序员和编辑等，都可以利用虚拟机来解决一些工作中相应的难题。 1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
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
虚拟实验系统介绍
虚拟实验教学系统 虚拟实验教学是对实际实验教学的虚拟。虚拟实验教学是虚拟实验在教学中的 应用。包括：实验前相关知识的辅助学习、实验过程的答疑与指导、实验提交 后的自动批改、实验教学效果评估和实验过程的管理等。 虚拟实验教学系统是一种运用虚拟现实技术模拟真实实验的网络化计算机教学 系统，是面向教学的虚拟实验室。虚拟实验教学系统又分为虚拟实验平台、虚 拟实验教学管理两个部分。在此基础上可建立虚拟实验课程教学环境。虚拟实 验平台与真实实验台类似，可供学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪 器没备进行实验。虚拟实验平台允许根据平台上提供的器材自由搭建任意合理 的典型实验，或实验案例，这一点是虚拟实验平台有别于一般实验教学课件的 重要特征。典型实验通常是由精通相关课程的教师设计的。要求学生在此基础 上进行实验．可满足教师对各层次实验教学的需求。虚拟实验平台也为学生自 由搭建实验模犁提供了可能。学生既可通过虚拟实验平台动手操作。又可自主 设计实验，有利于培养设计能力和创新意识。与器材库(或仪器、设备、材料库)类似，虚拟实验平台通常拥有一个器材栏，用于各类虚拟实验器材的管理。学 生可以把器材从器材栏中移到实验台上，或者从实验台上把器材收回到器材栏。在B/S架构的虚拟实验教学系统中，虚拟实验平台通常做成Java Applet、ActiveX或FLash插件，提供界面仿真、模型表示、模型求解和操作控制等功能。 要开展虚拟实验教学．就需要通过虚拟实验教学管理系统向学生、教师和管理 员提供实验教学管理功能。系统针对学生的教学管理包括：个人身份认证、选 择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语等。针对教师的教学管理包括：创建、修改、发布和管理 典型实验、给学生布置实验、批改学生的实验报告、对学生的实验结果进行评价、统计并发布学生的实验成绩和批语。实验管理员的功能包括：系统账号与 分组管理、权限管理、课程管理、系统审计和系统维护等。通过虚拟实验教学 管理系统，教师既可搭建典型实验或调取实验案例。方便地向学生布置实验任务，还可在实验结束后查看学生的实验结果。给出实验成绩和评价。虚拟实验 管理是虚拟实验教学系统的重要特征。是虚拟实验教学系统与一般仿真系统的 主要区别。采用网络化的虚拟实验管理可以有效地提高虚拟实验技术在教学上 的应用效果。 虚拟实验教学融合了网络教学的优势．具有建没速度快，成本低，易于管理的 特点。采用虚拟实验教学系统，可以突破时间、地点和设备数量的限制。学生 可以在一个更“安全”的环境下做实验，顾虑更少，自由度更大。学生在实验
自动控制原理实验报告
自动控制原理 实验报告 实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 (2) 一、实验目的 (3) 二、实验原理及内容 (3) 三、实验现象分析 (5) 方法一：matlab程序 (5) 方法二：multism仿真 (12)
方法三：simulink仿真 (17) 实验二线性系统的根轨迹分析 (21) 一、确定图3系统的根轨迹的全部特征点和特征线，并绘出根轨迹 (21) 二、根据根轨迹图分析系统的闭环稳定性 (22) 三、如何通过改造根轨迹来改善系统的品质？ (25) 实验三线性系统的频率响应分析 (33) 一、绘制图1. 图3系统的奈氏图和伯德图 (33) 二、分别根据奈氏图和伯德图分析系统的稳定性 (37) 三、在图4中，任取一可使系统稳定的R值，通过实验法得到对应的伯德图，并据此导 出系统的传递函数 (38) 实验四、磁盘驱动器的读取控制 (41) 一、实验原理 (41) 二、实验内容及步骤 (41) （一）系统的阶跃响应 (41) （二) 系统动态响应、稳态误差以及扰动能力讨论 (45) 1、动态响应 (46) 2、稳态误差和扰动能力 (48) （三）引入速度传感器 (51) 1. 未加速度传感器时系统性能分析 (51) 2、加入速度传感器后的系统性能分析 (59) 五、实验总结 (64) 实验一典型系统的时域响应和稳定性分 析
一、 实验目的 1．研究二阶系统的特征参量（ξ、ωn ）对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、 实验原理及内容 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：见图1 图1 (2) 对应的模拟电路图 图2 (3) 理论分析 导出系统开环传递函数，开环增益0 1 T K K = 。 (4) 实验内容 先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中(图2)， s 1T 0=， s T 2.01=，R 200 K 1= R 200 K =?
虚拟仿真虚拟现实实验室解决方案
数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决方案 虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。 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。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！ 下面请跟随数虎图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。 【虚拟现实实验室系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。 数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成： 虚拟现实开发平台： 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系
统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。 虚拟现实交互系统 多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的区别。在虚拟现实交互应用中通常会借助于一些面向特定应用的特殊虚拟外设，它们主要是6自
虚拟仿真实验平台在土木工程的应用
虚拟仿真实验平台在土木工程的应用 摘要：开展虚拟仿真教学是国家教育信息化的具体体现，是未来高校实践教学发展的必由之路。首先，本文总结土木工程专业课程相关教学实验的特点，阐述进行虚拟仿真实验平台建设的必要性。其次，分析虚拟仿真实验平台在土木工程教学中的优势及作用，并提出虚拟仿真实验平台用于土木专业教学的具体举措。最后，阐述虚拟仿真教学存在的共性问题及解决策略，为今后高校土工工程专业课程开展虚拟仿真实验平台建设提供参考。 关键词：虚拟仿真;教育信息化;土木工程;实践教学 土木工程具有十分鲜明的行业背景和特点，随着社会的发展和技术进步，工程结构越来越大型化、复杂化，超高层建筑、特大型桥梁、巨型大坝、复杂的地铁系统不断涌现，满足了人们的生活需求，同时也演变为社会实力的象征。在土木工程专业的人才培养中，实验教学对学生实践能力、工程素质和创新精神的培养占有非常重要地位，由于开展实习、实践、实验等教学活动所需场地、时间和经费等诸多因素的制约，传统的实验形式单一、内容较少、知识分散，不能很好地适应工程建设快速发展对人才培养提出的新要求，迫切需要开展虚拟仿真实验，以弥补实体实验教学的不足。同时，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，"信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以髙度重视";。为此教育部加强了对实验教学信息化工作的宏观指导，先后出台《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》《2017年教育信息化工作要点》《关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》和《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》等相关文件，旨在深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合，拓展实验教学内容广度和深度，延伸实验教学时间和空间，提升实验教学质量和水平，其迫切性和重要性毋庸置疑。 一、土木工程专业实验的特点 土木工程是基于实践经验发展而来的学科，其核心课程如《混凝土结构设计原理》《桥梁工程》《钢结构设计基本原理》《隧道工程》《基础工程》《工程结构抗震》等，所涉及的教学实验普遍存在以下特点。 1.实验构件体量大、周期长 实体的房屋建筑、桥梁、隧道等工程，一般体量都很大，如高层结构中的剪力墙、大跨度桥梁的墩柱等，对这些大体量的结构或构件，在实验室完成其实体实验几乎是不可能的，同时，土木工程专业实验还存在成本髙、实验周期长等特点，如钢筋混凝土梁、柱构件实体实验模型，从试件设计，钢筋下料、模板制作、混凝土浇筑、养护直至加载试验不仅耗费大量资源，实验周期也很长，制约了学生的全程直接参与。
自动控制原理实验(全面)
自动控制原理实验 实验一 典型环节的电模拟及其阶跃响应分析 一、实验目的 ⑴ 熟悉典型环节的电模拟方法。 ⑵ 掌握参数变化对动态性能的影响。 二、实验设备 ⑴ CAE2000系统（主要使用模拟机，模/数转换，微机，打印机等）。 ⑵ 数字万用表。 三、实验内容 １．比例环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()(t Kr t c -= 传递函数 = )(s G ) () (s R s C K -= 负号表示比例器的反相作用。模拟机排题图如图9-1所示，分别求取K=1，K=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 图9-1 比例环节排题图 图9-2 积分环节排题图 ２．积分环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )() (t r dt t dc T = 传递函数 s K Ts s G ==1)( 模拟机排题图如图9-2所示，分别求取K=1，K=0.5时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 ３．一阶惯性环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (t Kr t c dt t dc T =+ 传递函数 1 )(+=TS K S G 模拟机排题图如图３所示，分别求取K=1, T=1; K=1, T=2; K=2, T=2 时的阶跃
响应曲线，并打印曲线。 ４．二阶系统的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (2)(2 22 t r t c dt t dc T dt t c d T =++ξ 传递函数 121 )(22++=Ts s T s G ξ2 2 2 2n n n s s ωξωω++= 画出二阶环节模拟机排题图，并分别求取打印： ⑴ T=1，ξ=0.1、0.5、1时的阶跃响应曲线。 ⑵ T=2，ξ=0.5 时的阶跃响应曲线。 四、实验步骤 ⑴ 接通电源，用万用表将输入阶跃信号调整为2V 。 ⑵ 调整相应系数器；按排题图接线，不用的放大器切勿断开反馈回路（接线时，阶跃开关处于关断状态）；将输出信号接至数/模转换通道。 ⑶ 检查接线无误后，开启微机、打印机电源；进入CAE2000软件，组态A/D ，运行实时仿真；开启阶跃输入信号开关，显示、打印曲线。 五．实验预习 ⑴ 一、二阶系统的瞬态响应分析；模拟机的原理及使用方法（见本章附录）。 ⑵ 写出预习报告；画出二阶系统的模拟机排题图；在理论上估计各响应曲线。 六．实验报告 ⑴ 将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上，曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响，与估计的理论曲线进行比较，不符请分析原因。 ⑵ 由二阶环节的实验曲线求得σ﹪、t s 、t p ，与理论值进行比较，并分析σ﹪、t s 、t p 等和T 、ξ的关系。 实验二 随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性 一．实验目的 了解开环控制系统、闭环控制系统的实际结构及工作状态；控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。 二．实验要求 能按实验内容正确连接实验线路，正确使用实验所用测试仪器，在教师指导下独立