关于虚拟仿真实训平台建设的探索研究

文章主要就虚拟仿真实训平台建设的概念和特征、国内外虚拟仿真实训平台建设的成果和现状进行分析,并对虚拟仿真实训平台建设的主要技术手段和技术难点进行论述。     

基于Unity3D的生物防治VR虚拟仿真平台

生物防治技术在植物保护和害虫综合治理中占有重要地位。为增强市民对现代农业生物防治知识的认知和了解,搭建基于Unity3D的生物防治VR虚拟仿真平台,研发可穿戴设备的生防实验室VR交互系统,实现“用户-传感器设备-虚拟环境-传感器设备-用户”的交互模式。VR交互系统基于HTC Vive眼镜,模拟用户实验室自主漫游、选择/抓取实验室设备、UI菜单选择等功能。实验结果表明,系统运用VR互动的新形式,可提升生物防治技术在宏观和微观尺度上的表现力度,实现植保技术在细胞层面的知识展现。     

基于Unity 3D的气动虚拟仿真实验平台开发与实现

针对现有气动技术相关课程中实践教学环节不够以及实验设备少导致的教学效果差的不足,该文基于虚拟现实技术,联合三维建模与仿真,开发了一款运行操作方便、交互功能强的气动实验仿真教学平台。首先,基于Solid Works计算机辅助设计平台实现常用气动执行及控制元件的三维建模。借助3DS Max三维动画渲染和制作软件实现了场景建模和模型的无缝转换。然后,以Unity 3D虚拟仿真环境为开发引擎,完成了气动实验虚拟仿真平台的功能设计与优化。以气动减压阀拆装和调速回路为案例,进行了虚拟仿真实践教学验证。结果表明,所开发的虚拟仿真平台可以实现与实物平台一致的实验效果,对于推进实验教学信息化建设和提高高校人才工程实践能力具有较强的指导意义。     

民机自动飞行控制虚拟仿真实验设计与实现

围绕现代民航机务维修工程行业人才培养的需求,突出学科优势与专业特色,设计开发了民机自动飞行控制虚拟仿真实验。针对民机运行中典型的姿态、轨迹自动控制过程开展虚拟仿真实验,再现飞行真实场景,还原自动控制中姿态变化、飞行轨迹、运动参数、舵面偏转的动态过程,探究控制参数对自动控制性能的影响规律,实现抽象概念形象化、理论问题工程化、动态过程立体化、变化规律明晰化,有效解决民机自动飞行控制可视化实验难以开展、成本高昂的局限性,为电子信息工程专业的虚实结合教学实践体系提供了重要支撑和补充完善。     

基于Unity3D的机械零件测绘虚拟仿真实验

在“新工科”建设与疫情防控常态化管理的双重背景下,由于实验教学拓展性低,实验设备维护成本高等原因,工科实验中精密测量教学难以达到较好效果,为此提出一种使用虚拟仿真实现操作大型精密设备进行测绘实验的方法。该方法基于Unity 3D、SolidWorks和3Ds Max搭建可视化交互场景,以万能工具显微镜为原型,使用C++、C#脚本语言进行虚拟仿真实验系统的搭建,再进行测试并生成WebGL文件进行B/S架构部署。本虚拟仿真实验操作方便快捷,兼容性强,不仅满足了针对此实验的线上教学需求,而且也对未来虚拟仿真实验设计探索具有重要参考价值。     

基于Unity3D虚拟仿真实践教学平台的设计

在我国大力推进虚拟仿真实践教学的背景下,文中提出了虚拟仿真+机械的实践教学方法,介绍了一种基于Unity3D虚拟仿真实践教学平台的设计方案,详细阐述了将Unity3D软件与机械类基础课程相结合的应用实例。学生通过沉浸式实践虚拟设备可以提升学习效果,从单纯的观察者变为积极的参与者,极大地提高了学生的学习动机。     

基于Unity3D的三维虚拟校园交互系统设计与实现

随着科学技术的不断发展,虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)在生活中各个领域的应用越来越广泛,并达到了令人满意的效果。该技术集计算机和仿真技术于一体,并具备浸入式、交互式和共享式等特征,因此其基本的实现方式是计算机模拟虚拟环境,从而给人以环境沉浸感,应用于校园展示中有一定的现实意义。文章以三维虚拟校园交互系统设计与实现为主线,以广州工商学院的校园场景为实例,采用建模工具3ds Max完成虚拟校园主体室内外场景模型的构建,并以三维引擎Unity3D为开发平台,结合HTC Vive设备完成整体虚拟系统的开发和验证。     

高职院校电类课程虚拟实验系统的项目实施

针对电类课程实践性强的特点,从降低教学成本出发,采用虚拟仿真技术,建立一种新的实验教学模式。通过EWB、MATLAB、PROTUS、MCGS等开发软件对电工电子、电力电子、单片机、PLC等电类课程的实验进行虚拟仿真,在探索电类课程实践教学方法及模式的同时,培养学生综合和创新设计能力,提高工程技术素质。     

基于Unity3D的气动顺序回路虚拟仿真实验系统开发

得益于当今社会中各种在线资源和技术的高速发展,学生可以通过虚拟实验室模拟操作实验室设备和配置。本文主要借助SolidWorks软件构建元器件模型,利用3ds Max软件对元件进行渲染,解决虚拟实验室所需静态模型,然后利用主流Unity3D引擎开发虚拟实验室场景。从进入气动虚拟仿真实验室环境开始,为实现了3D漫游功能,为使用者提供了多种控制方法,比如鼠标和键盘等外部设备对虚拟场景中人物进行控制、文字介绍实验原理、点击按钮实现界面跳转完成虚拟实验操作、虚拟选择等功能。能让使用者在逼真的虚拟环境中发挥其丰富的想象力和创造力,在创建时运用多种方式实现功能,从而展开教学领域中的新篇章。     

基于Unity3D的电路原理虚拟实验室设计

电路原理实验是电信类学生大学的第一门专业实验课程,在实验过程中学生第一次使用电子类专业的常用仪器,因此通过开发3D的虚拟实验系统作为辅助教学工具,使学生直观的掌握实验仪器的使用方法,通过有沉浸感的虚拟操作掌握实验方法,取得更好的实践效果,为学生自主实验提供必要条件。     

电机设计与转矩评估虚拟仿真实验研究

为引导学生了解电动汽车电机基本设计方法,掌握电机关键参数对电机转矩、效率等性能的影响,提出并建设电动汽车电机设计与转矩性能评估虚拟仿真实验项目。该虚拟仿真实验项目克服了电机设计制造周期长,实验测试操作风险大,实体实验难以实现等不足,完整再现了电机设计、台架测试、道路测试等全过程,并将课程知识点巧妙融入到虚拟仿真实验中。该实验项目内容前沿、新颖,实验考核评价客观、公正,经过在线平台的开放共享,取得了良好的实施效果。     

分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验设计与实现

针对难以开展分布式发电、微电网规划设计、运行控制等物理实验的难题,基于虚拟仿真3D技术构建了海岛和工业园区微电网场景,设计了实例认知、仿真实验、综合设计三层次五模块实验教学方案。通过该虚拟仿真实验,有助于学生掌握微电网规划设计、能量管理、参数设计等原理与方法,全面培养学生分析解决问题能力和研究创新能力。     

虚拟仪器技术在电工演示性教学中的应用

使用课堂演示实验进行辅助教学是提高"电工技术"课程理论教学质量的一种有效手段。针对"电工技术"演示性教学中存在的主要问题,本文提出将虚拟仪器技术应用于"电工技术"课堂演示实验的设计,介绍了演示实验的设计过程。教学实践表明,通过虚拟仪器技术设计课堂演示实验,不仅使教师设计实验更为简单、灵活和易行,增强了学生对理论的理解程度,收到了较好的教学效果。     

光纤通道网络交换芯片虚拟验证平台设计与实现

FC(Fibre Channel,光纤通道)交换机为光通信网络提供数据包交换服务,FC交换芯片是FC交换机的核心器件。在芯片研制过程中,能否完备并高效灵活的对其验证,将决定着整个项目的质量与进度。文章基于VMM的验证方法学,采用SV(SystemVerilog)语言,开发了一个N端口FC交换机芯片虚拟验证平台。结果表明,相比用Verilog开发的验证平台提高了验证效率、降低了测试项开发难度、缩短了验证周期。     

基于MATLAB的自动控制实验模拟软件的设计

针对传统自动控制实验课时紧张、实验设备扩展性能差、操作复杂等不足,分析了MATLAB语言的特点及其功能强大的控制系统工具箱（Control System Toolbox）在自动控制领域的应用,提出了用该语言编制交互性能良好的模拟软件用来进行自动控制实验,并以所开发的“基于MATLAB环境的自动控制实验模拟系统”为例,分析了运用软件进行自动控制的模拟实验比传统实验方法的优越性。     

信号处理课程中的应用实例展示平台

信号处理课程是电子信息类专业的基础课。本文设计并实现了一个信号处理课程的应用实例展示平台,该平台应用MATLAB GUI进行开发,包含了数字信号处理、通信原理、数字图像处理、语音信号处理、水下通信五个方面的15个实例,且每个实例制作成子菜单的形式,方便用户使用。设计的应用实例展示平台有助于相关课程的辅助教学,可帮助学生理解信号处理在各领域的应用。     

基于VB的实验模拟软件的设计

针对传统实验课时少、设备性能扩展有限，实际实验效果不佳的特点，提出了用VB开发实验模拟软件的设想，并以电机实验为例介绍了该类软件的实现与应用。     

三相电机电流检测系统的设计及实现

为了方便对分布在各处的三相电机工作电流的相位进行检测,文章设计了一种分布式体系结构的电机检测系统。系统包括上位机和下位机2个部分。上位机程序采用Delphi语言编写,通过上位机向各个下位机发送命令,同时收集下位机发送来的数据并储存。下位机设备是以LPC2013微控制器为核心的数据采集设备,其软件部分以RT-Thread实时操作系统为基础进行设计,实现与上位机的通信、数据采集,得到电机工作电流和相位差。上位机与下位机设备的通信基于CAN总线。     

基于PLC的电动机控制系统设计及实现研究

文章围绕三菱PLC控制异步电动机,分析了控制系统的设计规则,并且提出了该系统在设计之后的实际运用.通过实际案例的分析,探讨了PLC控制异步电动机系统的可行性.     

自激振荡虚拟实验电路设计及其仿真

本文给出了演示自激振荡现象的负反馈放大电路,该电路仅由运放和RC元件构成,既便于进行理论推导、分析,也便于进行仿真演示,非常适合于教学之用.根据自激振荡的起振条件,给出了反馈网络电阻参数应满足的关系.利用电路仿真软件Multisim对电路的特性进行了分析.仿真结果验证了理论分析结果.本文的讨论可供讲授电路理论或模拟电子技术课程的教师参考.