多功能动态模拟实验设计完美版.pdf
动态仿真设计课程设计
动态仿真设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解动态仿真设计的基本概念和原理，掌握仿真模型构建的关键步骤。
2. 使学生掌握动态仿真软件的基本操作，并能运用软件进行简单的仿真实验。
3. 帮助学生了解动态仿真技术在现实生活和各领域的应用。
技能目标：1. 培养学生运用动态仿真技术解决实际问题的能力，提高创新思维和动手实践能力。
2. 培养学生团队协作能力，通过小组讨论和分享，提高沟通表达和协作解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对动态仿真技术的兴趣，培养其探索精神和科学态度。
2. 培养学生具备良好的学习习惯，敢于面对挑战，勇于克服困难。
3. 引导学生认识到动态仿真技术在国家经济发展和社会进步中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为选修课程，旨在帮助学生拓展知识视野，提高实践能力。
学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，具有较强的学习兴趣和探索精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性和主动性，培养其创新思维和动手能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述知识、技能和情感态度价值观目标，为后续学习和发展奠定基础。
二、教学内容1. 动态仿真设计基本概念与原理- 仿真技术概述- 动态仿真模型的构建方法- 动态仿真技术的应用领域2. 动态仿真软件操作与使用- 常用动态仿真软件介绍- 软件的基本操作方法- 仿真实验步骤与技巧3. 动态仿真项目实践- 项目分析与需求梳理- 模型构建与参数设置- 仿真结果分析与优化4. 动态仿真技术拓展与应用- 仿真技术在各领域的应用案例- 仿真技术发展趋势与前景- 创新思维与动态仿真设计教学内容安排与进度：第一周：动态仿真设计基本概念与原理第二周：动态仿真软件操作与使用第三周：动态仿真项目实践（一）第四周：动态仿真项目实践（二）第五周：动态仿真技术拓展与应用教材章节关联：本教学内容与教材第十章“动态仿真设计”相关，涉及教材中10.1节基本概念、10.2节仿真模型构建、10.3节仿真软件操作、10.4节项目实践及10.5节拓展应用等内容。
电力系统动态模拟综合实验
《电力系统动态模拟综合实验》实验报告实验名称发电机及系统短路故障影响实验姓名XXX 学号XXX日期XXX 地点XXX成绩________________ 教师_____________________电气工程学院第1页共11页东南大学1. 实验目的：（1 ）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。
（2） 熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。
（3） 通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验， 理解发电机在短路时的电磁暂态过 程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。
2. 实验内容：在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备,掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路 故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统 的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。
3. 实验原理（实验的理论基础）：根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量线即直流分量。
，将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。
根据发电机参 数，T d ，和T d ，，都较小，在短路后0.5s ，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此 时电流幅值i w （a ）。
在此时刻前找两处幅值 11, 12及对应时刻T 1, T 2,则可得方程组：图1.发电机短路电流波形图i w （ a ）为强制分量，不衰减 ?i w 为按此时励磁绕组的时间常数 ?iW2为按直轴阻尼绕组的时间常数T d '衰减的分量 T d ，'衰减的分量 i a 和i 2w 为按定子绕组的时间常数 根据发电机三相短路时电流波形图,T a 衰减的分量由短路电流波形图绘制其包络线。
包络线中分T 1 T 1' n山 “ theTd由此可以求出?i w , ?i w2。
多功能摆的设计与研究实验报告
多功能摆的设计与研究实验报告篇一：综合实验报告实验综合说明书班级：组别：成员：机械090306 蒋连蔡海洋唐潇包阳雪目录实验一、缝纫机头机构综合分析实验二、自行车拆装实验四、机构方案创意设计实验五、重心测定实验七、金属材料泊松比测定实验八、金属材料条件屈服强度的测定实验九、叠合梁正应力测试实验中遇到的问题及解决方法实验心得体会实验二自行车拆装实验一、实验目的1、了解自行车的车体结构和自行车主要零部件的基本构造与组成，如车架部件、前叉部件、链条部件、前轴部件、中轴部件、后轴部件、飞轮部件等，增强对机械零件的感性认识；2、了解前轴部件、中轴部件、后轴部件的安装位置、定位和固定；3、熟悉自行车的拆装和调整过程，初步掌握自行车的维修技术。
二、实验设备及拆装工具1、实验设备：各种类型的自行车；2、拆装工具：各类扳手、钳子、螺丝刀、锤子、鲤鱼钳等。
三、实验内容1、拆装自行车的前轴、中轴和后轴2、在拆装中了解轴承部件的结构，安装位置、定位和固定；3、课后做思考题，完成实验报告。
四、实验步骤（一）自行车的拆卸 1 前后轴的拆卸拆卸前后轴之前，先将车支架支起。
倒放前，先用螺丝刀将车铃的固定螺钉拧松，把车铃转到车把下面，另外在车把和鞍座下面垫块布。
1）拆卸前轴的步骤和方法篇二：基于单片机的实验报告基于AT89C52的电子时钟设计学生姓名学号所在学院专业名称班级指导教师成绩四川师范大学成都学院二O一五年十二月基于AT89C52的电子时钟设计摘要：单片机在电子产品中的应用越来越广泛，特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。
AT89C52就是51系列中的一个比较成熟的型号。
本设计是一个多功能的实时时钟，带秒表、整点报时、闹铃、调整时间等功能。
可按键直接设置闹铃时间。
由AT89C51单片机、DS1302、LCD1602等模块组成。
现代社会，时间就是金钱，时钟是每个人的必备品。
本设计实现了所需功能，给大家带来方便，整体性好、人性化强、可靠性高，实现了时钟的多功能应用。
《机电系统动态仿真》实验指导书2019版共11页文档
实验一MATLAB基本操作一、实验目的：①通过上机实验操作，使学生熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件，进行矩阵运算、图形绘制、数据处理。
②通过上机操作，使得学生掌握Matlab变量的定义和特殊变量的含义，理解矩阵运算和数组运算的定义和规则。
③通过上机操作，使得学生掌握数据和函数的可视化，以及二维曲线、三维曲线、三维曲面的各种绘图指令。
二、实验原理与说明Matlab是Matrix 和Laboratory两词的缩写，是美国Mathworks公司推出的用于科学计算和图形处理的可编程软件，经历了基于DOS版和Windows版两个发展阶段。
三、实验设备与仪器：PC电脑，Matlab7.0仿真软件四、实验内容、方法与步骤：数组运算与矩阵运算数组“除、乘方、转置”运算符前的“.”决不能省略，否则将按矩阵运算规则进行运算；执行数组与数组之间的运算时，参与运算的数组必须同维，运算所得的结果也与参与运算的数组同维。
A=[ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];B=[-1 -2 -3；-4 -5 -6；-7 -8 -9];X=A.*BY=A*Bplot用于二维曲线绘图，若格式为plot（X，Y，’s’），其中X为列向量，Y是与X等行的矩阵时，以X为横坐标，按Y的列数绘制多条曲线；若X为矩阵，Y是向量时，以Y为纵坐标按X的列数（或行数）绘制多条曲线。
参考程序如下：t=(0:pi/100:pi)'y1=sin(t)*[-1 1];y2=sin(t).*sin(9*t);plot(t,y1, 'r:', t, y2, 'b-.')axis([0 pi, -1, 1])title('Drawn by Dong-yuan GE')程序运行界面如下：plot3用于三维曲线绘制，其使用格式与plot十分相似。
参考程序如下：t=0:0.02:2*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t);plot3(x,y,z,'b-', x,y,z,'o')程序运行界面如下：mesh与surf用于三维空间网线与曲面的绘制。
HYSYS动态模拟技术培训.pdf
致谢
报告参考信息多数来自不同的公司的公开 资料。另有部分来自各种公开出版物、论文集和 学术报告等，在此对这些文献的作者表示感谢。 报告仅用于技术交流，不得用作商业用途。
= 5kmol /10kmol/m3 =0.5m3
Dynamics Assistant
泵
流量控制器
压力控制器
液位控制器
Face Plate
Integrator
Strip Chart
Dynamics Assistant
Dynamics Assistant提供自由的选择从稳态模 拟切换到动态模拟。 经验：
SUB FLOWSHEET Streams Operations
COL SUB FLWSHT Simultaneous Solver
Each Sub-Flowsheet has it’s own “Environment”
HYSYS 结构
HYSYS 软件的基本 构件（目标）
物流 流程图 能流 单元操作
子流程-2
Main Flowsheet
主流程
Subflowsheet-1
子流程-3
Subflowsheet-2
子流程-3
Subflowsheet-4
子流程-1
Hysys Stand Alone Material Blocks
Material and Energy Streams
Unit Operations F4 Key Object Palette Sub-Flow Sheets and Columns (= Special types of Sub-Flow Sheets)
FIX
PI实时数库
数据校正
DCS
动态电路仿真实验
电子电路实验报告实验名称动态电路仿真实验实验人许士迪学号：10070305实验日期 2015年12月28日第17周报告完成日期 2015年12月28日第17周动态电路仿真实验一、实验目的通过仿真电路理解动态电路的基本工作原理及基本分析方法。
掌握Multisim 编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期激励的属性及对动态电路仿真的方法。
二、实验内容通过使用Multisim软件，模拟方波响应的普通和一阶全响应电路。
观察电路的波形图，计算三要素即初始值，稳态值和时间常数。
最后截图撰写实验报告。
三、实验环境Windows 7 操作系统MULTISIM 2001 软件四、实验步骤1、在Multisim中使用各元件连接电路。
函数发生器设置为3v，方波。
频率设置为100Hz。
打开示波器后观察波形。
打开开关后使示波器运行一段时间，之后将示波器左侧标示线移动到波形上升沿，将右侧标示线移动到下降沿，对齐，使得显示VB1为-3v，VB2为3v。
则初始值为-3v，稳态值为3v可计算得E为3v-（-3v）为6v。
计算63.2%E，可求得为3.792，取近似值为3.8.将右侧标示线移动到3.8位置，读此时的T2-T1的值，此值即为时间常数。
实验截图，如下：2、一阶全响应电路依照实验电路图在软件中连接。
设置函数发生器为方波输出，100Hz，10v。
在运行电路前打开开关，运行后示波器有波形稳定显示后闭合开关，观察示波器中显示的波形实验截图如下：五、实验小结通过这次实验，使我完整的了解了一阶电路的特性。
熟悉了Multisim 2001软件的使用方法，了解了许多元件的特性。
学会了三要素的观察与求得方法。
了解了一阶电路的波形等等。
因为种种原因，这次实验对我来说已经是很长时间之后的知识重新运用。
但是经过老师的细心教导，我还是很顺利的完成了这次实验，可以说完成的很好。
但是在电路原理上我还是有一些地方没有弄明白，之后我要努力学习电路知识，让我可以完全的了解实验电路的特性与原理。
多功能动态模拟实验设计(完美版)
课程设计报告学生姓名:学号：学院: 自动化工程学院班级: 自动101题目: 多功能动态模拟实验装置检测方法设计指导教师：陈立军辛红伟2012 年 12月 31日目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 总实验装置 (1)1.3 检测和控制参数 (2)第2章温度的测量和控制 (3)2.1 实验管流体进出口温度测量和控制 (3)2.1.1 检测方法设计及依据 (3)2.1.2 仪表种类选用及依据 (3)2.1.3 测量注意事项 (5)2.1.4 误差产生原因 (5)2.2 实验管壁温度测量和控制 (5)2.2.1 检测方法设计及依据 (5)2.2.2仪表种类选用及依据 (6)2.2.3 测量注意事项 (7)2.2.4 误差产生原因 (8)2.3 水浴温度测量和控制 (8)2.3.1 检测方法设计及依据 (8)2.3.2仪表种类选用及依据 (9)2.3.3 测量注意事项 (10)2.3.4 误差产生原因 (10)第3章水位的测量和控制 (12)3.1 检测方法设计及依据 (12)3.2 仪表种类选用及依据 (12)3.3 测量注意事项 (14)3.4 误差产生原因 (14)第4章流量的测量和控制 (16)4.1 检测方法设计及依据 (16)4.2 仪表种类选用及依据 (16)4.3 测量注意事项 (18)4.4 误差产生原因 (18)第5章差压的测量和控制 (20)5.1 检测方法设计及依据 (20)5.2 仪表种类选用及依据 (20)5.3 测量注意事项 (21)5.4 误差产生原因 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1 课题背景与意义换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。
按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。
山东大学电力系统动态模拟综合实验-推荐下载
待投入并联的发电机应当满足下列条件：
（1） 发电机的相序应与电网一致；
（2） 发电机的频率应与电网相同；
（ 3） 发电机的激磁电动势 E0 应与电网电压 U 大小相等、相位相同；
上述三个条件中，第一个条件必须满足，其它两个允许稍有出入。
图 1-1 表示投入并联时的单相示意图。若相序不同而投入并联，则相当于在电机的端点上加一组负序电
压，这是一种严重的故障情况，电流和转矩冲击都很大，
必须避免。若发电机的频率与电网频率不同， E0 和 U 之间便有相对运动，两相量间的相角差将在 0~3600 之间逐步变化，电压差 Δ U E0 U 忽大忽小。频率相差越大，电压差变化越剧烈，投入并联的操
作亦困难；若投入电网，也不易牵入同步，而将在发电机与电网之间引起很大的电流和功率振荡。若机端电A源自jIX s（2-1）
（2-2）
jIX
E0 B
A
s
3
PE P2
E0U sin 常数 Xs
UI cos 常数
电力系统动态模拟实验室 -综合实验
EI 0csoisn
常数 常数
图 2-2（ b）为当满足式（ 2-3），调节励磁时发电机的向量图。当发电机的功率因数为 1 时的励磁电流 If 称为 “正常励磁 ”，此时发电机的输出功率全部为有功功率。若增加励磁电流，发电机运行在 “过励 ”
电力系统动态模拟实验室 -综合实验
实验一 发电机组的基本操作
1． 实验目的
掌握发电机的启动、并网、增减负荷、解列停机等基本操作。
2．实验要求
（1） （2） （3）
严格遵守实验室的各种规章制度。 熟悉动模实验室模拟发电机组的基本构成。 熟悉发电机的相关知识及起停基本操作步骤。
动态样机设计实验报告
动态样机设计实验报告1.引言1.1 概述概述部分：动态样机是指在其操作过程中，系统参数或输入条件随时间而变化的机械、电气或混合系统。
在工程和科学领域中，动态样机设计是一项重要的技术工作，它可以帮助工程师和科学家研究和分析系统在变化条件下的性能，并进行相应的优化设计。
本报告将介绍动态样机设计的概念、设计过程及方法，并对实验结果进行分析，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括整个实验报告的组织安排和章节安排，以及每个章节的主要内容和重点。
比如，可以介绍引言部分的概述和目的，以及正文部分的动态样机设计概述、设计过程及方法，实验结果分析等内容的安排，最后可以提及结论部分的总结、实验心得和展望的内容安排。
结构部分的内容json"1.3 目的":"content": "本实验旨在通过动态样机设计，验证理论模型并分析实验结果，以验证设计方法的可行性和有效性。
同时，通过实验得到的数据分析，提出改进和优化的方案，为未来的动态样机设计提供参考和借鉴。
"": ,"3.3 展望":请编写文章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 动态样机设计概述动态样机设计是指根据特定的动态特性和工作条件，设计和制造出适应需求的机械装置。
动态样机设计是机械工程中的一个重要领域，它涉及到结构设计、工程动力学、振动学和控制理论等多个学科知识。
动态样机的设计是为了满足特定的动态工作条件，使得系统在不同工作状态下能够稳定、高效地运行。
动态样机设计的概念源于对动力学和振动学理论的研究，通过对系统的动力学特性和振动特性的分析，可以确定系统的工作状态和运行过程中的动态响应。
在动态样机设计过程中，需要考虑系统的质量、刚度、阻尼等物理特性，以及外部激励、控制策略等因素，从而设计出符合要求的动态性能。
动态样机设计在工程领域中具有广泛的应用，例如航空航天领域的航空发动机试验台、汽车工业中的车辆悬挂系统、机械制造领域的振动筛等。
动态设计初中化学实验的设计与改进(含示范课课程设计、学科学习情况总结)
动态设计初中化学实验的设计与改进第一篇范文：动态设计初中化学实验的设计与改进摘要：本文以初中化学实验教学为背景，探讨了动态设计在化学实验教学中的重要性与实际应用。
通过分析当前化学实验教学的现状，提出了基于动态设计的初中化学实验教学模式，并对其进行了详细的设计与改进。
最后，通过对改进后的实验教学效果进行评估，验证了动态设计在提高初中化学实验教学质量和培养学生的科学素养方面的有效性。
关键词：动态设计；初中化学实验；教学改进；科学素养化学实验是初中科学教育的重要组成部分，它有助于激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力和科学素养。
然而，在传统的化学实验教学中，往往存在实验内容单一、实验过程僵化、学生参与度不高等问题。
为了解决这些问题，本文提出了基于动态设计的初中化学实验教学模式，并对其进行了详细的设计与改进。
二、动态设计在初中化学实验教学中的应用1.动态设计概述动态设计是指在教学过程中，根据学生的实际情况和学习需求，灵活调整教学内容、教学方法和教学评价等方面的设计。
它强调教学的灵活性和适应性，旨在提高教学质量和培养学生的自主学习能力。
2.动态设计在初中化学实验教学中的应用（1）实验内容的动态调整根据学生的兴趣和实际情况，对实验内容进行动态调整。
例如，在教学过程中，可以适当增加一些与生活密切相关的化学实验，以激发学生的学习兴趣。
（2）实验方法的动态选择根据学生的认知水平和实验条件，灵活选择实验方法。
例如，在实验过程中，可以采用小组合作、探究式学习等方法，以提高学生的参与度和动手能力。
（3）实验评价的动态优化根据学生的表现，对实验评价进行动态优化。
例如，可以采用过程性评价和终结性评价相结合的方式，全面评估学生的实验能力。
三、初中化学实验动态设计与改进的具体措施1.增加实验的趣味性和实用性通过引入与生活密切相关的化学实验，增加实验的趣味性和实用性，激发学生的学习兴趣。
例如，可以组织学生进行自制清洁剂、酸碱中和等实验，让学生在实践中感受化学的魅力。
动态模拟课课程设计
动态模拟课课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握动态模拟的基本概念、方法和应用，培养学生运用动态模拟解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解动态模拟的基本概念、原理和特点；（2）掌握动态模拟的基本方法，包括建立模型、求解模型和分析模型；（3）了解动态模拟在各个领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用动态模拟方法解决实际问题；（2）具备一定的编程能力，能够使用相关软件进行动态模拟；（3）能够对动态模拟结果进行分析和解释。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对动态模拟学科的兴趣和热情；（2）培养学生团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力；（3）培养学生关注社会热点问题，提高学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.动态模拟的基本概念：介绍动态模拟的定义、特点和作用；2.动态模拟的基本方法：讲解建立模型、求解模型和分析模型的方法；3.动态模拟的应用：介绍动态模拟在各个领域的应用实例；4.动态模拟软件的使用：教授如何使用相关软件进行动态模拟；5.动态模拟案例分析：分析实际案例，让学生学会运用动态模拟解决实际问题。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解动态模拟的基本概念、方法和应用；2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会运用动态模拟解决实际问题；3.实验法：让学生动手操作，使用动态模拟软件进行实践；4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队合作精神和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备相关的计算机设备和软件，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现，以及课堂讨论的积极性。
基于IdeaVR的虚拟仿真实验系统设计与实现
第２４卷第１期２０２１年１月㊀㊀㊀西安文理学院学报(自然科学版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ ２４㊀Ｎｏ １Ｊａｎ ２０２１文章编号:１００８￣５５６４(２０２１)０１￣００３４￣０８基于ＩｄｅａＶＲ的虚拟仿真实验系统设计与实现孙美丽ꎬ曾佩枫ꎬ常㊀勇(山东师范大学地理与环境学院ꎬ济南２５０３５８)摘㊀要:虚拟现实技术(ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙꎬＶＲ)具有沉浸感㊁实时交互㊁多人协同等特性ꎬ在教育领域中有着十分重要的应用价值.通过收集数据ꎬ利用ＳｋｅｔｃｈＵｐ进行三维模型的构建ꎬ再利用ＩｄｅａＶＲ平台搭建整个三维场景㊁编辑交互动画ꎬ基于ＩｄｅａＶＲ的虚拟仿真实验系统实现了三维导航及漫游㊁实时信息查询㊁多人协同操作以及回忆测试等功能.实验结果表明ꎬ该系统可以让学生通过先进的虚拟现实硬件设备在沉浸式虚拟现实环境中进行交互式㊁协同式的操作和学习ꎬ与传统教学方式相比ꎬ大大增加了学生的兴趣㊁投入感和满足感ꎬ提高了认知效果和学习效率ꎬ从而证明了ＶＲ技术的实用性.关键词:虚拟现实技术ꎻ沉浸感ꎻ实时交互ꎻ多人协同ꎻ虚拟仿真实验系统ꎻＩｄｅａＶＲ中图分类号:ＴＰ３９１.９文献标志码:ＡＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＶｉｒｔｕａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＩｄｅａＶＲＳＵＮＭｅｉ￣ｌｉꎬＺＥＮＧＰｅｉ￣ｆｅｎｇꎬＣＨＡＮＧＹｏｎｇ(ＧｅｏｇｒａｐｈｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＣｏｌｌｅｇｅꎬＳｈａｎｄｏｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉｎａｎ２５０３５８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ(ＶＲ)ｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｍｍｅｒｓｉｏｎꎬｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎꎬｍｕｌｔｉ￣ｐｅｒｓｏｎｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎꎬａｎｄｈａｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｄｕｃａｔｉｏｎ.ＢｙｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｄａｔａꎬＳｋｅｔｃｈＵｐｗａｓｕｓｅｄｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅ３ＤｍｏｄｅｌꎬａｎｄＩｄｅａＶＲｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅｗｈｏｌｅ３Ｄｓｃｅｎｅａｎｄｅｄｉｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅａｎｉｍａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘ￣ｐｅｒｉｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩｄｅａＶＲｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆ３Ｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｒｏａｍｉｎｇꎬｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｑｕｅｒｙꎬｍｕｌｔｉ￣ｐｅｒｓｏｎｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｒｅｃａｌｌｔｅｓｔ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅ￣ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｌｅｔｓｔｕｄｅｎｔｓｃａｒｒｙｏｕｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅａｎｄｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｌｅａｒｎｉｎｇｉｎｔｈｅｉｍｍｅｒｓｉｖｅｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂｙｕｓｉｎｇａｄｖａｎｃｅｄｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｈａｒｄｗａｒｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ.Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅａｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎬｉｔｇｒｅａｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ ｉｎ￣ｔｅｒｅｓｔꎬｓｅｎｓｅｏｆｅｎｇａｇｅｍｅｎｔａｎｄｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎꎬａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｃｏｇｎｉｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔａｎｄｌｅａｒｎｉｎｇｅｆ￣ｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆＶＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻｉｍｍｅｒｓｉｖｅꎻｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎꎻｍｕｌｔｉ￣ｐｅｒｓｏｎｓｃｏｌｌａｂｏ￣ｒａｔｉｏｎꎻｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍꎻＩｄｅａＶＲ收稿日期:２０２０－０６－０８基金项目:２０１９年教育部产学合作协同育人项目(２０１９０１２０５０１９): 旅游与地理虚拟仿真实验教学作者简介:孙美丽(１９９７ )ꎬ女ꎬ山东德州人ꎬ山东师范大学地理与环境学院硕士研究生ꎬ主要从事虚拟现实ꎬ地理信息三维可视化研究.通讯作者:常㊀勇(１９６８ )ꎬ男ꎬ山东德州人ꎬ山东师范大学地理与环境学院副教授ꎬ博士ꎬ主要从事虚拟现实ꎬ地理信息三维可视化研究.虚拟现实技术是以计算机技术为核心ꎬ生成与一定范围真实环境在视㊁听㊁触感等方面近似的数字化环境[１].作为一种可以创造和体验虚拟世界的计算机技术ꎬ它利用计算机生成仿真环境ꎬ借助虚拟头盔显示器(以下简称头显)㊁无线控制器手柄等设备ꎬ使用户实时感知和操作虚拟世界中的对象[２]ꎬ获得身临其境般的感受.相对于计算机ꎬＶＲ将扁平的虚拟世界提升到三维立体的虚拟世界ꎬ其操控交互方式更加拟人化㊁自然化[３].随着科学技术的不断发展ꎬ计算机㊁平板电脑㊁手机等智能设备的日渐普及ꎬ网络的飞速发展ꎬ传统图片与文字等相关交互模式已经很难满足民众的多元化需求ꎬ沉浸式或者多元化的交互模式无疑会成为今后重要的发展趋势[４].因此ꎬ虚拟现实技术飞速发展ꎬ越来越多的虚拟仿真场景被应用于各个行业ꎬ给人类的生活和生产带来了巨大的变化ꎬ如实时人机交互技术能够让用户体验到高度的参与感和真实感[５].从这样的观点来看ꎬ将虚拟现实技术与专业理论教育及专业仪器拆装训练相结合ꎬ既可以解决一些用文字和传统图片难以说明和解释的学习内容ꎬ还可以期待通过一系列的人机交互功能使学习者高度参与到虚拟训练中ꎬ进而提高学习效果.因此ꎬ本文的目的是基于虚拟现实和人机交互技术ꎬ利用ＳｋｅｔｃｈＵｐ及ＩｄｅａＶＲ开发一个具有良好沉浸感㊁交互性和多人协同能力的虚拟仿真实验系统ꎬ用于三维导航及漫游㊁实时信息查询㊁多人协同操作以及回忆测试等虚拟训练ꎬ以探讨ＶＲ技术在教育领域中的实用价值.１㊀系统架构将虚拟仿真技术与传统的测绘实习仪器全站仪的相关课程相结合ꎬ即 虚实结合 的原理ꎬ运用ＳｋｅｔｃｈＵｐ和ＩｄｅａＶＲ开发具有良好沉浸感㊁交互性和多人协同能力的虚拟仿真实验系统.系统的实现主要包括前期的数据收集ꎬ经过处理后ꎬ在建模软件中进行整个三维模型的构建ꎬ然后将整个三维模型导入ＩｄｅａＶＲ编辑器中进行三维场景的搭建以及各项系统功能的设计与实现ꎬ最终通过交互设备ꎬ对整个系统进行效果验证.系统的总体设计和架构如图１所示.图１㊀系统架构图２㊀数据获取及三维模型构建２.１㊀数据获取通过组织项目人员直接用全站仪或者ＧＰＳ等测量仪器对所需要构建三维模型的建筑进行测量ꎬ得到相关的参数数据ꎬ再通过在谷歌㊁天地图等一些在线地图中ꎬ获得所需位置的平面效果图数据ꎬ最后通过实地考察拍摄ꎬ拍摄实地建筑景观的全景图片作为该对象建模的完整参照图.２.２㊀三维模型构建三维模型的建立是整个虚拟实验场景的基础ꎬ能够模拟现实世界的物理特性[６].这决定了学习者是否能够直观体验真实的物理情境ꎬ以及动态交互所提供的逼真的沉浸式虚拟现实环境.三维模型构建的具体流程如下:５３第１期孙美丽ꎬ等.基于ＩｄｅａＶＲ的虚拟仿真实验系统设计与实现(１)ＳｋｅｔｃｈＵｐ三维建模在三维模型的构建环节ꎬ选择ＳｋｅｔｃｈＵｐ软件进行建模.ＳｋｅｔｃｈＵｐ软件功能和操作简单㊁模型通用性好㊁模型较小㊁建模周期短ꎬ可以快速大批量精细建模[７].在建模过程中ꎬ将整个场景的构建分为两部分进行ꎬ即外部场景(教学楼)和内部场景(实验室)两部分.导入所需位置的平面图数据ꎬ根据相关的参数数据调整其比例ꎬ通过软件的画图工具ꎬ参照平面图绘制出封闭的面状底物ꎬ然后再利用拉伸工具将已经生成的面拉伸至空间实体的实际高度ꎬ在此基础上先做出该物体大致的轮廓ꎬ再遵循 从大到小ꎬ从整体到局部 的原则来完善细节[８].建模时ꎬ尽量使线条看起来简洁不嘈杂ꎬ不存在重叠面ꎬ防止在ＩｄｅａＶＲ中出现卡顿等现象.还要注意组建群组ꎬ以利于后续对模型进行修改时能方便快捷.(２)Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ贴图处理实体三维模型构建完成后ꎬ为了与实物外观相符ꎬ使模型更加逼真和美观ꎬ达到与三维空间实体更高的吻合度.这就需要通过实地考察ꎬ拍摄各方位的实景照片ꎬ然后在Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ图形处理软件中ꎬ对图像进行裁剪㊁拼接㊁模式调整以及其他相关处理ꎬ最后添加到ＳｋｅｔｃｈＵｐ中作为三维模型表面纹理.虚拟三维模型如图２所示.整个建模完成后ꎬ先通过把模型中的纹理贴图以ｄａｅ的格式导出ꎬ再将模型转换为ＩｄｅａＶＲ支持的３ｄｓ格式导入到纹理贴图的文件夹中ꎬ保证导入ＩｄｅａＶＲ中不丢失模型纹理ꎬ最终导入ＩｄｅａＶＲ中.图２㊀ＳｋｅｔｃｈＵｐ中三维模型效果图３㊀虚拟仿真实验系统搭建３.１㊀虚拟场景搭建平台ＩｄｅａＶＲ是曼恒数字自主研发的虚拟现实引擎平台ꎬ支持异地多人协同功能ꎬ是为教育㊁企业等行业用户打造的ＶＲ内容创作软件ꎬ可帮助非开发人员高效开发和应用行业内容.通过共享云平台获取ＶＲ素材资源ꎬ使用场景编辑器和交互编辑器快速搭建场景内容㊁制定交互行为逻辑ꎬ支持多种头盔显示设备.利用这款开发平台进行虚拟场景的搭建有以下几点优势:(１)使用零编程基础和图像化的方法快速制定交互和行为逻辑ꎬ解决ＶＲ教学内容建模困难的痛点ꎻ６３西安文理学院学报(自然科学版)第２４卷(２)可以实现异地多人协同功能及快速构建仿真环境ꎬ还原真实世界中大型活动的分工与协作状态和过程ꎻ(３)目前市面上的ＶＲ软件显示立体效果必须是在大屏幕上ꎬ而ＩｄｅａＶＲ在显卡支持上有突破ꎬ保证场景流畅运行的同时ꎬ降低了硬件成本.３.２㊀虚拟场景设计虚拟仿真实验系统的场景设计是至关重要的一部分ꎬ构建一个十分逼真的虚拟情景ꎬ是进行虚拟教学的前提.将ＳｋｅｔｃｈＵｐ中建好的模型ꎬ以３ｄｓ的格式导入到ＩｄｅａＶＲ场景编辑器中ꎬ通过在ＩｄｅａＶＲ场景编辑器上对三维模型进行渲染㊁合并组件㊁灯光㊁天气等一系列加工ꎬ最终形成一个完整的虚拟仿真实验场景ꎬ如图３所示.图３㊀ＩｄｅａＶＲ中的场景４㊀系统功能设计与实现虚拟现实强调沉浸感㊁交互性和构想性ꎬ这决定了它不同于传统的二维人机对话的交互方式[９].传统人机交互通过计算机输入设备发送请求ꎬ经计算机处理ꎬ在输出设备进行显示.本文所探讨的人机交互技术与传统人机交互有所不同[１０].本系统用ＶＲ头显和无线控制器手柄代替传统的显示器和鼠标ꎬ学习者所看到的是真实的虚拟实验设备和教学环境ꎬ使学习者有现场沉浸感.整个仿真系统功能的交互设计都是通过ＩｄｅａＶＲ中的交互编辑器和动画编辑器实现的.４.１㊀三维导航及漫游虚拟漫游是虚拟技术的核心.虚拟漫游技术能够使用户体验到逼真的效果与沉浸感[１１].在虚拟仿真实验系统中ꎬ通过手柄和眼前看到的设备或按钮进行交互ꎬ设计了两种前往实验室的路径选择ꎬ如图４所示.图４㊀漫游导航７３第１期孙美丽ꎬ等.基于ＩｄｅａＶＲ的虚拟仿真实验系统设计与实现其一是导航漫游功能ꎬ即出现提示箭头ꎬ指引学生前往实验室的路线.其二是直接跳转功能ꎬ即通过手柄与按钮的交互ꎬ直接使人 瞬移 到实验室的门口.第二种路径不仅需要在交互编辑器中进行实现ꎬ还需要对摄像机的视点进行动画处理ꎬ进行虚拟漫游时ꎬ控制主㊁副摄像机之间的跳转.４.２㊀虚拟实验室在虚拟实验室中主要实现专业仪器全站仪的虚拟教学ꎬ包括全站仪的理论教学㊁实时信息查询㊁多人协同操作及回忆测试等.４.２.１㊀理论教学ＩｄｅａＶＲ平台支持创建音频㊁视频和幻灯片三种类型的多媒体文件ꎬ通过这个功能在虚拟实验室中加入全站仪及其操作的视频㊁ＰＰＴ文件等ꎬ实现全站仪的理论教学.４.２.２㊀实时信息查询该系统中的实时信息查询ꎬ主要是实现对全站仪及其构造名称的信息查询ꎬ如图５所示.此功能主要是利用交互编辑器中的显隐性来实现ꎬ即信息查询内容是存在于整个场景中ꎬ但是设置为不可见状态ꎬ只有通过一系列交互操作ꎬ才可以把这种不可见状态转变为可见状态ꎬ从而实现信息查询的功能.图５㊀实时信息查询４.２.３㊀多人协同虚拟拆装多人协同操作的前提是多人共享虚拟空间ꎬ指将坐在远端物理位置的人置于完全相同的虚拟世界中.每个参与者带上头显或者立体眼镜ꎬ用各自的视角ꎬ浏览和操作同一场景ꎬ相互协作地共同完成某项复杂的工作.多人协同的管理者ꎬ不仅可以管理参与协同工作的参与者ꎬ而且还可以看到每个参与者头显中的实时场景ꎬ真正满足了现实世界中跨部门和跨地域的多人协作需求.学生通过在这种多人协同的社会条件下学习(无论是合作还是竞争)比在个人条件下学习要好.也就是说ꎬ与同伴一起学习的学生比单独学习的学生能记住更多的事实性材料[１２].多人协同功能的具体实现流程如图６所示.图６㊀多人协同功能实现流程８３西安文理学院学报(自然科学版)第２４卷在全站仪的虚拟拆装中ꎬ分为自动拆装与手动拆装.自动功能是通过动画编辑器生成虚拟动画以展示全站仪的部件构造㊁拆装过程等ꎬ如图７所示.图７㊀全站仪的自动拆装图手动拆装训练ꎬ则是学习者自由拆装过程ꎬ没有固定的拆装路线ꎬ此过程主要是在多人协同功能下进行.当学生Ａ在一个地点进行仪器的移动和操作时ꎬ在另一个位置的学生Ｂ可以看到学生Ａ的化身ꎬ以及在场景中对仪器进行的操作等行为.不仅如此ꎬ学生Ａ与学生Ｂ还可以共同对全站仪进行操作ꎬ如图８所示.图８㊀多人协同操作９３第１期孙美丽ꎬ等.基于ＩｄｅａＶＲ的虚拟仿真实验系统设计与实现无论是自动还是手动拆装训练ꎬ都会带给学生新颖直观㊁全方位的展示ꎬ帮助缺乏实际经验的学生建立起零部件空间的形状ꎬ并在没有实体或实体无法拆卸的情况下ꎬ通过虚拟动画理解全站仪的部件构造㊁装配关系以及工作原理等内容[１３].这种虚拟训练的优点是ꎬ在与实际装备㊁工作环境类似的学习环境中ꎬ反复进行安全教育ꎬ这有助于学习者在实际工作现场驱动设备.４.２.４㊀回忆测试为了检验学生的学习效果ꎬ在系统中添加虚拟考核功能ꎬ也可以说是对全站仪及其操作的回忆测试.在考试系统中ꎬ分为常规题以及操作题.常规题是通过导入编辑好的ＸＭＬ格式文档自动生成ꎻ点击面板 创建 列表下的出题按钮ꎬ选择编辑好的试题文件ꎬ即可在场景中看到试题板ꎬ保存好文件后ꎬ即可开始考试ꎻ操作题是通过学生对全站仪的虚拟拆装进行评判.５㊀交互设备虚拟场景中的一系列交互行为ꎬ都是在交互设备支持的基础上进行的ꎬ高端的ＶＲ设备可以产生身临其境般的沉浸式体验ꎬ它可以同时影响使用者的视觉㊁听觉和触觉.在场景中ꎬ交互设备为学习者提供了在环境中移动时㊁以自然的方式进行可视化和交互的能力.所以在整个虚拟仿真实验系统的开发中ꎬ用到的交互设备主要是ＨＴＣＶＩＶＥ套装ꎬ主要包括ＶＩＶＥ头戴式设备(ＶＲ头显)㊁ＶＩＶＥ操控手柄以及ＶＩＶＥ定位器.这套设备的大空间定位(ｒｏｏｍ－ｓｃａｌｅ)移动追踪技术ꎬ能够让使用者更加沉浸在虚拟场景中.所谓 移动追踪技术 ꎬ即当学习者在虚拟场景中移动时ꎬ跟踪技术感知到这种移动ꎬ并根据学习者的位置和方向呈现虚拟场景.而且ꎬＨＴＣＶＩＶＥ设备可以淘汰传统的键盘㊁鼠标和显示器的界面ꎬ允许学习者轻松地研究专业仪器ꎬ而不必成为仿真软件中操纵模型的专家.有了这种硬件支持ꎬ学习者可以更容易地增强对专业知识的认知.６㊀系统效果验证在ＩｄｅａＶＲ编辑平台上完成虚拟场景搭建后ꎬ对场景进行打包ꎬ进而在ＩｄｅａＶＲ启动器上打开该场景ꎬ选择渲染输出端并启动后ꎬ进入启动界面.整个虚拟仿真实验系统在ＩｄｅａＶＲ中启动后ꎬ通过ＨＴＣＶＩＶＥ交互设备进行验证实验.本次实验邀请了１０名年龄在１８到２５岁之间相关专业的学生ꎬ学生们对全站仪有一定的了解ꎬ避免了认知能力和知识结构的偏差.参与的学生被随机分配到两个组中ꎬ５名学生接受文字及图片性质的传统教学ꎬ５名学生通过虚拟仿真实验系统进行训练教学.最后ꎬ通过对这１０名学生进行教学过程中的一些表现以及理论知识的考察ꎬ得到实验结果:在相同时间内ꎬ接受虚拟训练教学的学生ꎬ更容易投入到教学环境中ꎬ并且对全站仪的认知提升更为明显.虚拟教学的实验验证场景如图９所示.图９㊀系统效果验证场景０４西安文理学院学报(自然科学版)第２４卷７㊀结㊀论将虚拟现实技术与专业理论教育及专业仪器拆装训练相结合ꎬ既可以解决一些用文字和传统图片难以说明和解释的学习内容ꎬ还可以期待通过一系列的人机交互功能使学习者高度参与到虚拟训练中ꎬ进而提高学习效果.ＶＲ技术的沉浸感㊁实时交互㊁多人协同等特性在该系统中得到充分的体现ꎬ学生可实现三维导航及漫游以及专业仪器全站仪的理论学习㊁实时信息查询㊁多人协同虚拟拆装㊁回忆测试等虚拟训练.该系统的虚拟训练内容可以用于实际设备实习前的前期教育或实习后的复习ꎬ减少实习设备投资费用和诱发学生学习兴趣ꎬ从而提高教学效率和学生的实际操作能力.在对该系统的效果验证中ꎬ学生对全站仪的学习表现出了浓厚的兴趣ꎬ提高了认知效果和学习效率ꎬ这表明了该系统在教育领域中具有很高的应用价值.[参㊀考㊀文㊀献][１]㊀赵沁平ꎬ周彬ꎬ李甲ꎬ等.虚拟现实技术研究进展[Ｊ].科技导报ꎬ２０１６ꎬ３４(１４):７１－７５.[２]㊀王文润ꎬ王阳萍ꎬ雍玖ꎬ等.沉浸式虚拟仿真实验案例设计与开发[Ｊ].实验技术与管理ꎬ２０１９(６):１４８－１５１.[３]㊀李勋祥ꎬ游立雪.ＶＲ时代开展实践教学的机遇㊁挑战及对策[Ｊ].现代教育技术ꎬ２０１７(７):１１６－１２０.[４]㊀姬喆.基于ＶＲ虚拟漫游技术的交互设计应用研究[Ｊ].现代电子技术ꎬ２０１９(１５):８６－９０.[５]㊀ＹＵＹꎬＤＵＡＮＭꎬＳＵＮＣꎬｅｔａｌ.Ａｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳｈｉｐｓａｎｄＯｆｆｓｈｏｒｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１７ꎬ１２(６):８７３－８８４.[６]㊀ＨＵＡＮＧＴꎬＫＯＮＧＣＷꎬＧＵＯＨＬꎬｅｔａｌ.Ａｖｉｒｔｕａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ[Ｊ].Ａｕｔｏｍａ￣ｔｉｏｎｉｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬ２００７ꎬ１６(５):５７６－５８５.[７]㊀黄检文.基于ＳｋｅｔｃｈＵｐ虚拟现实技术的数字校园漫游设计与实现[Ｊ].新丝路(下旬)ꎬ２０１６ꎬ(１２):９８－９９.[８]㊀张瑞菊.ＳｋｅｔｃｈＵｐ结合ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ在虚拟校园中的应用[Ｊ].计算机应用ꎬ２０１３ꎬ３３(１):２７１－２７２.[９]㊀张凤军ꎬ戴国忠ꎬ彭晓兰.虚拟现实的人机交互综述[Ｊ].中国科学:信息科学ꎬ２０１６(１２):２３－４８.[１０]李国友ꎬ闫春玮ꎬ孟岩ꎬ等.沉浸式３Ｄ催化裂化培训系统的设计与实现[Ｊ].计算机与应用化学ꎬ２０１９(２):１５３－１６１.[１１]ＰＲＡＴＩＨＡＳＴＡＫꎬＤＥＶＲＩＥＳＢꎬＡＶＩＴＡＢＩＬＥＶꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｎＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＷｅｂ－ｂａｓｅｄｎｅａｒｒｅａｌ－ｔｉｍｅｆｏｒｅｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＰｌｏｓＯｎｅꎬ２０１６ꎬ１１(３):ｅ０１５０９３５.[１２]ＢＡＩＬＥＮＳＯＮＪＮꎬＹＥＥＮꎬＢＬＡＳＣＯＶＩＣＨＪꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｕｓｅｏｆｉｍｍｅｒｓｉｖｅｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｉｎｔｈｅｌｅａｒｎｉｎｇｓｃｉｅｎｃｅｓ:ｄｉｇｉｔａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆｔｅａｃｈｅｒｓꎬｓｔｕｄｅｎｔｓꎬａｎｄｓｏｃｉａｌｃｏｎｔｅｘｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＬｅａｒｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２００８ꎬ１７(１):１０２－１４１.[１３]谷艳华ꎬ朱艳萍ꎬ杨得军ꎬ等.用于网络教学的虚拟仿真交互式课件研究[Ｊ].图学学报ꎬ２０１６ꎬ３７(４):５４５－５４９.[责任编辑㊀马云彤]１４第１期孙美丽ꎬ等.基于ＩｄｅａＶＲ的虚拟仿真实验系统设计与实现。
电力系统动态模拟实验-上海交通大学电气工程实验中心
电力系统动态模拟实验-上海交通大学电气工程实验中心电气系统综合实验（下）电力系统动态模拟实验实验模版任务编号电力系统调度自动化实验一、实验目的1．了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能。
2．了解电力系统调度的自动化。
二、原理与说明电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。
由于元件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分析计算的复杂性。
作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。
随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，综合自动化技术也得到迅速发展。
电网调度自动化是综合自动化的一部分，它只包括远动装置和调度主站系统，是用来监控整个电网运行状态的。
为使调度人员统观全局，运筹全网，有效地指挥电网安全、稳定和经济运行，实现电网调度自动化已成为调度现代电网的重要手段，其作用主要有以下三个方面：1、对电网安全运行状态实现监控电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用电、用水和用汽的要求。
2、对电网运行实现经济调度在对电网实现安全监控的基础上，通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。
3、对电网运行实现安全分析和事故处理导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。
为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。
二、电网调度自动化的基本内容现代电网调度自动化所设计的内容范围很广，其基本内容如下：1、运行监视调度中心为了掌握电网正常运行工况、异常及事故状态，为了安全、经济调度和控制提供依据，必须对电网实现以保证安全运行为中心的运行监视，所以称为安全监视。
多功能动态模拟实验装置检测方法设计说明
目录第一章绪论 (1)1.1工程背景 (1)1.2 设计目的 (2)第二章检测方法设计及依据 (3)2.1 检测和控制的主要参数.................................... - 3 -2.2污垢测量方法与测量原理 (3)2.2.1污垢测量方法 (3)2.2.2污垢测量原理 (3)第三章参数检测与控制 (5)3.1 实验管流体进出口温度以及水浴温度测量 (5)3.1.1 仪表选用 (5)3.1.2 仪表选用依据 (5)3.1.3产品参数及结构图 (6)3.1.4 测量注意事项 (6)3.1.5 误差分析 (6)3.2 实验管壁温度测量 (7)3.2.1 仪表选用 (7)3.2.2仪表选用依据 (7)3.2.3 产品参数及结构图 (8)3.2.4测量注意事项 (9)3.2.5误差分析 (9)3.3 水位测量 (9)3.3.1仪表选用 (9)3.3.2仪表选用依据 (9)3.3.3产品参数及结构图 (10)3.3.4测量注意事项 (10)3.3.5误差分析 (11)3.4 流量测量 (11)3.4.1仪表选用 (11)3.4.2仪表选用依据 (11)3.4.3产品参数及结构图 (12)3.4.4测量注意事项 (12)3.4.5 误差分析 (12)3.5 差压测量 (13)3.5.1仪表选用 (13)3.5.2仪表选用依据 (13)3.5.3产品参数及结构图 (13)3.5.4测量注意事项 (14)3.5.5误差分析 (14)第四章课程设计新的体会 (15)参考文献 (16)第一章绪论1.1工程背景换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。
污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。
实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。
风电实验项目动态模拟综合实训系统实验室建设方案
风电实验项目动态模拟综合实训系统实验室建设方案一、起励试验1、跟踪系统电压起励（恒电压、非试验状态下，系统电压在85%~115%之间跟踪，否则取100%）［（D调整系统电压在额定电压，起励，记录发电机机端电压稳定值，计算发电机机端电压与系统电压的相对误差，得到跟踪精度的指标数据；（2）在85%~115%之内改变系统电压，重复起励、记录与精度计算；（3）调整系统电压在85QII5%之外，重复起励和记录，验证是否起励到额定值，而不跟踪系统电压；】2、恒励磁电流起励（恒电流零起手动升压，按励磁电流闭环控制）3、升速自动起励（转速大于40Hz,自动起励），二、灭磁试验1、手动灭磁（人工操作灭磁按钮或远方灭磁接点进行灭磁）2、低转速自动灭磁（转速低于34Hz自动灭磁）【发电机空载额定稳定运行条件下，调节转速下降。
三、给定电压调节范围与调节速度1、恒Ut运行方式下的电压调节范围和调节速度;((Γ115%)【记录恒Ut控制方式下的发电机空载运行时的机端电压和励磁电流的调节范围，调节速度】2、恒IL运行方式下的电压调节范围和调节速度；(0^110%)【记录恒IL控制方式下的发电机空载运行时的机端电压和励磁电流的调节范围，调节速度】四、空载阶跃试验1、机端电压给定阶跃±5%额定电压；(上位机操作)；2、机端电压给定阶跃±10%额定电压；(上位机操作)。
五、运行方式切换试验与稳定运行1、恒Utf恒I L;2、恒L-恒Ut；六、变速恒频试验1、亚同步速;【调节转速低于同步速运行,例如1400转/分附近，记录机端电压频率和励磁电流频率与系统频率，验证三者关系】2、同步速；【调节转速等于同步速运行，例如1500转/分附近，记录机端电压频率和励磁电流频率与系统频率，验证三者关系】3、超同步速;【调节转速高于同步速运行,例如1600转/分附近，记录机端电压频率和励磁电流频率与系统频率，验证三者关系】七、转速、励磁电流与机端电压的关系试验给定转速和励磁电流频率（自动跟踪转速变化维持定子电压频率为额定值），改变励磁电流大小，记录励磁电流与机端电压之间的关系数据；改变转速从40Hz~55Hz,每隔3Hz重复试验，记录励磁电流与机端电压的关系数据；八、并网条件跟踪试验1、电压幅值跟踪；【即跟踪系统电压起励】2、频率跟踪；【改变转速后，励磁电流频率会自动跟踪转速变化，维持机端电压频率与系统电压频率在允许范围内】3、电压相角跟踪；【自动跟踪系统电压相角，维持相角差在一定范围内】以上是空载试验。
动模实验指导书(修正)(好)DOC
前言教学改革内容之一是对学科不再细化，使学生掌握一些综合的专业基础知识，以满足经济发展对人才的需要。
原电力专业分为：电力系统自动化、继电保护、电机学、电气技术、电力电子等专业，现改为：“电气工程及其自动化”专业。
这意味着教学课程的设置趋向综合化，实验课程也应当作相应的改革。
从实验内容上看，动模仿真实验既可以做“电力系统分析”、“故障分析”、“电力电子”实验，也可以做“电机及控制”专业相关实验。
因此，电力系统动态模拟实验室将在实验教学改革中发挥一定作用。
目前，国内有二十多家动模实验室，较好的就三四家，有些是学校建的，有些属于企业研究所及国家检测中心。
动模实验室在教学、科研中发挥着重要作用。
有些兄弟院校早已为学生开出动模实验。
但实验内容与现代教学改革有一定的差距。
根据教学改革的要求，结合本动模实验室的特点，实验室组织有关教师编写本书。
书中讲述了动模仿真的几个物理概念、模拟理论、元件模拟，并简要介绍了我校动模实验室的实验设备，包括模拟发电机、模拟线路、模拟负荷等，同时附有一定数量的动模实验指导书。
本书适用于研究生及大学本、专科生动模实验的教材，同时也适用于做对外开放试验的参考书。
在此对所有为动模实验建设作出贡献的老师表示感谢。
华南理工大学电力系统动态模拟实验室 2007年5月1日第一章 概 论第一节 动模仿真简述随着时代的进步，电力系统的作用日趋显著，从而分析研究电力系统的工作也就越来越重要。
电力系统分析研究的方法和其他科学领域一样，可以概括为理论分析和科学实验两种途径。
理论分析是非常重要的，它阐明电力系统的基本原理并探索新的理论和方法，但是由于电力系统的复杂性，很多问题仅靠理论分析是不够的，尤其是增加一些新设备、新措施，带来的新问题，只有把理论分析和科学实验结合起来，才能得到正确的理论。
分析研究电力系统的方法简述如下：电力系统的科学试验研究可以在真实的电力系统（简称原型）上进行，也可以在模拟仿真的电力系统（简称模型）上进行。
动态测试课程设计
动态测试课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握动态测试的基本概念、原理和方法，能够运用动态测试技术对工程结构进行安全性和稳定性评估。
具体目标如下：1.了解动态测试的基本原理和常用方法。
2.掌握动态测试数据的采集、处理和分析方法。
3.熟悉工程结构动态测试的常用仪器和设备。
4.能够正确进行动态测试数据的采集和处理。
5.能够运用动态测试方法对工程结构进行安全性和稳定性评估。
6.能够撰写动态测试报告，提出改进措施。
情感态度价值观目标：1.培养学生对工程结构安全性和稳定性的重视。
2.培养学生对动态测试技术的兴趣和热情。
3.培养学生团队合作意识和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括动态测试的基本概念、原理和方法，以及工程结构动态测试的实践应用。
具体内容包括以下几个方面：1.动态测试的基本原理：介绍动态测试的定义、特点和应用范围，讲解动态测试的基本原理和常用方法。
2.动态测试数据的采集与处理：讲解动态测试数据的采集方法，包括传感器的选用、信号的放大和滤波等；介绍动态测试数据的处理方法，包括时域分析、频域分析和时频分析等。
3.工程结构动态测试方法：介绍工程结构动态测试的常用方法，包括脉冲激振法、共振法、随机振动法等；讲解各种方法的适用范围和优缺点。
4.动态测试数据的分析与评估：讲解动态测试数据的分析方法，包括峰值搜索、频谱分析、冲击响应分析等；介绍工程结构安全性和稳定性评估的方法和指标。
5.动态测试实践应用：通过案例分析，让学生了解动态测试在工程结构安全性和稳定性评估中的应用，掌握动态测试报告的撰写方法和技巧。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解动态测试的基本原理、方法和应用，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和经验，提高学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解动态测试在工程实践中的应用，提高学生的实践能力。