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基于Web的虚拟控制实验系统设计

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类 实 验 室 系统 。
关键词 ： 分 布 式控 制 系统 （ ＤＣ Ｓ ） ； 虚 拟 实验 室 ； 组 态 软件
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ １ ９ ０ ７ ／ ｒ ｊ ｄ ｋ ． １ ６ ２ ４ ５ ９
中 图分 类 号 ： ＴＰ ３ １ ９
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ７ ８ ０ ０ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ０ ３ — ０ ０ ６ ５ — ０ ３ 数 字视频会议系统采用 １ ５ ＭＢ ／ ｓ的带 宽 ， 这 可 能是 该 领 域
第１ ６ 卷 第３ 期
２ ０ １ ７ 年３ 月
软 件 导 刊
Ｓｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｇｕ ｉ ｄ ｅ
Ｖ０ １ ．１ ６ Ｎｏ ．３
Ｍａ ｒ ．２０ｌ ７
基于 Ｗｅ ｂ的虚 拟 控 制 实 验 系 统 设 计
李彩 云 ， 韩 芳 ， 孔 维健 ， 王 直 杰
（ 东华大 学 信 息科 学与技 术 学院 ， 上海 ２ ０ １ ６ ０ ０ ）
摘 要 ： 针对学生对工业控制 实验缺乏 直观体验 和实践机 会等 问题 ， 提 出基于 Ｗｅ ｂ的虚拟控 制 实验 系统 。虚 拟控制
实验 系统 分 为 分 布 式 控 制 系统 （ Ｄ Ｃ Ｓ ） 硬 件 部 分 及 实验 管理 软 件 部 分 ， 利 用组 态技 术 和 Ｗｅ ｂ等 技 术 构 建 远 程 虚 拟 控 制
工程大学 ， ２ ０ ０ ８ ．
［ ２ ］ Ｓ ＧＡＲＺ Ｉ Ｆ ． Ａｄ ｖ ａ ｎ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ｎ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ＡＳ Ｔ ＥＲ Ｉ Ａ： ｒ ｈ ｅ ｌ ｔ ａ ｌ ｉ ａ ｎ ｓ ｔ ｙ ｌ ｅ
ｒ Ｃ］ ． Ｍｉ ｎｅ ｗａ ｆ ａ ｅ Ｓｙ ｕＰＯｓ ｒ ｌ ｕ ｍ， ２ ０ １ ２ ．
研 究［ Ｄ］ ． 哈 尔滨 ： 哈 尔滨 工 程 夫 学 ， ２ ０ ０ ９ ．
田宇． 水 下 机 器人 智 能 运 动 控 制 技 术 研 究［ Ｄ］ ． 哈 尔滨： 哈 尔 滨 工 程
大学 ， ２ ００ ７ ．
ＰＡＮＧ ＹＯＮＧＪ Ｉ Ｅ， Ｓ ＵＮＹＵＳＨ ＡＮ ， ＧＡＮ ＹＯＮＧ ， ｅ ｔ ａ １ ． Ａｎ ｉ ｎ ｔ ｅ —
提 供 了新 的途 径 。相 比 于普 通 的 高 校 实验 室 ， 虚 拟 实 验 室
的 出现 有 着 十分 重 要 的 意义 。
在 国外 ， 利用仿真 技术构 建 的虚拟 实验室 非常 多 ， 比
如 美 国德 克 萨斯 州 建 立 的虚 拟 实 验 室对 象 是 一 个 倒 立 摆 ，
目前 最 为 突 出 的 研 究 成 果 ， 构 建 的虚 拟 实验 室更 像 是 一 个 真 实 的实 验 室 。 目前 国 内 相 关 研 究 还 处 于 起 步 阶 段 。清 华 大学 、 西安交大 、 上 海 交 大 等 都 开 始 进 行 远 程 实 验 室 的 构 建 。我 国现 有 的 一 些 远 程 教 育 资 源 在 内 容 上 已经 实 现
［ ９ ］ 宋思利 ， 刘甜甜 ， 康凯灿 ， 陈言俊． 自主 水 下 机 器人 机 械 结 构 设 计 与
实现 ［ Ｊ ］ ． 机 器人 技 术 与 应 用 ， ２ ０ １ ２ ， ７ （ ３ ０ ） ： ２ ９ — ３ １ ． 朱旭光． Ａｕ ｖ的 改进 滑模 变 结 构控 制拉 术研 究 ［ Ｄ ］ ． 哈 尔滨 ： 哈 尔滨
肖涛 ． 基于Ｂ ａ ｃ ｋ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ方 法 的 水 下 机 器人 自适 应 滑 模 控 制 技 术
［ ３ ］ 方晨晨． 基 于 ＵＷＢ 的 自主 跟 随 机 器 人 定 位 方 法 ［ Ｊ ］ ． 软 件 导 刊，
２ Ｏ １ ６， １ ５（ ９ ）： １ ２７ 一 ｌ ２ ８ ．
ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ＧＰ Ｓ ／ ＤＲ ｎ ａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ＡＵＶ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ
０ 引言
近年来 ， 由 于 大 部 分 高 校 响 应 国家 号 召 进 行 了 扩 招 ， 学生 数 量 的迅 速增 长 和 实验 设 备短 缺 的 矛 盾 日益 突 出 ， 成 为全 国各 大工 科 院校 目前 亟 待解 决 的 问题 。 基 于 Ｗ ｅ ｂ的 虚拟 实 验 系统 作 为一 种全 新 的解 决 方 案 ， 为 高 校教 学 实 验
了实 验 性 质 的教 学 单元 ， 但仍然逊色于西方发达 国家 。国 内 的虚 拟 实验 资 源 并 不 是 很 丰 富 ， 只 有 部 分 高 校 设 有 电 子 教室 ， 其 中极 少 数 的 电 子 教 室 具 有 虚 拟 实 验 功 能 。我 国 关
于 虚 拟 实 验 室 的研 究 和 开 发 还 有 很 长 的一 段 路 要 走 。
［ ４ １ 徐 玉如， 李彭ห้องสมุดไป่ตู้． 水 下机 器 人 发 展 趋 势 ［ Ｊ ］ ． 自然 杂 志 ， ２ Ｏ １ ３ （ ３ ３ ） ３ ：
１ ２ ５ — １ ３ １ ．
［ ５ ］ 苏 纪 兰． 海洋科 学 和 海洋 工程技 术 ［ Ｍ］ ． 济 南： 山 东教 育 出版社 ，
１ ９ ９ ８．
［ Ｊ ］ ． 机 器人 技 术 与 应 用 ， ２ ０ ０ ７ （ １ ） ： ２ ５ — ３ １
参考文献 ：
［ １ ］ 倪华 ， 余湖清． 国外 潜 布 水 雷 的现 状 与 发 展 趋 势 ． 水 雷 战 与 舰 船 防 护
［ Ｊ ］ ． ２ ０ １ ３ ， ５ ： １ － ８ ．
学 生 可 以通 过 ｗｅ ｂ进 行 远 程 实 验 ； 美 国 与 日本 合 作 开 发 “ 基 于 ＤＶＴＳ的 高 速 跨 洋 远 程 实 验 室 ”， 该 虚 拟 实 验 室 的
１ 虚 拟 控 制 实 验 系统 构 成
远 程 虚 拟 控 制 实 验 软件 系 统 主 要 分 为 ＤＣＳ ｃ 硬 件 和

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简析基于web 的虚拟实验平台的设计

简析基于web 的虚拟实验平台的设计

简析基于web 的虚拟实验平台的设计本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！实验是机械课程中必不可少的一部分，学生可以通过机械实验操作更好的更深入理解所学的机械结构与机械理论，但当前受成本及空间的限制，很多高校的机械实验体系并不是特别完善，且当前的实验模式，多停留在实体模型操作阶段，其实验只能在实验室里进行，受空间及成本约束较大。

而虚拟实验平台则不同，虚拟实验平台不受空间时间的限制，且其机械模型不需要维护与定期更换，大大降低了成本。

因此，基于当前机械实验现状提出了虚拟实验平台的设计与开发方案。

1 国内外虚拟实验平台现状与分析当前，国内外虚拟实验平台的搭建还是比较成功的，例如英国开放的大学开发的科学实验室已基本能够在线实现实体实验室的所有功能，学生可以从网站上下载虚拟模拟仪器软件进行在线实验，也可以借助遥控仪器进行远程控制实验。

相对于国外，国内这方面的研究起步较晚，但也有不少成功的案例，例如北京航空航天大学的机械与控制工程虚拟仿真实验教学中心、吉林大学的机械虚拟仿真实验教学中心、华中科技大学的机械学科虚拟仿真实验教学中心等等。

总之，当前虚拟实验室技术虽然取得了一定的成果，但自身的实验环境受一定时间和空间的限制，不能时时的提供给学生一个自主设计和分析的实验环境。

2 虚拟实验平台的总体方案设计虚拟实验平台的技术研究路线以机械设计基础实验为开发对象，分析其实验内容及过程，采用统一建模语言UML 对平台进行业务流程分析，完成需求分析报告。

根据需求分析报告，对实验平台进行概念设计(数据层)、业务逻辑层设计(各种被封装的Web 实例) 和物理设计(功能设计)，进而完成三层分布式体系结构设计和功能设计。

确定使用Visual Studio2015 设计开发Web 程序，利用SQL Server2008 完成数据库的开发，选定Pro/Engineer、3D MAX、Unity3D等软件进行3D 模型的构建。

基于Web的虚拟实验室系统的研究与实现的开题报告

基于Web的虚拟实验室系统的研究与实现的开题报告

基于Web的虚拟实验室系统的研究与实现的开题报告一、研究背景和研究意义虚拟实验室系统的研究是当前普遍关注的热点，随着计算机技术、网络技术和虚拟化技术的发展，虚拟实验室系统已经渐渐成为了教学和科研中的重要工具之一。

虚拟实验室系统的出现极大地提高了实验教学和科学研究的效率和质量，使得学习者和研究人员可以在虚拟环境中随时随地进行实验研究。

基于Web的虚拟实验室系统是近年来发展起来的一种新型虚拟实验室系统，它利用Web技术实现虚拟实验室系统的可视化显示和远程操作。

相比于传统的虚拟实验室系统，基于Web的虚拟实验室系统具备更高的灵活性、兼容性和可扩展性，可以在不同的平台和设备上运行，并且可以通过网络远程访问和控制。

基于Web的虚拟实验室系统具有重要的研究意义和应用价值，可以为实验教学和科学研究提供更加便利和快捷的工具。

二、研究内容和研究方法本研究的主要内容是基于Web的虚拟实验室系统的研究和实现，包括系统架构设计、功能模块实现、系统测试和性能优化等方面。

具体的研究任务包括以下几个方面：1.建立基于Web的虚拟实验室系统的总体架构，确定系统的功能需求和技术方案。

2.实现基于Web的虚拟实验室系统的前端设计和开发，包括用户界面设计、Web服务器搭建、图形渲染和用户交互等方面。

3.实现基于Web的虚拟实验室系统的后台设计和开发，包括虚拟化技术应用、网络传输控制、实验数据管理和用户认证授权等方面。

4.设计和实现基于Web的虚拟实验室系统的远程实验控制器，包括实验设备的控制和数据采集。

5.进行基于Web的虚拟实验室系统的测试和性能优化，包括系统的稳定性、并发性、响应速度和用户体验等方面。

本研究采用了实验室实践和软件开发相结合的研究方法，通过实验验证和实际应用来检验系统的可行性和效果。

具体的研究方法包括需求分析、技术开发、系统测试和性能分析等方面。

三、预期成果和研究价值本研究的预期成果是基于Web的虚拟实验室系统的研究和实现，通过设计和开发一个具备完整功能和高性能的虚拟实验室系统来验证技术方案的可行性和应用效果。

基于Web的虚拟实验系统的设计与实现

基于Web的虚拟实验系统的设计与实现

1 虚拟实验系统的设计 1.1 设计的目的
虚拟实验是传统课堂教学模式的延伸， 因此，可 以 充 分 利 用虚 拟 技 术 教 学 和 传 统 教 学 相 结合，通 过 弥 补 传 统 教 学 的 不足来实 现 虚 拟 实 验 系 统 。传 统 的 实 验 教 学 课 中，尽 管 教 师 会 先 示 范 实 验 的 操 作 过 程，但由于观 察 的 角 度 所 限，学 生 所 观 察 的 并不 很 真 切，因 此学生在操作过程中容易犯错误。另外，对于 很 多 学 校 来说，传 统 的 实 验 仪器 往 往不足 且 昂贵，难以满足实验教学的要求。此外，还存 在 一 些 危 险 实 验 场所，或 者在实 际中难 以营 造的实验环境，这些都成为制约实验教学的 重要问题。同时，针对计算机组装基础几乎为 零的学生，他们很害怕接触计算 机硬件，总 是 怕 把 设 备 弄 坏。如 果 按 传 统 的 教 学 法，他 们从心理上就处于劣势。 1.2 系统的开发模式
IT技术
科技创新导报 2012 NO.31
Science and Technology Innovation Herald
基于Web的虚拟实验系统的设计与实现
李红安 吴静松 （安阳工学院 河南安阳 455000）
摘 要：该文阐述了基于B/S模式的虚拟实验系统的设计与实现过程，系统将PHP+MySQL技术与flash技术有机结合起来，运用在线授课的思
户名和密码后，才能进入系统进行学习。用户 注 册：用户 注 册后 才 能 正 确 登 录，注 册 的 信 息自动存放在后台数据库内，管 理员可以对 用户进行编辑。
（2）实验教学模块 每 个实 验 均 包 括 如下内容：实 验 介 绍、 在 线 学习、相 关 资 源、课 件下 载 等。而 且，在 该模 块中，还建立了聊天室功能，用户可以 即时发送或回复信息。用户在观看视频时，也 可以同时与其他在线观看视频的用户进行交 流，即互相交流学习心得，共同进步。 （3）实验操作模块 用户可 以在 观 看 过 实 验 视 频 后，对 实 验 进行操作，以检验自己学习的情况，达到真正 授课的目的。 （4）论坛模块 该系统为用户提 供了一个讨 论平台，使 得访问者可以将 个人学习心得，个人总结的 资料，图片等发布到网络上，或者对一些实验 课 程 问 题 进行 讨 论，或 者在 线 观 看别人 发 表 的评论。 1.4 系统的实现平台 为了实 现 系 统 的 既 定 功 能，本 系 统 将 PHP+MySQL技术与flash流媒体技术有机结 合起来以实现计算机组装的虚拟实验系统。
基于Web虚拟实验教学系统的研究与设计

基于Web虚拟实验教学系统的研究与设计


施 中必不 可少的一个重要环 节 ． 所谓 虚拟仪器 就是 在计 算机 上加 上一组 软 件 ， 让使 用者 在操作 这 台计 算 机 时 就 像 操 作 一 台 仪 器 一 样 ， 过 完 成 各 种 预 定 的 实 验 项 目 ， 得 等 价 于 甚 至 优 于 真 通 取 实 环 境 中所 获得 的效 果 ． 据 实 验 教 学 中受 教 育 者 的 水 平 参 差 不 齐 ， 教 育 的 时 间 与 地 点 各 异 根 受 的特 点 ， 上 实 验 教 学 的 实 施 通 常 采 用 异 步 教 学 模 式 ． 现 手 段 以 ｗｅ 网 Ｊ实 ｂ浏 览 和 视 频 点 播 为 主 ． 中 Ｗｅ 览 包 括 ＷＷＷ 、 —ａｌＦ Ｐ、 Ｂ 其 ｂ浏 Ｅｍ ｉ、 Ｔ Ｂ Ｓ等 ． Ｊ １ ）ＷＷＷ ： 师将 教 学 内容 和 虚 拟 仪 器 编 制 成 Ｈ ＭＬ语 言 ， 放 在 Ｗｅ 务 器 上 ， 习 者 通 教 Ｔ 存 ｂ服 学 过 ＷＷＷ 浏 览 的方 式 访 问 服 务 器 ， 择 自 己 的时 间 及 学 习 的 内容 进 行 学 习 ． 选 ２ —ａｌ 习者 利 用 Ｅ— ｌ ）Ｅｍ ｉ ：学 一 向教 师 求 教 或 提 交 作 业 ， 师 通 过 Ｅｍａ 答 疑 ， 习 者 相 互 之 教 — ｉ ｌ 学 间也 可 通 过 Ｅ ｍ ｉ进 行 交 流 ． — ａｌ
是 如此 ． 而一 个好 的虚拟实 验教学系统则 是人们快速 、 廉价地 获取各种知识 和技能 的重 要场所 ． 特 别 是 近 年 来 ，ｎｅ ｔ 虚 拟 实 验 室 系 统 的成 功应 用 ， 是 使 基 于 Ｗｅ 虚 拟 实 验 教 学 锦 上 添 Ｉｔｍｅ 上 更 ｂ的 花 ． 此 ， 于 Ｗｅ 网 络 虚 拟 现 实 技 术 在 实 验 教 学 领 域 的 应 用 前 景 将 十 分 广 泛 Ｈ ． 各 自相 因 基 ｂ的 在 Ｊ 关 领 域 创 建 方 便 而 完 善 的虚 拟 实 验 教 学 系 统 则 是 信 息 时 代 人 们 竞 相 研 究 的 重 要课 题 ．