电机拖动基础虚拟实验教学系统的研发

论文摘要

随着当今信息技术与计算机技术的快速发展,将虚拟实验技术与虚拟实验室引进教学领域的实验实践环节已经不再是一种设想。传统的实验教学模式在新的时代背景下暴露出了种种弊端,难以满足当今的教学需求。虚拟实验的独特之处在于它是对现实进行模拟的一套软件系统,利用计算机技术及其图形功能,运用虚拟模型仿真实际物理实验过程,达到实验的目的。虚拟实验的重大优势已经在实践中获得验证,它摆脱了传统实验中由于设备、场所和实验时间造成的局限性,已成为促进现代教育改革和实验教学进步的重要途径。本文创新地将虚拟实验技术运用到电机拖动基础的实验教学中,借助计算机的手段来完成电机拖动基础的传统实验教学环节。建立电机拖动基础虚拟实验室,研究重点主要包括两部分内容:建立虚拟实验界面和实验仿真模型。虚拟实验界面是用户与系统的对话环境,功能包括实验原理描述、实验结果显示及数据保存等相关功能。虚拟实验界面在虚拟仪器开发平台LabVIEW中设计完成。仿真模型是虚拟实验的运作核心,决定了虚拟实验中实验对象能否正确地响应实验者的相应操作。虚拟实验系统中的实验仿真模型在MATLAB/Simulink软件中搭建完成。实验系统中利用三维设计软件Solidworks设计了各型电机的三维模型,用于实验结果的动画展示,也是系统设计中的亮点之一。本虚拟实验系统的实验界面和仿真模型基于LabVIEW和MATLAB/Simulink两种不同的开发环境,解决这两者间的无缝连接是课题研究的难点之一。本系统的解决方案是用接口工具包SIT(Simulation Interface Toolkit)完成LabVIEW与Simulink的通信,实现数据传输和交互操作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• １绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 虚拟实验的国内外研究现状
• 1.2.1 虚拟实验的国外研究现状
• 1.2.2 虚拟实验的国内研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 论文的研究内容
• ２电机拖动基础虚拟实验系统总体设计
• 2.1 实验系统需求分析
• 2.2 电机拖动基础虚拟实验系统组成结构
• 2.3 电机拖动基础虚拟实验系统的开发工具
• 2.3.1 LabVIEW 软件平台
• 2.3.2　MATLAB/Simulink 仿真软件
• 2.3.3 三维模型设计软件 Solidworks
• ３电机拖动基础基础虚拟实验系统仿真模型设计
• 3.1 直流电动机实验仿真模型设计
• 3.1.1 直流电动机起动仿真模型
• 3.1.2 直流电动机调速实验仿真模型
• 3.1.3 直流电动机制动实验仿真模型
• 3.2 三相异步电动机实验仿真模型设计
• 3.2.1 机械特性实验仿真模型
• 3.2.2 调速实验仿真模型
• ４电机拖动基础基础虚拟实验系统的具体实现
• 4.1 虚拟实验系统功能模块设计
• 4.1.1 欢迎界面
• 4.1.2 登录验证模块
• 4.1.3 数据保存模块
• 4.1.4 虚拟实验模块
• 4.1.5 虚拟实验预习系统
• 4.2 虚拟实验环境与实验仿真模型的通信
• 4.3 虚拟实验系统打包
• ５电机拖动基础基础虚拟实验实例分析
• 5.1 直流电动机起动虚拟实验
• 5.1.1 直接起动实验
• 5.1.2 分级起动实验
• 5.2 直流电动机调速虚拟实验
• 5.2.1 直流电动机分级调速实验
• 5.2.2 直流电动机调电压调速实验
• 5.3 直流电动机制动虚拟实验
• 5.3.1 能耗制动实验
• 5.3.2 反馈制动实验
• 5.4 三相异步电动机机械特性虚拟实验
• 5.5 三相异步电动机调速虚拟实验
• 5.5.1 三相异步电动机降电压调速
• 5.5.2 三相异步电动机变频调速
• ６总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 设计展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文