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北京華盛恒輝科技有限公司
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更新時間：2019-04-11 09:26:09瀏覽次數(shù)：301次
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什么是虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)
實驗室建設(shè)背景
北京軟件開發(fā)公司認(rèn)為目前高等教育中，越來越強調(diào)對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，實驗教育成為理工科教育的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。隨著各學(xué)科實驗項目和學(xué)生人數(shù)增多，傳統(tǒng)的電氣實驗室和實驗儀器數(shù)量很難滿足學(xué)生的需求，在教學(xué)和學(xué)生使用上不便之處也慢慢凸現(xiàn)出來。如何解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)資源分配不足、實驗方式過于刻板、實驗器材維護費時費力、實驗內(nèi)容固定難以拓展等問題，是目前新工科建設(shè)、課程改革內(nèi)容中一個討論熱點。
在對創(chuàng)新型實驗建設(shè)的需求日益明確之際，仿真實驗教學(xué)的概念開始成為學(xué)校關(guān)注的重點。仿真教學(xué)實驗是一種基于軟件技術(shù)構(gòu)建虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)實驗室的數(shù)字化和虛擬化，為開設(shè)各種專業(yè)實驗課程提供了全新教學(xué)與科研環(huán)境。因此建設(shè)仿真實驗室可以與實物實驗室互補，虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)除了可以輔助高校科研工作，在實驗教學(xué)方面也具有如利用率高。在許多高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)需求建立了一些高科技仿真實驗室。
解決方案
能源除了將仿真技術(shù)應(yīng)用于科研與工業(yè)測試，也*將該技術(shù)引入到了教學(xué)實驗室建設(shè)中。對于不同實驗內(nèi)容與實驗類型，遠(yuǎn)寬能源提出了如下仿真實驗建設(shè)的解決方案：實時仿真實驗和遠(yuǎn)程虛擬仿真實驗。
1. 實時仿真實驗
遠(yuǎn)寬能源將*FPGA小步長實時仿真技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)實驗室建設(shè)中，實時仿真技術(shù)使它能夠覆蓋電力電子、電機驅(qū)動、新能源等多個電力電子相關(guān)應(yīng)用的創(chuàng)新教學(xué)實驗以及研究的需求。基于圖形化系統(tǒng)建模，模型一鍵下載，無需FPGA編程編譯，大大增強了產(chǎn)品的易用性；虛擬實驗平臺還配置了硬件控制器，和仿真器構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。實時仿真實驗系統(tǒng)如下圖所示：
相比于純軟件仿真——
軟件仿真能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和驗證控制理論與算法，五木恒潤但較難培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，對控制器也沒有直觀認(rèn)識；而使用實時仿真平臺驗證真實的硬件控制器可以更好的培養(yǎng)學(xué)生的動手能力：
? 學(xué)生可以接觸到實際的控制設(shè)備；可以了解和學(xué)習(xí)如何將理論和算法轉(zhuǎn)化為在實際控制設(shè)備上運行的代碼；
? 可以學(xué)習(xí)和了解信號采集，PWM脈沖發(fā)生等實際的硬件知識；可以自己動手配置、連線、調(diào)試，通過示波器觀察真實的信號等；
相比于實物試驗臺——
也有一些電力電子與電機教學(xué)實驗是基于實物試驗臺，相對而言實時仿真具有如下的優(yōu)勢：
? 實時仿真更適合于并網(wǎng)型系統(tǒng)實驗，由于電網(wǎng)是一個大的能量源，并網(wǎng)型的系統(tǒng)（大多數(shù)新能源系統(tǒng)都是并網(wǎng)型）即使是小功率的，實驗和調(diào)試一般都是比較危險，很容易過流燒壞設(shè)備；而實時仿真實驗在這樣的場合就很有優(yōu)勢。
? 實時仿真更適合原動機貴重體積大場合，如風(fēng)機、光伏、儲能系統(tǒng)等。風(fēng)機、光伏板、蓄電池一般都體積大，價格高，運行需要合適的氣象條件等，實物實驗不方便。
? 控制側(cè)算法開放可修改，很多實物試驗臺只能進行演示性和操作性實驗，控制器是不開放的；而本實時仿真試驗臺的控制側(cè)算法是開放可修改的。
? 讓學(xué)生接觸和了解實時仿真這一*的科研與測試手段
除了如上優(yōu)勢，實時仿真實驗室的一個重要的意義，就是可以讓更多的學(xué)生接觸和了解 實時仿真 這一目前在研究和實際工業(yè)產(chǎn)品測試中用的越來越多的*的開發(fā)和測試手段，有利于培養(yǎng)學(xué)生的操作能力、分析調(diào)試能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。
創(chuàng)新平臺適用于綜合型實驗、設(shè)計型實驗和創(chuàng)新型實驗，以及復(fù)雜、并網(wǎng)系統(tǒng)實驗對于展示型、原理型實驗，還有基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的純數(shù)字仿真實驗室建設(shè)方案。教師可將實驗課程內(nèi)容通過純數(shù)字仿真的方式離線模擬出來并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可以通過登錄網(wǎng)頁的方式進行在線實驗。實驗界面與實驗步驟如下圖所示：
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