網(wǎng)上虛擬實驗室建模方法與構(gòu)建技術(shù)研究及系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、在現(xiàn)代教育中，實驗教學(xué)占有非常重要的地位，它是對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新素質(zhì)教育的一個重要手段。虛擬實驗作為傳統(tǒng)實驗的一個必要的有益補(bǔ)充，既能節(jié)約大量的教育經(jīng)費，也使實驗在時間和空間上得到有效的延伸。 論文分別從理論研究、技術(shù)方法和應(yīng)用開發(fā)三個層面對網(wǎng)上虛擬實驗室的構(gòu)建做了全面論述。著重討論了虛擬實驗室的理論架構(gòu)、建模方法以及關(guān)鍵技術(shù)，并以“電工電子網(wǎng)上虛擬實驗室”為例詳細(xì)介紹了其實現(xiàn)方法。 從理論層面討論了虛擬實驗室的基本概念及其

2、形式化描述，功能定位和主要特點，虛擬實驗室構(gòu)建的基本原則和方法，并給出了虛擬實驗的教學(xué)模型。 從技術(shù)和方法層面，討論了虛擬實驗室開發(fā)過程中的常見仿真建模方法和實現(xiàn)技術(shù)。采用面向?qū)ο蠛徒M件思想提出了一種面向?qū)ο蠛突诮M件的虛擬器件仿真與建模方法。包括數(shù)學(xué)模型的建立、靜態(tài)和動態(tài)圖像模型的建立、數(shù)學(xué)模型與圖像模型的協(xié)調(diào)工作機(jī)制等，面向?qū)ο蟮姆抡媾c建模方法具有良好的直觀性、可擴(kuò)展性和可重用性?；诮M件的仿真與建模思想來源于面向?qū)ο?，但與

3、面向?qū)ο蟮姆椒ㄏ啾?，基于組件的仿真與建模分析的粒度較大，可重用性更好。在介紹構(gòu)建網(wǎng)上虛擬實驗室的技術(shù)方案及對其分析比較的基礎(chǔ)上，提出了一種基于組件技術(shù)的網(wǎng)上虛擬實驗室解決方案，該方案以VBScript和ActiveX控件作為客戶端，XML作為中間通信橋梁，能夠集成COM/DCOM作為計算后臺，大大提高了專業(yè)虛擬實驗室的開發(fā)效率。 按照本文提出的理論架構(gòu)、建模方法和技術(shù)方案，成功構(gòu)建了一個智能仿真型“電工電子網(wǎng)上虛擬實驗室”。系統(tǒng)

4、集實驗教學(xué)、實驗操作與實驗報告于一體，實現(xiàn)了從輔助教學(xué)、自主實驗到實驗報告的網(wǎng)上提交與批閱的全程操作與管理。系統(tǒng)實驗室設(shè)備以組件的方式開發(fā)，提高了開發(fā)效率，實現(xiàn)了軟件重用，實驗室的功能易于擴(kuò)充；服務(wù)器端以SPICE模型和數(shù)字邏輯芯片模型作為仿真計算后臺，提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真能力，實現(xiàn)了對模擬電路、數(shù)字電路以及數(shù)模混合電路的實時仿真。與其他電路仿真軟件相比，該系統(tǒng)具有良好的可設(shè)計性、操作的任意性和具有真實感的交互功能，可以讓用戶在逼真的多

5、媒體“虛擬場景”中，利用各種“虛擬元器件”任意搭接電路，并通過相應(yīng)“虛擬儀器”的測試，實時得到仿真結(jié)果，從而達(dá)到良好的實驗效果。 論文研究的主要創(chuàng)新點在于：第一，提出了虛擬實驗建模的MI結(jié)構(gòu)模型及其建模方法，并給出了基于類模板的可重用實現(xiàn)方法；第二，提出了一種基于SPICE模型的模擬電路仿真算法。算法以SPICE3f5作為仿真內(nèi)核，通過接口轉(zhuǎn)換程序的開發(fā)實現(xiàn)了虛擬環(huán)境下的模擬電路的仿真實驗；第三，提出了一種基于邏輯芯片模型的數(shù)字