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基于LabVIEW的远程虚拟仪器实验教学系统的研究与应用

阚兆成  
【摘要】:随着科学技术的不断发展,逐渐兴起的虚拟仪器技术在教育体系中发挥着越来越重要的作用。由于受教育的人数的不断增多,传统教学资源的相对不足,很大程度上制约了实验教学质量的提高,因此本论文提出远程虚拟仪器实验教学。它是教育现代化的一个重要发展方向,是高校实验教学改革的一项重要内容,是虚拟仪器和网络技术飞速发展的必然产物。 本论文中采用PC插卡式数据采集系统和LbVIEW虚拟仪器开发软件,设计实现了一套集数据采集、显示、分析、处理的实时控制系统,用以控制实际的受控对象,其中以电机和旋转倒立摆的伺服控制为例,经过受控对象分析,模型建立,控制器设计,仿真实验,最后实现实时控制;并且应用DataSocket技术、Web技术与LabVIEW开发平台进行了整合和构建,实现了远程网络控制功能,在服务器端借助采集卡进行实验数据采集与控制信号输出,将实验数据通过网络传送到远程的客户端。客户端用户通过对实验数据的分析处理获得系统控制信号,再将控制信号通过网络传送至服务器,从而形成网上实验,初步组建了网络化的虚拟仪器实验教学系统。使用该方法进行实验教学,可以节约仪器设备经费、节省实验空间、提高实验仪器的使用率,同时培养和提升学生的创新实践能力。 本论文从理论、技术和实践三方面探讨了虚拟仪器技术在实验教学应用的相关问题。每个教学实验的设计实现都是首先进行建立系统理论模型,推导公式;然后设计相应的控制器,并通过仿真方法进行寻优;最后通过实物的实时控制来验证控制器的性能,并通过远程实时调节系统参数得到最好的控制效果。经过实验证明了所构造的远程虚拟仪器实验教学系统非常可靠,可以丰富和改善现有的实验教学手段,具有很好的应用价值和现实意义。


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