Web环境下虚拟仿真实验系统和设计,关于免费虚拟论文范文在这里免费下载与阅读,为您的虚拟相关论文写作提供资料。
虚拟论文参考文献：
摘 要：将可持续发展、易于维护管理等理念应用于整个系统的研发,应用模块化设计方法,将仿真程序作为一个基础平台,在其上可加载各种虚拟设备及试件,可实现虚拟设备的不断更新升级,同时也可以在平台上增加新的虚拟设备,对于某个虚拟设备的维护及管理不需要调整平台.
关键词：虚拟实验；3ds max；Web环境；研究和设计
中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）18-0097-02
1网上虚拟实验室中实验模型
1.1实验界面呈现
实践表明,利用虚拟实验界面不仅能够为实验者营造一个良好的解决问题气氛,而且还能够使实验者充分感受到发现问题、解决问题的成就感,从而有助于充分激发实验者的积极性、能动性.
1.2实验情景设置
良好的学习情景有利于增强学生的学习兴趣,使学生学习事半功倍.虚拟实验室中设置实验情景时,需要准确把握实验者的知识水平、技术背景及对实验的要求等多方面信息,之后结合实验者的特点和需求,有针对性的设置实验内容和原理.另外,在设置实验情景时还可以增设一些省略、空白之处,要求学生对这些问题进行填补,这样既能够增强学生对实验情景的了解,又能够激发学生的兴趣.
1.3实验过程模拟和仿真
实验过程模拟和仿真是虚拟实验教学的重要环节,这一环节下,实验者通过了解实验现象、分析实验结果和实验数据,体会实验过程等工作为优化实验策略、制定实验方案提供了理论依据.以此既有助于增强学生对因果关系的敏感性,又有利于提高学生的反应能力.同时,为实现实验过程模拟和仿真环节顺利完成.
2虚拟实验室的建模方法
2.1数学模型
通常情况下,虚拟实现从基本模型的构建、参数的确定、随机误差和随机化初始条件的加入三个方面建立虚拟场景的数学模型,具体内容如下.
①建立基本模型.一般而言,为确保所建立的基本模型的高效性,需要实验者以相关原理理论为依据确定场景、仪器及其理论计算公式,之后立于此的基础之上实现基本模型的构建.
②确定参数.基本模型中涉及到大量参数,这些参数既可以依据理论原理予以计算得出,也可以结合实验条件予以确定,又可以通过处理实验数据得到.
③加入随机误差和随机化初始条件.由于虚拟实验过程中存在诸多不稳定性因素,以至于实际实验中出现多种随机误差,而且这些随机误差是无法避免的,如高斯分布型随机误差、平均分布型随机误差等,因此这就要求虚拟实验数学模型结合实际状况加入适当的随机误差和随机化初始条件,这样才能够确保实验数据的准确性.
2.2图像模型
图像模型是虚拟实验的重要组成部分,该部分优劣直接影响到虚拟实验的真实性和交互性.为确保图像模型的高质量性,虚拟实验常用三维建模和绘制技术实现图像建模.总结来说,虚拟实验从制作实物图片、动态部分建模及组装图像模型三个方面建立虚拟场景的图像模型,具体内容如下：
①实物图片的制作.利用三维绘图软件制作真实仪器、元器件和场景的三维几何模型,就动态模型来说,如波形变化、旋钮旋转一周等；就静态模型来说,如虚拟仪器等.同时,根据各模型的实际状况对其各部门赋予相应的材质,之后加入照相机、灯光等辅助工具,由此可形成三维图片.
②动态部分建模.动态部分建模在整个虚拟实验中具有重要的作用,其涉及到连接线路、调节仪器上的旋钮、移动实验仪器等多项操作环节,即通过对动态部分建模实现对上述多项操作环节的动态模拟.其中常用的动态建模技术是Canvas动态绘制技术.
③图像模型的组装.图像模型的组装是指将上述所制作的实物图片和建立的动态模型组合在一起,从而完成整个虚拟实验场景、仪器和元器件的图像建模工作.
3实验过程模拟和仿真
实验过程模拟和仿真是虚拟实验教学的重要环节,这一环节下实验者通过了解实验现象、分析实验结果和实验数据,体会实验过程等工作为优化实验策略、制定实验方案提供了理论依据.以此既有助于增强学生对因果关系的敏感性,又有利于提高学生的反应能力.同时,为实现实验过程模拟和仿真环节顺利完成.
由上可知,通过将ActiveX控件直接嵌入Web上便可实现学生置于客户机上独立完成实验项目.实践表明,仅凭借一个实验系统难以保障实验结果的准确性、高效性.完整的实物实验包括实验指导、实验具体项目及实验结果三部分,在实物实验过程中,学生是实物实验的主体,而老师在整个过程中承担着指导和评分的职责.在本虚拟实验系统中,通过将ActiveX控件嵌入Web中仅能完成实验项目这一项,所以仍需对虚拟实验系统进行完善.
通过ActiveX控件仅明确了虚拟实验的具体界面,对该实验实施这一问题未能发挥效应.实验结束后均会出现一个实验结果,通常情况下,该实验结果往往以实验报告书的形式存在,其主要用于记录学生在实验过程中的表现状况,为老师对学生进行评分提供依据.为确保上述两项功能得以充分实现,需要将Web技术作为ActiveX控件的补充.
在机械手控制网上实验室中,前面编程所建立的ActiveX控件嵌入至Web中运行,通过进行ActiveX控件上的操作完成机械手控制实验工作.和此同时,还需在ActiveX控件上方增加三个按钮.
第一个按钮具有下载实验插件功能.学生进行实验时需要置于服务器端上下载该实验项目的ActiveX控件,之后对其进行安装注册,并将其作为客户机的应用程度予以运行,这样学生便可以进行实验.
第二个按钮具有下载实验指导书的功能.此时的“实验指导书”即为一个word格式文档,该文档中包含实验项目的基本信息、实验项目ActiveX控件的操作步骤等.
第三个按钮具有提交实验报告的功能.学生完成实验后,将实验结果填入实验报告中,之后将实验报告上传至服务器,老师以实验报告为依据对学生进行评分.
加入上述三个按钮后,便实现了对虚拟实现系统的完善,构建成一个完整的网上虚拟实验室.
老师给学生打分是网上虚拟实验室中的重要环节,和实物实验不同的是,老师不在实验现场,不能够准确了解学生的实验过程,导致评判打分不具科学合理性.为规避这一问题,需要实现实验报告和模拟模型运动重现,以机械手控制实验为例,待学生实验完成后,要求学生除了将实验结果填入实验报告,还需将编写的PLC程序上传至服务器,这样以来,老师可通过登录服务器了解学生的整个实验过程,之后再结合实验报告进行评判打分.
参考文献：
[1] 汪兴谦.VRML和Java编程实例讲解[M].北京:中国水利水电出版社,2002.
[2] 黄文丽,卢碧红,杨志刚,等.VRML语言入门和应用[M].北京:中国铁道出版社,2003.
结论：适合虚拟论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关虚拟陈粒歌词开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
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