基于MATLAB GUI的电机学虚拟实验平台开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

本课题对基于MATLAB GUI的电机学虚拟实验台进行了设计,其意义如下:

电机学课程是电气工程及其自动化专业的一门主要的专业基础课,电机学课程实践性强,注重实验环节,但由于各种因素的限制,很多实验不易与课堂教学相结合,因此需要设计一种可以在课堂上使用的电机仿真实验系统,在抽象的理论教学的同时给予学生生动的实验演示,让学生实时地观察到参数改变对电机性能的影响,从而给学生带来更加直观的学习体验,提高对电机理论知识的认识理解,同时激发学生的学习兴趣。

长久以来,人们己经习惯了传统的实验模式,但随着时代的发展,高等教育的普及,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。虚拟实验室的产生,弥补了传统实验教学的不足,为学习者提供了个性化的、自主式的、交互的、实时的学习环境。多媒体计算机技术与仪器技术的结合构成了虚拟实验室实现的基础。使人们拥有自己实验室的幻想与愿望可以在计算机屏幕上通过场景式图形界面而得以实现。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室的智能化特征,无论是教师还是学生,都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。

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2. 国内外研究现状分析

虚拟实验室(Virtual Lab)从1989年美国弗吉尼亚大学(University of Virginia)的教授威廉沃尔夫(William Wolf)首先提出,至今已经有三十年的历史。由于虚拟实验室的诱人前景,世界各国都在大力发展,并且也已经取得了一些进展,相应的研究和应用成果也在不断问世。

1.虚拟实验的国外研究现状

目前,发达国家的虚拟实验室建设已经非常普及。美国作为当今世界的科技强国,为继续保持其在科学技术领域的领先地位,尤其重视信息技术的研究,并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划。虚拟仪器系统及其图形编程语言己成为各大学理工科学生的一门必修课,很多大学都建立了虚拟实验室。美国约翰霍普金斯大学为什么是工程课程而开设的虚拟实验室就是其中之一。该网站根据课程提供了多种实验,如:逻辑电路设计实验,有毒化学药品的扩散实验,石油钻采中的钻孔实验,桥梁设计实验,声响传输实验,热传导实验等基于Web的远程实验。

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3. 研究的基本内容与计划

采用Matlab/Simulink仿真和GUI图形用户界面开发方式,进行电机学虚拟实验教学试验台的设计。需要研究的内容有:

1.虚拟实验系统仿真模型设计;

2.电机拖动基础虚拟实验界面的实现;

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4. 研究创新点

本论文特色与创新如下:

1.MATLAB软件因其强大的科学计算和图形处理功能,已广泛应用于制作电机课件。从当前应用软件的发展趋势看,友好的图形用户界面GUI已成为应用软件的基本交互接口,MATLAB软件也提供了对GUI的支持,通过GUIDE开发工具或编写程序,可以便捷地设计菜单化和控件式人机交互界面。本文设计的电机仿真实验系统是一种建立在MATLAB平台上的具有图形用户界面的软件,它将理论教学与实验过程整合在一起,可大大的提高课堂教学效率,也能为学生自学提供很大的帮助,具有很好的助学性。

2.电机学实验存在一定的危险性,如若让尚未熟悉电机操作的学生直接操作实物,难免出现事故。而电机学模拟系统大大提高了实验的安全性,在实验出现错误时不会对设备和实验人员产生伤害。而后也可以加装错误反查模块,帮助学生查找错误点,使得学生更好的了解实验中的错误,更好的完成实验过程。

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