可视化的快速设计与验证控制教学实验系统

摘要

一种可视化的快速设计与验证控制教学实验系统，属于自动化专业教学实验技术领域，该系统由机电联合仿真系统和控制系统快速成型与验证系统组成，机电联合仿真系统包括机械设计子系统、3D可视化仿真子系统、实验解决方案子系统和集成开发环境子系统，所述的控制系统快速成型与验证系统，包括运动控制子系统、实验解决方案子系统和集成开发环境子系统。本发明采用虚拟实验仿真验证的算法，利用图形化的编辑环境替换相应接口模块后，自动生成实时代码并进行编译、连接、下载和自动运行。

主权项

1、一种可视化的快速设计与验证控制教学实验系统，其特征在于该系统由机电联合仿真系统和控制系统快速成型与验证系统组成，所述的机电联合仿真系统，包括机械设计子系统、3D可视化仿真子系统、实验解决方案子系统和集成开发环境子系统，其中3D可视化仿真子系统包括；a、3D视觉渲染引擎模块，利用渲染引擎为虚拟被控对象建立3D的视觉渲染模型；b、物理引擎模块，利用物理引擎为虚拟被控对象建立精确的物理计算模型；c、模型在线编辑模块，实现仿真模型的实时编辑和参数修改；集成开发环境子系统包括：a、代码编辑器模块，进行代码的编写、编译、调试以及智能纠错；b、基本数学库模块，提供了基本的数学函数的API函数；c、控制算法库模块，提供了控制算法，包括PID算法，LQR算法，神经网络控制算法；d、代码化通讯接口模块，提供代码化的与虚拟3D被控对象进行通讯的仿真驱动接口和与实际被控对象的硬件系统进行通讯的实时驱动接口；实验解决方案子系统包括：a、可扩展的实验案例模块，提供了自动化专业的基本课程的实验案例，包括了自动控制原理、现代控制理论和计算机控制系统课程；b、算法开发模版模块，可以在此模版上进行修改或者重建来建立控制算法；c、控制工具箱模块，提供可扩展的控制算法工具，包括模糊控制工具箱和神经网络控制工具箱；d、图形化通讯接口模块，提供图形化的与虚拟3D被控对象进行通讯的仿真驱动接口和与实际被控对象的硬件系统进行通讯的实时驱动接口；所述的控制系统快速成型与验证系统，包括运动控制子系统、实验解决方案子系统和集成开发环境子系统。