工程教育研究互动可视化在线实验系统

我们的协议在在线实验室中实现远程和虚拟实验，用于教学，学习和研究。理论知识和实验实践相结合，通过我们的协议来增强教学和学习。它提供了一个统一的框架，可实现理论引导的实现、基于Web的算法设计、可定制的监控界面以及三维虚拟和远程实验。

Zijie Wie和Shengwang Ye将帮助演示该过程。Wei正在努力攻读硕士学位，Ye正在努力攻读博士学位。首先，打开主流Web浏览器并输入URL www.powersim.whu.edu.cn/react。

单击开始实验按钮，并写入W-H-U-T-E-S-T作为用户名和密码登录系统。进入左侧子实验室列表中的WHU实验室，选择实验的WHU典型链接，然后进入算法设计子界面。单击创建新模型按钮，然后进入基于Web的算法界面。

使用提供的模块构建电路图。双击相应的块以设置参数，然后单击开始模拟按钮。仿真结果将在界面中提供。

单击开始编译按钮，然后等待设计框图生成到可执行控制算法中。这种控制算法可以下载并执行到部署在任务机端的遥控器中，以实现控制算法。单击请求控制按钮，申请电路系统的控制。

然后单击返回按钮到算法设计子界面。在私有算法模型面板下找到可执行控制算法。单击"进行实验"按钮，将设计控制算法下载到遥控器。

进入配置子界面，单击新建监控按钮，配置监控界面。包括四个用于参数调谐的文本框和一个用于信号监控的曲线图。将信号和参数与所选小部件链接，并将图表的 x 轴范围设置为 8S。

单击开始按钮开始实验。将输入电压设置为零伏，并将电容器C调谐为五微法拉，然后将输入电压设置为一伏。登录NCSLab系统，进入过程控制分实验室。

选择双罐试验台，进入算法设计子界面。按照示例 1 中描述的步骤设计比例积分导数或 PID 控制算法。双击PID控制器，将比例设置为等于1.12，积分等于0.008，导数等于6.6。

然后单击开始模拟按钮。单击配置参数按钮，然后进入编译配置面板，将求解器设置为ODE4。生成可执行控制算法并将控制算法下载到遥控器。

配置一个监控界面，其中包含四个用于设定点（P、I 和 D）的文本框，包括一个用于监控水位和相应设定点的图表。将图表的 x 轴范围设置为 200S。选择一个3D小部件，它可以提供测试台的所有角度以及与实时数据连接的水位动画。

然后单击开始按钮。将设定点从10厘米设置为5厘米，然后设置I等于0.1，当受控水箱中的水位高度达到并稳定在5厘米时。将设定点从 5 厘米重置为 15 厘米。

将 I 从 0.1 调到 0.01，并将设定点从 15 厘米重置为 25 厘米。消除过冲，水位稳定在20厘米的设定点值。登录NCSLab系统，在远程实验室分实验室选择风扇转速控制。

进入算法设计子界面，拖动块构建IMC控制算法图。然后生成可执行控制算法。采用风扇速度控制系统验证设计的IMC算法。

配置监控界面，并链接两个带有设定点和着陆器的文本框进行调整。然后将实时图表与设定点和速度链接以进行监控。选择风扇的3D模型小部件和相机小部件，然后单击开始按钮以激活实时实验。

将设定点从 2， 000 RPM 重置为 1， 500 RPM。最后，将其从1， 500 RPM重置为2， 500 RPM。这里显示了一阶系统与设计控制算法的实时实验。

参数是可调谐的，信号可以使用提供的小部件进行监控。代表性图像显示了将积分项从0.1调整到0.01后，双罐系统的实时实验。设定点从 15 厘米重置为 25 厘米。

此处已消除过冲。可以实现实时控制，并且可以使用风扇速度控制远程实验室与3D虚拟风扇系统相结合来监控风扇速度。物理风扇系统位于武汉大学，为全球用户提供远程实验室服务。

还可以进行多药剂的协调对照实验，可以证明在远程实验室中的协调控制剂性能。该技术实现了实验设备的在线共享，实验教学的多样化发展，为远程三维虚拟组合实验室的发展提供了良好的示范。