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虚拟仿真在复杂化工专业实验教学中的探索与实践——以CO中温-低温串联催化转化仿真实验为例 被引量:1
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作者 林雄超 王彩红 任艳娇 《应用化学》 北大核心 2025年第1期124-132,共9页
受场地、操作环境等极端条件制约,复杂工程性创新实验难于线下开展,导致学生对化工专业前沿技术认知缺失,工程实践能力训练短缺。针对此问题,在化工专业实验中开展以实为主、以虚为辅的混合教学模式的探索。虚拟实验可大大降低实验操作... 受场地、操作环境等极端条件制约,复杂工程性创新实验难于线下开展,导致学生对化工专业前沿技术认知缺失,工程实践能力训练短缺。针对此问题,在化工专业实验中开展以实为主、以虚为辅的混合教学模式的探索。虚拟实验可大大降低实验操作风险,弥补实验时间和条件的不足,是化工专业实践教学改革和发展的有益探索。仿真实验中的理论学习、习题测验、流程设计、实验操作和报告处理的过程性评价制度涵盖了学生整体学习过程,综合反映学生对知识的掌握程度和综合实践的能力。在CO中温-低温串联催化转化仿真实验教学中,4项课程目标平均达成度分别为0.80、0.91、0.83和0.73,教学效果良好。实践证明,虚拟仿真实验能够从应用实际出发,通过新颖的实验内容设计,更能调动学生参与实验的积极性和主动性,是培养学生解决复杂工程问题能力的有效手段之一。 展开更多
关键词 专业实验 虚实并行 催化转化 工艺仿真
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风光氢储微电网系统多控制器硬件在环仿真实验平台设计
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作者 赵建勇 于彦雪 +3 位作者 陈磊磊 吴敏 年珩 孙丹 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第6期55-60,共6页
为了弥补风光氢储微电网纯实物实验平台搭建难、成本高昂、安全可靠性不足的缺点,并填补暂态控制策略与多时间尺度稳态能量管理策略协同验证的空白,采用Typhoon HIL实时仿真器,设计开发了风光氢储微电网系统多控制器硬件在环仿真实验平... 为了弥补风光氢储微电网纯实物实验平台搭建难、成本高昂、安全可靠性不足的缺点,并填补暂态控制策略与多时间尺度稳态能量管理策略协同验证的空白,采用Typhoon HIL实时仿真器,设计开发了风光氢储微电网系统多控制器硬件在环仿真实验平台。基于该实验平台,面向本科生的电力电子技术类课程,设计了验证性实验、探究性实验与综合创新实验3个维度的实验内容;面向研究生的新能源发电技术类课程,设计了微电网技术相关的实践内容。实践结果表明,该平台可快捷高效地验证微电网各类高性能控制及优化算法效果,弥补了传统稳态与暂态控制实验的不足,具备较强的可扩展性,支持多层次实验内容的灵活设计。 展开更多
关键词 风光氢储微电网系统 硬件在环仿真 实验平台 多维度实验内容
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基于多传感器的火灾检测仿真实验系统
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作者 张佳 辛斌 王蕾 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第5期42-47,共6页
为了提供面向学生的传感器火灾检测实验平台,设计了基于Stacking集成学习的火灾检测算法和基于长短期记忆神经网络自编码器(LSTM-AE)的异常检测算法,并搭建了基于LabVIEW和MATLAB软件混合编程的多传感器火灾检测仿真实验系统。该系统能... 为了提供面向学生的传感器火灾检测实验平台,设计了基于Stacking集成学习的火灾检测算法和基于长短期记忆神经网络自编码器(LSTM-AE)的异常检测算法,并搭建了基于LabVIEW和MATLAB软件混合编程的多传感器火灾检测仿真实验系统。该系统能够根据实际需求调整算法参数,有效检测火灾及传感器故障,且能够可视化检测结果。这符合新工科教育中“学生中心、产出导向”的先进理念,在提高教学效率的同时避免了可能的危险和浪费,为培养具备创新思维、实践能力和安全意识的复合型人才提供了有力支撑。 展开更多
关键词 多传感器 火灾检测 故障检测 仿真实验
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基于FlightGear飞机运动参数的可视化仿真实验平台
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作者 杨军利 屈子昂 钱宇 《兵工自动化》 北大核心 2025年第4期58-63,100,共7页
为提高学生对于飞行控制与设计理论的理解,建立一个以FlghtGear为基础的3维视景仿真实验。以12个动力学方程建立飞行动力学模型,使用飞机直观设计(aircraft intuition design,AID)程序对某训练机型飞机进行外形设计并分析其可行性,运用... 为提高学生对于飞行控制与设计理论的理解,建立一个以FlghtGear为基础的3维视景仿真实验。以12个动力学方程建立飞行动力学模型,使用飞机直观设计(aircraft intuition design,AID)程序对某训练机型飞机进行外形设计并分析其可行性,运用PID模块进行飞机纵向和横向控制器设计。结果表明:构建的飞机模型得出的升力曲线与普朗特升力曲线几乎重合,控制系统响应合理,飞行仿真实时变化曲线与动态视景相对应;所开展的飞行仿真实验具有经济性好、结果图形化、开放性强等特点,结合课程实验能够加深学生对于飞行控制理论的理解,提高教学质量。 展开更多
关键词 FLIGHTGEAR 动力学仿真 飞行仿真实验 飞行控制
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基于工程伦理虚拟仿真实验的课程思政建设
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作者 夏嵩 闻毓民 +1 位作者 富海鹰 王艺霖 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第6期131-139,共9页
虚拟仿真实验建设是数字化、智能化课程思政的重要手段之一。该文以国内首个工程伦理主题的虚拟仿真实验项目为例,阐述学生在模拟的社会与自然环境之下应综合考虑各种复杂的影响因素,完成一座铁路桥梁的选址与选型工作,并处理施工过程... 虚拟仿真实验建设是数字化、智能化课程思政的重要手段之一。该文以国内首个工程伦理主题的虚拟仿真实验项目为例,阐述学生在模拟的社会与自然环境之下应综合考虑各种复杂的影响因素,完成一座铁路桥梁的选址与选型工作,并处理施工过程中出现的若干工程伦理问题。该实验项目教会学生辨析工程中存在的伦理问题,培养其解决复杂工程问题的能力,实现了对其价值观的引导,为解决课程思政“硬融入”“表面化”的问题提供了一种解决方法。 展开更多
关键词 课程思政 工程伦理 虚拟仿真实验 价值理性 工具理性
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基于高比例新能源消纳优化的虚拟仿真实验平台
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作者 刘洋 宋明达 +3 位作者 邢作霞 李文文 祝安 李旗文 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第6期94-98,111,共6页
面向实际应用与教学实践的需求,针对高比例新能源消纳所导致的配电网运行不稳定问题,设计一种用于优化高比例新能源消纳的虚拟仿真实验平台。该平台基于风光储联合优化运行机制及新型配电网柔性互联技术,保障配电网系统协调稳定运行并... 面向实际应用与教学实践的需求,针对高比例新能源消纳所导致的配电网运行不稳定问题,设计一种用于优化高比例新能源消纳的虚拟仿真实验平台。该平台基于风光储联合优化运行机制及新型配电网柔性互联技术,保障配电网系统协调稳定运行并提升新能源消纳能力。平台支持根据实验需求灵活调整设备及负荷参数,对比不同场景下新能源消纳效果,并通过动态曲线直观展示与分析结果。该平台既支持教师课堂演示,也适用学生虚拟仿真实验,通过沉浸式体验提升学生的工程实践能力。 展开更多
关键词 综合能源系统 消纳优化 虚拟仿真 实验教学
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星地融合的多体制通信仿真实验平台设计
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作者 杨德伟 李念祖 +1 位作者 何东轩 王华 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期67-72,84,共7页
为加强学生对星地融合多体制通信波形与系统的认识,以DVB-S2X、WCDMA和5G NR波形为基础,设计并搭建基于Matlab图形界面的交互式星地融合多体制通信仿真实验平台。平台根据通信场景分为用户上、下行链路与馈电上、下行链路,每条链路级仿... 为加强学生对星地融合多体制通信波形与系统的认识,以DVB-S2X、WCDMA和5G NR波形为基础,设计并搭建基于Matlab图形界面的交互式星地融合多体制通信仿真实验平台。平台根据通信场景分为用户上、下行链路与馈电上、下行链路,每条链路级仿真包含编解码、调制解调、噪声与频偏产生、帧同步、定时同步、信道估计、频偏估计、跳频解跳、扩频解扩和传输业务选择等模块。各功能参数通过图形交互界面配置,将结果通过仿真波形展示。该平台不仅能帮助学生分析不同配置参数下的频偏估计性能,学习帧捕获与定时同步环路原理并掌握同步流程,还能促使学生理解星地融合通信中的关键技术。各功能模块留有统一接口,允许学生自己编写算法,进行通信链路功能仿真与测试。 展开更多
关键词 星地融合 多体制波形 通信链路 仿真实验平台
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基于园区综合能源系统优化案例的虚拟仿真实验教学平台
8
作者 刘洋 祝安 +2 位作者 邢作霞 李文文 宋明达 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第4期93-96,102,共5页
为研究园区综合能源系统优化运行方案和丰富教学手段,提升园区运行质量与产教融合水平,设计并搭建一种园区虚拟仿真实验教学平台。该平台考虑了风光储、电热耦合以及冷热电气协同的多场景园区综合能源系统优化调度实验教学案例。结果表... 为研究园区综合能源系统优化运行方案和丰富教学手段,提升园区运行质量与产教融合水平,设计并搭建一种园区虚拟仿真实验教学平台。该平台考虑了风光储、电热耦合以及冷热电气协同的多场景园区综合能源系统优化调度实验教学案例。结果表明,采用冷热电气协同、源网荷储集群联控技术,可进一步提升园区运行质量和能源利用效率。通过虚拟仿真实验教学平台的建设与应用,能增强学生的综合分析能力与实践能力,对电气工程等相关领域的研究与教学具有参考作用。 展开更多
关键词 虚拟仿真 实验教学平台 园区综合能源系统 优化调度 教学案例
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微波消融肺组织的离体实验与有限元仿真
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作者 吴水才 刘菊 +1 位作者 张宇博 高宏建 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第5期625-636,共12页
为了研究肺组织微波消融(microwave ablation,MWA)的真实效果,基于有限元方法构建了有效的肺组织MWA仿真模型,利用离体猪肺消融实验验证了该模型的精确性,并对不同消融参数的影响进行了深入分析。结果表明,在40 W功率下,设定温度点的平... 为了研究肺组织微波消融(microwave ablation,MWA)的真实效果,基于有限元方法构建了有效的肺组织MWA仿真模型,利用离体猪肺消融实验验证了该模型的精确性,并对不同消融参数的影响进行了深入分析。结果表明,在40 W功率下,设定温度点的平均测量值与仿真结果的误差分别为2.87、2.64和2.99℃,在50 W功率下,误差分别为1.77、2.90和3.20℃,均在临床可接受范围之内。由Arrhenius模型表征的凝固区大小与实验结果具有较好的一致性,长径和短径误差均维持在5 mm以内。设定点的凝固时间和凝固程度随微波功率而变化。另外,凝固区随微波功率和消融时间的增加而显著地增大,但其增长速率并非完全相同。该研究获得了真实可靠的肺消融仿真模型,从而可为临床应用提供参考数据。 展开更多
关键词 肺组织 微波消融(MWA) 离体实验 有限元仿真 温度分布 凝固区
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基于虚拟仿真技术的新型实验教学体系在乳品工程专业的融合与实践
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作者 刘璐 耿艺萌 +5 位作者 张秀秀 郑冬梅 崔立雪 张宏伟 徐渐 李晓东 《农产品加工》 2025年第1期123-127,共5页
乳品工程是实践性与理论性相结合的学科,但目前传统实验教学仍存在诸多问题。基于目前传统实验教学项目的优势和问题,分析了虚拟仿真实验教学在乳品工程专业实验教学中的应用价值,以及构建虚实结合的乳品工程实验教学体系意义与策略。
关键词 乳品工程 虚拟仿真 实验教学体系 问题 对策
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自主学习导向的虚拟仿真实验学生画像构建研究
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作者 赵娅 周洪鑫 +1 位作者 单可欣 贾迪 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第6期87-93,共7页
目前虚拟仿真实验的教学应用效果仍待提升,存在学生自主学习效果不佳与教师难以精准掌握学情的问题。为此,引入学生画像技术,结合自主学习理论,构建自主学习导向的学生能力画像框架,从知识掌握能力、动机水平、行为特征3方面划分学生画... 目前虚拟仿真实验的教学应用效果仍待提升,存在学生自主学习效果不佳与教师难以精准掌握学情的问题。为此,引入学生画像技术,结合自主学习理论,构建自主学习导向的学生能力画像框架,从知识掌握能力、动机水平、行为特征3方面划分学生画像模型维度,充分探究虚拟仿真实验学习过程中学生的自主学习能力、水平及学习表现。基于此框架,开展实际案例的画像构建与分析,深入分析学生学情,加深教师对学生学习状态的掌握,并支持基于画像分析结果设计契合学生需求的教学策略,为提升虚拟仿真实验的教育有效性提供实施路径。 展开更多
关键词 学生画像 自主学习理论 能力画像 虚拟仿真实验
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虚拟仿真技术结合PBL教学法在禽病学实验教学中的应用 被引量:1
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作者 张连芝 杨萍萍 +4 位作者 袁朋 徐瑞雪 张雯 孙晓龙 李秋林 《山东畜牧兽医》 2025年第3期81-83,共3页
禽病学课程是动物医学类专业学生的基础课程,实验教学是其重要的环节之一。中国是养禽大国,因此作为培养动物医学类人才的高等院校非常重视该课程教学改革探索,针对该门课程实验教学现存的问题,依托学校的虚拟仿真平台,结合PBL教学法对... 禽病学课程是动物医学类专业学生的基础课程,实验教学是其重要的环节之一。中国是养禽大国,因此作为培养动物医学类人才的高等院校非常重视该课程教学改革探索,针对该门课程实验教学现存的问题,依托学校的虚拟仿真平台,结合PBL教学法对禽病学实验教学进行改革和探索,为其教学提供新思路,并逐步建立一套完善的教学体系,切实提高学生实践操作能力,为培养出满足养禽业需求的应用型人才奠定了基础,有利于我国养禽业的健康可持续发展。 展开更多
关键词 虚拟仿真 PBL教学法 禽病学 实验教学
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地理科学气象气候类虚拟仿真实验开发与思考——以“热带气旋及灾害应对”为例
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作者 程健 张益菡 +3 位作者 方建 程波 陈实 谢双玉 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期85-90,共6页
为满足气象与气候学实验在多尺度时空过程理解和综合场景分析等方面的需求,提出基于虚拟现实、人机交互等技术,开发虚拟仿真实验系统。“热带气旋及灾害应对”是气象气候类实验体系的重要组成部分,围绕实验目标和内容构成,设计了3个模块... 为满足气象与气候学实验在多尺度时空过程理解和综合场景分析等方面的需求,提出基于虚拟现实、人机交互等技术,开发虚拟仿真实验系统。“热带气旋及灾害应对”是气象气候类实验体系的重要组成部分,围绕实验目标和内容构成,设计了3个模块和8个场景的实验内容,构建实验交互和考核体系。针对实际建设和应用中存在问题,提出搭建以评促改的虚拟实验完善机制等建议。实验强化了学生对热带气旋基础知识理解,提升极端灾害认知与防范能力。这有助于高等地理教育数字化转型、培养地理创新拔尖人才以及优化气象气候类实验体系。 展开更多
关键词 虚拟仿真实验 地理科学 气象气候实验 热带气旋 防灾减灾
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托卡马克等离子体物理虚拟仿真实验设计
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作者 肖婷 郑远 +4 位作者 仇志勇 肖湧 盛正卯 殷立明 王业伍 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期152-160,共9页
托卡马克装置是一种磁约束核聚变实验装置,其运行需要超高温、高真空和强磁场环境,建设费用高昂,本科生直接接触和了解磁约束核聚变实验装置和实验运行的机会非常少。该文基于3D建模、动画仿真和数值模拟等技术,高度还原我国托卡马克大... 托卡马克装置是一种磁约束核聚变实验装置,其运行需要超高温、高真空和强磁场环境,建设费用高昂,本科生直接接触和了解磁约束核聚变实验装置和实验运行的机会非常少。该文基于3D建模、动画仿真和数值模拟等技术,高度还原我国托卡马克大科学装置真实的实验场景,设计虚拟仿真实验,实现托卡马克实验装置360°全方位仿真参观展示、磁约束核聚变等离子体物理参数测量、形象化观测等离子体粒子运动轨迹,以及归纳总结实现磁约束的实验条件等教学方案设计。 展开更多
关键词 核聚变 托卡马克 等离子体 虚拟仿真 线上实验
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基于CarSim/Unity3D的汽车性能虚拟仿真实验系统
15
作者 杨浩然 韩尚尚 +3 位作者 黄韶炯 宋正河 翟志强 朱忠祥 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第8期23-29,33,共8页
针对高校车辆工程专业汽车性能实验教学危险性高、场地受限、设备昂贵、学生实践能力培养欠缺等问题,应用CarSim/Unity3D开发了一套稳定可靠的汽车性能硬件在环虚拟仿真实验系统,并建立了基于汽车性能实验方法国家标准的实验场景参数化... 针对高校车辆工程专业汽车性能实验教学危险性高、场地受限、设备昂贵、学生实践能力培养欠缺等问题,应用CarSim/Unity3D开发了一套稳定可靠的汽车性能硬件在环虚拟仿真实验系统,并建立了基于汽车性能实验方法国家标准的实验场景参数化模型。同时开发了汽车动力学联合仿真模块,实现实验场景三维可视化功能,并借助C#及虚拟串口技术完成软件层和硬件层的数据交互。与实车实验相比,各项仿真实验数据误差均不超过6.3%,且变化规律吻合。该虚拟实验系统也可用于实践教学。 展开更多
关键词 汽车性能 虚拟仿真 汽车动力学 可视化技术 实验教学
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混合现实和深度学习融合的岩石力学实验虚拟仿真实验系统
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作者 徐晓冬 姚文凯 +2 位作者 朱万成 侯晨 李荟 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第5期83-88,95,共7页
针对传统岩石力学实验效率低、安全隐患大及虚拟实验真实感不强的问题,提出融合混合现实(MR)与深度学习的线上仿真系统。该系统运用弹脆性损伤模型与拉丁超立方采样方法,结合Python-COMSOL编程,构建岩石损伤破坏过程大数据样本集,并采用... 针对传统岩石力学实验效率低、安全隐患大及虚拟实验真实感不强的问题,提出融合混合现实(MR)与深度学习的线上仿真系统。该系统运用弹脆性损伤模型与拉丁超立方采样方法,结合Python-COMSOL编程,构建岩石损伤破坏过程大数据样本集,并采用U-Net网络构建高精度代理模型,以加速计算。在构建MR场景结合Socket通信,直观展示岩石动态损伤破裂过程。仿真结果表明,代理模型具有高精度且计算速度快,满足虚拟实验培训需求。MR场景还原物理实验,该系统不仅提升了实验教学的安全性和效率,还增强学习的直观性和互动性,为高校虚拟实验课程建设提供参考。 展开更多
关键词 混合现实 深度学习 岩石力学 虚拟仿真实验系统
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心理学教学中的神经解剖虚拟仿真实验教学改革
17
作者 刘帅 于克欣 +2 位作者 武琨 高旭 李先春 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第1期112-116,共5页
掌握脑结构和感知觉神经编码是心理学专业教学的基础和必修内容。鉴于脑结构的复杂、抽象以及解剖标本的稀缺性,传统实验教学对教师讲授和学生学习均有很大困难。为解决该教学难点,利用标准人类医学影像模板的三维结构数据,构建可拆解... 掌握脑结构和感知觉神经编码是心理学专业教学的基础和必修内容。鉴于脑结构的复杂、抽象以及解剖标本的稀缺性,传统实验教学对教师讲授和学生学习均有很大困难。为解决该教学难点,利用标准人类医学影像模板的三维结构数据,构建可拆解、互动的全脑结构三维模型和神经通路,配以教学资源和实践系统,采用沉浸式自主探索学习,辅以直观演示和任务驱动等教学方法开展教学实践。课程成绩反馈和教学效果评价数据显示,该虚拟仿真实验系统对解决教学难点和提高教学质量都有很好的效果。 展开更多
关键词 虚拟仿真 实验教学 教育数字化 神经解剖
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大型高低温环境实验室温度控制仿真
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作者 石一帆 柯钢 +4 位作者 陈浩 黄孝胜 叶芳 李成娇 郭航 《化工学报》 北大核心 2025年第S1期268-280,共13页
针对大型高低温环境实验室的温度控制问题,提出了一种基于Matlab/Simulink的仿真方法。使用集总参数法简化并建立了实验室的模型,综合分析热容、热阻、热源和热损失等因素,通过调节制冷系统的压缩机开启比例、电加热器的功率及覆冰和除... 针对大型高低温环境实验室的温度控制问题,提出了一种基于Matlab/Simulink的仿真方法。使用集总参数法简化并建立了实验室的模型,综合分析热容、热阻、热源和热损失等因素,通过调节制冷系统的压缩机开启比例、电加热器的功率及覆冰和除冰系统的状态,实现精确的温度控制并探索换热器预冷和覆冰系统接入时间对温度平衡及能耗的影响。研究发现,在不同的温度设定下,于PID拐点接入覆冰系统的温度调控时间依然最短,强化了该策略的应用价值;此外,引入模糊PID控制策略后,模糊PID控制在响应速度和超调抑制方面表现更为优越。 展开更多
关键词 高低温环境实验 温度控制 SIMULINK仿真 能耗优化 组态开发
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不同工作制下电机传热特性虚拟仿真实验研究
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作者 朱高嘉 陈泓江 +4 位作者 李龙女 王有政 石博雅 朱建国 梅云辉 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第6期125-130,共6页
温升分析是“电机设计”课程的核心教学内容之一,其中电机工作制的影响机理涉及复杂的动态热传递,难以直观呈现,已成为教学中的关键难点。针对传统教学方式在抽象概念呈现和动态过程展示上的局限,设计并搭建了电机动态传热仿真实验平台... 温升分析是“电机设计”课程的核心教学内容之一,其中电机工作制的影响机理涉及复杂的动态热传递,难以直观呈现,已成为教学中的关键难点。针对传统教学方式在抽象概念呈现和动态过程展示上的局限,设计并搭建了电机动态传热仿真实验平台,对典型工作制下的电机动态热特性进行系统仿真分析。基于虚拟仿真结果,剖析工作制对电机温升的影响规律,构建理论-实践相结合的教学模式。实践表明,该虚拟仿真平台能够直观呈现电机温升动态过程,帮助学生理解复杂传热机理,提升学生对知识难点的掌握程度。同时,该教学方法激发了学生对电机设计理论的学习兴趣,培养了学生的创新思维与工程实践能力,为“电机设计”课程的教学改革提供了新思路。 展开更多
关键词 电机 工作制 温升 动态传热 虚拟仿真实验
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中华古代纺织技术虚拟仿真实验教学探究
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作者 严梦思 张丹 赵金龙 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第2期125-129,共5页
该文探讨了虚拟仿真技术在中华古代纺织技术实验教学中的应用,为中国古代纺织技艺的保护和传承开辟新路径。通过设计开发流程、虚拟仿真模块及实验目标体系,构建了中华古代织机的虚拟仿真实验平台。该平台通过三维建模和场景构建,提供... 该文探讨了虚拟仿真技术在中华古代纺织技术实验教学中的应用,为中国古代纺织技艺的保护和传承开辟新路径。通过设计开发流程、虚拟仿真模块及实验目标体系,构建了中华古代织机的虚拟仿真实验平台。该平台通过三维建模和场景构建,提供了沉浸式的学习体验,帮助学生深入理解古代织机的结构和工作原理,凸显了虚拟仿真技术在传统文化和技艺传承方面的应用优势。实验效果表明,用户对实验内容表现出高度兴趣,实验教学方法有效提升了学习效果,拓展了教学的广度,提高了学生自主探究与创新能力,培养了创新思维和文化素养。 展开更多
关键词 古代织机 虚拟仿真 实验教学
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