【摘 要】
：
针对城市轨道交通车致环境振动问题,在开展钢弹簧浮置板轨道参数设计和减振效果评价时,存在现场实验成本高、工况少、测试难度大、天窗时间难以协调的缺点.根据“轨道工程”“振动力学”等课程教学和实验要求,依托湖南某大学国家级土木工程虚拟仿真实验教学中心,基于列车-轨道耦合动力学科研成果,运用三维建模、虚拟现实、人机交互等技术,开发了多场景下钢弹簧浮置板减振轨道设计与减振评价虚拟仿真实验项目.该虚拟仿真实验系统将理论教学、实验教学以及工程应用紧密融合,有效提升了本科生解决复杂工程问题的能力.
【机 构】
：
中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410000;长沙博文信息科技有限公司,湖南 长沙 410000
论文部分内容阅读
针对城市轨道交通车致环境振动问题,在开展钢弹簧浮置板轨道参数设计和减振效果评价时,存在现场实验成本高、工况少、测试难度大、天窗时间难以协调的缺点.根据“轨道工程”“振动力学”等课程教学和实验要求,依托湖南某大学国家级土木工程虚拟仿真实验教学中心,基于列车-轨道耦合动力学科研成果,运用三维建模、虚拟现实、人机交互等技术,开发了多场景下钢弹簧浮置板减振轨道设计与减振评价虚拟仿真实验项目.该虚拟仿真实验系统将理论教学、实验教学以及工程应用紧密融合,有效提升了本科生解决复杂工程问题的能力.
其他文献
结合水污染控制技术的实际问题及科研前沿技术,设计了Fenton氧化技术降解双酚A探索型综合实验.以模拟双酚A废水为处理对象,探讨了UV/H2O2、Fenton、UV/Fenton等氧化技术降解双酚A的过程,并在此基础上利用GC-MS分析了降解中间产物,引导学生推导其降解机理.该实验项目将学科研究前沿技术与本科实验课程相结合,涵盖了高级氧化技术及色谱技术的定量和定性分析技能,具有一定的探索性和创新性.
该文提出了一种适用于低压配电网系统下的新型感应滤波配电变压器设计方法,并将其应用于综合性创新实验的教学案例中.在感应滤波配电变压器的设计中,将感应滤波技术应用于采用Ddy联结组别的配电变压器中.通过建立电路数学模型,推导阀侧产生的谐波电流与网侧电流之间的关系,揭示感应滤波配电变压器的滤波特性.该文采用ANSYS/Maxwell软件建立新型变压器的3D模型,在模型上通过仿真能量法对比工程磁路法,验证变压器绕组间短路阻抗满足技术要求;并通过磁路耦合添加滤波支路,监测变压器的网侧电流,验证其可以有效滤除电网谐波
设计了跨孔雷达检测地下结构缺陷的实验系统,由地下连续墙模型和跨孔雷达系统2部分组成.内置缺陷的地下连续墙模型为钢筋混凝土结构,尺寸5.0 m×3.0 m×4.0 m,为跨孔雷达检测提供测试条件.跨孔雷达系统硬件部分采用步进频率体制,包括网络分析仪、控制主机以及收发天线等部分;软件系统可实现数据采集、显示和储存等功能.实验测试表明,该系统实现了跨孔雷达对地下结构内部缺陷的准确检测,创新性强,有助于激发学生的科研兴趣和探索精神.
为促进浮选理论与实验教学的融合,设计了矿物颗粒与气泡碰撞、黏附实验观测装置并开发了视频数据可视化转换软件,用于观测颗粒与气泡的碰撞–黏附过程和行为,计算颗粒与气泡碰撞–黏附的过程参数和黏附效率,实现浮选理论微观知识的数据化和可视化.实验结果表明该装置结构合理、调节精准,可自动记录视频并进行数据分析.实验教学过程表明,该装置可促进开放式实验教学实践,提高学生的实验教学参与度,培养学生利用专业知识解决复杂问题的能力,培养创新性、探索性和研究型综合人才.
为满足破拆救援技能训练要求,设计了一种功能集成、便于移动的破拆救援技能训练平台,该平台既可以开展剪断、扩张、顶撑、钻凿等基础性破拆技能训练,也可以开展模拟防盗门、卷帘门、护栏、墙体、楼板破拆的应用性破拆技能训练,为各级各类救援队伍开展破拆救援技能专项训练奠定基础.
针对现有无损检测教学中非金属实验缺失问题,以玻璃纤维增强材料板材缺陷检测为典型应用场景,开发了基于STM32的玻纤增强复合材料(GFRP)缺陷无损检测与成像系统.系统由无损检测仪、共面电容探头和We b服务器三部分组成.检测仪利用电容成像方法检出缺陷,以特征幅值和相位实时表征缺陷状态,并通过Wi-Fi实现与服务器的数据交互.缺陷二维与三维成像图形及原始数据可经网页访问远程获取.测试结果表明,系统可对GFRP板材缺陷进行快速检测,独立的功能模块提高了系统的拓展性,有助于学生进行创新设计与二次开发,兼具实验教
在高校实验教学中引入虚拟仿真技术,对于强化教学内容、提高教学质量有着非常重要的意义.为此,该文搭建了基于Proteus仿真软件的低成本光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)算法仿真实验平台,在该平台中建立了光伏阵列SPICE模型,分析了扰动观察法和电导增量法的原理,通过嵌入式Arduino UNO微控制器对两种MPPT算法进行了仿真对比分析.结果表明:扰动观察算法简单、跟踪速度较快,但跟踪过程中震荡较大;而电导增量法却具有平稳计算最大功率点的特点.
该文以耦联双容水箱为例,介绍了一种基于WinCC的水箱液位控制系统实时仿真平台开发.首先用WinCC构建双容水箱工艺流程动态监控画面;然后在C脚本下实现对水箱液位非线性数学模型的求解和增量PID控制量的计算;最后通过设置相同的采样时间并关联相应的变量,实现监控动态画面和C脚本之间的通信,组建成一个完整的闭环控制系统,并进行手动/自动模式的测试.该仿真平台能够用动画实时地展示水箱液位变化过程,立体感和真实感强,可实现在线修改控制器参数、手动/自动两种模式无扰切换等功能,人机交互效果好,是一个有效的验证各类控
文章设计了一种基于龙芯的数字信号处理实验平台.该平台采用国产化设计方案,基于VPX架构实现了平台功能可扩展;以龙芯处理器为主控芯片的信号处理板卡,集成了多种控制器和接口,将国产Linux系统Loongnix裁剪、配置、编译、移植到CPU上,以桌面方式管理平台内资源,便于实验操作;基于Python语言搭建实验环境,对音频信号进行了仿真加噪及滤波实验,获得良好结果,且测试时间、内存性能参数满足实验性能要求.该平台性能良好,具有操作便捷、扩展性强等特点,可有效降低核心芯片依赖进口问题,实现国产化替代.
“现代控制理论”是自动化本科和电气工程与控制科学研究生的必修课程,其中一项重要的教学内容是基于观测器的控制器设计,特别是在系统存在未知扰动的情况下,如何实现扰动抑制和无静差输出跟踪,面临不同的方案选择和较复杂的计算.虽然MATLAB软件提供了一些辅助控制器设计的命令,但整个设计过程仍有不少困难,而且耗费时间.该文研发了基于MATLAB的带有友好用户界面的集成工具包,用于支持带观测器的扰动抑制输出跟踪控制器的设计与仿真分析.该MATLAB工具包不但可用于课堂教学演示,也能用于实际工程中的控制系统快速原型制作