论文总字数：40843字

摘 要

本论文首先介绍课题的背景及研究的目的和意义，广泛关注了利用虚拟教学平台来改善教学培养的模式，将其中的优劣进行了深刻的总结。在充分调研基础上的利用MATLAB GUI界面、MCGS组态软件、Unity 3D，依托Simulink为后台引擎共同开发TE过程虚拟教学仿真平台。主要完成以下几项工作：

1）采用MATLAB GUI界面完成实验者演示操作界面设计，根据界面操作从而完成对控制系统的组态。

2）建立一组串级控制和四组单回路控制simulink后台仿真模型。供操作界面调用模型，分析并处理问题。

1. 基于MCGS组态软件建立模拟监控画面。模拟串级控制和单回路控制系统的运行状态。

4）采用Unity 3D引擎模拟仿真直观展示现场真实运行状况。使用Unity 3D软件建立模型，更加清晰完成控制模型运行变化的分析。

5）基于DDE动态数据交换技术实现MCGS和Matlab的通信。当通信建立后，可以实现对画面的实时数据的监测，通过组态软件呈现的历史数据曲线，更好对平台的状况进行把握。

1. 以socket通信技术为研究，实现对Unity 3D和MATLAB的通信，完成MATLAB仿真数据对Unity 3D的传输，从而展示出更为真实的运行效果。

关键词：Matlab GUI ，Simulink ， 教学仿真平台，DDE ， MCGS ， Unity 3D

Abstract

First of all, this paper introduces the background of the topic, the purpose and significance of the research, pays extensive attention to the use of virtual teaching platform to improve the mode of teaching and training, and makes a profound summary of the advantages and disadvantages. On the basis of full investigation, the virtual teaching simulation platform of TE process was jointly developed by using MATLAB GUI interface, MCGS configuration software, Unity 3D and relying on Simulink as the background engine.

1) Use MATLAB GUI interface to complete the design of the experimenter's demonstration operation interface, and then complete the configuration of the control system according to the interface operation.

2) Establish a set of cascade control and four sets of single loop control simulink background simulation model. For the operation interface to call the model, analyze and deal with the problem.

3) Establishment of simulated monitoring screen based on MCGS configuration software. Simulation of cascade control and single loop control system running state.

4) Use Unity 3D engine to simulate and visually display the real running conditions on site. Use Unity 3D software to build the model, so as to complete the analysis and simulation of temperature control process and tank level change process more clearly.

5) Realize MCGS and Matlab communication based on DDE dynamic data exchange technology. When the communication is established, the real-time data monitoring of the screen can be realized, and the historical data curve presented by the configuration software can better grasp the status of the platform.

6) Based on socket communication technology, the communication between Unity 3D and MATLAB is realized, and the transmission of MATLAB simulation data to Unity 3D is completed, so as to show a more real operation effect.

Keywords: Matlab GUI; Simulink; interactive teaching platform; DDE; MCGS; Unity 3D

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1背景及研究的目的和意义 1

1.2国内外研究的现状 1

1.3论文的主要研究及工作 2

第二章 系统方案设计 4

2.1需求分析 4

2.2 系统架构 4

2.3 各模块功能实现方式 5

2.4 模块间通信方式 6

第三章 实验平台的结构与设计 7

3.1 演示平台的设计要求 7

3.2 实验者操作界面的设计 7

3.2.1 使用GUIDE 快速生成GUI界面 8

3.2.2 通过.M文件动态生成GUI界面 8

3.2.3 控件的属性 8

3.2 化工过程模型的搭建 10

3.4 SIMULINK与GUI的参数传递 12

3.5 实验操作步骤和代码设计 13

第四章 组态监控界面开发 19

4.1 监控界面的总体设计 19

4.2监控界面实时数据库的设计 19

4.3监控界面用户窗口的设计 20

第五章 虚拟仿真对象开发 22

5.1开发环境的介绍 22

5.2虚拟仿真界面的设计 22

第六章 通信功能实现 24

6.1 MATLAB和操作平台的通信 24

6.2 MATLAB和组态监控的通信 24

6.2.1 DDE动态数据交换技术 24

6.2.2 MCGS中的DDE设置 25

6.2.3 MATLAB的DDE连接函数 25

6.2.4 MATLAB 与DDE通信编程 26

6.3 MATLAB和三维对象的通信 27

6.3.1 Socket通信技术 27

6.3.2 MATLAB和Unity3D的连接 28

第七章 系统测试 29

7.1 实验操作平台的测试 29

7.2系统综合测试 30

第八章 总结与展望 35

8.1 研究工作总结 35

8.2展望 35

参考文献 37

致谢 39

请支付后下载全文，论文总字数：40843字