基于云计算和虚拟现实技术的化工虚拟工厂——评《化工厂虚拟仿真操作》

近年来,虚拟技术得到了广泛的关注和应用。在化工领域,许多大型企业和研究机构已经开始了虚拟工厂的研究。化工过程虚拟工厂是基于云计算和虚拟现实技术的最新行业成果,它旨在提供一个高度逼真的虚拟环境,以便让用户以直观的方式理解和操作化工过程。这种虚拟工厂将改变传统的化工教育方式,提升工作效率,同时降低由于实际操作中可能出现的风险。因此,开展基于云计算和虚拟现实技术的化工过程虚拟工厂研究对于推动行业发展具有重要意义。

一种与SDN控制器组合运行的NFV虚拟化仿真网络架构

在如今的互联网时代,网络显然是现代社会信息通信基础架构的重要组成部分,网络虚拟化仿真技术已成为满足日益复杂的网络性能和可扩展性需求的关键因素。然而,传统的网络架构受到静态配置的限制,无法灵活适应不断变化的应用需求,其管理和维护也面临着越来越复杂的挑战。基于此,本文提出了一种与软件定义网络(SDN)控制器组合运行的NFV虚拟孪生网络架构,其特征在于通过虚拟容器化技术建立虚拟孪生网络,在与现有SDN控制器的合理交互下,实现虚拟网络对物理现网的大规模、精确仿真。此架构在虚拟化网络仿真场景下,同样也实现了对大规模物理现网的“同步化”“规模化”“精确化”虚拟仿真。

“江南”:虚拟地方的营造

文章从虚拟空间、虚拟社会、虚拟交互3个方面对《江南百景图》这一经营类手游所营造的虚拟地方进行解构与评述。在虚拟空间方面,《江南百景图》将一系列地方性文化景观符号化,以一种近似吴派山水画的滤镜重现了历史想象中的江南,并采用丝竹音乐来烘托地方氛围。在虚拟社会方面,《江南百景图》铺设了一个宏观的游戏背景将玩家带入游戏设定,并通过各城市的“探险”任务来拓展社会故事并强化城市印象。同时,采用特殊角色与普通角色这两类分工不同的NPC来丰富虚拟社会网络。虚拟交互方面,玩家与虚拟空间的核心互动方式在于城市的经营、生产以及景观设计,而玩家间的交互则通过游戏官方的引流在微博超话“社区”内实现。该虚拟地方营造的缺陷表现为:虚拟空间的不稳定性、社交关系的脆弱性、受众面和影响的局限性。最后,文章认为是玩家在虚拟中的“栖居”与情感流动,使得虚拟空间成为了虚拟地方。

一种基于虚拟功率的虚拟同步机功率解耦策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的分布式能源(distributed generation,DG)和电网之间的阻抗比过高,引起的功率耦合问题。对功率耦合机理进行了分析,通过相对静态增益系数建立了功率与阻抗比及功角的耦合度关系,提出了一种基于虚拟负阻抗的虚拟功率控制技术,利用虚拟阻抗计算虚拟电压,并将得到的虚拟电压反馈到功率计算部分,形成虚拟功率实现功率解耦,并基于耦合度约束条件给出了虚拟电阻和电感具体的求解方法。最后利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建仿真模型,通过与传统虚拟阻抗技术进行比较,验证了所提出的虚拟功率控制策略对减弱有功环与无功环之间的耦合有明显作用。

近十年我国高校虚拟仿真实验教学研究发展述评

自从2013年教育部开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作以来,近十年我国高校在虚拟仿真实验领域产生了大量的研究新进展与应用新成效。采用CiteSpace软件分析CNKI数据库中2014~2023年的高校虚拟仿真实验或虚拟现实实验文献集合,挖掘了该领域研究的核心单位、作者与发文期刊;分析了高被引文献的特征。同时,基于关键词共现关系聚类,阐释了虚拟仿真实验研究的主要类别、发展历程和前沿领域,进而探讨了虚拟仿真实验教学的技术层次、覆盖学科、开发软硬件和发展趋势。研究得出,标准化、网络化共享平台和混合现实技术,是推动虚拟仿真实验新发展的重要技术途径。

虚拟偶像:是“顶流”还是“泡沫”?

技术水平作为虚拟偶像的核心价值之一,确实能够拓宽虚拟偶像的能力边界,但虚拟偶像的另一大核心“偶像”价值不完全依赖于技术。近期,一系列播放量高达百万的虚拟偶像PLAVE“穿模”的视频风靡网络,“虚拟偶像永不塌房但会穿模”成为一时的流行语,虚拟偶像由此再度受到大众的关注。近年来,随着“元宇宙”概念的火热,虚拟偶像开始进入流行文化,通过虚拟数字技术打造的二次元虚拟人,深受年轻人的喜爱和追捧,洛天依、A-SOUL、柳夜熙等相继“出道”,虚拟偶像的商业价值也水涨船高。虚拟技术不断发展的当下,中国的虚拟偶像产业发展如何?

虚拟现实技术在广播电视行业中的融合应用研究

以虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术在广播电视行业中的融合应用为研究重点,全面介绍VR技术的相关概念、产业发展现状和融合应用领域,重点分析VR技术在广播电视行业中的融合应用情况,包括虚拟演播室、虚拟主播、VR新闻、虚拟演唱会等,以期为VR技术与广播电视行业的深度融合应用提供参考。

数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法研究

针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题,提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图(RTAP−MAP)技术重建巷道三维环境,构建掘进机控制系统模型,形成虚拟调试环境,并利用虚拟传感器技术实现物理空间到虚拟环境状态的精准映射。针对难以量化评估断面成形质量的问题,确立了巷道自动成形截割性能评价方法,以断面成形截割控制过程在数据传输中心的记录为基础,主要对断面成形精度、截割效率与油缸开关次数、硬岩切割调整、超挖欠挖4个评价指标进行计算,从而为深度学习算法的迭代优化提供精准反馈信号,并提出了一种融合强化学习的自动截割控制策略,以提高自动化作业的适应性和精确度。为验证该虚拟调试方法的有效性和准确性,搭建了掘进机自动控制实验平台,并将虚拟调试系统应用于掘进巷道成形截割自动控制程序中。虚拟仿真结果表明:①被调试软件在控制关键点位处的X,Y,Z轴定位误差的最大值分别为74.8,72.93,123.67 mm,说明虚拟调试方法的定位精度达到性能要求。②虚拟样机与物理样机轨迹基本一致,说明该调试方法实现了对物理空间的映射。应用结果表明:①强化学习控制器在虚拟掘进测试中适应了复杂环境,将虚拟传感器输入有效转换为精准控制指令,验证了模拟−现实迁移训练的可行性。通过处理掘进精度和避免超欠挖的实时反馈,控制器学习并优化了策略。②优化后的断面成形截割控制性能得到了提升,根据数据库中控制量时间戳的记录,用时126 s,较优化前耗时减少了8 s。③优化后截割部末端轨迹跟踪最大误差为6.0 mm,较优化前降低了0.3 mm,避免了截割轨迹抖动导致的欠挖,同时使得轨迹和断面更加平滑。

虚拟荔枝果园建模与采摘行为仿真研究

随着5G技术的发展和应用,基于数字孪生技术的虚拟果园成为智慧果园管理的新模式。为此,基于物联网数据信息采集,提出了一种虚拟荔枝果园模型构建及采摘行为仿真平台构建方法。首先,分析了荔枝果园的组成要素,并使用3dmax、SolidWorks等工具进行了单元模型构建,运用面向对象技术搭建了荔枝果园虚拟场景平台。基于虚拟仿真软件Unity3D,综合三维建模软件与脚本代码,搭建了采摘机器人采摘试验平台,实现了采摘机器人路径规划仿真,并研发了虚拟荔枝果园三维全景虚拟漫游系统。通过虚拟实验平台设置不同的采摘场景,仿真分析获取优化的采摘决策,可预测采摘机器人的真实作业性能,降低采收作业成本。

为复浮生是梦中?——虚拟现实媒介的美学逻辑与问题审视

虚拟现实与我们共在已多年,当其携数字基础设施的强大力量回归后,成为重新定义用户生活体验和所在空间视角的媒介形式,并引发了独特的美学体验。围绕这一美学体验的中心问题不是虚拟对象是否真实存在,而是虚拟现实媒介如何将我们日常的感官和知觉能力虚拟化,从而使我们在虚拟世界中具有知觉主动性。虚拟现实媒介的美学逻辑表现在沉浸式美学体验和计算美学体验上。这些体验基于计算视觉文化的支持,强调物质世界可能总是悬浮在身体、技术和审美调解之间。主体似乎在审视着一个可以随意支配的世界,但忽略了他们自身也被算作其中的一部分。虚拟现实媒介并没有使世界变得触手可及,更多地是体现了海德格尔所描述的只剩下“技术关系”的境况。

非物质文化遗产在网络虚拟社区传承初探

数字化实践在非物质文化遗产(简称“非遗”)保护中的应用范围不断扩大,已然从保存、宣传等保护措施扩展到传承、振兴等措施。非遗项目不仅以数据形态得以记录保存、展示传播,且正在不断嵌入数字经济业态和虚拟社会形态之中,这些基于网络虚拟世界的互动实践开始成为非遗项目活态存续的重要动力来源。非遗出现了所在地缘社区的线上延伸、非遗植入网络原生虚拟社区等新生现象,具有贸易虚拟化、产品虚拟化、要素虚拟化和实践虚拟化等四种特点。

基于虚拟现实技术的轨道交通专业三教改革模式

轨道交通专业属于应用型专业,对实践技能要求较高,教学过程中主要环节就是实践操作。通过利用虚拟现实技术,开发虚拟工厂、虚拟车间及虚拟实验等内容,打造生产性实训基地。轨道交通专业三教改革模式下融入虚拟现实技术,需要结合人才培养特点,制定科学合理的教学方案,全面推进教学改革,进一步提高轨道交通人才培养质量。

基于虚拟现实的虚拟仿真建模及渲染技术

虚拟现实技术能够创造出逼真的虚拟环境,为能够更加快速地建立模型,该文结合相关工具和Unity3D平台开发仿真建模及渲染技术。通过工具收集真实地形的数据,然后进行相关的数据处理并生成数据集合。通过使用Unity3D中地形工具进行数据读取和快速制作三维场景模型,为提高模型的渲染逼真度使用高清渲染管线对场景模型进行光照等渲染处理。通过对该技术的研究,该技术能够使三维场景的逼真度提高及渲染程度非常好,模型细节也能观察,同时该技术也能被运用到毁伤评估仿真、虚拟训练等方面。

虚拟仿真技术在临床麻醉技能教学中的应用

临床麻醉学作为一门跨学科、跨专业的综合性学科,要掌握多个学科的医学知识及独特的临床技能,其中气管插管和心肺复苏是麻醉医学本科生及临床医生必须掌握的基本急救技能,而刚接触临床的医学生难以将理论与临床实践相结合。近年来,越来越多的医学院校将虚拟仿真技术应用于医学教育中,而该文发现将虚拟仿真技术应用到临床麻醉技能教学中具有明显优势:一方面可利用虚拟仿真技术打造该专业的临床技能教学资源库,比如构建人体解剖三维模型、技能操作的视频录制、演示及培训;另一方面有助于提高学生学习的兴趣和积极性,并提高临床麻醉技能教学的质量与效率,此外,还可以节约教学模型及耗材,具有可重复利用、缓解教学资源紧张等优点。由于虚拟仿真技术对经济条件、硬件设备及师资条件要求较高,笔者团队将不断创造这些必备条件并继续探索、研发麻醉学基本技能虚拟仿真训练系统,通过该系统虚拟不同临床真实病例情景,让学生在虚拟环境中学习和实践,突破时间和空间的限制,营造安全的实践教学环境。相信在当前信息智能化技术时代背景下,运用虚拟仿真技术是医学实践教学发展的必然方向和必由之路。

VSC输出电流反馈型虚拟同步控制技术

基于输出功率反馈的虚拟同步机(VSG)技术在网侧故障时,难以保持电压源暂态特性并实现精准暂态冲击电流限制,同时极易出现暂态同步失稳问题。为解决上述问题,提出一种基于电压源型变流器(VSC)输出电流反馈型VSG技术。外环控制直接采用VSC输出电流作为反馈控制量,不仅能实现构网和电压/频率主动支撑功能,还能保证在故障状态下外环控制具备稳定平衡点,降低暂态同步失稳风险,同时还能实现稳态下的电流限幅控制。电压内环采用基于相量分析的虚拟阻抗自适应选取方法,依赖就地量测信息进行虚拟阻抗快速自适应调整,以抑制故障瞬间暂态冲击电流。在PSCAD/EMTDC中搭建详细电磁暂态仿真模型,并构建相应的物理验证平台,仿真和实验结果表明,所提方法可以较好地抑制故障瞬间暂态冲击电流。

基于虚拟电力系统稳定器的低频振荡抑制策略

基于虚拟同步发电机(VSG)控制的新能源机组虽可增强电网惯量及频率稳定性,但可能继承与同步机类似的低频振荡问题。针对该问题,首先基于单台VSG并网的线性化模型,构建了适用于VSG的Phillips-Heffron模型,借助阻尼转矩法挖掘了VSG低频振荡的诱发机理。进一步提出一种附加于VSG无功环节的虚拟电力系统稳定器(VPSS),并给出了控制结构及基于相位补偿法的参数设计过程。研究结果表明:VSG发生低频振荡是由于系统受扰后,虚拟功角的振荡信号经过虚拟励磁调节器对VSG机电振荡回路产生了负阻尼转矩。将所提VPSS接入系统可在几乎不影响振荡频率的前提下,实现0.1~3 Hz下VSG低频振荡的有效抑制。

基于虚拟仿真技术的服装智能制造应用研究

由于传统的服装制造不能很好地满足市场需求,因此对虚拟仿真技术在服装智能制造中的应用进行研究,实现服装企业转型升级,确保企业健康发展。服装虚拟设计包括仿真人体建模、虚拟服装建模、3D仿真优化和构建应用平台。采用非接触式测量获取人体三维数据,构建虚拟三维人体模型,同时将服装设计师的设计意图进行深层次挖掘,获得三维虚拟服装模型。通过纹理特征映射、碰撞检测、真实感增强和场景构建来优化服装设计过程,并将其应用于服装个性化设计与虚拟试穿中,对提升服装企业的智能制造水平和市场竞争力具有一定的参考价值。

虚拟同步耦合下储能的频率支撑与功率振荡多目标协调控制

准确评估系统惯量、阻尼和一次调频需求,弱化虚拟同步机阻尼支撑和一次调频间的耦合性,是实现储能并网发电系统多目标协调控制的关键。基于同步机的功率响应方程,建立虚拟调速器系统,弱化虚拟同步机单位调节功率和阻尼的耦合性。根据同调发电系统的频率稳定约束,量化评估储能的单位调节功率和惯量需求,以保障系统频率安全。根据阻尼比约束设计储能阻尼,以保障同调发电系统的振荡抑制能力,并结合频率安全需求提出含虚拟调速系统的虚拟同步多目标协调主动支撑控制策略,充分发挥储能的惯量、一次调频及阻尼支撑潜力。搭建风储高渗透率并网仿真系统,验证所提控制策略可显著改善储能支撑系统频率稳定和抑制功率振荡的能力。

多感官体验下三维虚拟交互式水墨动画的设计与制作

水墨画是纯用水墨进行艺术创作的绘画种类,具有独特的审美意蕴、丰富的动作艺术语言和不拘一格的表现形式。三维虚拟交互技术对水墨画形式创新提供了支持,借助三维制作软件、虚拟交互制作软件、平面及后期制作软件,三维虚拟交互式水墨动画的艺术特质更为凸显。三维虚拟交互式水墨动画设计实践包括基于内容题材及视觉元素的设计实践、基于角色模型及分镜构图的设计实践两大类,在制作过程中应按照基础模型的设定及动画制作、水墨渲染效果的制作、虚拟三维环境下动态交互效果的制作的流程加以实施。

基于虚拟振荡器控制的储能变流器控制策略研究

针对传统储能变流器控制方法存在的同步速度较慢、有功功率跟踪效果欠佳的问题,提出了一种基于虚拟振荡器控制的储能变流器控制策略。该策略基于虚拟振荡器控制,采用优化惯性权重和学习因子的改进粒子群算法整定控制器参数,避免了有功和无功功率的测量,具有比传统下垂控制更好的动态响应。最后,针对储能系统中2台并联储能变流器在负荷突变情况下进行了相应控制,仿真结果表明,所提新型控制方法具有更快的同步速度和更好的有功功率跟踪性能。