[发明专利]虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统及工作方法

权利要求书

1.一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统，其特征在于，所述的物理实验仿真智能引擎系统包括用户虚拟操作模块、设备管理模块、虚拟电路逻辑模块和考试控制模块，其中，

所述的用户虚拟操作模块，对用户的物理实验虚拟仿真操作进行界面显示，即将用户的操作信息转化为一条条指令信息，并传递给设备管理模块进行处理，同时，根据设备的不同状态向用户呈现不同的实验现象；

所述的设备管理模块，用于呼叫虚拟电路逻辑模块创建、增删设备模型和修改设备的参数；同时，实时更新设备模型的状态信息；

所述的虚拟电路逻辑模块，根据抽象电路图和物理公式，来对电流进行计算；

所述的考试控制模块用于实时监听设备管理模块的进程，并依照触发的虚拟设备事件匹配的结果进行评分。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统，其特征在于，所述的用户虚拟操作模块中的指令信息，指的是用户虚拟操作模块调用设备管理模块中相对应的设备id值以及与该设备绑定的脚本信息。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统，其特征在于，所述的设备管理模块，其功能包括：

(1)根据用户虚拟操作模块所转化的指令信息，来呼叫虚拟电路逻辑模块创建、增删设备模型和修改设备的参数，所述的设备模型，是一定的元件和节点的组合体，所述的修改设备的参数是指修改元件的属性信息；

(2)根据虚拟逻辑电路中的信息，更新设备模型的状态信息，并反馈给用户虚拟操作模块进行实验现象显现。

4.根据权利要求3所述的虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统，其特征在于，

所述的元件，是一种具有固定电阻、电动势的物件，其两端各指向一个节点，具有以下四个属性：两端连接、电动势E、电阻R、电流I；

所述的节点，指的是元件的连接点，即支路与支路的交接点，用v_j表示。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统，其特征在于，所述的虚拟电路逻辑模块包括物理电路管理模块和抽象电路管理模块，其中，

所述的物理电路管理模块，根据设备管理模块的要求，创建、修改或删除设备及其节点，同时，将其节点的信息和设备信息传递给抽象电路管理模块；

所述的抽象电路管理模块，用于关注物理电路管理模块中节点的增删以及连线，进而对抽象电路图进行绘制、修改，随后根据电路图来计算所有元件的电流。

6.一种虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统的工作方法，其特征在于，所述的工作方法步骤如下：

S1、用户对实验进行虚拟操作，用户虚拟操作模块将其操作信息转化为一条条指令信息，并传递给设备管理模块进行处理；

S2、设备管理模块接收用户虚拟操作模块中的指令信息，即设备id和与设备绑定的脚本信息，首先根据其脚本信息调用相对应的函数，呼叫虚拟电路逻辑模块对设备模型进行创建、移动或删除；

S3、虚拟电路逻辑模块中的物理电路管理模块根据设备管理模块所要求的设备，对实验设备进行子图预定义，创建或增删该设备所需的节点，结合子图和节点，对设备模型进行构建，最后将其节点和设备信息传递给抽象电路管理模块；

S4、抽象电路管理模块，根据物理电路管理模块所传递的信息，绘制、修改抽象电路图，并进行电路计算，同时，对电路的串并联信息进行判断；

S5、考试控制模块通过设备管理模块的信息以及虚拟电路逻辑模块的数据信息，对实验内容进行阶段性匹配，进而评分。

7.根据权利要求6所述的虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统的工作方法，其特征在于，所述的步骤S1的操作信息包括绘制电路图、设备选择以及设备连线。

8.根据权利要求6所述的虚拟现实的物理实验仿真智能引擎系统的工作方法，其特征在于，所述的步骤S4中的电路计算，其过程如下：

给定一个闭合电路，假设电路有m个设备元件，其中某个节点D，有n条支路跟这个节点D相连，同时假设流入这个节点D的电流为正值，流出这个节点D的电流为负值，则流入和流出这个节点S的所有电流的代数和则等于0，即电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，以方程表达，对于电路的任意节点满足如下公式：

同理，在一个闭合回路中，沿着闭合回路的所有电动势的代数和等于所有电压降的代数和，以方程表达，对于电路的任意闭合回路有：

其中，I代表电流，U代表电压，I_k是第k个流进入或离开这个节点的第k个电流值，是流过与这个节点相连接的第k个支路的电流，m是此闭合回路中元件数目，U_a是元件两端的电压。