基于TCP/IP的虚拟电力电子实验室实现

摘要

虚拟电力电子实验室是目前电力电子实验室教学领域的一个研究热点。随着高等院校的扩招，各大专院校的实验经费变得相对紧张，在这一形势下，充分利用远程电力电子实验系统的优势，用尽可能少的资金投入达到较好的实际实验效果是解决该问题的一个重要途径。近年来，基于网络的虚拟电力电子实验系统以其低成本、高效率、更新升级方便等优势使得各大专院校竞相对其进行研究并逐渐投入使用。
　　 在虚拟电力电子实验室系统中，虚拟电力电子实验室软件系统是整个系统能够稳定正常运行的重要保证，也是用户操纵实验设备，获取实验结果的主要途径。因此，软件系统的开发在整个虚拟实验室系统的开发中占有重要地位。软件系统的开发是一个比较复杂的工程，涉及到的主要技术领域有网络通信、多线程技术及服务器设计等。
　　 本论文旨在对虚拟电力电子实验室软件系统的实验进行相关研究及设计。论文在研究探讨电力电子实验室特点的基础上，采用已有的网络通信技术和多线程控制技术设计了一个能实现相关功能的虚拟电力电子实验室软件系统。
　　 论文主要工作如下：
　　 首先，在简要说明课题研究背景、目的及意义的基础上，简单介绍了虚拟电力电子实验室的研究背景、研究现状及相关技术；介绍了TCP/IP协议，着重阐述了在Windows和Linux两种操作系统下相关技术如套接字编程的实现。
　　 其次，在介绍Windows操作系统多线程技术和网络通信技术的基础上，对客户端软件的设计思路和方案进行详细的分析，重点阐述客户端软件端软件中核心功能的实现过程和所采用的技术。
　　 随后，在介绍各种服务器端软件架构的基础上，对服务器端软件架构选择了消息的分析，并根据本设计自身特点对已有的架构进行修改和实现。详细介绍了Linux下复用模型的特点和具体实现过程。
　　 最后，总结了本文所作的研究与设计工作，并对该课题下一步的工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 虚拟实验室的起源与发展

1.2 虚拟实验室的特征和应用前景

1.3 电力电子网络虚拟实验室的系统结构

1.4 本章小结

第二章 TCP/IP协议和Socket编程

2.1 概述

2.2 TCP/IP协议

2.2.1 TCP/IP协议的特占

2.2.2 TCP连接的建立和终止

2.2.3 端口号

2.3 Linux下套接口编程

2.3.1 套接口地址

2.3.2 基本套接口编程函数

2.3.3 Select函数

2.4 Windows下套接字编程

2.4.1 概述

2.4.2 Windows Sockets的I/O方法

2.5 本章小结

第三章 客户端软件设计和实现

3.1 客户端软件概述

3.2 客户端软件的实现

3.2.1 登陆

3.2.2 实验列表下载

3.2.3 下载实验文件

3.2.4 进行实验

3.3 本章小结

第四章 服务器端软件设计

4.1 服务器端软件概述

4.2 UNIX下的I/O模型

4.3 服务器端软件设计

4.3.1 主要类的介绍

4.3.2 客户登陆

4.3.3 处理客户端命令

4.3.4 网络监控的实现

4.3.5 工作者进程的实现

4.3.6 UNIX文件处理

4.4 开发中的应用技术

4.4.1 skinmagic界面美化工具

4.4.2 TeeChart图表控件

4.4.3 Windows的内核编程

4.4.4 Makefile文件

第五章 结论与展望

5.1 论文主要工作及创新占

5.2 改进与展望

参考文献

致谢

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