近年来,慕课教学受到国内外教学机构的高度重视,其灵活、开放的授课模式让学生摆脱了实验时间和地点的束缚,能够随时随地进行课程学习。但目前慕课教学内容集中在理论学习,缺少实验教学环节。匮乏的设备和单一的教学手段阻碍了慕课实验教学发展。随着信息技术的发展,虚拟实验室成为了实验模式改革的重点。通过虚拟化技术构建虚拟实验环境,既能够大大降低实验室建设成本,也能提供多种类型的实验环境。与此同时,云计算的快速发展也为实验室的发展注入了新的活力。国内外高校在教学平台建设中纷纷引入云计算技术,从而实现教学资源的高效利用和高度共享,云计算实验室已经在网络和计算机教学中初见成效。本文针对控制学科专业存在的实验教学问题,提出了基于云计算的控制系统虚拟实验室的设计方案,并加以实现。本文的主要工作如下:（1）确定控制系统虚拟实验室的总体架构方案,采用分层设计方法对虚拟实验室基础设施、平台和软件三层结构和涉及的关键技术进行研究。（2）设计并部署了云计算平台,用于实验室基础设施层资源管理和实验业务管理,主要包括服务器集群化管理、账号管理、云主机管理、镜像管理、云盘管理,并对云端资源调度算法进行研究。（3）分析了轧机厚度控制过程的特性,建立了测厚仪式液压AGC系统的动态模型,并采用VR技术实现了动态数学模型与3D仿真模型间的控制交互方法。（4）针对液压AGC控制过程,设计了虚拟实验室的典型实验环节,主要包括系统辨识、常规PID控制和自定义控制算法。在虚拟实验室环境下,对AGC控制过程进行仿真研究。最后使用粒子群算法和模糊RBF神经网络对PID控制参数的优化进行设计和仿真验证。仿真结果表明在参数优化后,系统的动态性能和稳定性都有所提高。