Este trabajo describe un sistema de experimentación en línea que proporciona experimentos visualizados, incluida la visualización de teorías, conceptos y fórmulas, visualizando el proceso experimental con plataformas de prueba virtuales tridimensionales (3-D) y visualizando el sistema de control y monitoreo utilizando widgets como gráficos y cámaras.
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Artículo de método
Sistema de experimentación en línea interactivo y visualizado para la educación e investigación en ingeniería
En este artículo
Resumen
Resumen
La experimentación es crucial en la educación en ingeniería. Este trabajo explora experimentos visualizados en laboratorios en línea para la enseñanza y el aprendizaje y también la investigación. Se discuten las características interactivas y de visualización, incluida la implementación de algoritmos guiados por teoría, el diseño de algoritmos basados en la web, la interfaz de monitoreo personalizable y las plataformas de prueba virtuales tridimensionales (3D). Para ilustrar las características y funcionalidades de los laboratorios propuestos, se proporcionan tres ejemplos, incluida la exploración del sistema de primer orden utilizando un sistema basado en circuitos con elementos eléctricos, el diseño de algoritmos de control basados en la web para la experimentación virtual y remota. Utilizando algoritmos de control diseñados por el usuario, no solo se pueden realizar simulaciones, sino que también se pueden realizar experimentos en tiempo real una vez que los algoritmos de control diseñados se han compilado en algoritmos de control ejecutables. El laboratorio en línea propuesto también proporciona una interfaz de monitoreo personalizable, con la que los usuarios pueden personalizar su interfaz de usuario utilizando widgets proporcionados como el cuadro de texto, el gráfico, el 3D y el widget de la cámara. Los maestros pueden usar el sistema para la demostración en línea en el aula, los estudiantes para la experimentación después de clase y los investigadores para verificar las estrategias de control.
Introducción
Los laboratorios son una infraestructura vital para la investigación y la educación. Cuando los laboratorios convencionales no están disponibles y/o accesibles debido a diferentes causas, por ejemplo, compras inasequibles y costos de mantenimiento, consideraciones de seguridad y crisis como la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), los laboratorios en línea pueden ofrecer alternativas1,2,3. Al igual que los laboratorios convencionales, en los laboratorios en línea se han logrado avances significativos como las características interactivas....
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Protocolo
En este trabajo, se proporcionan tres ejemplos visualizados separados para mejorar la enseñanza, el aprendizaje y la investigación, a los que se puede acceder a través del Laboratorio del Sistema de Control en Red (NCSLab https://www.powersim.whu.edu.cn/react).
1. Ejemplo 1: Sistema de primer orden que utiliza un protocolo de experimentación basado en circuitos
- Acceda al sistema NCSLab.
- Abra un navegador web convencional e ingrese la URL https://www.powersim.whu.edu.cn/react.
- Haga clic en el botón Iniciar experimento en el lado izquierdo de la página principal para inici....
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Resultados
El sistema de laboratorio propuesto se ha utilizado en varios discípulos diferentes en la Universidad de Wuhan, como la Ingeniería de Automatización, Energía y Energía, Ingeniería Mecánica y otras universidades, como la Universidad Agrícola de Henan6.
Los profesores / estudiantes / investigadores cuentan con una gran flexibilidad para explorar el sistema utilizando diferentes plataformas de pruebas virtuales y / o físicas, definir sus algoritmos de control y personaliza.......
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Discusión
El protocolo presentado describe un sistema híbrido de laboratorio en línea que integra plataformas de prueba físicas para la experimentación remota y plataformas de prueba virtuales 3D para la experimentación virtual. Se proporcionan varias bibliotecas de bloques diferentes para el proceso de diseño del algoritmo, como los elementos eléctricos para el diseño basado en circuitos. Los usuarios de fondos de control pueden centrarse en el aprendizaje sin habilidades de programación. Se debe considerar el diseño adecuado de .......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China bajo Grant 62103308, Grant 62173255, Grant 62073247 y Grant 61773144.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sistema de control de velocidad del ventilador | / | / | Hecho por nuestro equipo |
| https://www.powersim.whu.edu.cn/react | Hecho por nuestro equipo |
Referencias
- De Jong, T., Linn, M. C., Zacharia, Z. C. Physical and virtual laboratories in science and engineering education. Science. 340 (6130), 305-308 (2013).
- Galan, D., et al. Safe experimentation in optical levitation of charged droplets usi....
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Reimpresiones y permisos
