Sistema de experimentación en línea interactivo y visualizado para la educación e investigación en ingeniería

Nuestro protocolo realiza experimentos remotos y virtuales en laboratorios en línea para la enseñanza, el aprendizaje y también la investigación. El conocimiento teórico y la práctica de la experimentación se combinan para mejorar la enseñanza y el aprendizaje a través de nuestro protocolo. Proporciona un marco unificado que permite la implementación guiada por la teoría, el diseño de algoritmos basados en la web, la interfaz de monitoreo personalizable y la experimentación virtual y remota tridimensional.

Zijie Wie y Shengwang Ye ayudarán a demostrar el procedimiento. Wei está trabajando para obtener su maestría y Ye está trabajando para obtener su doctorado. Para empezar, abra un navegador web convencional e ingrese la URL www.powersim.whu.edu.cn/react.

Haga clic en el botón iniciar experimento y escriba W-H-U-T-E-S-T como nombre de usuario y contraseña para iniciar sesión en el sistema. Ingrese al laboratorio de WHU en la lista de sublaboratorios del lado izquierdo y elija los enlaces típicos de WHU para la experimentación, luego ingrese la subinterfaz de diseño de algoritmos. Haga clic en el botón Crear nuevo modelo e ingrese a la interfaz de algoritmo basada en web.

Construya un diagrama de circuito utilizando los bloques proporcionados. Haga doble clic en los bloques correspondientes para establecer los parámetros, luego haga clic en el botón de inicio de simulación. El resultado de la simulación se proporcionará en la interfaz.

Haga clic en el botón iniciar compilación y espere hasta que el diagrama de bloques de diseño se genere en un algoritmo de control ejecutable. Este algoritmo de control se puede descargar y ejecutar en el control remoto desplegado en el lado de la plataforma de tareas para implementar algoritmos de control. Haga clic en el botón de control de solicitud para solicitar el control del sistema de circuitos.

Luego haga clic en el botón de retorno a la subinterfaz de diseño del algoritmo. Busque el algoritmo de control ejecutable en el panel Modelos de algoritmo privado. Haga clic en el botón realizar un experimento para descargar el algoritmo de control de diseño a un control remoto.

Ingrese a la subinterfaz de configuración y haga clic en el botón crear nuevo monitor para configurar una interfaz de monitoreo. Incluya cuatro cuadros de texto para el ajuste de parámetros y un gráfico de curvas para la supervisión de la señal. Vincule las señales y los parámetros con los widgets seleccionados y establezca el rango del eje X del gráfico en 8S.

Haga clic en el botón de inicio para iniciar el experimento. Ajuste el voltaje de entrada a cero voltios y ajuste el condensador C a cinco microfaradios, luego configure el voltaje de entrada a un voltio. Inicie sesión en el sistema NCSLab e ingrese al sublaboratorio de control de procesos.

Elija el banco de pruebas de doble tanque e ingrese la subinterfaz de diseño del algoritmo. Diseñe una derivada integral proporcional o un algoritmo de control PID siguiendo los pasos descritos en el ejemplo uno. Haga doble clic en el controlador PID y establezca proporcionalmente igual a 1.12, integral igual a 0.008 y derivada igual a 6.6.

Luego haga clic en el botón de simulación de inicio. Haga clic en el botón de parámetros de configuración e ingrese al panel de configuración de compilación para establecer el solucionador en ODE4. Genere el algoritmo de control ejecutable y descargue el algoritmo de control en el mando a distancia.

Configure una interfaz de monitoreo con cuatro cuadros de texto para el punto de ajuste, P, I y D.Incluya un gráfico para monitorear el nivel de agua y el punto de ajuste correspondiente. Establezca el rango de eje x del gráfico en 200S. Elija un widget 3D que pueda proporcionar todos los ángulos de los bancos de pruebas y animaciones del nivel del agua conectados con los datos en tiempo real.

Luego haga clic en el botón de inicio. Establezca el punto de ajuste de 10 centímetros a cinco centímetros y luego configure I igual a 0.1 cuando la altura del nivel de agua en el tanque controlado alcance y se estabilice en cinco centímetros. Restablezca el punto de ajuste de cinco centímetros a 15 centímetros.

Ajuste I de 0.1 a 0.01 y restablezca el punto de ajuste de 15 centímetros a 25 centímetros. El rebasamiento se elimina y el nivel del agua se estabiliza en el valor del punto de ajuste de 20 centímetros. Inicie sesión en el sistema NCSLab y elija el control de velocidad del ventilador en el sublaboratorio de laboratorio remoto.

Introduzca la subinterfaz de diseño de algoritmos y arrastre los bloques para construir el diagrama de algoritmos de control IMC. A continuación, genere el algoritmo de control ejecutable. Emplee el sistema de control de velocidad del ventilador para verificar el algoritmo IMC diseñado.

Configure una interfaz de monitoreo y vincule dos cuadros de texto con punto de ajuste y módulo de aterrizaje para el ajuste. Luego vincule un gráfico en tiempo real con el punto de ajuste y la velocidad para el monitoreo. Seleccione el widget de modelo 3D del ventilador y el widget de la cámara y haga clic en el botón de inicio para activar la experimentación en tiempo real.

Restablezca el punto de ajuste de 2.000 RPM a 1.500 RPM. Y finalmente, restablecerlo de 1, 500 RPM a 2, 500 RPM. El experimento en tiempo real del sistema de primer orden con el algoritmo de control de diseño se muestra aquí.

Los parámetros son ajustables y las señales se pueden monitorear con los widgets proporcionados. Las imágenes representativas muestran experimentación en tiempo real con el sistema de doble tanque después de ajustar el término integral de 0.1 a 0.01. El punto de ajuste se restablece de 15 centímetros a 25 centímetros.

El rebasamiento ha sido eliminado aquí. Se puede lograr un control en tiempo real y la velocidad del ventilador se puede monitorear utilizando el laboratorio remoto de control de velocidad del ventilador combinado con un sistema de ventilador virtual 3D. El sistema de ventilador físico se encuentra en la Universidad de Wuhan y proporciona servicios de laboratorio remotos a usuarios de todo el mundo.

También se puede realizar un experimento de control coordinado para múltiples agentes, que puede demostrar los agentes de rendimiento de control coordinados en el laboratorio remoto. Esta tecnología realiza el intercambio en línea de equipos experimentales y diversifica el desarrollo de la enseñanza experimental proporcionando una buena demostración para el desarrollo de laboratorios combinados virtuales remotos y tridimensionales.