Système d’expérimentation en ligne interactif et visualisé pour l’enseignement et la recherche en ingénierie

Notre protocole réalise des expériences à distance et virtuelles dans des laboratoires en ligne pour l’enseignement, l’apprentissage et la recherche. Les connaissances théoriques et la pratique de l’expérimentation sont combinées pour améliorer l’enseignement et l’apprentissage à travers notre protocole. Il fournit un cadre unifié qui permet une mise en œuvre guidée par la théorie, une conception d’algorithmes basée sur le Web, une interface de surveillance personnalisable et une expérimentation virtuelle et à distance en trois dimensions.

Zijie Wie et Shengwang Ye aideront à démontrer la procédure. Wei travaille à sa maîtrise et Ye travaille à son doctorat. Pour commencer, ouvrez un navigateur Web grand public et entrez l’URL www.powersim.whu.edu.cn/react.

Cliquez sur le bouton Démarrer l’expérience et écrivez W-H-U-T-E-S-T comme nom d’utilisateur et mot de passe pour vous connecter au système. Entrez le laboratoire WHU dans la liste des sous-laboratoires de gauche et choisissez les liens typiques WHU pour l’expérimentation, puis entrez dans la sous-interface de conception de l’algorithme. Cliquez sur le bouton Créer un nouveau modèle et entrez dans l’interface de l’algorithme Web.

Construisez un schéma de circuit à l’aide des blocs fournis. Double-cliquez sur les blocs correspondants pour définir les paramètres, puis cliquez sur le bouton Démarrer la simulation. Le résultat de la simulation sera fourni dans l’interface.

Cliquez sur le bouton Démarrer la compilation et attendez que le schéma fonctionnel de conception soit généré dans un algorithme de contrôle exécutable. Cet algorithme de contrôle peut être téléchargé et exécuté dans la télécommande déployée du côté de la plate-forme de tâche pour implémenter des algorithmes de contrôle. Cliquez sur le bouton de commande de demande pour demander le contrôle du système de circuit.

Cliquez ensuite sur le bouton de retour à la sous-interface de conception de l’algorithme. Recherchez l’algorithme de contrôle exécutable sous le panneau Modèles d’algorithmes privés. Cliquez sur le bouton Mener une expérience pour télécharger l’algorithme de contrôle de conception sur une télécommande.

Entrez dans la sous-interface de configuration et cliquez sur le bouton Créer un nouveau moniteur pour configurer une interface de surveillance. Incluez quatre zones de texte pour le réglage des paramètres et un graphique de courbe pour la surveillance du signal. Liez les signaux et les paramètres aux widgets sélectionnés et définissez la plage d’axes X du graphique sur 8S.

Cliquez sur le bouton Démarrer pour démarrer l’expérience. Réglez la tension d’entrée sur zéro volt et réglez le condensateur C sur cinq microfarads, puis réglez la tension d’entrée sur un volt. Connectez-vous au système NCSLab et entrez dans le sous-laboratoire de contrôle de processus.

Choisissez le banc d’essai à double réservoir et entrez dans la sous-interface de conception de l’algorithme. Concevez une dérivée intégrale proportionnelle ou un algorithme de contrôle PID en suivant les étapes décrites dans l’exemple un. Double-cliquez sur le contrôleur PID et définissez proportionnel égal à 1,12, intégrale égale à 0,008 et dérivée égale à 6,6.

Cliquez ensuite sur le bouton Démarrer la simulation. Cliquez sur le bouton paramètres de configuration et entrez dans le panneau de configuration de compilation pour définir le solveur sur ODE4. Générez l’algorithme de contrôle exécutable et téléchargez l’algorithme de contrôle sur la télécommande.

Configurez une interface de surveillance avec quatre zones de texte pour le point de consigne, P, I et D.Incluez un graphique pour surveiller le niveau d’eau et le point de consigne correspondant. Définissez la plage d’axes X du graphique sur 200S. Choisissez un widget 3D qui peut fournir tous les angles des bancs d’essai et des animations du niveau d’eau connecté aux données en temps réel.

Cliquez ensuite sur le bouton démarrer. Réglez le point de consigne de 10 centimètres à cinq centimètres, puis réglez I égal à 0,1 lorsque la hauteur du niveau d’eau dans le réservoir contrôlé atteint et se stabilise à cinq centimètres. Réinitialisez le point de consigne de cinq centimètres à 15 centimètres.

Réglez I de 0,1 à 0,01 et réinitialisez le point de consigne de 15 centimètres à 25 centimètres. Le dépassement est éliminé et le niveau d’eau se stabilise à la valeur de consigne de 20 centimètres. Connectez-vous au système NCSLab et choisissez le contrôle de la vitesse du ventilateur dans le sous-laboratoire du laboratoire distant.

Entrez dans la sous-interface de conception d’algorithme et faites glisser les blocs pour construire le diagramme d’algorithme de contrôle IMC. Générez ensuite l’algorithme de contrôle exécutable. Utilisez le système de contrôle de la vitesse du ventilateur pour vérifier l’algorithme IMC conçu.

Configurez une interface de surveillance et liez deux zones de texte avec le point de consigne et l’atterrisseur pour le réglage. Ensuite, liez un graphique en temps réel avec le point de consigne et la vitesse de surveillance. Sélectionnez le widget de modèle 3D du ventilateur et le widget de la caméra et cliquez sur le bouton de démarrage pour activer l’expérimentation en temps réel.

Réinitialisez le point de consigne de 2 000 tr/min à 1 500 tr/min. Et enfin, réinitialisez-le de 1 500 tr / min à 2 500 tr / min. L’expérience en temps réel du système de premier ordre avec l’algorithme de contrôle de conception est montrée ici.

Les paramètres sont réglables et les signaux peuvent être surveillés avec les widgets fournis. Les images représentatives montrent l’expérimentation en temps réel avec le système à double réservoir après avoir réglé le terme intégral de 0,1 à 0,01. Le point de consigne est réinitialisé de 15 centimètres à 25 centimètres.

Le dépassement a été éliminé ici. Le contrôle en temps réel peut être réalisé et la vitesse du ventilateur peut être surveillée à l’aide du laboratoire à distance de contrôle de la vitesse du ventilateur combiné à un système de ventilateur virtuel 3D. Le système de ventilateur physique est situé à l’Université de Wuhan et fournit des services de laboratoire à distance aux utilisateurs du monde entier.

une expérience de contrôle coordonnée pour multi-agents peut également être effectuée, ce qui peut démontrer les agents de performance de contrôle coordonnés dans le laboratoire distant. Cette technologie réalise le partage en ligne d’équipements expérimentaux et diversifie le développement de l’enseignement expérimental offrant une bonne démonstration pour le développement de laboratoires combinés virtuels distants et tridimensionnels.