Sistema di sperimentazione online interattivo e visualizzato per l'istruzione e la ricerca ingegneristica

Il nostro protocollo realizza esperimenti remoti e virtuali in laboratori online per l'insegnamento, l'apprendimento e anche la ricerca. La conoscenza teorica e la pratica della sperimentazione sono combinate per migliorare l'insegnamento e l'apprendimento attraverso il nostro protocollo. Fornisce un framework unificato che consente l'implementazione guidata dalla teoria, la progettazione di algoritmi basati sul Web, l'interfaccia di monitoraggio personalizzabile e la sperimentazione virtuale e remota tridimensionale.

Zijie Wie e Shengwang Ye aiuteranno a dimostrare la procedura. Wei sta lavorando per il suo master e Ye sta lavorando per il suo dottorato di ricerca. Per cominciare, apri un browser Web tradizionale e inserisci l'URL www.powersim.whu.edu.cn/react.

Fare clic sul pulsante Avvia esperimento e scrivere W-H-U-T-E-S-T come nome utente e password per accedere al sistema. Inserisci il laboratorio WHU nell'elenco dei sottolaboratori sul lato sinistro e scegli i collegamenti tipici WHU per la sperimentazione, quindi inserisci la sottointerfaccia di progettazione dell'algoritmo. Fare clic sul pulsante Crea nuovo modello e accedere all'interfaccia dell'algoritmo basato sul Web.

Costruisci uno schema elettrico utilizzando i blocchi forniti. Fare doppio clic sui blocchi corrispondenti per impostare i parametri, quindi fare clic sul pulsante di avvio della simulazione. Il risultato della simulazione verrà fornito nell'interfaccia.

Fare clic sul pulsante avvia compilazione e attendere che il diagramma a blocchi di progettazione venga generato in un algoritmo di controllo eseguibile. Questo algoritmo di controllo può essere scaricato ed eseguito nel telecomando distribuito sul lato del rig delle attività per implementare algoritmi di controllo. Fare clic sul pulsante di richiesta di controllo per richiedere il controllo del sistema di circuiti.

Quindi fare clic sul pulsante di ritorno alla sottointerfaccia di progettazione dell'algoritmo. Trova l'algoritmo di controllo eseguibile nel pannello Modelli di algoritmi privati. Fare clic sul pulsante Esegui un esperimento per scaricare l'algoritmo di controllo del progetto su un telecomando.

Accedere alla sottointerfaccia di configurazione e fare clic sul pulsante Crea nuovo monitor per configurare un'interfaccia di monitoraggio. Includi quattro caselle di testo per l'ottimizzazione dei parametri e un grafico a curva per il monitoraggio del segnale. Collega i segnali e i parametri con i widget selezionati e imposta l'intervallo dell'asse x del grafico su 8S.

Fai clic sul pulsante Start per avviare l'esperimento. Impostare la tensione di ingresso a zero volt e sintonizzare il condensatore C su cinque microfarad, quindi impostare la tensione di ingresso su un volt. Accedere al sistema NCSLab ed entrare nel sottolaboratorio di controllo di processo.

Scegli il banco di prova a doppio serbatoio e inserisci la sottointerfaccia di progettazione dell'algoritmo. Progettare una derivata integrale proporzionale o un algoritmo di controllo PID seguendo i passaggi descritti nell'esempio uno. Fare doppio clic sul controller PID e impostare proporzionale uguale a 1,12, integrale uguale a 0,008 e derivata uguale a 6,6.

Quindi fare clic sul pulsante di avvio della simulazione. Fare clic sul pulsante dei parametri di configurazione e accedere al pannello di configurazione della compilazione per impostare il risolutore su ODE4. Generare l'algoritmo di controllo eseguibile e scaricare l'algoritmo di controllo sul telecomando.

Configurare un'interfaccia di monitoraggio con quattro caselle di testo per set point, P, I e D.Includere un grafico per il monitoraggio del livello dell'acqua e del set point corrispondente. Impostare l'intervallo dell'asse x del grafico su 200S. Scegli un widget 3D in grado di fornire tutti gli angoli dei banchi di prova e animazioni del livello dell'acqua collegate ai dati in tempo reale.

Quindi fare clic sul pulsante Start. Impostare il set point da 10 centimetri a cinque centimetri e quindi impostare I è uguale a 0,1 quando l'altezza del livello dell'acqua nel serbatoio controllato raggiunge e si stabilizza a cinque centimetri. Reimpostare il set point da cinque centimetri a 15 centimetri.

Sintonizzare I da 0,1 a 0,01 e resettare il set point da 15 centimetri a 25 centimetri. L'overshoot viene eliminato e il livello dell'acqua si stabilizza al valore del set point di 20 centimetri. Accedi al sistema NCSLab e scegli il controllo della velocità della ventola nel sottolaboratorio del laboratorio remoto.

Immettere la sottointerfaccia di progettazione dell'algoritmo e trascinare i blocchi per costruire il diagramma dell'algoritmo di controllo IMC. Quindi generare l'algoritmo di controllo eseguibile. Utilizzare il sistema di controllo della velocità della ventola per verificare l'algoritmo IMC progettato.

Configurare un'interfaccia di monitoraggio e collegare due caselle di testo con set point e lander per la messa a punto. Quindi collega un grafico in tempo reale con il set point e la velocità per il monitoraggio. Seleziona il widget del modello 3D del ventilatore e del widget della fotocamera e fai clic sul pulsante di avvio per attivare la sperimentazione in tempo reale.

Reimpostare il set point da 2.000 RPM a 1.500 RPM. E poi infine, ripristinalo da 1.500 RPM a 2.500 RPM. L'esperimento in tempo reale del sistema di primo ordine con l'algoritmo di controllo del design è mostrato qui.

I parametri sono sintonizzabili e i segnali possono essere monitorati con i widget forniti. Le immagini rappresentative mostrano la sperimentazione in tempo reale con il sistema a doppio serbatoio dopo aver regolato il termine integrale da 0,1 a 0,01. Il set point viene ripristinato da 15 centimetri a 25 centimetri.

L'overshoot è stato eliminato qui. È possibile ottenere un controllo in tempo reale e la velocità della ventola può essere monitorata utilizzando il laboratorio remoto di controllo della velocità della ventola combinato con un sistema di ventole virtuali 3D. Il sistema di ventilazione fisica si trova presso l'Università di Wuhan e fornisce servizi di laboratorio remoto agli utenti di tutto il mondo.

è anche possibile eseguire esperimenti di controllo coordinato per multi-agente, che possono dimostrare gli agenti di prestazioni di controllo coordinati nel laboratorio remoto. Questa tecnologia realizza la condivisione online di attrezzature sperimentali e diversifica lo sviluppo dell'insegnamento sperimentale fornendo una buona dimostrazione per lo sviluppo di laboratori combinati virtuali remoti e tridimensionali.