Interactief en gevisualiseerd online experimenteersysteem voor technisch onderwijs en onderzoek

Ons protocol realiseert externe en virtuele experimenten in online laboratoria voor lesgeven, leren en ook onderzoek. Theoretische kennis en experimenteerpraktijk worden gecombineerd om het lesgeven en leren via ons protocol te verbeteren. Het biedt een uniform raamwerk dat theoriegestuurde implementatie, webgebaseerd algoritmeontwerp, aanpasbare bewakingsinterface en driedimensionale virtuele en externe experimenten mogelijk maakt.

Zijie Wie en Shengwang Ye zullen helpen om de procedure te demonstreren. Wei werkt toe naar haar masterdiploma en Ye werkt toe naar zijn phd-graad. Open om te beginnen een reguliere webbrowser en voer de URL in www.powersim.whu.edu.cn/react.

Klik op de start experiment knop en schrijf W-H-U-T-E-S-T als gebruikersnaam en wachtwoord om in te loggen op het systeem. Voer het WHU-lab in de linker sublaboratoriumlijst in, kies typische WHU-koppelingen voor de experimenten en voer vervolgens de subinterface voor het algoritmeontwerp in. Klik op de knop Nieuw model maken en ga naar de webgebaseerde algoritme-interface.

Bouw een schakelschema met behulp van de meegeleverde blokken. Dubbelklik op de bijbehorende blokken om de parameters in te stellen en klik vervolgens op de startsimulatieknop. Het simulatieresultaat wordt in de interface weergegeven.

Klik op de startcompilatieknop en wacht tot het ontwerpblokdiagram is gegenereerd in een uitvoerbaar besturingsalgoritme. Dit besturingsalgoritme kan worden gedownload en uitgevoerd in de afstandsbediening die aan de kant van de taakinstallatie wordt ingezet om besturingsalgoritmen te implementeren. Klik op de knop verzoekbediening om de besturing van het circuitsysteem aan te vragen.

Klik vervolgens op de terugkeerknop naar de subinterface van het algoritmeontwerp. Zoek het uitvoerbare besturingsalgoritme onder het deelvenster Privéalgoritmemodellen. Klik op de knop Een experiment uitvoeren om het ontwerpbesturingsalgoritme naar een afstandsbediening te downloaden.

Ga naar de configuratie-subinterface en klik op de knop Nieuwe monitor maken om een bewakingsinterface te configureren. Voeg vier tekstvakken toe voor parameterafstemming en één curvediagram voor signaalbewaking. Koppel de signalen en parameters aan de geselecteerde widgets en stel het x-asbereik van de grafiek in op 8S.

Klik op de startknop om het experiment te starten. Stel de ingangsspanning in op nul volt en stem de condensator C af op vijf microfarads, stel vervolgens de ingangsspanning in op één volt. Log in op het NCSLab-systeem en ga naar het sublaboratorium voor procescontrole.

Kies de testbank met dubbele tank en voer de subinterface van het algoritmeontwerp in. Ontwerp een proportioneel integraal afgeleid of PID-besturingsalgoritme volgens de stappen die in voorbeeld één worden beschreven. Dubbelklik op de PID-controller en set proportioneel is gelijk aan 1,12, integraal is gelijk aan 0,008 en afgeleide is gelijk aan 6,6.

Klik vervolgens op de start simulatie knop. Klik op de knop configuratieparameters en ga naar het compileerconfiguratiepaneel om de oplosser in te stellen op ODE4. Genereer het uitvoerbare besturingsalgoritme en download het besturingsalgoritme naar de afstandsbediening.

Configureer een bewakingsinterface met vier tekstvakken voor instelpunt, P, I en D. Voeg een grafiek toe voor het bewaken van het waterniveau en het bijbehorende instelpunt. Stel het x-asbereik van de grafiek in op 200S. Kies een 3D-widget die alle hoeken van de testopstellingen en animaties van het waterniveau kan bieden die zijn verbonden met de realtime gegevens.

Klik vervolgens op de startknop. Stel het instelpunt in van 10 centimeter tot vijf centimeter en stel vervolgens in dat I gelijk is aan 0,1 wanneer de hoogte van het waterniveau in de gecontroleerde tank bereikt en stabiliseert op vijf centimeter. Reset het instelpunt van vijf centimeter naar 15 centimeter.

Tune I van 0,1 naar 0,01 en reset het instelpunt van 15 centimeter naar 25 centimeter. De overshoot wordt geëlimineerd en het waterniveau stabiliseert op de instelpuntwaarde van 20 centimeter. Log in op het NCSLab-systeem en kies voor ventilatorsnelheidsregeling in het sublaboratorium van het externe laboratorium.

Voer de subinterface voor het algoritmeontwerp in en sleep de blokken om het IMC-besturingsalgoritmediagram samen te stellen. Genereer vervolgens het uitvoerbare besturingsalgoritme. Gebruik het ventilatorsnelheidscontrolesysteem om het ontworpen IMC-algoritme te verifiëren.

Configureer een bewakingsinterface en koppel twee tekstvakken met instelpunt en lander voor afstemming. Koppel vervolgens een real-time grafiek aan het instelpunt en de snelheid voor monitoring. Selecteer de 3D-modelwidget van de ventilator en de camerawidget en klik op de startknop om de real-time experimenten te activeren.

Stel het instelpunt opnieuw in van 2.000 RPM naar 1.500 RPM. En tot slot, reset het van 1, 500 RPM naar 2, 500 RPM. Het real-time experiment van het eerste orde systeem met het design control algoritme wordt hier getoond.

De parameters zijn afstembaar en de signalen kunnen worden bewaakt met de meegeleverde widgets. De representatieve beelden tonen real-time experimenten met het dubbele tanksysteem na het afstemmen van de integrale term van 0,1 tot 0,01. Het instelpunt wordt gereset van 15 centimeter naar 25 centimeter.

De overshoot is hier weggewerkt. Real-time controle kan worden bereikt en de ventilatorsnelheid kan worden bewaakt met behulp van het ventilatorsnelheidsregeling laboratorium op afstand in combinatie met een 3D virtueel ventilatorsysteem. Het fysieke ventilatorsysteem bevindt zich aan de Universiteit van Wuhan en biedt externe laboratoriumdiensten aan gebruikers over de hele wereld.

gecoördineerde controle-experiment voor multi-agent kan ook worden gedaan, dat de gecoördineerde controleprestatiemiddelen in het externe laboratorium kan demonstreren. Deze technologie realiseert het online delen van experimentele apparatuur en diversifieert de ontwikkeling van experimenteel onderwijs en biedt een goede demonstratie voor de ontwikkeling van externe en driedimensionale virtuele gecombineerde laboratoria.