Интерактивная и визуализированная онлайн-система экспериментов для инженерного образования и исследований

Наш протокол реализует удаленные и виртуальные эксперименты в онлайн-лабораториях для преподавания, обучения, а также исследований. Теоретические знания и экспериментальная практика объединяются для улучшения преподавания и обучения через наш протокол. Он предоставляет унифицированную структуру, которая обеспечивает теоретическую реализацию, веб-проектирование алгоритмов, настраиваемый интерфейс мониторинга, а также трехмерные виртуальные и удаленные эксперименты.

Zijie Wie и Shengwang Ye помогут продемонстрировать процедуру. Вэй работает над получением степени магистра, а Е работает над получением степени доктора философии. Для начала откройте основной веб-браузер и введите URL-адрес www.powersim.whu.edu.cn/react.

Нажмите кнопку начать эксперимент и запишите W-H-U-T-E-S-T в качестве имени пользователя и пароля для входа в систему. Введите лабораторию WHU в левый боковой список подлабораторий и выберите типичные ссылки WHU для эксперимента, затем введите подинтерфейс проектирования алгоритма. Нажмите на кнопку создать новую модель и войдите в веб-интерфейс алгоритма.

Постройте принципиальную схему, используя предоставленные блоки. Дважды щелкните по соответствующим блокам, чтобы установить параметры, затем нажмите на кнопку запуска моделирования. Результат моделирования будет предоставлен в интерфейсе.

Нажмите кнопку начать компиляцию и подождите, пока блок-схема проектирования не будет сгенерирована в исполняемый алгоритм управления. Этот алгоритм управления может быть загружен и выполнен в пульте дистанционного управления, развернутом на стороне установки для реализации алгоритмов управления. Нажмите на кнопку управления запросом, чтобы подать заявку на управление системой схемы.

Затем нажмите на кнопку возврата к подинтерфейсу проектирования алгоритма. Найдите исполняемый алгоритм управления на панели частных моделей алгоритмов. Нажмите на кнопку провести эксперимент, чтобы загрузить алгоритм управления проектированием на пульт дистанционного управления.

Введите подинтерфейс конфигурации и нажмите кнопку создать новый монитор, чтобы настроить интерфейс мониторинга. Включите четыре текстовых поля для настройки параметров и один график кривых для мониторинга сигналов. Свяжите сигналы и параметры с выбранными виджетами и установите диапазон оси X графика на 8S.

Нажмите кнопку Пуск, чтобы начать эксперимент. Установите входное напряжение на ноль вольт и настройте конденсатор C на пять микрофарад, затем установите входное напряжение на один вольт. Войдите в систему NCSLab и войдите в подлабораторию управления технологическим процессом.

Выберите испытательный стенд с двойным резервуаром и введите подинтерфейс проектирования алгоритма. Спроектируйте пропорциональную интегральную производную или алгоритм управления PID, следуя шагам, описанным в первом примере. Дважды щелкните по ПИД-контроллеру и установите пропорциональный равный 1,12, интеграл равен 0,008 и производный равен 6,6.

Затем нажмите на кнопку начать моделирование. Нажмите на кнопку параметров конфигурации и войдите в панель конфигурации компиляции, чтобы установить решатель на ODE4. Сгенерируйте исполняемый алгоритм управления и загрузите алгоритм управления на пульт дистанционного управления.

Настройте интерфейс мониторинга с четырьмя текстовыми полями для заданной точки, P, I и D. Включите диаграмму для мониторинга уровня воды и соответствующей заданной точки. Установите диапазон оси X диаграммы равным 200S. Выберите 3D-виджет, который может предоставить все углы испытательных стендов и анимацию уровня воды, связанную с данными в режиме реального времени.

Затем нажмите на кнопку «Пуск». Установите заданное значение от 10 сантиметров до пяти сантиметров, а затем установите I равным 0,1, когда высота уровня воды в контролируемом резервуаре достигнет и стабилизируется на уровне пяти сантиметров. Сбросьте заданное значение с пяти сантиметров до 15 сантиметров.

Настройте I от 0,1 до 0,01 и сбросьте заданное значение с 15 сантиметров до 25 сантиметров. Превышение устраняется, и уровень воды стабилизируется при заданном значении 20 сантиметров. Войдите в систему NCSLab и выберите управление скоростью вращения вентилятора в удаленной лабораторной подлаборатории.

Введите подинтерфейс проектирования алгоритма и перетащите блоки для построения диаграммы алгоритма управления IMC. Затем сгенерируйте исполняемый алгоритм управления. Используйте систему управления скоростью вращения вентилятора для проверки разработанного алгоритма IMC.

Настройте интерфейс мониторинга и свяжите два текстовых поля с заданным значением и посадочным модулем для настройки. Затем свяжите график в реальном времени с заданной точкой и скоростью для мониторинга. Выберите виджет 3D-модели вентилятора и виджета камеры и нажмите кнопку «Пуск», чтобы активировать эксперименты в режиме реального времени.

Сбросьте заданное значение с 2 000 об/мин до 1 500 об/мин. И, наконец, сбросьте его с 1 500 об/мин до 2 500 об/мин. Здесь показан эксперимент системы первого порядка в реальном времени с алгоритмом управления проектированием.

Параметры настраиваются, а сигналы можно отслеживать с помощью предоставленных виджетов. Репрезентативные изображения показывают эксперименты в реальном времени с системой двойного резервуара после настройки интегрального термина от 0,1 до 0,01. Заданное значение сбрасывается с 15 сантиметров до 25 сантиметров.

Здесь превышение было устранено. Управление в режиме реального времени может быть достигнуто, а скорость вентилятора может контролироваться с помощью удаленной лаборатории управления скоростью вентилятора в сочетании с 3D-виртуальной системой вентиляторов. Физическая система вентиляторов расположена в Уханьском университете и предоставляет удаленные лабораторные услуги пользователям по всему миру.

также может быть проведен скоординированный контрольный эксперимент для мультиагентов, который может продемонстрировать скоординированную эффективность управления агентами в удаленной лаборатории. Эта технология реализует онлайн-обмен экспериментальным оборудованием и диверсифицирует развитие экспериментального обучения, обеспечивая хорошую демонстрацию развития удаленных и трехмерных виртуальных комбинированных лабораторий.