Создание удаленной лаборатории по курсу «Теория электропривода» в НТУ «ХПИ»

Создание удаленной лаборатории по курсу «Теория электропривода» в НТУ «ХПИ»

Отрасли, категории, применение: Образование, NI ELVIS

Краткое описание:

Лаборатория с удаленным управлением по курсу «Теория электропривода» на основе применения образовательной платформы NI ELVIS II+ фирмы National Instruments с платой «Система управления двигателем постоянного тока» – Quanser QNET DC Motor Control Board.

Описание решения

Удалённая лаборатория это учебное подразделение, оснащённое реальным учебно-исследовательским оборудованием с дистанционным доступом к нему по телекоммуникационным каналам. Структурная схема удаленной лаборатории представлена на рис. 1.

2.jpg

Рис. 1. Структурная схема удаленной лаборатории.

Система состоит из двигателя с энкодером и инерционным колесом на валу двигателя (рис. 2). Двигатель приводится в движение с помощью усилителя мощности сигналов с широтно-импульсной модуляцией. Управляющий параметр – напряжение, подаваемое на усилитель драйвера системы. Выходная координата системы или скорость вращения колеса, или угол его поворота. На плате DC Motor Control реализовано четыре процедуры выполнения лабораторных работ: моделирование, управление скоростью, робастность и управление положением.

Для выполнения лабораторных работ в режиме удаленного управления используется расширение для LabVIEW Labsocket-Basic, которое позволяет получить доступ к ВП LabView через веб-интерфейс. Для этого необходим браузер, с поддержкой HTML5 и доступ к компьютеру с программным обеспечением (ПО) Labsocket через локальную сеть или интернет. Взаимосвязь функциональных компонентов с Labsocket-Basic показана на рис. 3. Labsocket-Basic состоит из двух компонентов:

  • расширение для LabVIEW, которое добавляет элементы в палитру инструментов (рис. 4);
  • ПО, реализующее функции сервера, для осуществления коммуникации между моделью LabVIEW и сервером, а также между пользователем и сервером.

3.jpg

Рис. 2. Плата «Система управления двигателем постоянного тока». Рис. 3. Структура организации работы LabSocket-Basic.

После установки расширения для LabVIEW, для его использования необходимо добавить в блок-диаграмму модели элемент labSocketStart.vi и передать параметры, сгруппированные в кластеры (рис. 5). Затем необходимо настроить параметры сети сервера. После запуска модели, для удаленного управления формируется ссылка, по которой осуществляется доступ к php-скрипту. Php-скрипт создается автоматически из модели LabVIEW и реализует вид ВП в окне браузера.

4.jpg

Рис. 4. Расширение LabSocket в панели инструментов LabVIEW. Рис. 5. Пример настройки LabSocket в LabVIEW для реализации удаленного доступа.

Настройка сервера аналогична настройке сети в среде Linux, так как ПО сервера работает в операционной системе (ОС) Ubuntu, а для ПК на ОС Windows, доступно в виде файла образа виртуальной машины Oracle.

С применением представленной технологии удаленного доступа были реализованы две лабораторные работы:

  • получение передаточной функции двигателя (процедура: моделирование QNET-DC Motor Control Trainer (DCMCT);
  • регулирование скорости вращения вала двигателя в замкнутой системе управления (процедура: управление скоростью QNET-DCMCT). Скорость двигателя постоянного тока регулируется при помощи пропорционально-интегрального (ПИ) регулятора системы управления. Структурная схема системы с обратной связью по скорости показана на рис. 6.

6.jpg

Рис. 6. Структурная схема ПИ управления скоростью вращения двигателя постоянного тока.

При выполнении лабораторной работы анализируется реакция системы на прямоугольный сигнал с различными значениями коэффициента усиления и постоянной времени ПИ регулятора. Скриншот из окна браузера ВП для лабораторной работы по регулированию скорости вращения двигателя при удаленном управлении приведен на рис. 7.

5.jpg

Рис. 7. Скриншот экрана из браузера ВП для лабораторной работы по регулированию скорости вращения двигателя с ПИ регулятором.

 

Внедрение и его перспективы

При выполнении проекта TEMPUS «iCo-op» кафедра провела пилотное обучение в виде повышения квалификации по курсу «Теория электропривода» для сотрудников предприятий г. Харькова и студентов. Лаборатория прошла апробацию и получила высокую оценку слушателей.

 

Используемое оборудование и программное обеспечение

Создание программного обеспечения для решения поставленной задачи осуществлялось в среде программирования NI LabVIEW 2013 с расширением Labsocket-Basic, которое позволяет получить доступ к виртуальным приборам (ВП) LabView через веб-интерфейс. Для реализации системы была использована образовательная платформа NI ELVIS II+ с платой «Система управления двигателем постоянного тока» – Quanser QNET DC Motor Control Board.

 

 

 

Решения опубликованы на основании докладов из сборников трудов ежегодной конференции "Инженерные , научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments" с 2011 по 2014 гг.



 

© 2017 National Instruments Russia. All rights reserved.
Яндекс.Метрика