Low-cost air levitation laboratory stand using MATLAB/Simulink and Arduino

Chołodowicz, E.; Orłowski, P.

doi:10.14313/PAR_226/33

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Low-cost air levitation laboratory stand using MATLAB/Simulink and Arduino

Autorzy

Chołodowicz E. , Orłowski P.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.14313/PAR_226/33

Warianty tytułu

Niskobudżetowe stanowisko laboratoryjne do lewitacji powietrznej z wykorzystaniem Arduino oraz pakiet MATLAB/Simulink

Języki publikacji

Abstrakty

In this paper, low cost air levitation project is presented as a teaching tool for control engineering. Air levitation control system is built as a classroom demonstration device and laboratory stand. The laboratory stand provides a new plant to control for students of control engineering.It is comprised of Arduino Mega 2560, plexiglass, metal elements and 3D printed parts.

W pracy przedstawiono projekt stanowiska laboratoryjnego do lewitacji powietrznej. Obiekt został zaprojektowany oraz zbudowany dla celów edukacyjnych oraz naukowych w dziedzinie szeroko pojętej automatyki oraz teorii sterowania. Ukazane w pracy stanowisko wykorzystuje nowoczesne narzędzia inżynierskie: Arduino Mega 2560 oraz MATLAB/Simulink. Celem tego projektu jest umożliwienie studentom wdrażania różnych systemów sterowania. Obejmuje to implementację identyfikacji systemu, opracowanie algorytmów sterowania oraz przeprowadzenie weryfikacji eksperymentalnej.

Słowa kluczowe

low-cost laboratory stand engineering education air levitation discrete-time systems control system

niskobudżetowe stanowisko laboratoryjne edukacja inżynierska lewitacja powietrzna układ dyskretny układ sterowania

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Czasopismo

Pomiary Automatyka Robotyka

Rocznik

2017

Tom

R. 21, nr 4

Strony

33--39

Opis fizyczny

Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Chołodowicz E.

cholodowicz.ewelina@gmail.com

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Sterowania i Pomiarów, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin, Poland

autor

Orłowski P.

orzel@zut.edu.pl

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Sterowania i Pomiarów, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin, Poland

Bibliografia

1. Ma J., Nickerson J.V., Hands-on, simulated, and remote laboratories: A comparative literature review, “ACM Computing Surveys”, Vol. 38, No. 3, 2006, DOI: 10.1145/1132960.1132961.
2. Feisel L.D., Rosa A.J., The role of the laboratory in undergraduate engineering education. Journal of Engineering Education, Vol. 94, Iss. 1, 2005, 121-130, DOI: 10.1002/j.2168-9830.2005.tb00833.x.
3. Wojtulewicz A., Chaber P., Ławryńczuk M., Multiple-input multiple-output laboratory stand for process control education. [in:] 21st International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), 2016, 466-471.
4. Artigas J.I., Barragán L.A., Llorente S., Marco A., Lucía O., Low-Cost Magnetic Levitation System for Electronics Learning, 4th IEEE International Conference on E-Learning in Industrial Electronics, 2010, 55-60, DOI: 10.1109/ICELIE.2010.5669845.
5. Knapkiewicz P., Melnyk M., Teslyuk V., Dziuban J., Lobur M., Szermer M., Mechatronic laboratory stand. [in:] XII International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), 2016, 31-33, DOI: 10.1109/MEMSTECH.2016.7507514.
6. Millard D., Chouikha M., Berry F., Improving student intuition via Rensselaer’s new mobile studio pedagogy. [in:] Proceedings of the 114th Annual ASEE Conference and Exposition, Honolulu, HI, 2007.
7. Czyba R., Niezabitowski M., Sikora S., Construction of laboratory stand and regulation in ABS car system. [in:] 17th International Carpathian Control Conference (ICCC), 2016 140-145, DOI: 10.1109/CarpathianCC.2016.7501082.
8. Reck R.M., Sreenivas R.S., Developing an Affordable and Portable Control Systems Laboratory Kit with a Raspberry Pi. “Electronics”, 5(3), 2016, 36, DOI: 10.3390/electronics5030036.
9. Aktan B., Bohus C.A., Crowl L.A., Shor M.H., Distance learning applied to control engineering laboratories. IEEE Transactions on Education, Vol. 39, Iss. 3, 1996, 320-326, DOI: 10.1109/13.538754.
10. Dixon W.E., Dawson D.M., Costic B.T., Queiroz M.S.D., A MATLAB-based control systems laboratory experience for undergraduate students: Toward standardization and shared resources. “IEEE Transactions on Education”, Vol. 45, Iss. 3, 2002, 218-226, DOI: 10.1109/TE.2002.1024613.
11. Gunasekaran M., Potluri R., Low-Cost Undergraduate Control Systems Experiments Using Microcontroller-Based Control of a DC Motor. “IEEE Transactions on Education”, Vol. 55, Iss. 4, 2012, 508-516, DOI: 10.1109/TE.2012.2192441.
12. Lilienkamp K.A., Low-cost magnetic levitation project kits for teaching feedback system design. Proceedings of the 2004 American Control Conference, IEEE, Vol. 2, 1308-1313, 2004.
13. Lundberg K.H.; Lilienkamp K.A.; Marsden G., Low-cost magnetic levitation project kits. “IEEE Control Systems”, Vol. 24, Iss. 5, 2004, 65-69, DOI: 10.1109/MCS.2004.1337863.
14. Glehn G., Appunn R., Hameyer K., A small scale magnetically levitated train for project-based laboratory education. “Archives of Electrical Engineering”, Vol. 64, Nr 4, 2015, 617-628, DOI: 10.1515/aee-2015-0046.
15. Waltham C., Bendall S., Kotlicki A., Bernoulli levitation. “American Journal of Physics”, Vol. 71, No. 2, 2003, 176-179,DOI: 10.1119/1.1524162.
16. Timmerman P., van der Weelea J.P., On the rise and fall of a ball with linear or quadratic drag. “American Journal of Physics”, Vol. 67, Iss. 6, 1999, 538-546, DOI: 10.1119/1.19320.
17. Jernigan S.R., Fahmy Y., Buckner G.D., Implementing a Remote Laboratory Experience Into a Joint Engineering Degree Program: Aerodynamic Levitation of a Beach Ball. “IEEE Transactions on Education”, Vol. 52, Iss. 2, 2009, 205-213, DOI: 10.1109/TE.2008.924217.
18. Escano J.M., Ortega M.G., Rubio F.R., Position control of a pneumatic levitation system. Proceedings of the 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, Catania, Italy, 19-22 September 2006, DOI: 10.1109/ETFA.2005.1612568.
19. Qin R., Duan C., The principle and applications of Bernoulli equation. Journal of Physics: Conference Series (Vol. 916, No. 1, p. 012038), 2017, IOP Publishing, DOI: 10.1088/1742-6596/916/1/012038.
20. Chołodowicz E., Air levitation of ping-pong PID and inverse model control in MATLAB/Simulink, [on-line] https://www.youtube.com/watch?v=-ym_oQwLcf0, available 1.09.2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-3d41e92b-01dc-4571-8b62-f695ced483c2