Efektywne kształcenie inżynierów z wykorzystaniem laboratoryjnych systemów mechatronicznych i stosowaniem metodologii szybkiego prototypownia algorytmów sterowania

• Autorzy: Knapik D. , Kołek K. , Rosół M. , Turnau A.

Warianty tytułu

EN

Effective engineering education on the basis of mechatronic laboratory systems and control algorithms obtained by rapid prototyping methodology

• Konferencja: Konferencja e-Technologie w Kształceniu Inżynierów eTEE’2016 (III; 11.04.2016; Kraków, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodykę nauczania opartą na wykorzystaniu laboratoryjnych systemów mechatronicznych oraz narzędzi do szybkiego prototypowania algorytmów sterowania. Stosowana metoda jest odpowiedzią na zapotrzebowanie rynku pracy na inżynierów z praktyką przy jednoczesnym uwzględnieniu finansowych możliwości uczelni wyższych. Istotną kwestią w procesie edukacji na studiach technicznych jest równowaga pomiędzy nauczaniem teorii a przekazywaniem umiejętności praktycznych. Przedstawiana metoda umożliwia zrealizowanie wymagań stawianych współczesnym laboratoriom technicznym.

EN

The article demonstrates teaching methodology on the basis of mechatronic laboratory systems and tools for the rapid prototyping of control algorithms. The presented solution is dedicated to nowadays teaching courseware as a methodology to meet the requirements for highly trained and educated engineers. The main difficulty in engineering education is to find a balance between theory and practice. The practical (based on experiments) education requires a lot of effort. First of all, it requires access to the appropriate lab. The methodology presented in the paper is based on cost effective mechatronics systems originated from industrial plants reduced in scale. The following systems, are exemplified: gantry crane, servo and balancing robot. The signals from the sensors and signals to the actuators bring the real world into the computer model. Mechatronic systems are connected to PC computer via interface board. Computer-Aided Engineering which supports Model-Based Design techniques is used for modeling, validation and implementing measurement and control applications. Two main advantages of this solution are well visible: to make the laboratory sets cost effective, and to allow a focus on the problem while omitting the details of its implementation. The proposed method is addressed mainly to educators of the control engineering, mechanical engineering, metrology and embedded control.

Słowa kluczowe

PL

studia inżynierskie; systemy mechatroniczne; szybkie prototypowanie algorytmów; laboratorium sterowania

EN

engineering education; mechatronic; model-based design; control laboratory

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 48
• Strony: 35--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., fot.

Twórcy

autor

Knapik D.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Kołek K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Rosół M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Turnau A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Bibliografia

• 1. Kheir N.A., Åström K.J., Auslander D., Cheok K.C., Franklin G.F., Masten M., Rabins M., Control systems engineering education, Automatica, Volume 32, Issue 2, February 1996, Pages 147-166.
• 2. Kołek K., Turnau A., Hajduk K., Piątek P., Pauluk M., Marchewka D., Piłat A., Rosół M, Gorczyca P., Laboratory real-time systems to facilitate automatic control education and research, Proceedings of the International Multiconference on Computer Science and Information Technology, October 18–20, 2010, Wisła, Poland.
• 3. Balchen, J. G., M. Handlykken and A. Tyss (1981). The need for better laboratory experiments in control engineering education In Proc. 8th IFAC Triennial World Congress, Kyoto, Japan.
• 4. Charles J. Murray, Automakers Opting for Model-Based Design, http://www.designnews.com/document.asp?doc_id=229640&dfpPParams=ind_184.
• 5. Assi H.A., Engineering Education and Research Using MATLAB, InTech, October, 2011.
• 6. Horáček P., Laboratory experiments for control theory courses: A survey, Annual Reviews in Control, Volume 24, 2000, pp. 151-162.
• 7. Dormido Bencomo S., Control learning: present and future, Annual Reviews in Control, Volume 28, Issue 1, 2004, pp. 115-136.
• 8. Kołek K., Piątek K., Rapid algorithm prototyping and implementation for power quality measurement, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, 2015.
• 9. Inteco Sp. z o.o, RT-DAC4/PCI Multi I/O Board. Xilinx version, User’s Manual, Kraków, Poland, 2012.
• 10. STMicroelectronics, Discovery kit for STM32F407/417 lines. User’s Manual, January 2014.
• 11. STMicroelectronics, Code Generation for STM32 MCUs using MATLAB® and Simulink®, Technical Presentation, November 2014.
• 12. Aimagin Co.,Ltd., „Waijung Blockset,” [Online], Available: http://waijung.aimagin.com. [Data uzyskania dostępu: Luty 2016].
• 13. The MathWorks, Xilinx Zynq Support from MATLAB and Simulink, [Online], Available: http://www.mathworks.com/hardware-support/zynq.html?s_eid=PEP_9385. [Data uzyskania dostępu: Luty 2016].
• 14. Yamamoto Y., NXTway-GS Self-Balancing Two-Wheeled Robot Model-Based Design, http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/19147, March 2008.
• 15. Gorczyca P., Knapik D., Kołek K., Rosół M., Rapid development of real-time applications for ARM Cortex A9, Design, development and implementation of realtime systems / sci. eds. Leszek Trybus, Marcin W. Mastalerz; Polish Information Processing Society. Chapter 11, Warszawa, pp. 145–155, 2013.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.