La Universidad de Rice Pone el Control en Manos de los

La Universidad de Rice Pone el Control en Manos de los Estudiantes con NI myRIO
"Estamos felices de tener una sola plataforma
accesible que podemos usar en cada práctica del
curso con NI myRIO. Combina la naturaleza
comercial de NI myDAQ con el rendimiento de la
tecnología de grado industrial de NI."
- Dr. Marcia O’Malley, Rice University Department of Mechanical Engineering and Materials
Science–MS 321 (http://mech.rice.edu/)
El Reto:
Enseñar a estudiantes los conceptos de control y sistemas dinámicos con una herramienta de alto rendimiento que no sea superior a las habilidades Lea el Caso
de Estudio
requeridas para los estudiantes de posgrado.
Completo
La Solución:
Al usar el software LabVIEW comprobado en la industria y el nuevo dispositivo NI myRIO, los estudiantes pueden participar activamente en el
aprendizaje de los conceptos de control y dinámica de sistemas usando hardware y software que proporciona rendimiento de grado industrial con
una experiencia ideal para estudiantes.
Autor(es):
Dr. Marcia O’Malley - Rice University Department of Mechanical Engineering and Materials Science–MS 321 (http://mech.rice.edu/)
Modeling Dynamic Systems (MECH 343) es un curso requerido e impartido en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia Material a estudiantes
de tercer año en la Universidad de Rice. Los estudiantes inscritos en este curso aprenden técnicas de modelado basadas en principios básicos y
después analizan respuestas del sistema dinámico en el dominio de tiempo y frecuencia. En el curso es crítico un componente de laboratorio práctico
para poder ayudar a los estudiantes a aprender conceptos más complejos sobre modelado de sistemas dinámicos, mecatrónica y fundamentos de
control.
El curso culmina al experimentar con un sistema de remos hápticos que brinda a los estudiantes una introducción a la teoría de control. Un remo háptico
es un dispositivo de retroalimentación de un grado de libertad que ofrece a los estudiantes la oportunidad de experimentar los efectos de cambiar las
ganancias de control. Los estudiantes también pueden implementar un sistema de teleoperación con dos remos. Estos experimentos de remo háptico
requieren sistemas determinísticos de hardware y software para producir de manera confiable las velocidades de lazo de control necesarias.
Históricamente, los estudiantes emplean las primeras semanas del laboratorio en analizar las respuestas en el dominio del tiempo de sistemas
mecánicos y eléctricos y medidas básicas para calibración y análisis del sistema de remo háptico usando un dispositivo NI myDAQ (
http://www.ni.com/mydaq/). Más adelante en el semestre, el profesor usa sistemas PXI (http://www.ni.com/pxi/) para producir las velocidades de lazo más
rápidas y necesarias para representar entornos virtuales con el remo háptico, con la finalidad de introducir control. NI myDAQ ofreció a los estudiantes un
enfoque verdaderamente práctico para aprender circuitos, medidas y análisis de respuesta en el dominio del tiempo gracias a su diseño y experiencia de
software ideal para estudiantes. Los sistemas PXI proporcionaron el rendimiento necesario, pero fueron demasiado complejos para que los estudiantes
los utilizaran en un periodo de tiempo corto, por lo que los estudiantes de posgrado demostraron sistemas pre-programados a los estudiantes. Esto
significó que los estudiantes pudieron observar en acción los conceptos de control, pero no aprendieron nada sobre la implementación del sistema de
control.
Desarrollar una Nueva Manera Práctica de Enseñar Implementación del Sistema de Control
Queríamos continuar con un enfoque práctico desde el primero hasta el último laboratorio y buscamos un dispositivo que combinaba la naturaleza ideal
para estudiantes de NI myDAQ con el rendimiento del hardware de grado industrial. El dispositivo NI myRIO (http://www.ni.com/myrio/) es la solución
perfecta porque está diseñado para estudiantes pero proporciona el mismo paradigma de hardware usado en las herramientas de NI de grado industrial.
El producto tiene E/S predefinidas en el FPGA, lo cual significa que podemos usar este producto inmediatamente y personalizarlo más tarde si es
necesario. Además, NI myRIO es completamente programado en el software LabVIEW (http://www.ni.com/labview/), así los estudiantes pueden ampliar
el conocimiento adquirido al usar NI myDAQ.
En la Universidad de Rice, un estudiante de nivel inicial recibió un dispositivo NI myRIO durante el semestre de primavera del 2013. Dos estudiantes que
tenían muy poco conocimiento de LabVIEW trabajaron para recrear los laboratorios en NI myRIO que se ejecutaban anteriormente en los sistemas PXI.
Los estudiantes usaron E/S para el NI myRIO y no tuvieron que personalizar el FPGA. Además, usaron Express VIs que eran muy similares a lo que
habían visto con NI myDAQ para recrear el mismo comportamiento que fue programado en los sistemas PXI años antes. En tan solo unas semanas, los
estudiantes transfirieron exitosamente los laboratorios al NI myRIO y alcanzaron las velocidades de lazo necesarias.
Al usar NI myRIO, alcanzamos rendimiento en tiempo real y pudimos demostrar conceptos eficazmente para introducir control de lazo cerrado, de una
manera que los estudiantes pueden comprender y participar. A comienzos del semestre de otoño del 2013, los estudiantes del curso MECH 343
programarían estos experimentos de análisis y control del sistema dinámico por primera vez, en lugar de ver una demostración de estudiantes de
posgrado.
Estamos felices de tener una sola plataforma accesible que podemos usar en cada laboratorio del curso con NI myRIO. Combina la naturaleza comercial
de NI myDAQ con el rendimiento de la tecnología de grado industrial de NI.
Información del Autor:
Dr. Marcia O’Malley
Rice University Department of Mechanical Engineering and Materials Science–MS 321 (http://mech.rice.edu/)
6100 Main Street
Houston, TX 77005-1892
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Figura 1. Estudiantes de la Universidad de Rice adquieren experiencia práctica de control usando NI myRIO.
Figura 2. Los estudiantes son capaces de comenzar a trabajar rápidamente usando LabVIEW para implementar algoritmos de control.
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Figura 3. La Universidad de Rice introduce a los estudiantes la teoría de control usando NI myRIO y un sistema de remo háptico.
Legal
Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO
"COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.
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