Концептуальная модель реально-виртуальной лаборатории

Вячеслав Михайлович Дмитриев, Лев Алексеевич Гембух

Аннотация


В статье предложена структурно-функциональная схема реально-виртуальной лаборатории, определены основные блоки реально-виртуальной лаборатории и связи между ними. Для целей формализации введены модули информационного образования, иллюстрирующие преобразования каждым блоком входных и внутренних переменных и характеристик в выходные. Также кратко рассмотрены некоторые дистанционные реально-виртуальные лаборатории с приведением их структурных схем. Описаны элементы, входящие в дистанционные реально-виртуальные лаборатории, с приведением описания функций, выполняемых в лабораториях. Цель. Разработать концептуальную модель реально-виртуальной лаборатории, предложив ее структурно-функциональную схему и определив основные блоки реально-виртуальной лаборатории, их функции, а также связи между ними. Методы. Для разработки новой структуры для реально-виртуальной лаборатории необходим анализ известных научных результатов и практических решений, для чего используются научные публикации, размещенные в различных источниках на английском и русском языках, а также методы программирования современных контроллеров, средств их связи с компьютером и лабораторным оборудованием и методы сетевого программирования. Результаты. Сделан краткий обзор существующих дистанционных лабораторий с приведением их структуры и описанием механизма взаимодействия удалённого пользователя с лабораторией. Предложена структурно-функциональ¬ная схема реально-виртуальной лаборатории, определены ее основные блоки и связи между ними. Для целей формализации введены модули информационного преобразования, иллюстрирующие преобразования каждым блоком входных и внутренних переменных и характеристик в выходные. Заключение. В результате рассмотрения некоторых реализаций удалённых лабораторий был сделан вывод, что большинство из них построены с использованием зарубежной платной среды разработки. В связи с этим, принимая во внимание общую ситуацию в мире и конкретно в нашей стране, было сделано умозаключение, что разработка своей собственной реализации удалённой лаборатории в отечественной среде разработки – это необходимая мера. В работе представлена структурно-функциональная схема РВЛ, отражающая ее блочную структуру. Процесс функционирования лаборатории отражают модули информационного преобразования входных переменных и параметров в выходные характеристики. Данный формализм может быть использован для построения функциональной модели реально-виртуальной лаборатории.

Ключевые слова


реально-виртуальная лаборатория; модуль информационного преобразования; микроконтроллер; датчики; исполнители; управление экспериментом

Полный текст:

PDF

Литература


СВИП – система виртуальных инструментов и приборов / В.М. Дмитриев, Т.В. Ганджа, В.В. Ганджа, Ю.И. Мальцев. Томск: В-Спектр, 2014. 216 с.

МАРС – среда моделирования технических устройств и систем / В.М. Дмитриев, А.В. Шутенков, Т.Н. Зайченко, Т.В. Ганджа. Томск: В-Спектр, 2011. 278 c.

Дмитриев В.М., Ганджа Т.В., Панов С.А. Система виртуальных инструментов и приборов для автоматизации учебных и научных экспериментов // Международный журнал «Программные продукты и системы». 2016. Т. 32. С. 154–162. DOI: 10.15827/0236-235X.115.154-162

Naumovic M.B., Zivanovic D. Remote Experiments in Control Engineering Education Laboratory // International Journal of Online Engineering. 2008. Vol. 4, no. 2. P. 48–53. DOI: 10.3991/ijoe.v4i2.447

Тревис Д. LabVIEW для всеx: пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2004. 537 с.

AIM-Lab: a system for remote characterization of electronic devices and circuits over

the Internet / T.A. Fieldly, M.S. Shur, H. Shen, T. Ytterdal // Proceedings of the 2000 Third IEEE International Caracas Conference on Devices, Circuits and Systems. 2000. P. I43/1–I43/6. DOI: 10.1109/ICCDCS.2000.869858

Fjeldly T.A., Stradman O.J., Berntzen R. Lab-on-Web – A Comprehensive Electronic Device Laboratory On A Chip Accessible Via Internet // International Conference on Engineering Education. Manchester, U.K., 2002. P. 1–5.

Fjeldly T.A., Shur M.S., Shen H., Ytterdal T. AIM-Lab: Lab-on-Web: performing device characterization via Internet using modern Web technology // Proceedings of the Fourth IEEE International Caracas Conference on Devices, Circuits and Systems. 2002. P. I022–I022. DOI: 10.1109/ICCDCS.2002.1004079

Лебедев К.Н., Лебедев П.К. Автоматизированный стенд для проведения лабораторных работ по электротехническим дисциплинам // Агротехника и энергообеспечение. 2020. № 4 (29).

С. 64–71.

Виртуальная лаборатория для дистанционного обучения методам проектирования микропроцессорных систем / Е.Д. Баран, Н.В. Голошевский, П.М. Захаров, Б.М. Рогачевский // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National instruments: сб. тр. конф. М.: Российский университет дружбы народов, 2003. С. 28–31.

Баран Е.Д., Любенко А.Ю. Лабораторный практикум для дистанционного обучения общетехническим дисциплинам. URL: https://nitec.nstu.ru/library/publications/articles/pdf/nitec_lab_ practice.pdf (дата обращения: 5.03.2022).

Компьютерное моделирование физических задач / В.М. Дмитриев, А.Ю. Филиппов,

Т.В. Ганджа, И.В. Дмитриев. Томск: В-Спектр, 2010. 248 c.

Дмитриев В.М., Ганджа Т.В. Среда многоуровневого моделирования химико-технологи¬ческих систем. Томск: Изд-во ТГУ, 2017. 330 с.

Дмитриев В.М., Шутенков А.В., Ганджа Т.В. Элементы и устройства роботизированных систем. Томск: Изд-во ТУСУР, 2020. 355 с.

Программно-аппаратное и информационное обеспечение лаборатории элементов и устройств роботизированных систем / В.М. Дмитриев, В.М. Рулевский, Т.В. Ганджа и др. Томск: Изд-во ТУСУР, 2021. 185 с.

Дмитриев В.М., Арайс Л.А., Шутенков А.В. Автоматизация моделирования промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1995. 300 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr220201

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.