Jakie możliwości zapewnia Quanser? Efekt żyroskopowy

Efekt żyroskopowy definiujemy jako zdolność do utrzymywania orientacji w przestrzeni przez obracającą się bryłę. Dzieje się tak, ponieważ dochodzi do realizowania zasady zachowania momentu pędu. Efekt ten został po raz pierwszy opisany przez filozofa Jeana Foucaulta w 1852 roku. Jakie możliwość zapewnia firma Quanser w teorii sterowania i efekcie żyroskopowym? Zapraszamy do lektury poniższego artykułu.

 

Spis treści:

 

Efekt żyroskopowy w teorii sterowania

Przyrząd demonstrujący efekt żyroskopowy jest nazywany żyroskopem. Ma on postać krążka, który wprawiony w odpowiednio szybki ruch obrotowy zachowuje swoje pierwotne położenie na osi obrotu. Jego niewielkie odchylenia są powodowane ruchami precesyjnymi uwzględnianymi do określenia kierunków lub eliminowanymi przez tłumienie. 

Żyroskopy są wykorzystywane do budowy żyrokompasów, które mają szerokie zastosowanie szczególnie w nawigacji, urządzeniach służących do wskazywania wybranego kierunku używanych w samolotach, śmigłowcach i wielu innych maszynach.

Teoria sterowania to jeden z najbardziej fascynujących, a zarazem trudniejszych przedmiotów w planie studiów inżynieryjnych. W toku zajęć studenci poznają takie zagadnienia jak: analiza i modelowanie systemów lub projektowanie algorytmów. Przystępne przełożenie wiedzy teoretycznej na wykonywanie praktycznych eksperymentów stanowi duże wyzwanie.

Studenci, którzy zgłębiają efekt żyroskopowy w teorii sterowania, poznają zagadnienia z obszaru matematyki zaawansowanej między innymi równań różniczkowych i transformaty Laplace’a lub operacje na macierzach.

 

Jakie wyzwania stają przed uczelniami w nauce teorii sterowania?

Wyzwania, jakie stają przed uczelniami w nauce teorii sterowania i efektu żyroskopowego to przede wszystkim dobre wyposażenie laboratorium, które umożliwiają dostęp do praktycznych narzędzi. Przepis, który proponuje Edu4Industry na nowoczesne Laboratorium Teorii Sterowania. Jednym z elementów jest sprzęt, który wyróżnia się wytrzymałością i ma otwartą architekturę umożliwiającą dostęp do sygnałów. Warto zwrócić uwagę także na elastyczne środowisko przeznaczone do implementacji kodu umożliwiające porównanie wyniku symulacji działania algorytmu z rzeczywistym działaniem obiektu.

Kompletne stanowisko laboratoryjne można stworzyć z urządzeń dostępnych w ofercie Quanser. W zestawie znajdują się materiały dydaktyczne w języku angielskim, w których pojawia się zestaw ćwiczeń dostosowanych do wybranego urządzenia. Dokumentacja obejmuje nie tylko tę część niezbędną w projektach, ale także parametry fizyczne obiektu. Weryfikacja obliczeń, ich realizacja i komunikacja ze sprzętem odbywa się w środowisku MATLAB® Simulink.

 

Efekt żyroskopowy — efektywna nauka z Quanser

Quanser umożliwia stanowisko do nauczania teorii podstaw i efektu żyroskopowego. Dzięki zwartej obudowie, wysokiej jakości komponentom i rozbudowanym materiałom dydaktycznym (również przeznaczonym do nauki zdalnej) poszczególne elementy urządzenia można szybko wdrożyć do działania w laboratoriach studenckich.

Możliwość rekonfiguracji sprawia, że na jednym stanowisku można ukazać wiele zagadnień – od modelowania i identyfikacji systemów po zaawansowane algorytmy. Takie rozwiązanie sprawia, że studenci mają możliwość kontaktu z rzeczywistymi problemami inżynieryjnym, takimi jak helikoptery, drony, co zwiększa ich zainteresowanie oraz motywację do działania.

 

Jakie produkty Quanser pomogą zrozumieć efekt żyroskopowy?

Produkty Quanser, które pozwalają zrozumieć efekt żyroskopowy to między innymi żyroskop. Jest to moduł, który zawiera dysk obrotowy napędzany silnikiem elektrycznym zamontowany na Bazie z silnikiem serwo

Odczyt nachylenia dysku odbywa się za pomocą enkodera. Studenci matematycznie modelują obiekt, a następnie projektują do niego algorytmy sterowania.

Zestaw zawiera wszystkie elementy potrzebne do szybkiego uruchomienia stanowiska:

  • wzmacniacz;
  • płytkę akwizycji danych;
  • moduł do MATLAB® Simulink lub LabVIEW;
  • materiały dydaktyczne dla studentów.

 

W ofercie znajdują się również Żyroskop o 3 stopniach swobody przystosowany do projektów badawczych o specjalnych wymaganiach. Centrum stanowiska jest dysk zamocowany na serii 4 ruchomych ram – niebieskiej, czerwonej, szarej i czarnej. Każda seria jest wyposażona w osobny silnik DC i enkoder. Student ma możliwość zdefiniowania dla każdej osi jednego ze stanów:

  • sterowania silnikiem;
  • swobodny;
  • zablokowany.
Sprawdź więcej informacji o produkcie: Quanser Żyroskop

 

Wszystkie osie zamontowane są na pierścieniach ślizgowych, dzięki czemu mogą bez ograniczeń obracać się w każdą stronę. Co więcej, możliwe jest łatwe rozbudowanie różnych scenariuszy testowych, w zależności od wybranego eksperymentu. Zestaw zawiera wszystkie elementy potrzebne do szybkiego uruchomienia stanowiska:

  • wzmacniacz;
  • płytkę akwizycji danych;
  • moduł do MATLAB® Simulink lub LabVIEW;
  • podręcznik użytkownika i materiały dydaktyczne.
Sprawdź więcej informacji o produkcie: Quanser Żyroskop o 3 Stopniach Swobody
 

Wirtualne laboratorium Quanser a efekt żyroskopowy

Kolejną metodą na zgłębienie efektu żyroskopowego jest wirtualne laboratorium, które umożliwia przeniesienie fizycznego laboratorium do domu studentów. Można nim łatwo sterować za pomocą środowiska MATLAB® Simulink, czyli podobnie jak w przypadku fizycznego laboratorium. Ciekawym rozwiązaniem jest także digital twin.

Więcej informacji na ten temat znajdziesz w artykule: Digital twin, czyli cyfrowy bliźniak

 

Licencja oprogramowania MATLAB® Simulink nie jest zawarta w zestawie z urządzeniami.

Skontaktuj się z nami