УДК 004.42

ПРИМЕНЕНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ СТЕНДОВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ

Карандеева Ирина Юрьевна
Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова
студентка 2 курса направления подготовки «Прикладная информатика»

Аннотация
В данной статье рассмотрена возможность путем разработки и внедрения виртуальных стендов в образовательный процесс повысить в целом качество и эффективность технического образования в высших учебных заведениях.

Ключевые слова: , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Карандеева И.Ю. Применение виртуальных стендов в учебном процессе в целях повышения качества и эффективности образования // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2020/01/91248 (дата обращения: 15.09.2020).

На сегодняшний день одним из главных недостатков обучения в высших учебных заведениях является низкий уровень интерактивности между студентами и изучаемыми ими предметами. Одним из других возможных путей решения данной проблемы является моделирование и разработка специальных программных обеспечений, таких, например, как виртуальные стенды, способных производить имитационное моделирования работы различных технических систем, в частности, асинхронных двигателей. При этом повышение качества управления асинхронными двигателя в виду пребывания их в условиях информационной неопределенности [1] является достаточно сложной задачей в электроэнергетике [2].

На практике чаще всего применяют специализированные программные продукты, самый известных и которых это Matlab/Simulink [3], пример схемы асинхронного двигателя в данной программе представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Пример трехфазного асинхронного двигателя в среде Matlab/Simulink

 

В работе [4] были продемонстрированы возможности реализации и внедрения в асинхронный двигатель адаптивного нейроконтроллера. Однако недостаток использования данной программы в образовательных целях в ее чрезмерной дороговизне (несколько тысяч рублей за 1 рабочее место). В то же время для работы группы студентов стоимость может превысить рентабельность от использования данного продукта. Другим недостатком данного продукта является его чрезмерная перегруженность функционалом: многое, что входит в данный продукт в реальности не нужно в учебном процессе.

Этим обосновывается разработка индивидуальных виртуальных стендов для реализации определенных задач, выполнения определенных лабораторных работ, без загромождения ненужным функционалом. Впоследствии, внедрение таких программных обеспечений в учебный процесс позволит значительно повысить связь студентов с изучаемым им предметом и улучшить понимание данного предмета в целом [5]. В качестве примера можно привести интерфейс, разработанного на языке С++, виртуального стенда асинхронного двигателя, позволяющего внедрять в работу двигателя адаптивный нейроконтроллер [6]. Адаптивный нейроконтроллер представляет из себя искусственную нейронную сеть, которую в свою очередь можно настраивать, в частности, увеличивать количество нейронов в скрытых слоях или же количество самих слоев нейросети и впоследствии проводить имитационное моделирование проходящих процессов в асинхронном двигателе с учетом и без адаптивного нейроконтроллера. В качестве библиотеки реализующей различные алгоритмы искусственных нейронных сетей выступает многоязыковая коллекция алгоритмов для решения задач в области численного анализа и обработки данных – ALGLIB [7]. Данная библиотека обладает огромным количеством достоинств, в частности, простотой компиляции.

Интерфейс данного виртуального стенда представлен на рисунке 2:

 

Рисунок 2 – Оконный интерфейс виртуального стенда асинхронного двигателя с адаптивным нейроконтроллером

Результаты имитационного моделирования показали положительный эффект от внедрения адаптивного нейроконтроллера, в частности, снижение пульсации электромагнитного момента, что говорит о повышении качества управления таким техническим объектом, как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. А это в свою очередь позволяет студентам, работающим с данным виртуальным стендом, более углубленно разобраться в самих механизмах работы асинхронного двигателя и адаптивного нейроконтроллера.

Таким образом, можно констатировать целесообразность разработки и внедрения виртуальных стендов в образовательный процесс высших учебных заведений, так как это позволит значительно повысить понимание даже достаточно сложных процессов, изучаемых на технических специальностях в высших учебных заведениях.


Библиографический список
  1. Исаков, А.С. Синтез алгоритмов управления частотно-регулируемым электроприводом в условиях информационной неопределенности: дис. канд. техн. наук / Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики. – Санкт-Петербург, 2009 – 140 с.
  2. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» ⎯ Иваново, 2008.⎯298 с.
  3. MATLAB и Simulink центр компетенций компании. URL: https://matlab.ru/products/ (дата обращения 05.11.19)
  4. Карандеев Д.Ю., Энгель Е.А. Прямое управление моментом асинхронного двигателя с использованием адаптивного нейроконтроллера в условиях неопределенности / Интернет-журнал «Науковедение» Том 7, №5 (2015).
  5. Черткова Е.А. Методология разработки компьютерных обучающих систем для сферы образовательных услуг / Педагогические науки. 2013. № 1. С. 75-78.
  6. Карандеев Д.Ю., Энгель Е.А. Реализация виртуального стенда асинхронного двигателя на базе адаптивного нейроконтроллера в условиях неопределенности / Научное обозрение. 2015, 22 C. 276-280 ISSN 1815-4972.
  7. ALGLIB. Open source. URL: http://alglib.sources.ru/ (дата обращения 01.12.19)


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Карандеева Ирина Юрьевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация