A Universidade de Purdue constrói uma ponte direcionada à

A Universidade de Purdue constrói uma ponte direcionada à indústria com o CompactRIO
"Mantivemos uma experiência educacional
descomprometida, ao mesmo tempo em que
introduzimos o novo hardware, pois, desse modo,
os alunos não ficam sobrecarregados com excesso
de atividades quando utilizaram a programação
gráfica em LabVIEW. Os alunos também
desfrutaram dos benefícios da utilização de
métodos de controle automáticos em seus projetos
de graduação, para um âmbito muito maior do que
antes."
- Dr.Galen King, Purdue University
O desafio:
Restaurar um método ultrapassado com métodos de computação analógica, utilizado para ensinar técnicas de projeto e teorias sobre controladores
aos alunos, dentro do curso de Sistemas de Controle Automáticos, na Escola de Engenharia Mecânica da Universidade de Purdue.
A solução:
Utilizar o software NI LabVIEW e o hardware NI CompactRIO para criar uma experiência prática avançada, a qual os alunos possam utilizar para
migrar do projeto para a prototipagem em apenas um semestre. Eles também adquirem habilidades que possam aplicar em seus projetos
profissionais e carreiras na indústria.
Autor(es):
Dr.Galen King - Purdue University
Mantendo-se atualizado com o hardware moderno
Sistemas de Controle Automáticos (ME 475) é um curso é um curso necessário dentro do projeto clássico de controladores que ensina métodos
baseados em Transformada de Laplace, incluindo as técnicas do Lugar das Raízes do domínio da frequência. A computação analógica fizeram parte de
um método lógico de ensinar essas técnicas para projeto de controladores durante vários anos; porém, como a teoria do curso ainda é uma abordagem
introdutória muito ligada à audição para estudar o projeto de controle, as implementações de hardware para controladores que nossos alunos
provavelmente verão mudaram dramaticamente. Então, de um ponto de vista prático, foi necessário renovar o laboratório. Desenvolvemos um conteúdo
para laboratório, em apoio aos programas de software e recursos educacionais, a fim de completar essa renovação.
Escolhendo uma solução de tecnologia de ponta
Essa renovação possuiu diversos objetivos, tanto para o aspecto prático, como para o pedagógico. De um ponto de vista prático, a computação
analógica foi se tornando difícil de ser mantida, devido à falta de peças de substituição adequada, grandes níveis de frustração dos alunos, devido a
falhas de equipamentos, e a percepção dos estudantes de que não seriam expostos a equipamentos similares em suas carreiras. Para atualizar o
laboratório, escolhemos o CompactRIO (http://www.ni.com/compactrio/) e o LabVIEW (http://www.ni.com/labview/). A National Instruments oferece
hardware já difundido na indústria e uma solução de software acessível e altamente integrada, que garante que os alunos sejam expostos à mesma
tecnologia utilizada na indústria, sem terem que se tornar experts em programação textual para implementarem seus projetos. Além disso, pelo fato de os
produtos da NI possuírem tecnologia de ponta e serem apoiada em garantia e suporte técnico, sabemos que essa solução irá durar por muitos anos.
Introduzindo os alunos à nova experiência em laboratório
Com base em nossas necessidades, equipamos nossos laboratórios com 10 sistemas CompactRIO. A cada semana, os alunos programam seus
algoritmos de controle em LabVIEW, utilizando o módulo LabVIEW Control Design and Simulation (http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/202186)
para simular e implementar esses algoritmos. Depois de validá-los, os alunos implementam o mesmo código no sistema CompactRIO, aproveitando as
vantagens do LabVIEW para programar o FPGA no módulo do CompactRIO. Inicialmente, nós pensamos que programar um FPGA seria algo acima do
nível de conhecimento de nossos alunos, então fornecemos esse código a eles. Para nossa surpresa, foi despertado um enorme interesse nos alunos
em programar seus FPGAs por conta própria. Agora, durante as primeiras poucas semanas desse curso, os alunos empregam seu tempo criando
códigos básicos em FPGA para utilizá-los durante todo o restante do semestre, como lógicas simples para saídas PWM ou encoders de quadratura. No
final de cada semestre, os alunos são escalados para completar um projeto com uma planta de controle customizada, construída por eles mesmos ou
fornecida pela Quanser – Alliance Partner da National Instruments. Os alunos podem modificar seus códigos em FPGA desde o começo do semestre,
para completarem seus projetos com sucesso.
O impacto sobre os alunos
Assim que os alunos completarem seus estudos de graduação, espera-se que eles entreguem um projeto final, implementando as habilidades que eles
desenvolveram durante o curso. Como resultado do curso de Sistemas de Controle Automáticos, os alunos da Purdue estão agora utilizando suas
habilidades com FPGA para o projeto de seus trabalhos de graduação. Foi um resultado inesperado, mas também muito bem-vindo. A Purdue possui
quatro sistemas CompactRIO, que estão disponíveis para utilização em projetos finais. Por conta da demanda de utilizar essas unidades em projetos de
graduação ser muito alta (devido aos alunos terem sido expostos à plataforma do CompactRIO em Sistemas de Controle Automáticos), nós exigimos que
os alunos apresentem uma justificativa sobre como eles pretendem utilizar a tecnologia CompactRIO em seus projetos, antes de emprestar os módulos.
A primeira exposição ajuda os alunos a traduzir a teoria de controle em projetos do mundo real de maneira muito mais eficiente que antes. Os projetos
possuem um nível tão alto, que a universidade e nossos alunos ganharam exposição nacional através de entrevistas de televisão sobre seus projetos
(por exemplo, “The Snobot”, na CNN) e o compartilhamento do conteúdo de nosso curso. Por fim, A National Instruments nos convidou para revelar os
resultados de nossa renovação dos laboratórios na conferência anual do NI Week de 2011, dando-nos a oportunidade de compartilhar nosso sucesso
com grandes educadores e experts na indústria ao redor do mundo.
Conclusão
A transformação laboratorial nos ajudou a atingir diversos objetivos educacionais, incluindo a exposição dos alunos a controladores de tempo real
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A transformação laboratorial nos ajudou a atingir diversos objetivos educacionais, incluindo a exposição dos alunos a controladores de tempo real
modernos e similares aos que eles provavelmente experimentarão em suas carreiras profissionais e permitindo que os alunos projetem utilizando
computadores de tempo real e FPGAs. Mantivemos uma experiência educacional descomprometida, ao mesmo tempo em que introduzimos o novo
hardware, pois, desse modo, os alunos não ficam sobrecarregados com excesso de atividades de programação, quando utilizaram a programação
gráfica do LabVIEW. Os alunos também desfrutaram dos benefícios da utilização de métodos de controle automáticos em seus projetos de graduação,
para um âmbito muito maior do que antes.
Informações do autor:
Dr. Galen King
Universidade de Purdue
West Lafayette, IN 47907
Estados Unidos
Informações do autor:
Dr.Galen King
Purdue University
West Lafayette, IN 47907
Estados Unidos
Figura 1
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Figura 2
Informações legais
Esse estudo de caso (esse "estudo de caso") foi desenvolvido por um cliente da National Instruments ("NI"). ESSE ESTUDO DE CASO É FORNECIDO "COMO
ESTÁ", SEM GARANTIAS DE QUALQUER NATUREZA E SUJEITO A DETERMINADAS RESTRIÇÕES, COMO ESTABELECIDO DE FORMA MAIS ESPECÍFICA
NOS TERMOS DE USO DA NI.COM (http://ni.com/legal/termsofuse/unitedstates/us/ (http://ni.com/legal/termsofuse/unitedstates/us/)).
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