Atrakcyjne i efektywne nauczanie zagadnień serwonapędów za pomocą platformy ePEDlab

Kazimierz Gierlotka, Grzegorz Jarek, Michał Jeleń, Jarosław Michalak

Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny

W artykule zostanie zaprezentowany zestaw interaktywnych narzędzi wspomagających proces nauczania przedmiotów związanych z napędem elektrycznym. W ramach projektu dofinansowanego z środków funduszy EOG i norweskich opracowano platformę internetową ePEDlab, zawierającą interaktywne materiały teoretyczne oraz modele symulacyjne. Zawartość strony internetowej podzielona została na dwa kursy: podstawowy – odpowiadający studiom inżynierskim i zaawansowany – dedykowany słuchaczom studiów magisterskich. Dzięki wykorzystaniu środowiska Mathematica możliwe było przygotowanie materiałów wykładowych pozwalających użytkownikom na interakcję z treścią, np. poprzez zmianę parametrów prezentowanych charakterystyk i przebiegów czasowych. Materiały symulacyjne zostały skorelowane z tematyką ćwiczeń laboratoryjnych. Dzięki temu stanowią one wygodne uzupełnienie ćwiczeń praktycznych i mogą zostać użyte zarówno jako forma przygotowania przed zajęciami laboratoryjnymi jak i jako uzupełnienie wiedzy i pomoc przy opracowywaniu sprawozdania z ćwiczeń. Do opracowania modeli symulacyjnych wykorzystano oprogramowanie GeckoCIRCUITS, które umożliwia wygenerowanie apletów Javy, gotowych do umieszczenia na stronie internetowej lub uruchomienia po pobraniu na komputer.
Jako przykład wykorzystania platformy ePEDlab zostanie przedstawione zagadnienie sterowania serwonapędów elektrycznych. Jest to najbardziej zaawansowana rodzina układów napędowych, adresowana do dynamicznych i precyzyjnych aplikacji. Pod względem dydaktycznym konieczne jest z jednej strony przedstawienie zasady działania silnika synchronicznego z magnesami trwałymi oraz sposobów pomiaru położenia kątowego wału silnika. W układzie sterowania należy wytłumaczyć warstwę wewnętrzną, czyli metody regulacji położenia oraz zewnętrzną – kształtowanie profili ruchu. Nabycie tej wiedzy wspomagają przedstawione materiały teoretyczne i symulacyjne. Podczas zajęć laboratoryjnych studenci korzystają z przemysłowych rozwiązań serwonapędów łącząc wiedzę teoretyczną z praktycznymi umiejętnościami parametryzacji serwosterowników. W publikacji zostanie podkreślone wzajemne uzupełnianie się wszystkich narzędzi dydaktycznych: interaktywnych materiałów teoretycznych, modeli symulacyjnych, systemów szybkiego prototypowania i serwonapędów w wykonaniu przemysłowym.