1.3. Разработка структуры Интернет – подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой сау с помощью частотных критериев устойчивости

Рост НТП приводит к непрерывному увеличению объема знаний, которыми должны овладевать специалисты отраслей народного хозяйства, в том числе и дистанционным путем. В настоящее время в этой сфере обучения ведется интенсивный поиск новых методов и средств повышения эффективности методов и форм обучения. Один из перспективных способов обучения - это использование автоматизированных обучающих систем (АОС).

Проблема создания автоматизированных обучающих систем в целом зависит от решения следующих основных задач:

1. Создание информационного обеспечения автоматизированных обучающих систем, разработка которого связана с:

- решением проблемы построения информационно логического обеспечения, необходимого для создания логики процесса управления обучением в диалоговом режиме;

- наполнением системы конкретными материалами.

2. Разработка математического обеспечения или нахождение программных продуктов, специально предназначенных для разработки систем такого класса, при этом:

- основной задачей является создание модельного обеспечения (т.е. создание модели анализа ответов обучаемого);

- организация необходимых вычислений при составлении полного отчета по результатам тестирования и обучения.

3. Организация алгоритмического и программного обеспечения, ведения диалога для процесса обучения.

4. Создание алгоритмического обеспечения функционирования всех блоков, моделей, составляющих АОС.

5. Создание программного обеспечения, связанного с выбором алгоритмического языка программирования или макроязыка конкретного пакета и написание разработанных алгоритмов обучения на выбранном языке для ввода в ЭВМ.

6. Наличие технического обеспечения, которое связано с выбором технических средств, необходимых для работы подсистемы.

Разработка структуры обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости является одной из наиболее трудоемких частей диплома.

Основная задача — установление последовательности этапов переработки информации в системе, то есть создание алгоритма функционирования системы в целом, а также алгоритмов, составляющих систему блоков и модулей. При этом необходимо учитывать один из важнейших этапов создания автоматизированных систем обучения — принцип модульности, предполагающий дискретность структуры системы и ее частей. В этом случае в процессе работы с подсистемой обеспечивается возможность замены и редактирования, по мере надобности, определенных модулей. Соблюдение этого принципа придает подсистеме необходимую гибкость и подвижность в плане приспосабливаемости, расширения и обновления.

Структура обучающей Интернет–подсистемой для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости представлена на рис.1.19.

Рис. 1.19 Структура Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости

Как видно из рисунка, обучающая подсистема состоит из 7-ти основных блоков:

1. Блок управления обучающей Интернет–подсистемой для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости.

2. Блок обучения.

3. Блок контроля знаний.

4. Блок лабораторного исследования.

5. Блок базы знаний по частотным характеристикам разомкнутой и замкнутой САУ и частотным показателям качества для оценки устойчивости САУ.

6. Блок управления интерфейсом.

7. Блок помощи по работе с Интернет–подсистемой для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости.

Блок управления обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости — первый по значимости блок системы. Он занимает главное положение в структуре. Блок управления обучающей Интернет – подсистемой для лабораторного исследования выполняет все диспетчерские функции в системе, определяет последовательность вызова подпрограмм, передачи промежуточных результатов между модулями и для вывода пользователю.

Блок обучения — представляет собой иллюстрированное изложение теоретических сведений по частотным и логарифмическим частотным характеристикам разомкнутой и замкнутой САУ и частотным показателям качества для оценки их устойчивости. В результате отбора, анализа и систематизации информации были выделены разделы необходимые для выполнения лабораторного практикума.

Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧX) .

Амплитудная частотная характеристика (ЯЧХ) .

Фазовая частотная характеристика (ФЧХ) .

Вещественная частотная характеристика (ВЧК) .

Мнимая частотная характеристика (МЧХ) ..

Логарифмическая амплитудная частотная характеристика (ЛАЧХ) .

Логарифмическая фазовая частотная характеристика (ЛФЧХ)

Для исследования замкнутой системы с передаточной функцией используются понятия, формулы и характеристики, аналогичные, тем, что рассмотрены выше для разомкнутой системы.

Для создания обучающего раздела подсистемы был использован html-редактор Macromedia Dreaweaver 4.0 и графический редактор Adobe Photoshop 6.0

Блок допуска включает в себя два различных варианта тестирования, позволяющих объективно оценить знания студентов.

“Полный допуск” позволяет определить общий уровень подготовки. Данный режим рассчитан на студентов, уже имеющих достаточный уровень знаний по курсу «Основы теории управления».

Данный вариант контроля позволяет определить степень подготовленности студента по всей теме «Частотные и логарифмические частотные характеристики разомкнутой и замкнутой САУ и частотные показатели качества для оценки их устойчивости». Студенту предлагается ответить на все 14 вопросов.

После каждого ответа студенту сообщается верно или неверно он ответил на вопрос. В конце тестирования выставляется оценка.

“Экспресс-допуск” рекомендуется для защиты лабораторной работы.

“Экспресс-допуск” позволяет определить, насколько студент овладел необходимыми знаниями и умениями в процессе выполнения лабораторной работы по изучению частотных и логарифмических частотных характеристик разомкнутой и замкнутой САУ и частотных показателям качества для оценки их устойчивости.

Предполагается, что основные теоретические сведения студенту уже известны и лабораторная работа выполнена в полном объеме. В данном режиме контроля по желанию преподавателя студенту задается от 5 случайно выбранных вопросов.

Тестирование в режиме “Экспресс-допуск” проводится с учетом времени. На каждый ответ дается по 60 секунд. Если студент не успевает ответить в течение 60 секунд, ответ приравнивается к неверному.

В процессе тестирования студенту не сообщается верно или неверно он отвечает. Только после окончания тестирования сообщаются результаты и оценка.

Блок лабораторного исследования — управляет подсистемой лабораторного исследования.

В ходе лабораторного исследования необходимо провести моделировании на ЭВМ частотных характеристик разомкнутой и замкнутой системы, логарифмических частотных характеристик разомкнутой системы, осуществить расчет частотных показателей (оценок) качества и анализ устой­чивости САУ с помощью частотных критериев устойчивости при зада­нии параметров передаточной функции разомкнутой системы W(р). При этом исследуется влияние параметров передаточной функции W(р) на изменение частотных характеристик и оценок качества, на устой­чивость САУ для случаев, когда разомкнутая система:

а) является устойчивой;

б) находится на границе устойчивости (имеет Нулевой корень характеристического уравнения);

в) является неустойчивой.

Лабораторная работа выполняется в следующем порядке:

1. Необходимо задать значения параметров передаточной функции W(р), соответ­ствующие устойчивой (находящейся на границе устойчивости; неустойчивой) разомкнутой системе;

2. провести моделирование частотных и логарифмических частотных характеристик разомкнутой и замкнутой САУ,

3. провести расчет частотных показателей качества;

4. провести оценку устойчивости замкнутой САУ.

К числу основных частотных оценок качества САУ в лабораторной работе рассматриваются:запас устойчивости по амплитуде (или по модулю) (в линейном масштабе) и (в логарифмическом масштабе); запас устойчивости по фазе ; показатель колебательности ; резонансная частота ; частота среза ; частота , соответствующая полосе пропускания замкнутой системы.

В основе выбора именно такой структуры обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости лежит требование к простоте логики системы.

Таким образом, разработанная структура обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости является достаточно мощным инструментом, на базе которого можно разработать многообразные сценарии обучения или тестирования. Кроме того, следует отметить тот факт, что разработчики подсистемы заложили в нее возможность включения в одну тему любого количества разделов.