从2019年底始,新冠肺炎疫情(以下简称“新冠疫情”)肆意蔓延,对人们的学习、工作和生活造成了严重的影响。与其他社会组织一样,高等院校面临着前所未有的挑战。后疫情时代,远程授课成为高校解决这一难题的途径之一。巴西圣保罗毛阿理工学院(Instituto Mauá de Tecnologia,以下简称“IMT”)的雨果·伯纳德斯(Hugo Bernardes)和他的同事们,基于Quanser QUBE-Servo 2成功部署了一个远程控制系统实验室。
解决方案
允许学生远程访问实验室
IMT电气工程系的控制系统实验室配备了十台QUBE-Servo 2单元。这些设备主要用于大学本科的控制理论课程教学,帮助学生通过上手实操和练习的方式去学习传递函数、建模、系统稳定性和先进控制技术等课题。
受新冠疫情影响,学生们进入校园受到限制,该系开始尝试多种方法来远程访问实验室硬件。根据伯纳德斯教授的说法,“ 也有人使用相机,可以拍摄和传输系统中发生的一切,如伺服电机的测试和控制。” 最终,伯纳德斯教授和他的同事们决定使用虚拟专用网络(VPN),允许学生远程访问实验室的计算机,如下图所示:
IMT的远程实验室配置图
实现方式
通过修改原有QUBE课程中的标准LabVIEW® VIs,在VI的前面板上添加了实验装置的视频流反馈来实现学生实时获取系统状态的功能。在通过Zoom进行的实验课程会议中,学生和教师能够共享他们的屏幕,共同进行实验和解决实验问题。
修改后的LabVIEW VI前面板包括实验装置的视频源
结果
IMT的团队通过使用10台QUBE-Servo 2设备进行远程访问,成功完成了一个学期的实验课程。这对伯纳德斯教授来说是一个重要的成就,因为这能给他提供一个急需的手动实操实验,这些实操练习在控制理论这种理论密集型课程中起着至关重要的作用。参加该课程的学生也对这种教学模式表示接受和认可。电子工程专业的学生费利佩·洛佩斯(Felipe Lopes)说:“我相信远程使用Quanser QUBE-Server 2对学习控制系统非常有益,因为经验和技术工作与理论课一样重要。这些工具有助于理解理论的实际应用”。为了更好地使用QUBE-Servo 2进行自主学习,该系教学团队正在为他们的控制系统课程开发更多远程实验。