Rozvoj zručností študentov pri riadení mechatronických sústav

Basic informations

Thematic area: komisia č. 2 pre nové technológie, metódy a formy vo vzdelávaní

Project name (Slovak): Rozvoj zručností študentov pri riadení mechatronických sústav

Project name (English): Students’ Skills Development at Control of Mechatronic Systems

Start of project: 2010

End of project: 2011

Condition of project: Ukončený

Project number: 103-039TUKE-4/2010

Project leader: doc. Ing. František Ďurovský, PhD.

University: Technická univerzita v Košiciach

Department: Fakulta elektrotechniky a informatiky

Anotácia originálnych výsledkov riešenia projektu v slovenskom jazyku

Pre zlepšenie praktických technických zručností študentov pri výučbe riadenia mechatronických systémov je potrebné vytvoriť študentom dostatočný priestor tak na teoretické oboznámenie sa s riadenou sústavou, ako aj pre experimentálnu prácu na fyzikálnom modeli alebo reálnom zariadení. Pri redukovanom rozsahu priamej výučby je preto vhodné časť teoretických prác presunúť mimo laboratória s využitím moderných elektronicky podporovaných metód výučby. Čas v laboratóriu sa potom využije na konzultácie a experimenty na reálnych modeloch. Hlavným cieľom projektu bolo vytvorenie fyzikálnych modelov mechatronických sústav vhodných pre hromadnú výučbu. Na tieto účely boli použité:

• komerčne dostupné stavebnice - robotické stavebnice BIOLOID. Stavebnica umožňuje zostavenie jednoduchých elektromechanických modelov. Stavebnica bola doplnená o vlastný servisný program a rozhrania pre real-time riadenie z prostredia Matlab/Simulink.
• učebné standy zostavené z komponentov reálneho vozidla Škoda Superb,
• účelovo zostavené fyzikálne modely kontinuálnej výrobnej linky, priameho a inverzného kyvadla a mobilného robota,
• 2 malé jednomiestne elektromobily vyrobené v rámci študentských zadaní,
• priemyselný robot s otvoreným riadiacim systémom.

Zostavené fyzikálne modely sú doplnené o referenčné virtuálne modely, na ktorých si študenti budú môcť bez prítomnosti učiteľa overiť správnosť svojho návrhu riadenia dynamickej sústavy. Súčasťou projektu je aj spracovanie študijných e-learningových materiálov, umožňujúcich takúto výučbu. Učebné materiály k projektu sú umiestnené na stránke: andromeda.fei.tuke.sk.

Ďalšou aktivitou projektu bola podpora talentovaných študentov pri ich príprave a účasti na národných a medzinárodných technických súťažiach: Robot Challenge (Viedeň), ISTROROBOT (Bratislava) a Bosch Electromobile Race (Miskolc, HU).

Description of original results of the project in English

The student's technical skills development at control of mechatronic systems is conditioned by appropriate  conditions both to theoretical familiarization with controlled plant and to experimental work on physical model or real plant too. Due to reduced range of lessons it is appropriate to move some theoretical lessons outside the labs by applying new electronically supported teaching methods. The time spend in laboratory could be used for consultations and work on real physical models. The main goal of project was design and creating of physical models of mechatronic systems suitable for collective learning. The next approaches were used to fulfill the purpose:

• commercial kits - robotic kit BIOLOID. The kit is intended to assembling of simple electromechanical models. The kit was supplemented by service program tool and interface for real-time control from Matlab/Simulink environment.
• teaching stands based on real vehicle components (Škoda Superb),
• intentionaly assembled physical models of continuous production line, direct and inverted pendulum and mobile robot,
• 2 small single-person electrical vehicles, made within the frame of student's works,
• industrial robot with open access control system.

Assembled physical models are completed with virtual reference models. The models help students to verify their projects without teacher. Project includs preparing of electronical study materials supporting this kind of teaching. Study materials are available on web page: andromeda.fei.tuke.sk.

Next activitiy of project was skilled students support in their preparation for national and international technical competitions: Robot Challenge (Vienna, Austria), ISTROROBOT (Bratislava, SK) and Bosch Electromobile Race (Miskolc, HU).

 

Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA

	Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA	Capital expenditures in €
Drawn in year 2010	8 638,43	2 541,00
Drawn in year 2011	13 755,57	3 118,72
Pumped for the entire period of the project	22 394,00	5 659,72

List of project outcomes for the entire solution

Publishing activity

Category code	Specific output, name (ISBN, number of pages a i.)
ADE	P. Bauer, V. Fedák: Teaching Electrical Drives and Power Electronics: eLearning and Beyond. AUTOMATIKA 51(2010) 2, 166–173, ISSN 0005–1144.
ADE	P. Bauer, V. Fedák: Philosophy of Interactive E-learning for Power Electronics and Electrical Drives: a Way from Ideas to Realization. Journal of Power Electronics (JPE), Korea, Vol. 10, no. 6 (2010), p. 587-594. ISSN :1598-2092.
ADE	Viliam FEDÁK, František ĎUROVSKÝ, Peter KEUSCH: E-learning in Mechatronics Supported by Virtual Experimentation. Chapter in E-Learning / Book 4. INTECH - Open Access publisher of Scientific Books and Journals. Rijeka, Croatia. Editor" Dr. Sergio Kofuji, Brazil. 24 p. ISBN 979-953-307-688-0 (v tlači).
ADF	M.Hric, F. Ďurovský, V. Fedák: Model kontinuálnej linky pre praktickú výučbu riadenia mechatronických systémov.In: Strojárstvo extra. - ISSN 1335-2938. - č. 5 (2010), s.18/1-18/4. (CD-ROM)
ADF	Karol Kyslan, Peter Keusch, František Ďurovský: HIL simulácia mechatronických systémov s využitím komerčných meničov. 2011.In: ATP Journal. Č. 2 (2011), s. 44-46. - ISSN 1335-2237
ADF	F. Ďurovský, J. Kaňuch: Kreslenie výkresovej dokumentácie v elektrotechnike. In: ATP Journal. č. 4 (2011), s. 1-13. - ISSN 1336-233X Spôsob prístupu: http://www.atpjournal.sk/buxus/docs/Durovsky_WEB.pdf...
AFC	F. Ďurovský, V. Fedák: Integrated Mechatronic Systems Laboratory. 14the Int. Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-EPMC 2010, Ohrid, Macedonia. 6-8 September 2010. ISBN 978-1-4244-7854-5 / IEEE Catalog Number CFP1043A-DVD. pp. S5-1-S5-5.
AFC	F. Ďurovský, K. Kyslan, P. Keusch, V. Fedák: Load Torque Emulator in Testing Power Converters for Small Vehicles. In: 24. microCAD : international scientific conference, 18-20 March 2010 : Section K : Electrotechnics and Electronics. - Miskolc : University of Miskolc, 2010. - ISBN 978-963-661-915-2. - pp. 19-26.
AFC	V. Fedák, M. Hric, F. Ďurovský: Laboratory model of a continuous line with multimotor drive. In: 24.microCAD : International Scientific Conference : 18-20 March 2010, Miskolc. - Miškolc : ITTC, 2010. – ISBN 978-963-661-915-2. - pp. 27-34.
AFC	F. Ďurovský, V. Fedák, M. Hric, K. Kyslan: Inovácia výučby mechatronických systémov na FEI TU v Košiciach. Sympózium učiteľov elektrických pohonov, SYMEP 2010. VUT Brno, 14-16. sept. 2010. pp. 3-9. - ISBN 978-80-214-4154-5
AFC	T. Balogh, V. Fedák, F. Ďurovský: Field-Oriented Control of the BLDC Motor. XXV, microCAD International Scientific Conference: Section I: Electrical Engineering: 31.3.- 1.4.2011: Miskolc, Miskolci Egyetem Inovációs és Technológia Transzfer Centruma, 2011, pp. 1-6. - ISBN 978-963-661-962-6
AFC	T. Balogh, V. Fedák, F. Ďurovský: Modeling and Simulation of the BLDC Motor in MATLAB GUI. Proceedings of the 2011 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE 2011. Gdansk University of Technology, Poland, ISBN 978-1-4244-9311-1, pp. 1403-1407.
AFD	M.Hric, F. Ďurovský, V. Fedák: Model kontinuálnej spracovateľskej linky pre praktickú výučbu riadenia rozsiahlych mechatronických systémov. In: Automatizácia a riadenie v teórii a praxi ARTEP 2010 : workshop odborníkov z univerzít, vysokých škôl a praxe v oblasti automatizácie a riadenia : zborník príspevkov : 24.2.-26.2. 2010, Stará Lesná, SR. - Košice : TU, 2010. ISBN 978-80-553-0347-5. - S. 15-1-15-8. (CD-ROM)
AFD	K. Kyslan: Load torque emulator based on industrial converters. In: SCYR 2010: 10th Scientific Conference of Young Researchers of Faculty of Electrical Engineering and Informatics Technical University of Košice: Proceedings from conference: May 19th, 2010, Košice, Slovakia. - Košice: FEI TU, 2010. – ISBN 978-80-553-0423-6. - pp. 95-97.
AFD	M. Hric: Model of production line with multi-motor drive. In: SCYR 2010: 10th Scientific Conference of Young Researchers of Faculty of Electrical Engineering and Informatics Technical University of Košice : proceedings from conference: May 19th, 2010, Košice, Slovakia. -Košice : FEI TU, 2010. - ISBN 978-80-553-0423-6. - pp. 66-68. (CD-ROM).
AFD	P. Bauer, V. Fedák: Remote Controlled Experiments in Electrical Engineering: A Survey. Conference Proceedings, 8th International Conference on Emerging eLearning Technologies and Applications, October 27-29 2010, Stará Lesná SK, pp. 297-306. ISBN 978-80-8086-166-7.
AFD	V. Fedák, F. Ďurovský, P. Keusch: Blended Learning in the Laboratory of Mechatronic Systems Control. ICETA 2010. Conference Proceedings, 8th International Conference on Emerging eLearning Technologies and Applications, October 27-29 2010, Stará Lesná SK, pp. 205-210. ISBN 978-80-8086-166-7.
AFD	K. Kyslan, M. Hric, P. Nguyen: Dynamic Emulation of Mechanical Loads - an Overview of Speed Control Structures: 1.elektronický optický disk (CD-ROM).In: SCYR 2011: 11th Scientific Conference of Young Researchers of Faculty of Electrical Engineering and Informatics Technical University of Košice : proceedings from conference : May 17th, 2011 Herľany, Slovakia. - Košice : FEI TU, 2011 S. 75-78. - ISBN 978-80-553-0644-5
AFD	K. Kyslan: Dynamic Emulation of Mechanical Loads. In: Central European school of doctoral study : 20. - 22.9.2011 : Trenčianske Teplice. - Žilina : EDIS, 2011 S. 56-60. - ISBN 978-80-554-0421-9
AFD	K. Kyslan, F. Ďurovský: An Approach to Dynamic Emulation of Mechanical Loads. 1.elektronický optický disk (CD-ROM).In: 17th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics, EDPE 2011 (Proceedings): 5th Joint Slovak-Croatian Conference: 28. - 30.9.2011, Stará Lesná, Slovakia. - Košice : Technical University, 2011 S. 308-312. - ISBN 978-80-553-0734-3
AFD	Godem A. Ismeal, V. Fedák: Comparison between Conventional PID and Fuzzy PID Controllers for DC Drives. 17th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics, EDPE 2011, Stará Lesná, Slovakia, pp. 144-147, ISBN 978-80-553-0734-3.

Other outcomes (eg e-learning, websites, virtual laboratory, training, courses, workshops and the like.)

Output name	Description of output	Link
Virtuálne laboratórium riadenia mechatronických systémov	Webová stránka projektu vytvorená v rámci riešenia predchádzajúceho projektu, ktorá je priebežne dopĺňaná o virtuálne modely a učebné materiály vytvorené v rámci riešenia súčasného projektu	andromeda.fei.tuke.sk

Final evaluation of the commission KEGA

Splnil ciele výborne.