Liquid Instrument의 강력한 다중 기기 모드는 Moku:Go, Moku:Lab 및 Moku:Pro에서 사용할 수 있습니다. Moku:Go에는 자신만의 혼합 신호 테스트 벤치를 생성하기 위한 두 개의 구성 가능한 계측기 슬롯이 있습니다. 두 개의 장비를 동시에 사용하면 이 휴대용 장치에 대한 새로운 응용 프로그램이 잠금 해제되고 고급 시스템과 개념을 보다 쉽게 설정하고 탐색할 수 있습니다.
Moku:Go
Moku:Go는 14개 이상의 실험실 기기를 하나의 고성능 장치에 결합하고 아날로그 입력 2개, 아날로그 출력 2개, 디지털 I/O 핀 16개 및 통합 전원 공급 장치 옵션을 제공합니다.
제어 시스템에 익숙한 사람이라면 플랜트, 컨트롤러, 소프트웨어 또는 하드웨어 인터페이스, 전원 공급 장치 등 기본 장비 세트를 사용해 작업해야 했습니다. 이들 각각은 일반적으로 그날의 중점 프로젝트를 위해 설정 및 제어되어야 하는 별도의 상자입니다.
이 모든 장비를 하나의 장치로 결합할 수 있다면 어떨까요? 이것이 Moku:Go의 목적입니다. 학생들이 강의에서 배운 이론을 적용하는 데 더 집중하고 여러 장비를 설정하는 데 귀중한 실험실 시간을 낭비하지 않도록 실험실 작업 공간과 작업 흐름을 단순화합니다.
다중 장비 모드란 무엇입니까?
다중 장비 모드를 추가하면 사용자는 더 적은 장비로 더 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 디지털 PID 컨트롤러에 대한 간편한 액세스, 제어 시스템의 전체 종단간 주파수 응답 특성화, 쉽게 반복 가능한 동적 입력 응답 테스트는 다중 계측기 모드가 제공하는 작업 흐름 개선 사항 중 일부에 불과합니다. PID 컨트롤러 및 스펙트럼 분석기와 같이 구하기 힘든 장비를 대중화하면 더 많은 학생들이 이러한 장비를 접하고 연구실 시간을 최대한 활용할 수 있습니다. 이 기사에서는 Moku:Go의 다중 계측기 모드를 활용하여 PID 컨트롤러의 교육 과정을 단순화하고 학생들이 제어 시스템에 더 쉽게 접근할 수 있도록 하는 몇 가지 사용 사례를 자세히 설명합니다.
그림 1. 다중 장비 모드 사용자 인터페이스
디지털 필터 박스로 노이즈 센서 개선
제어 시스템 연구실을 설계할 때는 어떤 유형의 센서가 필요한지 결정해야 합니다. IR 센서, 가속도계, 마이크 등 이러한 센서는 기능과 가격이 다양합니다. 일반적으로 제어 실험실에서는 중간 수준 품질의 센서를 사용하여 실험실에서 몇 년 동안 지속되고 학생들에게 모든 품질의 센서를 사용할 수 있는 충분한 실습 경험을 제공합니다. 저렴한 센서는 PID 컨트롤러의 미분항에 의해 증폭되는 고주파 잡음이 더 심해지는 경향이 있어 간단한 PID로 적용할 수 있는 감쇠를 제한합니다.
다중 계측기 모드와 디지털 필터 박스를 사용하면 이제 센서 신호를 컨트롤러로 보내기 전에 사전 필터링할 수 있습니다. 즉, 더 저렴한 센서를 사용할 수 있어 대학과 학생의 실험실 비용이 절감됩니다. 이러한 저품질 센서의 노이즈를 필터링하면 시스템 안정성이 향상되는 동시에 PID 컨트롤러에서 더 큰 미분 이득을 사용할 수 있습니다.
그림 2. 디지털 필터 박스 및 PID 컨트롤러 MiM 구성
액체기기에 대해 잘 모르신다면 디지털 필터 박스, 이는 노이즈 제거, 신호 증폭 또는 하드웨어 설계를 위한 프로토타입 아날로그 필터를 위해 사전 설정 또는 사용자 정의 필터를 선택할 수 있는 계측기입니다. 블록 다이어그램 인터페이스를 사용하면 학생들이 신호 체인을 간단하게 이해하고 시각화할 수 있으며 학생들이 다양한 필터 유형, 모양, 코너 주파수 등을 가지고 놀 수 있는 실험 환경을 조성할 수 있습니다. 고급 학생들은 DFB를 사용하여 시스템의 이득 여유를 변경하고 한계 안정성 하에서 제어를 조사할 수 있습니다.
그림 3. 60Hz 주전원 주파수 노칭
센서 신호를 개선하고 더 저렴한 센서를 사용할 수 있도록 하는 것은 훌륭한 기능이지만, 시스템의 컨트롤러를 신속하게 조정할 수 있도록 플랜트에 원하는 설정점 신호를 기록하려면 어떻게 해야 합니까?
쉽게 반복 가능한 플랜트 테스트 및 컨트롤러 튜닝을 위해 동적 입력을 기록합니다.
제어 시스템은 전자 장치에서 큰 역할을 하며 플랜트용 PID 컨트롤러를 설계하는 것은 엄청난 작업이 될 수 있습니다. 다중 계측기 모드를 사용하면 이제 Moku:Go를 디지털 PID 컨트롤러 테스트 시스템으로 사용할 수 있습니다.
Moku:Go의 임의 파형 발생기(AWG)를 사용하면 사용자 정의 파형을 로드할 수 있으며, 이는 PID 컨트롤러에 쉽게 반복 가능한 동적 입력을 위해 몇 가지 다른 방법으로 얻을 수 있습니다. 한 가지 방법은 파형에 대해 정의된 포인트가 포함된 .csv 또는 .txt 파일을 업로드하는 것입니다. 예를 들어 시뮬레이션을 통해 생성할 수도 있고 사용자가 지루하게 입력할 수도 있습니다. 또 다른 방법은 Moku:Go의 Data Logger를 사용하여 입력 신호를 기록하고 이를 텍스트 파일로 내보낸 다음 해당 파일을 AWG에 업로드하는 것입니다.
그림 4. 맞춤형 입력 신호를 기록하는 데이터 로거
그림 5. AWG에 로드된 맞춤형 입력 신호
그림 6. 임의 파형 발생기 및 PID 컨트롤러
그림 6에 설명된 설정에서 AWG는 플랜트가 추적해야 하는 맞춤형 설정점 궤적을 생성하는 데 사용됩니다. 이를 통해 학생은 단일 단계에 대한 응답이 아닌 특히 반복 가능한 애플리케이션의 튜닝 성능을 정량화할 수 있습니다. MIM 구성 화면에는 표시되지 않지만 PID 컨트롤러에 내장된 내장 오실로스코프와 데이터 로거를 아래 그림 7과 같이 사용할 수 있습니다. 오실로스코프 측정 기능은 오버슈트를 정량화할 수 있으며, 데이터 로거는 실험실 책에 포함하거나 마킹을 위해 제출하기에 적합한 결과 세트를 제공할 수 있습니다.
그림 7. PID 컨트롤러 인터페이스
Moku Cloud Compile로 고가의 식물 교체
Moku 클라우드 컴파일현재 Moku:Go에서 사용 가능한 는 사용자가 맞춤형 DSP를 Moku 하드웨어에 직접 배포할 수 있는 브라우저 기반 FPGA 프로그래밍 플랫폼입니다. 이는 대량 스프링 댐퍼 시스템, 크루즈 컨트롤 또는 산업용 전력 시스템을 모방하는 대규모 또는 값비싼 플랜트를 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있습니다. MCC와 MiM을 결합하면 학생들은 시뮬레이션 전용 실험실에 갇히는 대신 실제 사례와 이산 신호를 사용하여 블랙박스 테스트와 PID 튜닝을 수행할 수 있습니다.
그림 8. PID 컨트롤러 및 클라우드 컴파일
실제 플랜트로 실험실을 단순화하기 위해 MCC 드라이버는 PID 컨트롤러 출력을 PWM 신호, 서보 펄스 트레인 또는 디지털 통신 패킷으로 변환하여 모터 컨트롤러 또는 기타 하드웨어와 인터페이스할 수 있습니다. MCC는 PID 컨트롤러와 실제 세계의 상호 연결성을 극대화하는 데 필요한 디지털 센서 데이터, 구적 인코더 및 기타 신호를 디코딩하여 입력 측면에서도 도움을 줄 수 있습니다.
기존 프로그래밍 가능 FPGA 솔루션과 비교하여 MCC의 가장 큰 장점은 대규모 3rd 파티 소프트웨어 다운로드가 필요합니다. 브라우저 기반 솔루션으로서 VHDL 코드는 클라우드에서 작성 및 컴파일되며 배포 가능한 비트스트림이 몇 분 안에 생성되므로 랩 시간 동안 빠른 개발 및 디버깅이 가능합니다.
요약
Moku:Go는 14개 이상의 다양한 장비와 옵션 전원 공급 장치로 구성할 수 있는 테스트 및 측정 장치입니다. 다중 장비 모드를 사용하면 전원 공급 장치를 포함하여 최대 XNUMX개의 장비를 동시에 배포할 수 있어 복잡한 벤치탑 설정에 대한 간소화된 접근 방식이 가능합니다.
이 기사에서는 다양한 제조업체의 다양한 계측기를 사용하는 제어 시스템 과정의 실험실 벤치 설정을 다중 계측기 모드로 대체하여 실험의 복잡성을 줄이는 방법을 보여주었습니다. Liquid Instruments는 교육자가 Moku:Go를 더 빨리 시작할 수 있도록 교육 콘텐츠를 확장하기 위해 많은 대학과 협력해 왔습니다. 이와 같은 제어 시스템과 관련된 다른 실험실 자습서 및 앱 노트를 확인하십시오. 폐쇄 루프 PID 튜닝 실험실과 Zieglar-Nichols 튜닝 방법 랩. 다른 모든 교육 리소스는 다음을 확인하세요. 강좌 여기를 클릭해 문의해주세요.
Moku:Go의 장점
교육자 및 실험실 조교용
연구실 공간과 시간의 효율적인 활용
일관된 장비 구성의 용이성
기기 설정이 아닌 전자 장치에 중점을 둡니다.
연구실 조교 시간 극대화
개별 연구실, 개별 학습
스크린샷을 통한 단순화된 평가 및 등급 지정
학생을 위한
각자의 속도에 맞춰 진행되는 개별 실험실을 통해 이해도와 기억력이 향상됩니다.
휴대 가능하며 집, 캠퍼스 연구실 또는 원격 공동 작업 등 연구실 작업을 위한 속도, 장소 및 시간 선택 가능
친숙한 Windows 또는 macOS 노트북 환경이면서도 전문가급 장비를 갖추고 있습니다.
