ОБУЧЕНИЕ ПРОТОТИПИРОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 629.7; 004.358

ОБУЧЕНИЕ ПРОТОТИПИРОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ ПЛАТФОРМЫ ARDUINO.

В.Г. Сидоров

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: vikontxp@mail.ru

Рассматривается применение платформы Arduino в учебном процессе для прототипирова-ния автоматизированных систем.

Ключевые слова: обучение на Arduino, прототипирование, автоматизированные системы.

TRAINING IN THE PROTOTYPING OF AUTOMATED CONTROL SYSTEMS BASED

ON THE ARDUINO PLATFORM

V.G. Sidorov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

Е-mail: vikontxp@mail.ru

The use of the Arduino platform in the educational process for prototyping automated systems is considered.

Keywords: Arduino training, prototyping, automated systems.

Подготовка специалистов в технических областях всегда сопровождается большим объемом практических и лабораторных работ по изучаемым дисциплинам. Для проведения лабораторных работ, как правило, используются специализированные стенды, созданные непосредственно в вузе или разработанные и собранные в организациях специализирующихся на разработке и производстве оборудования для учебных заведений [1]. Стоимость такого оборудования составляет сотни тысяч рублей, а цена на некоторые образцы может достигать миллионы рублей. Таким образом стоимость оборудования одной лаборатории это большие финансовые затраты, а с учетом специфики лабораторий, некоторые виды оборудования устаревают довольно быстро и вуз не всегда имеет возможность оперативно закупать новое оборудование.

В начале 2000 годов стали появляться первые системы полунатурного моделирования и про-тотипирования [2] на базе персональных компьютеров (ПК) x86. Данные системы стали широко внедряться в учебное, лабораторное оборудование, позволяя обучать студентов на современном уровне. Такие системы поддерживаются стандартными процессорами персональных компьютеров и платами сбора данных, получившими широкое распространение, в следствии развития технологий и удешевления их производства. Данная тенденция продолжает сохраняться, рост технологий привел к появлению новых устройств на базе микроконтроллеров, в которых существенно увеличена поддержка устройств ввода/вывода. Наличие унифицированных компонентов в сочетании с поддержкой программных драйверов, а также быстрый рост производительности процессоров и микропроцессоров (МП) подняли возможности прототипирования на уровень производительности, сравнимый с уровнем фирменных систем, но при этом с меньшими затратами и коммерчески доступным оборудованием.

Автоматизированную систему управления можно представить в виде совокупности устройств ввода информации (различного рода датчики), контролирующего устройства в котором происхо-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 3

дит обработка полученной информации и выработка управляющих сигналов по заранее заложенным алгоритмам и формирование управляющих команд для подачи на исполнительные механизмы (рис. 1).

Рис. 1. Блок-схема автоматизированной системы управления

Используя данную структуру можно смоделировать работу большого числа систем, реально функционирующих на производстве или другой области (рис. 2). Используя в учебном процессе недорогие аппаратно-программные комплексы/платформы можно дать студентам представление о реальной работе систем автоматического управления, начиная от выбора датчиков, сборки, составления алгоритмов взаимодействия и заканчивая написанием программной части. Одной из таких платформ является открытая платформа АМшпо [3]. Студенты, получая как теоретическую основу, так и практические навыки прототипирования систем автоматического управления осваивают компетенции востребованные в технических и других отраслях промышленности.

Рис. 2. Устройства и механизмы: а - система ориентации на источник излучения света; б - робот-манипулятор МеАгт

Подводя итог можно отметить, что современный уровень развития технологий позволяет еще на этапе проектирования проводить прототипирование будущей автоматизированной системы с использованием недорогих открытых платформ, а подготовка специалистов владеющих современными технологиями является актуальной задачей. Предложенный подход можно использовать и для обучения других категорий учащихся, будь то школьники или слушатели курсов повышения квалификации.

Библиографические ссылки

1. Сидоров В.Г., Ткачева Т.В., Шкловец М.А. Автоматизированный лабораторный комплекс // ХХ юбилейная Международная научно-практическая конференция, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика Михаила Федоровича Решетнева, «Решетневские чтения» : Материалы (г. Красноярск, 09-12 ноября 2016 г.) : в 2 ч. Красноярск : СибГАУ, 2016. Ч. 2. С. 539-541.

2. Анатольев А. Г. Прототипирование и концептуальное проектирование [Электронный ресурс] // Прототипирование и концептуальное проектирование А. Г. Анатольев: [сайт]. [2016]. URL: http://www.4stud.info/user-interfaces/prototypes-and-concept-design.html (дата обращения: 15.03.2019).

3. Arduino [Электронный ресурс] // Arduino: [сайт]. [2019]. URL: https://www.arduino.cc/ (дата обращения: 15.03.2019).

© Сидоров В.Г., 2019