欧美人与动牲交另类

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      多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗

      多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗

      實驗簡介本實驗依托南京航空航天大學電氣工程專業,根據航空特色電氣工程專業培養方案的要求,開發了多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗,面向行業和社會開放。本實驗結合南航電氣工程專業特色核心課程《航空航天供電系統》的關鍵知識點,從“飛機供電系統認知—系統網絡結構綜合設計—系統故障重構環節探索”三個層次開展實驗,提高學生對飛機供電系統的理解和優化設計的實踐能力。 從這里開始實踐探究大型多電飛機供電系統!設計原則本項目依托于南京航空航天大學電氣工程及其自動化專業

      南京航空航天大學

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      項目詳情

      實驗簡介


      本實驗依托南京航空航天大學電氣工程專業,根據航空特色電氣工程專業培養方案的要求,開發了多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗,面向行業和社會開放。本實驗結合南航電氣工程專業特色核心課程《航空航天供電系統》的關鍵知識點,從“飛機供電系統認知—系統網絡結構綜合設計—系統故障重構環節探索”三個層次開展實驗,提高學生對飛機供電系統的理解和優化設計的實踐能力。 從這里開始實踐探究大型多電飛機供電系統!



      設計原則


      本項目依托于南京航空航天大學電氣工程及其自動化專業,為教育部國家特色專業、工信部國防重點專業和江蘇省品牌專業,所在電氣工程學科為工信部重點學科、江蘇省重點學科和江蘇省優勢學科,堅持以學生為中心的實驗教學理念,遵照虛擬仿真實驗項目“能實不虛,虛實結合”的原則,開發了多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗,面向行業和社會開放。項目將任務驅動式教學方法、交互體驗式教學方法和探究式教學方法綜合運用于各個實驗環節,使學生循序漸進地開展“基本原理學習→綜合能力訓練→創新能力培養”的實驗學習過程。①“飛機供電系統部件、結構和布局”的基礎認知實驗環節這一層面的實驗環節著眼于提升學生對《航空航天供電系統》課程知識點和基本理論的掌握程度,適當覆蓋《飛機電氣系統》、《航空電機學》、《航空電力系統》、《電力電子技術》等課程,以“實驗環節—實驗子環節—實驗步驟”逐級細化的結構來組織實驗教學過程。以“子環節”為單位組織體驗式實驗過程,實驗過程與知識點相對應,實驗教學內容貫穿于“步驟”之中?;诮换ンw驗式教學方法,學生通過交互式操作和全方位多角度的深入觀察,可有效建立對飛機供電系統總體結構和發電機、蓄電池、變換器等知識的全面認知和理解。②飛機供電系統設計環節首先采取任務驅動教學方法,以滿足電氣負載對供電系統的需求為設計任務,可以自由設計供電系統的結構,也可以在軟件給定的一個不完整的雙發電通道飛機供電系統結構圖的基礎上,選擇配置發電機、變壓整流器和逆變器、蓄電池等部件,并配置參數。然后進入交互體驗式教學,由軟件對學生設計的供電系統和參數進行靜態評估,評估其功率、可靠性、體積重量等指標是否符合任務需求。滿足需求則可以進入下一個環節,否則重新設計。③飛機供電系統動態調試環節這個環節主要是交互體驗式教學。包括“發動機起動和發電機建壓發電”與“飛行階段動態調試”兩個實驗子環節。通過讓學生“親身”參與發電機建壓和電網管理操作的實驗過程,培養學生綜合運用專業知識分析處理問題的能力。在發動機起動和發電機建壓子環節中,學生需要掌握電機作為電動機起動發動機的流程和順序,理解發電機建壓的條件,當轉速或者電壓達不到要求時間則發電機無電能輸出,掌握操作步驟所涉及的物理問題本質。飛機在飛行階段中出現不同的外部環境變化,學生開展動態調試工作,通過操作控制不同的電氣負載以應對外部環境變化,滿足供電需求。④“系統故障重構”探索創新實驗環節這部分實驗置身于各個飛行階段,突出隨機性突發性”,學生根據聲、光、電信號判斷定位故障,然后探索最優故障重構策略,給重要設備繼續可靠供電,這部分側重于探究式教學。隨機設置供電系統的故障,包括電弧故障、參數優化實驗是本項目的探索創新實驗環節,根據隨機產生的故障,學生應能快速進行故障定位并隔離。實驗系統首先默認給出了基本控制結構下發電系統能夠工作,后由學生根據故障現象,開展故障診斷、定位和隔離。通過該實驗環節,學生能夠全面認識飛機供電系系統,克服了飛機供電系統實物教具難以展示其內部復雜結構的不足,有效解決了教學實驗成本高、學生受眾面小、極端實驗情況危險性大及不可逆、某些實驗環境不可達等難題,達成了虛擬仿真實驗的基本目標。因此,在各實驗環節的設計中,分別采用了任務驅動式教學方法、交互體驗式教學方法和探究式教學方法。學生基于給定任務完成相應實驗,通過實驗調試過程中的不同實驗現象,進行任務驅動式、交互體驗式和探究式教學,充分調動了學生探索未知領域的實踐興趣,培養學生現場解決問題的能力,達到了虛擬仿真項目建設的目的。我們把相關學習資料均收錄在實驗項目的在線“知識角”中。學生通過自主學習,了解國家大飛機的系統結構,激發愛國情懷,增強民族使命感和責任感。因此,本實驗還將助力課程思政建設,在立德樹人過程中發揮重要作用。 



      課程目的


      本實驗結合航空特色高校電氣工程專業培養方案的要求,根據本專業特色專業主干課程《航空航天供電系統》的關鍵知識點,梳理出從典型認知”—“綜合訓練”—“系統探索三個層次的實驗。本教學虛擬仿真實驗的實驗目的如下1)通過飛機供電系統的認知學習模塊,幫助學生了解和掌握大型多電飛機供電系統的基本組成和原理。幫助學生掌握系統的組成及系統中重要組成部件的結構、工作原理和運行特性,采用虛擬現實的學習方式,幫助學生深入了解各個核心部件如起動發電機、起動發電控制器、配電開關、功率控制器、配電網等部件細節組成、結構形式和工作原理,為系統綜合實驗奠定基礎;2)通過飛機供電系統的綜合訓練,顯著提高學生對飛機供電系統系統優化設計能力。學生根據自己的理解設計飛機供電系結構和參數,由軟件進行靜態評估;然后根據雙發電通道飛機供電系統的結構,設計發電機和變換器的部件和參數,并由軟件進行靜態評估,學生根據評估結果開展系統性能參數優化設計。軟件評估通過了才能繼續開展下一階段的實驗。接著對設計的雙發電通道供電系統進行動態測試。包括發動機起動和發電機建壓、全飛行階段動態測試兩部分。3)通過飛機供電系統的探索實驗,大幅提升學生自主創新設計的能力。在綜合實驗的基礎上,結合課程教學和相關的供電系統的創新能力培養的教學要求,在虛擬仿真系統中提供給學生開放性設計的設計和測試環境,結合探索實驗的要求,由學生可自行自由開展子系統的設計和功能模型的搭建,結合控制參數的優化設計,開展探索性和創新性的實驗。4)有效解決實物教學成本高、危險性大等難題。虛擬仿真實驗系統不需要學生接觸高電壓,也不用擔心會在設置故障時損壞昂貴的電氣設備,因此不具有危險性。容易構建系統,系統具有可逆性,有利于學生探索故障發生后的故障定位、隔離和故障重構策略。虛擬仿真教學實驗系統成本低,因而具有示范性和可推廣性。  



      實驗要求


      (1)專業與年級要求專業:電氣工程及其自動化、民航電氣、自動化年級:3年級(2)   基本知識和能力要求對電氣工程專業學生來說要求具有《電路》、《電機學》、《自動控制原理》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《電力電子技術》等相關課程基本知識,具備一定的原理分析和參數設計能力。對于大眾化、非專業學生來說,對其專業基礎知識沒有特殊要求,只要會使用網絡便可順利訪問學習。在本實驗項目的使用人群中,既有專業學生、也有非專業學生。從學生反饋的情況來看,均能達到預期目標,具有比較好的學習效果。 



      成績評定


      本實驗中各個模塊的考核均由計算機客觀完成 。評分標準:總分100分+20分(附加分)。實驗環節1:認知能力評價:(15分)總共15分 找到15個隨機指定的設備, 每個設備的閱讀學習時間不少于一定時間;(1)飛機艙外電氣系統及部件的認知與考核認知艙外的發動機、發電機、RATG、電作動器、電起落架、電加熱風擋玻璃、外部電源接口等。(2)飛機艙內電氣系統及部件的認知與考核認知艙內的APU發電機、8個配電盤、電纜、控制器、蓄電池、接觸器等。其中:艙外電氣設備認知和艙內電氣設備認知:能找到15個指定的設備、每個設備的閱讀學習時間 總分值為15分 實驗環節2:系統設計能力評價:(25+20分附加分)能正確設計電網,滿足設計指標要求;正確設計典型雙發電通道電網結構和參數,滿足指標要求;其中:自由設計電網結構:發電機配置和參數設置、變壓整流器配置和參數設置、電網結構、接觸器配置和參數設置 總分值為20分(為附加分)設計雙發電機通道電網和參數:余度結構、接觸器連接、發電機配置和參數設計、變壓整流器配置和參數設計、靜態評估參數、多電化電氣負載配置 總分值為25分  實驗環節3:系統動態調試能力評價:(30分)能正確起動發動機,發電機能正確建壓;在飛機全飛行階段,能正確控制多電化電氣負載的工作,滿足飛機的要求;其中:(1)發動機起動和發電機建壓實驗模塊, 15分其中:發動機起動:起動電源電壓設置、起動轉速范圍設置、起動勵磁控制方式選擇、起動發電機選型、起動控制方式選擇、對應起動控制方式下,電機電流設置、起動、發電切換邏輯和時序設置 總分值為7分發電機建壓:發電過程勵磁控制方式選擇、發電運行轉速范圍設置、PI參數設置與調節、建壓時間、電壓超調、電壓控制精度、建壓成功 總分值為8分(2)全飛行階段動態調試 15分其中:多電化電氣負載操作:電作動器操作、電起落架操作、廚房電烤箱操作、風擋玻璃電加溫操作 總分值為8分動態測試供電系統的參數設計:發電機的容量、變壓整流器的功率、接觸器的參數、完成全飛行階段動態過程 總分值為7分 實驗環節4:探索能力評價:30分)在飛機全飛行階段,能正確辨別突發的隨機故障,進行故障定位和故障隔離;能正確設計故障重構控制策略,實現對重要設備的多余度、容錯供電。實驗過程中共出現三次隨機故障,每次故障處理的判分標準相同。每次故障重構完成后得10分,三次共30分。 故障定位正確 4分沒有在規定的時間內完成故障定位則-1分故障隔離正確 2分故障重構邏輯設計正確 4分沒有在規定的時間內實現重構則-1分


      2020-03-30_170655.png南京航空航天大學-多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗1.png南京航空航天大學-多電飛機供電管理與故障重構虛擬仿真實驗2.png

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