Adding interactive human interface to engineering software

Laburpena

as tecnologías de la información han tenido un gran impacto en la vida moderna, y la educación no es la excepción. La educación en la ingeniería del control se ha visto también afectada de forma positiva con estos avances. Los laboratorios virtuales y remotos están siendo utilizados con mayor frecuencia para incrementar las posibilidades que tienen los estudiantes de interactuar con recursos simulados o reales. Esta interacción ofrece nuevos elementos de aprendizaje sin las típicas restricciones temporales y espaciales de los laboratorios tradicionales. A pesar de los avances sin embargo, muchas simulaciones no permiten la interacción de usuario mientras la simulación se esta ejecutando, lo cual fuerza al estudiante a esperar hasta el final de la simulación para experimentar con un nuevo conjunto de parámetros. Otras simulaciones proporcionan sólo dibujos de algunas salidas del modelo para mostrar el comportamiento del sistema, lo cual puede dificultar el aprendizaje de algunos estudiantes. Sin embargo, la potencia grafica de los modernos computadores pueden ayudar al desarrollo de material educativo mas natural e intuitivo. Estas características interesantes pueden ser añadidas, como una capa de interfaz humana, a simulaciones de ingeniería de manera de facilitar el proceso de aprendizaje y reducir el tiempo requerido para una comprensión completa de los conceptos fundamentales. Sin embargo, la creación de los laboratorios basados en computadores con interfaces humanas avanzadas no es una tarea sencilla. Muchas herramientas de ingeniería proporcionan excelentes liberarías para construir simulaciones de ingeniería, pero estas normalmente carecen de herramientas para agregar interfaces humanas avanzadas. Así, la creación de estos laboratorios puede demandar un gran esfuerzo por parte de los profesores, especialmente aquellos que no son expertos en programación de computadores. La tesis introduce un enfoque sistemático para manipular homogéneamente software de ingeniería. La metodología se denominada Interoperate Approach y permite a los autores implementar de forma separada la interfaz gráfica de usuario y la simulación de ingeniería, conectándolas a través de un protocolo estándar. Esta modularidad permite el uso de herramientas de autor que faciliten la creación de interfaces graficas junto con un software de ingeniería para la simulación de un sistema. Esto además promueve la reutilización tanto de la simulación como de la interfaz grafica de usuario. El enfoque permite manipular, desde aplicaciones Java, software de ingeniería estándar tales como MATLAB, Simulink, Scilab y Sysquake. Además de establecer un enfoque general generalizado para cualquier software de ingeniería, la tesis considera la simulación de los sistemas de control en tiempo real. Estos sistemas son materia de reciente interés debido a que, contrariamente al diseño tradicional, una nueva metodología de análisis considera los aspectos de tiempo real y control de forma conjunta. Esta nueva perspectiva ofrece un interés atractivo en si misma, pero además los sistemas de control en tiempo real proporcionan un caso de estudio perfecto para el enfoque de comunicación propuesto gracias a la disponibilidad de TrueTime. Un paquete, llamado JTT, para la creación íntegra de simples sistemas de control en tiempo real usando sólo Java ha sido también desarrollado. La tesis finalmente considera un tercer tópico, esto es la creación de experimentos en laboratorios virtuales. Los experimentos pueden ser usados, por ejemplo, para optimizar parámetros del modelo mediante la ejecución de varias instancias de la simulación. Este problema ha sido considerado desde los inicios de las simulaciones mediante computadores. Sin embargo, la creación de experimentos ha evolucionado muy poco desde entonces. La tesis describe como explotar las capacidades de los lenguajes modernos de programación para llevar a cabo experimentos educacionales utilizando simulaciones.