Скачать 214.31 Kb.
|
Красноярский государственный университет цветных металлов и золота Кафедра автоматизации производственных процессов
Лабораторная работа № 4a“Изучение пакета проектирования нелинейных систем управления NCD системы MATLAB 6 для расчета оптимальных настроек регуляторов” ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1. Ознакомиться с составом и назначением программного пакета NCD системы MATLAB 6. 2. Ознакомиться с основными методами и примерами использования программного пакета NCD для моделирования и анализа систем управления. 3. Освоить расчет и настройку одноконтурных САР в среде NCD системы MATLAB 6. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯПакет NCD (The Nonlinear Control Design Blockset) представляет графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface - GUI) для осуществления проектирования систем управления (СУ) во временной области. С помощью NCD пакета можно найти оптимальные параметры настройки для нелинейной модели системы в SIMULINK, которые обеспечат требуемый переходной процесс по заданным графически ограничениям в окне временной области. Любое число переменных SIMULINK, включая скалярные, векторные и матричные величины, могут быть объявлены настраиваемыми или оптимизируемыми. Для этого надо ввести имена переменных в соответствующем диалоговом боксе. Границы неопределенности можно задать для любых переменных для модели робастной СУ. Пакет NCD делает процесс достижения требуемого переходного процесса и оптимизации настраиваемых параметров интуитивным и легким. Для использования пакет NCD необходимо лишь включить в схему модели SIMULINK специальный NCD блок. Для этого блок соединяет с требуемым сигналом модели, чтобы показать, вы хотите установить какие-то ограничения на этот сигнал во временной области. Пакет NCD автоматически преобразует ограничения во временной области в ограничения задачи оптимизации параметров СУ и затем решит задачу, используя алгоритмы и процедуры, заложенные в пакете Optimization. Задача оптимизации переменных с учетом наложенных ограничений, сформулированная в NCD-пакете, последовательно вызывает симуляцию работы модели СУ в SIMULINK, сравнивает полученные результаты с заданными ограничениями переходного процесса и, используя градиентный метод, изменяет настраиваемые параметры для достижения заданной формы процесса. Пакет NCD позволяет вводить неопределенность в задание динамических параметров объекта управления, проводить симуляцию методом Монте Карло, задавать верхние и нижние границы настраиваемых переменных и изменять критерий достижения цели. Ход процесса оптимизации можно видеть в графическом окне задания ограничений прямо при выполнении симуляции. По окончанию процесса результаты можно просмотреть в рабочем окне MATLAB. Промежуточные результаты выводятся там после каждого шага симуляции. Оптимизацию параметров можно прервать до ее окончания с целью вывода промежуточных результатов или изменения модели. Порядок работы с пакетом NCDПакет NCD использует задание верхних и нижних границ отклика СУ с помощью ограничительных линий в графическом окне. Эти ограничительные линии можно растягивать, перемещать, разбивать и открывать различными способами. NCD-блок можно подключать к любой модели, созданной ранее в SIMULINK. Для этого нужно: 1. Подсоединить NCD-блок ко всем сигналам, которые вы желаете ограничить. 2. Подать на вход СУ воздействие (ступенчатое, импульсное, по данные наблюдения), для которого требуется получить желаемый переходной процесс. 3. В рабочей области MATLAB задать начальные, наилучшие по предварительной оценке значения настраиваемых переменных. 4. Двойным щелчком мыши по NCD-блоку вызвать графическое окно задания ограничений для каждой выходной величины. 5. Изменяя, перемещая, разбивая ограничительные линии с помощью меню, мыши или горячих клавиш, задать требуемый вид переходного процесса каждой выходной величины. 6. Открыть диалоговый бокс Optimization Parameters (Параметры оптимизации), выбирая опцию Parameters (Параметры) из меню Optimization (Оптимизация). Выбрать период дискретизации – примерно 1-2 % от полного диапазона времени симуляции. Напечатать имена настраиваемых переменных, отделяя их пробелами или точками. 7. При необходимости открыть диалоговой бокс Uncertain Variables (Неточно определенные переменные), выбирая опцию Uncertainty (Неопределенность) из меню Optimization (Оптимизация). Начальные значения этих неточно определенных переменных принимаются равными номинальным значениям и задаются в рабочем окне MATLAB. 8. Задать в SIMULINK начальный и конечный момент времени симуляции посредством выбора опции Simulation (Моделирование), Parameters (Параметры), Solver (Решатель) меню и задания в диалоговом окне значений Start time и Stop time. 9. Нажать кнопку Start или выбрать опцию Start в меню Optimization. Пример расчета нелинейной СУРассмотрим СУ одномерного (SISO) объекта с ПФ второго порядка с интегральным регулятором, приведенную на рис. 1. Р |
Рис. 9. |
Рис. 10. |
№ варианта |
Параметры объекта регулирования |
|||
Kоб |
T1об, с |
Т2об, с |
об, с |
|
1 |
0,9 |
2,4 |
0,8 |
0,1 |
2 |
1,1 |
23 |
7 |
2 |
3 |
52 |
55 |
17 |
8 |
4 |
35 |
21 |
7 |
3 |
5 |
6 |
62 |
18 |
9 |
6 |
2,7 |
23 |
10 |
5 |
7 |
0,75 |
14 |
5 |
1,2 |
8 |
0,8 |
3,5 |
1,1 |
0,1 |
9 |
2,4 |
17 |
6,3 |
0,5 |
10 |
0,12 |
19,5 |
4,7 |
2,2 |
11 |
1,6 |
31 |
9,6 |
1 |
12 |
0,32 |
17 |
4,3 |
1,5 |
13 |
1,8 |
37 |
10 |
1,6 |
14 |
54 |
64 |
22 |
2,5 |
15 |
61 |
21 |
7,4 |
4,2 |
16 |
2,3 |
8 |
2,7 |
0,5 |
17 |
0,6 |
3,1 |
1,2 |
0,2 |
18 |
1,2 |
22 |
6,8 |
1,2 |
19 |
51 |
58 |
15 |
4,4 |
20 |
33 |
23 |
8 |
1,5 |
21 |
6,5 |
64 |
17 |
6 |
22 |
3,0 |
25 |
11 |
2 |
23 |
0,7 |
15 |
6,1 |
1,3 |
24 |
0,9 |
3,7 |
1,3 |
0,2 |
Тип регулятора |
Параметры настройки |
Тип переходного процесса |
||
апериодический |
с 20%-м перерегулированием |
с min y2 dt |
||
И- |
Кр |
1/(4,5 A) * |
1/(1,7A) |
1/(1,7 A) |
П- |
Кр |
0,3 В * |
0,7 В |
0,9 В |
Кр |
0,6 В |
0,7 В |
1,0 В |
|
ПИ- |
Ти |
0,6 Тоб |
0,7 Тоб |
1,0 Тоб |
Кр |
0,95 В |
1,2 В |
1,4 В |
|
ПИД- |
Ти |
2,4 об |
2,0 об |
1,3 об |
Тд |
0,4 об |
0,4 об |
0,5 об |
Лабораторная работа 1 4 лабораторная работа 2 13 лабораторная работа... Интернете разнообразную информацию – описательную, графическую, картографическую и пр. При разработке сайтов необходимо уметь работать... |
Лабораторная работа №9 59 Лабораторная работа №10 72 Лабораторная... Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по мдк. 03. 01. «Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов»... |
||
Методические указания для студентов по выполнению лабораторных работ... Лабораторная работа 4, 5 Исследование регистров, счетчиков и дешифраторов Лабораторная работа 6, 7 Исследование генератора псевдослучайной... |
Лабораторная работа №10. Изучение принципа действия и функциональной... Лабораторная работа № Изучение принципов построения системы автоматической подстройки частоты (апч) радиолокационной станции |
||
Лабораторная работа №1 «Создание общих ресурсов и управление ими» Лабораторная работа №6-7 «Изучение типов серверов, их настройка и конфигурирование» |
Лабораторная работа № Лабораторная работа №1. Изучение основных возможностей программного продукта Яндекс. Сервер. Установка окружения, установка и настройка... |
||
Лабораторная работа №27 Лабораторная работа №28 Контрольные работы... Пм «Сборка монтаж (демонтаж) элементов судовых конструкций, корпусов, устройств и систем металлических судов» |
Лабораторная работа №9 Данная лабораторная работа оформляется в виде файла word с расширением файла docx или doc и прикрепляется в виде ссылки на файл к... |
||
Лабораторная работа 2 12 лабораторная работа 3 17 лабораторная работа... «Проектирование систем реального времени» для студентов специальности 09. 05. 01 «Применение и эксплуатация автоматизированных систем... |
Лабораторная работа «Построение контуров изображения с использованием... Ивших на уроках математики понятие о математических кривых и графиках функций. Данная лабораторная работа может быть использована... |
||
Практическая работа Содержание Лабораторная работа: Оценка программно-аппаратных средств при переходе на Windows Vista 3 |
Лабораторная работа №2. Расчет матрицы a инерционных коэффициентов... Лабораторная работа №3. Расчет матриц Якоби (С7, D7j) исполнительного механизма космического манипуляционного робота 9 |
||
Лабораторная работа №1 «Применение средств операционных систем и... |
Лабораторная работа №1 «Применение средств операционных систем и... |
||
Контрольная работа №1 по теме «Организм. Молекулярный уровень» Лабораторная работа №2 «Изучение клеток и тканей растений и животных на готовых микропрепаратах» |
Лабораторная работа Изучение принципов функционирования простейшей микроэвм и процессора Лабораторная работа Изучение принципов функционирования простейшей микроэвм и процессора I8085A при реализации программы |
Поиск |