Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Инженерлік кибернетика кафедрасы
БАСҚАРУ ОБЪЕКТТЕРІН МОДЕЛЬДЕУ ЖӘНЕ ИДЕНТИФИКАЦИЯЛАУ
5B070200 - Автоматтандыру және басқару мамандығының
барлық оқу түрінің студенттеріне арналған курстық жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар
Алматы 2012
ҚҰРАСТЫРУШЫ: Ибраева Л.К. Басқару объектілерді модельдеу және идентификациялау. 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандыңының барлық оқу түрлеріндегі студенттеріне арналған курстық жұмысты орындауға нұсқаулар – Алматы: АЭжБУ, 2012 -18 б.
Әдістемелік нұсқалар “Басқару объектілерді модельдеу және идентификациялау” пәні бойынша курстық жұмысты орындауға негізделген. Курстық жұмыста резервуар каскадының динамикасы зерттеледі.
Жұмыс мақсаты: басқару объекттің математикалық моделін құрастыруды дағдылану, объекттің динамикалық сипттамаларын талқылауды, басқару объектті компьютерде модельдеуді үйрену.
Объекттің математикалық моделі модельдеудің аналитикалық әдістері негізінде дифференциалдық теңдеулер жүйесі ретінде құрастырылады. Қарастырылып отырған жүйенің жүріс-тұрысын имитациялық модельдеу үшін және объектті басқаруды модельдеу үшін MatLab жүйесінің динамикалық жүйелерді модельдеу Simuink пакеті және оқиғалы-басқарылатын жүйелерді жобалау Stateflow пакеті қолданылады.
.
Пікір беруші: техн. ғыл. канд., доцент Ни А.Г.
“Алматы энергетика және байланыс университет” коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2012 ж. баспа жоспары бойынша басылады.
Кіріспе
5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығының оқу жоспары бойынша «Басқару объектілерін модельдеу және идентификациялау» пәнінде курстық жұмыс орындалады. Курстық жұмысты орындау нәтижесінде студенттер модельдеудің аналитикалық әдістері негізінде басқару объектінің моделін құрастыруды, оның динамикалық сипаттамаларын талқылауды, басқару объекттерді комппьютерде модельдеу дағдыларын үйренеді.
Курстық жұмыста резервуарлар каскадының динамикасы зерттеледі. Объекттің математикалық моделі дифференциалдық теңдеулер жүйесі ретінде модельдеудің аналитикалық әдістері негізінде жасалады.
Жұмыс мақсаты: басқару объекттің математикалық моделін құрастыруды дағдылану, объекттің динамикалық сипаттамаларын талқылауды, басқару объектті компьютерде модельдеуді үйрену.
Қарастырылып отырған объектілердің жүріс-тұрысын имитациялық модельдеу үшін MatLab жүйесінің динамикалық жүйелерді модельдеу Simulink пакеті және оқиғалы-басқару жүйелерді жобалаудың Stateflow пакеті қолданылады.
Динамикалық жүйелерді модельдеу Simulink пакеті өзінің функционалдық блок-сұлбасымен (модель деп аталатын) көрсетілетін сызықты және сызықты емес динамикалық жүйелер мен құрылғыларды математикалық модельдеуге негізделген. Модельденетін құрылғылардың функционалдық блок-сұлбасын жасау үшін Simulink-те блоктық компоненттердің үлкен библиотекасы және блок-сұлбалардың ыңғайлы редакторы бар. Блок-сұлбалардың редакторы пайдаланушының графикалық интерфейсін қолдануда негізделіп, визуалды программалау құралы болып табылады. Блок-сұлбалардың компоненттер жиындарын қолданып пайдаланушы қажетті компоненттерді пакеттің жұмыс ортасына орнатып, блоктардың кірістері мен шығыстарын байланыстырады. Нәтижесінде модельдің блок-сұлбасы жасалады.
Simulink пакеті модельдеудің келесі ең күрделі кезеңін автоматтандырады: ол берілген функционалдық сұлбаны (модельді) бейнелейтін күрделі алгебралық, дифференциалдық теңдеулер жүйелерін құрастырады және шешеді. Сонымен бірге пайдаланушы жасаған виртуалды құрылғының жүріс-тұрысын ыңғайлы және визуалды бақылауын қамтамасыздандырады. Компоненттер библотекасының көлемінің молдығы (әртүрлі уақыттық тәуелділіктері бар сигналдар көздері, әртүрлі беріліс сипаттамалары бар түрлендіргіштер, интегралдау, дифференциалдау блоктары, т.б.) және тіркеу құрылғылардың жиындарының болғандығы Simulink пакетінің ерекшелігі болып табылады.
Пакеттің тағыда бір артықшылығы – блоктарда кез-келген математикалық өрнектерді орнату мүмкіншілігі. Программалық құрал ретінде Simulink программалаудың визуалды-бағытталған тілінің үлгі-нұсқасы болып табылады. Жұмыстың барлық кезеңдерінде пайдаланушы әдеттегі программалауды қолданбайды. Компоненттер блоктарын таңдап, оларды қосып, параметрлерін орнатқан кезде порграмма коды автоматты түрде жасалады.
Simulink ортасына маңызды қосымша - оқиғалы басқарылатын жүйелерді жобалауға негізделген Stateflow пакеті. Бұл пакет күрделі басқару жүйелерді жобалаудың графикалық құралы болып табылады және күрделі оқиғалы басқарылатын жүйелердің жүріс-тұрысын модельдеуге мүмкіндік береді.
Statefiow-диаграммасын жасау алдында біріншіден Simulink-те модельді жасап алу немесе жасалынған модельді ашу қажет. Содан кейін блоктар библиотекасынан Statefiow диаграммасының белгісін модельге көшіру керек. Оны ашқаннан кейін (мышкамен екі рет басып) Statefiow (Сhart) терезесі пайда болады. Осы терезеде менюды және инструменттер панелін пайдаланып күйлерді, олар арасындағы байланыстарды, айнымалыларды, қосылу шарттарды және басқада басқаруға қажетті элементтерді бейнелеуге болады.
Курстық жұмысқа тапсырма
1.1 Зертеу объектісімен танысыңыз. Объекттің математикалық моделінің теңдеулерін дәлелдеңіз.
1.2 Математикалық модельдің кірудегі және шығудағы айнмалыларын анықтаңыз. Объект жұмысының алгоритмін өңдеңіз.
1.3 Қарастырылып отырған динамикалық жүйенің жүріс-тұрысын зерттеу үшін MatLab жүйесінің Simulink пакетін қолданыңыз. Жүйе жұмысының логикасына сәйкес Simulink пактінде модельдің блок-диаграммасын құрастырыңыз.
1.4 Басқару жүйелерді жобалау Statefiow графикалық құралын қолданып, объектті басқаруды модельдеңіз.
1.5 Қарастырып отырған жүйенің жүріс-тұрысын зерттеу үшін имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз (нұсқа бойынша). Зерттеу нұсқасын оқытушыдан алыңыз.
1.6 Жұмыс бойынша есеп беру келесілерден тұрады:
- курстық жұмыстың есебінің қойылуы;
- дәлелденген модель теңдеулері;
- модельдің кірудегі және шығудағы айнымалылар тізімі;
- түсініктемелері бар Simulink пакетінде модельдің әр блогының толық блок-диаграммалары;
- контроллердің блок-диаграммасы;
- өткізілген тәжірибелердің нәтижелері және талқылауы.
