ТАУ. В чем посоветуете моделировать несложные системы ?, Например, сейчас нужно смоделировать П, ПИ и ПИД - регуляторы Опции

[kovigor]

Simulink ? Или что-то другое ?

Дополню, чтобы было яснее. Читаю теорию и хочу немного попрактиковаться. Итак, задание - поддерживать обороты коллекторного моторчика. Три регулятора - П, ПИ и ПИД, соответственно имеем три маленьких исследовательских задачи.
Собрал макет - на дощечке укрепил коллекторный моторчик на 12В. Через резиновый ремешок он приводит в движение тахогенератор (обычный моторчик от CD-ROM'а). И еще, через такой же ремешок он приводит в движение второй моторчик от CD-ROM'а, который работает в генераторном режиме, нагружен на переменный проволочный резистор и служит нагрузкой, изменяя которую, можно подгружать или разгружать приводящий в движение всю эту систему моторчик на 12В.
Дальше я хочу экспериментально снять характеристики этого макета, ввести их в программу моделирования и смоделировать интересующие меня регуляторы ...

[Tanya]

Simulink ? Или что-то другое ?

Берете Ваш любимый симулятор для электронных схем, заменяете мотор конденсатором, добавляете резисторы и пр...
http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1257043

[syoma]

ИМХО, все-таки проще Симулинком. И прозрачнее... И оптимизатор подключить можно, который все параметры ПИД регуляторов легко просчитает.

[Guest_TSerg_*]

Simulink ? Или что-то другое ?

Что удобнее/понятнее/доступнее/интереснее и т.п.

Для меня в свое время оказался интереснее VisSim, а также отечественный MVTU ( теперь он - SimInTech )

[AlexeyW]

В VB

[AlexandrY]

Собрал макет - на дощечке укрепил ...

Т.е. сделали совершенно стохастическую систему с непредсказуемыми люфтами, резонансами, транспортными задержками сигналов и хотите убедить что не сложная система?

Я бы даже не брался за исследование такого макета.

В лучшем случае люди обучают поведению таких систем определенные топологии нейросетей.
Потом эти обученые нейросети используют как модели объекта при разработке алгоритмов управления.

[kovigor]

Т.е. сделали совершенно стохастическую систему с непредсказуемыми люфтами, резонансами, транспортными задержками сигналов и хотите убедить что не сложная система?

Мне видится только одна проблема - пассики подвержены колебаниям и растяжениям. Я, конечно же, понимаю, что в идеале нужно было бы посадить тахогенератор и нагрузочный генератор на вал главного двигателя. Но у меня нет, к сожалению, токарного станка ...

[Guest_TSerg_*]

Мне видится только одна проблема - пассики подвержены колебаниям и растяжениям.

Все зависит от жесткости передач и коэффициента диссипации.
А так, в общем случае, у Вас выйдет система, состоящая из двух двухмассовых систем: по каналу нагрузки (возмущения) и каналу измерения скорости.
Ничего сверхсложного, но более-менее точно определить параметры такой модели будет непросто.

[Tanya]

, можно подгружать или разгружать приводящий в движение всю эту систему моторчик на 12В.
Дальше я хочу экспериментально снять характеристики этого макета, ввести их в программу моделирования и смоделировать интересующие меня регуляторы ...

Советую еще поставить стабилизатор тока мотора, управляемый Вашим регулятором. Что-нибудь такое - интегратор с двумя входами. На один - выход регулятора, на другой - сигнал с шунта. Почти бесплатно получится сделать этот интегратор на последнем суммирующем компоненты П, И и Д ОУ.

[Guest_TSerg_*]

Читаю теорию и хочу немного попрактиковаться.

Набросал для Вас пример функц. схемы электропривода с двухмассовой системой нагрузки ( связь задается коэф. диссипации Kd и коэф. жесткости Kg)
W1 - скорость двигателя, W2 - скорость нагрузки.
К валу двигателя и к нагрузке приложены статические моменты сопротивления M1 и M2, соответственно.
Регуляторов здесь никаких нет! Прямой пуск.

Схема 1 - связь жесткая и с большой диссипацией.


Схема 1 - связь мягкая и небольшая диссипация.

[SSerge]

Для не слишком сложных систем вполне можно и спайсом моделировать.
Пример:

[amaora]

Несложные надо моделировать мысленно, в голове Главное уравнения знать, а моделировать кому где-нравится. Я предпочитаю делать модель в Си чтобы отлаживать вместе с кодом регулятора который будет работать на настоящей системе. В таком случае проще увидеть и решить вопросы связанные с задержками, в какой момент делать ацп выборки, в какой выдачу сигналов, в каком порядке производить вычисления.

[fatlortroll]

Можно и в OpenModelica попрактиковаться. Вполне достойная штука, много примеров, хорошая справочная система.

[AlexeyW]

Я предпочитаю делать модель в Си

Это самый лучший подход - писать моделирование самому.

[Guest_TSerg_*]

Это самый лучший подход - писать моделирование самому.

И многие могут это сделать профессионально, Вы считаете?

"Не смешите мои тапочки" (С)

[syoma]

Я предпочитаю делать модель в Си чтобы отлаживать вместе с кодом регулятора который будет работать на настоящей системе. В таком случае проще увидеть и решить вопросы связанные с задержками, в какой момент делать ацп выборки, в какой выдачу сигналов, в каком порядке производить вычисления.

В этом и заключается философия MATLABа в области Model Based Design в настоящий момент - рисуете в симулинке модель объекта управления. Хотите - электрическую, хотите - механическую или гидравлику. Рисуете там же ваш регулятор. Моделируете, пока все не запашет. Добавляете хардварные особенности, типа задержи выборки АЦП, реальный шаг вычисления алгоритма, проверяете, чтобы все продолжало работать.
Потом генерите Си код из регулятора и впихиваете его в контроллер.

[Guest_TSerg_*]

В этом и заключается философия MATLABа
Моделируете, пока все не запашет.
Потом генерите Си код из регулятора и впихиваете его в контроллер.

Умоляю, только не рассказывайте мне, что такие студенческие штучки кто-то впихивает в серьезные проекты.
Не, ну типа "открыть-закрыть ворота в гараж", может и сойдет.

[syoma]

Умоляю, только не рассказывайте мне, что такие студенческие штучки кто-то впихивает в серьезные проекты.

Студенческой штучкой Матлаб/Симулинк был давно. Счас с такими вещами уже не играются, а реально работают, так как денег экономит не мало.
Серьезных проектов в настоящее время уже дофига и больше.
http://www.mathworks.de/company/user_stori...evelopment.html
http://www.mathworks.de/company/user_stori...Controller.html
Ну и еще сотня других крупняков, включая NASA, Airbus, Toyota и т.д, причем реально работающие проекты http://www.mathworks.de/company/user_stori...pplication.html раздел Embedded Systems

А вы думали матлаб способен только Лего да ардуино с распбери управлять?

[AlexeyW]

И многие могут это сделать профессионально, Вы считаете?

А что означает слово "профессионально" в наше время?
Я сам никогда на программиста не учился, по вусем понятиям являюсь ламером, пишу на VB.
Однако, когда столкнулся с тем, что реально профессиональная программа для моделирования фильтров оказалась совершенно неадекватна задаче, написал моделирование сам за две недели, и мы все отлично смоделировали и потом реализовали. Тут главное не бояться
Другой вопрос - а многие ли смогут профессионально смоделировать и при наличии среды? Только кажется, что проще, ведь понимания-то может и не быть.
Самостоятельно писание позволяет именно понять суть процесса, это самое важное, как мне кажется. Поставленная здесь задача - ТАУ - вроде как раз очень адекватна для собственного написания.

[AlexandrY]

Самостоятельно писание позволяет именно понять суть процесса, это самое важное, как мне кажется. Поставленная здесь задача - ТАУ - вроде как раз очень адекватна для собственного написания.

Перечитайте еще раз что написали.

ТС хочет создать модель не алгоритма управления объектом (он их знает и даже перечислил), а алгоритма функционирования самого объекта.
На каком бы языке он не взялся это делать объект не перестанет для него быть черным ящиком пока он не исследует его.

На самом деле вопрост в исследовании и инструментах для него.

[AlexeyW]

На каком бы языке он не взялся это делать объект не перестанет для него быть черным ящиком пока он не исследует его.

Не совсем понял про черный ящик. Любой объект в какой-то мере им является.
ТС хочет снять численные характеристики объектов, математическая сущность поведения которых, как я понимаю, ему известна. А если известна недостаточно хорошо - именно собственное написание и позволит разобраться.
Если довести мысль до логического предела: вот есть некая система, поведение которой нам нужно понять. Мы моделируем поведение системы в некой программной среде, которая учитывает все. Ну, например выполняет дискретные вычисления по уравнениям Максвелла и т.п. Результаты моделирования верные, совпадают с реальностью. Получили ли мы при помощи такого моделирования понимание работы системы? Вряд ли. А собственное писание программы - это редуцирование системы, с выделением главного и отбрасыванием второстепенного. Да, для сложных систем уже нерационально и малореально, но для приведенной в вопросе - в самый раз.

[AlexandrY]

Мы моделируем поведение системы в некой программной среде, которая учитывает все. Ну, например выполняет дискретные вычисления по уравнениям Максвелла и т.п.

Т.е. уравнения Максвелла для вас всё.
Ну тогда приведите или хотябы намекните как задачу TC привести к уравнениям Максвелла.

Вопрос можно и нужно ли такие системы описывать уравнениями.

Кстати, тоже сейчас занимаюсь ременными передачами. У них оказывается коэфициент передачи-то скользящий. Зависит от нагрузки.
Уравнения Максвела отдыхают. Линейные модели тоже.

[Guest_TSerg_*]

Кстати, тоже сейчас занимаюсь ременными передачами. У них оказывается коэфициент передачи-то скользящий. Зависит от нагрузки.

Это давно было известно, даже в то время, когда считали на лог. линейке.
( для гладких ремней ).
Для зубчатых - только растяжка и гистерезис.

[AlexeyW]

Т.е. уравнения Максвелла для вас всё.
Ну тогда приведите или хотябы намекните как задачу TC привести к уравнениям Максвелла.

Вы меня совсем не поняли. Да, согласен - наверное, я неаккуратно высказался.
Я как раз говорил об отрицательной стороне такого подхода.

Кстати, тоже сейчас занимаюсь ременными передачами. У них оказывается коэфициент передачи-то скользящий. Зависит от нагрузки.
Уравнения Максвела отдыхают. Линейные модели тоже.

Почему же. Как раз все уравнения при деле - динамика, тензоры упругости и проч. Но такой подход порочен

Я вот и говорю про "оказывается". Ведь используя чужую среду моделирования, запросто можно не знать деталей поведения, заложенных туда. А когда пишешь сам - знаешь про модель все .

[AlexandrY]

Я вот и говорю про "оказывается". Ведь используя чужую среду моделирования, запросто можно не знать деталей поведения, заложенных туда. А когда пишешь сам - знаешь про модель все .

Что значит "все"? Все не так очевидно.
Matlab как раз и приближает нас к точке "Я знаю, что ничего не знаю"

Я пишу сам когда знаю, что потрачу меньше времени чем в Matlab.
Потому что написать в Matlab-Simulink реально трудоемко.
Чтобы не говорили о легкости графической нотации, но она более трудоемкая.
Причем в Matlab никто не заставляет использовать комплексные готовые блоки, можете ваять свою модель буквально на сумматорах, умножителях, и z или s-блоках первого порядка.

Но! В Matlab-Simulink вы можете просмотреть всю историю каждого сигнала, его статистику с максимумами, минимумами, девиациями и проч.
Построить график по любому сигналу, наложить графики и проч. Все простым редактированием связей, без единой строчки кода и компиляций.
Т.е. отладка модели просто молниеносная.

И тогда возникает сомнение можете ли вы знать про модель все если ограничены в средствах наблюдения за ее внутренними сигналами, когда пишите просто на C-и.
Не напишете же ва сами такую интерактивную среду как Matlab.

[AlexeyW]

Что значит "все"? Все не так очевидно.

В простейшем смысле - Вы четко знаете, какое поведение сами заложили в модель. а в написанных другими симуляторах - совсем не всегда.

Я пишу сам когда знаю, что потрачу меньше времени чем в Matlab.

Конечно, абсолютно согласен с Вами. Вообще, Матлаб - это действительно не симулятор, а другое.
Но, Вы совершенно справедливо сказали - заложенная в него сложность является препятствием для быстрой реализации простых моделей. Лично у меня был случай, когда человек попросил меня реализовать в написанной мной оболочке одну задачу (сейсмическую, вообще не из моей сферы), и все получилось хорошо и быстро. С Матлабом он работает, но сказал, что там реализовывать слишком сложно.
Ведь в чужих средах часто есть еще одно немалое препятствие - неумение программистов правильно поставить задачу, в том числе по реализации интерфейса. В итоге, например, некие функции в проге формально есть, а реально ими очень трудно пользоваться. Как пример: PCAD-2004 есть очень хорошая реализация интерфейса (хотя не без претензий), AutoCad - плохая.

И тогда возникает сомнение можете ли вы знать про модель все если ограничены в средствах наблюдения за ее внутренними сигналами, когда пишите просто на C-и.
Не напишете же ва сами такую интерактивную среду как Matlab.

Знаете, когда я писал среду для моделирования фильтров, про которую упоминал - потратил неделю именно на создание графической оболочки, позволяющей как раз наблюдать все внутренние сигналы, ну а вторую неделю - на встраивание в нее интерактивных моделей фильтров. На самом деле, если речь идет про не очень сложные системы, то это нетрудно.

Что-то типа такого (это реализация совсем простой модели с пятью переменными, а можно хоть сотню):

Сообщение отредактировал AlexeyW - Jul 20 2014, 19:22

Эскизы прикрепленных изображений

 

[syoma]

Матлаб - это действительно не симулятор, а другое.

Возможно есть некое непонимание?
Матлаб сам по себе - ессно никак не симулятор, а всего лишь язык программирования, ориентированный на решение математических задач.
Симулятором его делает Симулинк. Причем последний относится к графическим симуляторам. Фактически это два разных продукта с полностью разными подходами к решению задач, хотя последний, ессно использует движок Матлаба для компилации и исполнения модели.

Возможно, многие просто сталкивались с Матлабом только как с языком и поэтому не понимают, как в нем можно моделировать или думают, что это очень сложно.

[AlexandrY]

Что-то типа такого (это реализация совсем простой модели с пятью переменными, а можно хоть сотню):

Нельзя, тут лукавите.
Насколько видно из скриншота, там нет элементарного менеджмента сигналов и переменных.
Сто графиков на одном поле будет ничитаемое месиво.
Графиками надо управлять: cепарировать по горизонтали и вертикали, делать свои оси, ставить метки, делать курсоры, апроксимировать, накладывать, делать взаимные преобразования, извлекать статистику, экспортировать и т.д. и т.п.
Это все уже написано в вашей модели?

В простейшем смысле - Вы четко знаете, какое поведение сами заложили в модель. а в написанных другими симуляторах - совсем не всегда.

Это какой-то алогизм. Зачем вам вообще модель если вы уже знаете ее поведение?

Из пары операторов xor, обратных связей и задержек можно сделать такую модель поведение которой нобелевские лауреаты не предскажут.

[AlexeyW]

Насколько видно из скриншота, там нет элементарного менеджмента сигналов и переменных.
Сто графиков на одном поле будет ничитаемое месиво.
Графиками надо управлять: cепарировать по горизонтали и вертикали, делать свои оси, ставить метки, делать курсоры, апроксимировать, накладывать, делать взаимные преобразования, извлекать статистику, экспортировать и т.д. и т.п.
Это все уже написано в вашей модели?

Более половины того, что Вы написали, есть. Но я писал не продукт на продажу на все случаи жизни. Импорт, экспорт, курсор, много прочего - не вопрос. Если приглядитесь - это про сто "виртуальный осциллограф", можете сдвигать и масштабировать, как хотите. Я сам сопрягал это с потоком данных с осциллографа, например. Или вставлял туда движки для оперативного управления переменными.
И здесь пример самой простейшей модели. Я еще раз повторюсь - ТС спросил "в чем посоветуете моделировать НЕСЛОЖНЫЕ модели".
Главное - любую из перечисленных Вами функций я легко туда добавлю, если надо. Важнее вопрос, надо ли впихнуть в одну прогу все и погрязнуть в ней.

Это какой-то алогизм. Зачем вам вообще модель если вы уже знаете ее поведение?

Под "поведением" имелось в виду, естественно, математическое описание - например, система дифуров и т.п. Например, задачу взаимодействия более чем трех тел (например, гравитационного) уже не решить аналитически, хотя уравнения вполне ясны, и их можно вписать в модель - т.е. задача несложна для программирования, и одновременно имеет смысл.
У меня ощущение, что на самом деле понимание у нас одно и то же, о чем мы спорим?

Сообщение отредактировал AlexeyW - Jul 21 2014, 21:11

[khach]

Дифуры не всегда помогут. Например, как моделировать обьект с зонами нечувствительности, гистерезисами? Или например испольнительный механизм с люфтами, прогрессирующими в течении срока эксплуатации. И надо убедится в устойчивости и в начале, и в конце.
Или вот пример- адекватная модель стабилизатора температуры на элементе Пельтье. С реверсированием тока. Т.е который работает как на нагрев, так и на охлаждение. С перегибом характеристики, с противотермоЭДС горячего итд. Там в дифурах запутаться можно.

[AlexeyW]

Дифуры не всегда помогут. Например, как моделировать обьект с зонами нечувствительности, гистерезисами?

Да, конечно. Дифуры были в качестве примера. Возможно ведь любое задание функций, хоть кусочная аппроксимация. Главное - что эти функции задаете Вы сами, а не кто-то.

Вот очень старый опыт графического задания гистерезиса и параметров насыщающегося дросселя

Сообщение отредактировал AlexeyW - Jul 22 2014, 05:51

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

Да, конечно. Дифуры были в качестве примера. Возможно ведь любое задание функций, хоть кусочная аппроксимация. Главное - что эти функции задаете Вы сами, а не кто-то.

Ну как мы выяснили даже если собственоручно напишите каждый знак припинания в алгоритме на C-и для вашей модели эта модель не станет яснее.
Так зачем ее писать самому? Чтобы знать как написать ее на C-и?
Не пытаетесь ли вы подменить цели под предлогом своего частного неудачного опыта со сторонним софтом?
Для фильтров я вообще не знаю ничего лучше Simulink-а.

[AlexeyW]

Возможно есть некое непонимание?

Про Симулинк оно действительно есть, про Матлаб я понимаю примерно так, как Вы и сказали. Да, конечно, это мощные инструмент.

Ну как мы выяснили даже если собственоручно напишите каждый знак припинания в алгоритме на C-и для вашей модели эта модель не станет яснее.
Так зачем ее писать самому? Чтобы знать как написать ее на C-и?

Я никак не донесу мысль Почему не станет яснее? Вот Вам предлагают в моделировании те самые колеса со шкивом, Вы уверены, что там уже зашито, что коэффициент передачи зависит от нагрузки и как зависит? А написали сами - сами и знаете, как.
И еще, когда пишете сами, Вы редуцируете модель, выделяя главное и пренебрегая второстепенным, это тоже формирует понимание процесса. Писатели симуляторов тоже сделали такое редуцирование, ибо нефозможно зашить в программму вообще все. Но это сделали они.

Не пытаетесь ли вы подменить цели под предлогом своего частного неудачного опыта со сторонним софтом?
Для фильтров я вообще не знаю ничего лучше Simulink-а.

Ну так и замечательно. Мы просто делимся советами. Вы советуете Симулинк, я абсолютно принимаю этот совет (попробую при случае), я советую подход "написать самому" как тоже вполне успешный. Пусть ТС сам выберет, что больше по душе.

[AlexandrY]

Про Симулинк оно действительно есть, про Матлаб я понимаю примерно так, как Вы и сказали. Да, конечно, это мощные инструмент.

Кстати, советую перейти на Delphi и компоненты от Steema Software и DevExpress для своих приложений.
Кардинально облегчите себе выравнивание гаджетов в окнах, разнообразите их, придадите современный стиль и еще на мобильные дивайсы сможете перенести.
А графики по функциолнальностьи станут круче чем в Matlab.

Я никак не донесу мысль Почему не станет яснее? Вот Вам предлагают в моделировании те самые колеса со шкивом, Вы уверены, что там уже зашито, что коэффициент передачи зависит от нагрузки и как зависит? А написали сами - сами и знаете, как.
И еще, когда пишете сами, Вы редуцируете модель, выделяя главное и пренебрегая второстепенным, это тоже формирует понимание процесса. Писатели симуляторов тоже сделали такое редуцирование, ибо нефозможно зашить в программму вообще все. Но это сделали они.

Что вы, извините, редуцируете если модель это и есть редуцированное представление, взятое из сторонних источников как правило.
Или вы сами открываете законы механики заново и сами придумываете апериодические звенья?
Модель надо не редуцировать, а видоизменять, экспериментировать с ней. В результате экспериментов модель может и увеличиться и уменьшиться.

На C-и как раз уже можно писать обрезанную и исследованую модель, когда уже просто надо повторять рутинные операции по пересчету параметров.
Правильно, такие вещи на Matlab не делают. Он слишком медленно ворочается для таких мелких операций.
Т.е. я о том, что то что вы показываете на скриншотах это не моделирование в истинном понимании.

[syoma]

Я никак не донесу мысль sm.gif Почему не станет яснее? Вот Вам предлагают в моделировании те самые колеса со шкивом, Вы уверены, что там уже зашито, что коэффициент передачи зависит от нагрузки и как зависит? А написали сами - сами и знаете, как.
И еще, когда пишете сами, Вы редуцируете модель, выделяя главное и пренебрегая второстепенным, это тоже формирует понимание процесса. Писатели симуляторов тоже сделали такое редуцирование, ибо нефозможно зашить в программму вообще все. Но это сделали они.

Если я правильно понимаю, то суть дискуссии заключается вообще в так называемом движке моделирования - собственно как описывается и решается модель. Т.е. вы предлагаете писать свой движек на Си, учитывая специфику конкретной модели.

Следует заметить, что при этом есть продукты, которые уже предлагают готовые движки. И, ессно, понятно, что для определенной задачи движек для моделирования будет также свой. Например, все мы знаем, что Spice хорошо подходит для моделирования электронных процессов. Но попробуй его применить для механики или HDL кода - явно не то.

Поэтому даже тот же маталаб предлагает применять разные движки для разных моделей. Например Simulink - контроль. Stateflow - моделирование автоматов состояний. Simscape - физические процессы, при том SimPowerSystems - силовая электроника и электрика. Другие симуляторы включают другие движки - тот же Simplorer умеет хорошо 2D-термодинамику делать. Maxwell - FEM и т.д. И из этого вытекает, что

Вот Вам предлагают в моделировании те самые колеса со шкивом, Вы уверены, что там уже зашито, что коэффициент передачи зависит от нагрузки и как зависит?

Это ессно зависит еще от того, какой движек выбрать. С одним это легко моделируется, с другим - это невозможно.

Но неоспорима еще пара свойств готовых симуляторов
- во- первых есть выбор. Не устраивает реализм фильтра в симулинке - вперед, рисуй схему в SimpowerSystems и проверяй. В одной и той же среде это займет гораздо меньше времени, чем переписывать все в Си.
- моделирование в разных домейнах. Например контроллер в симулинке, а объект - физический - гидравлика или электросхема. Приводить все в один вид - это трудоемко и не нужно. А так - все вместе легко проверяется.

[AlexandrY]

Если я правильно понимаю, то суть дискуссии заключается вообще в так называемом движке моделирования - собственно как описывается и решается модель. Т.е. вы предлагаете писать свой движек на Си, учитывая специфику конкретной модели.

Дискуссия уперлась в то, что Simulink сравнивается с неким абстрактным C-и. Т.е. конкретный интструмент с абстракцией. Если на то пошло, то сам Simulink написан на C-и.
Я конечно знаю, что средств писать на С-и не так уж много: MS Visual Studio, да C++ Builder.
Но мы тут притворяемся что на C-и пишется в вакууме и не догадываемся о каких библиотеках и ограничениях может идти речь.
Вот и интересно насколько можно поддерживать аргументацию за C-и так и не назвав конкретные инструменты. С тем же успехом можно продвигать ассемблер.

[Rst7]

Moderator: Посты скрыл, тон дискуссии настоятельно прошу не накалять. Предупреждение пока устное.

[Fat Robot]

Отличительные особенности компьютерного симулятора физических (в частном случае электрических) процессов: 1. Модель часов (т.е. понятие времени) 2. Модель параллельно протекающих процессов.

Наверное, это основное. Все остальное: движок-solver, организация связей, интерфейсы, адаптация шага, встроенный анализ сходимости - это уже вторично.

Simulink и Spice изначально этими свойствами обладают, т.е. из коробки предоставляют этот уровень абстракции, т.е. если например вы подключили в симуляторе RC-цепочку к гидравлическому цилиндру посредством клиноременной передачи, то при подаче воздействий вы в моделируемом времени увидите то же поведение, что и в реальной жизни с точностью до учтенных в модели эффектов. Как будет описана модель и/или ее составные части: диф. уравнениями, передаточными функциями, пространством состояний, схемой, аналогиями или как-то еще - совершенно не важно.

Ни с++, ни машинные коды этими свойствами изначально не обладают.

[kovigor]

Сложная какая-то дискуссия для меня получилась, я еще до таких высоких материй не дорос.
А дорос вот до чего. На ATMEGA8 сделал простые П - и ПИ - регуляторы, управляющие нагревателем. Нагреватель - обычная стоваттная лампочка, мощность в которой регулируется с дискретностью в один процент путем пропуска соотв. количества полупериодов питающей сети. В качестве ключа использован симистор. Датчик - обычный DS18b20. Он прижат к лампочке жесткой резинкой.
Все работает. Как и ожидалось, П-регулятор не может свести к нулю рассогласование между заданным значением температуры и реально существующим значением. С увеличением коэффициента усиления регулятора разность уменьшается, но никогда не достигает нуля.
Поэтому я сделал ПИ - регулятор. Проблема с рассогласованием решилась, зато появилось перерегулирование, и с этим нужно бороться, а это очень непросто. Например, я довольно быстро подобрал коэффициенты усиления так, чтобы перерегулирование не превышало 5%. Вроде бы, неплохо, но хочется еще лучше. А вот здесь возникают проблемы. При увеличении коэфф. усиления интегратора увеличивается перерегулирование. При уменьшении оно уменьшается, но недопустимо затягивается переходный процесс. После примерно однодневного подбора коэффициентов я сделал вывод, что теория права - регулятор нужно расчетным путем подгонять под объект. Вот здесь есть интересная статья. Там, правда, написано про электромотор, а не про нагреватель:

http://www.dynsoft.ru/PID.php

Аналогичной статьи про нагреватель я пока не нашел. Посему я пока отложу нагреватель в сторонку и вернусь к собранному и лежащему в шкафу стенду с моторчиком ...

[Tanya]

Сложная какая-то дискуссия для меня получилась, я еще до таких высоких материй не дорос.
А дорос вот до чего. На ATMEGA8 сделал простые П - и ПИ - регуляторы, управляющие нагревателем. Нагреватель - обычная стоваттная лампочка, мощность в которой регулируется с дискретностью в один процент путем пропуска соотв. количества полупериодов питающей сети. В качестве ключа использован симистор. Датчик - обычный DS18b20. Он прижат к лампочке жесткой резинкой.

После примерно однодневного подбора коэффициентов я сделал вывод, что теория права - регулятор нужно расчетным путем подгонять под объект. Вот здесь есть интересная статья. Там, правда, написано про электромотор, а не про нагреватель:

http://www.dynsoft.ru/PID.php

Аналогичной статьи про нагреватель я пока не нашел. Посему я пока отложу нагреватель в сторонку и вернусь к собранному и лежащему в шкафу стенду с моторчиком ...

У Вас не очень хорошо сделано.
Лампочка - нелинейный элемент с большим температурным коэффициентом сопротивления.
Ваш вывод о необходимости расчетов опровергается достаточностью простых экспериментальных итерационных процедур.
Мотор, печка, элемент Пельтье..... все это моделируется конденсатором с резисторами, так как уравнения не знают, что они обозначают.

[kovigor]

Лампочка - нелинейный элемент с большим температурным коэффициентом сопротивления.

Так абсолютно любой нагреватель со спиралью обладает таким качеством. Или я не прав ?

А вот еще идея - не выполнять интегрирования, если ошибка слишком велика, скажем, превышает 5 градусов (по модулю), обходясь в таких случаях только П - составляющей регулятора. П - регулятор сводит ошибку к указанному минимуму, и потом она подгоняется к нулю посредством интегратора. И всякий раз при выходе ошибки за допустимые рамки сбрасывать интегратор в ноль. Таким образом, интегратор всегда будет использоваться при небольших колебаниях температуры, и, как следствие, при небольшой нелинейности лампочки. Надо будет это обдумать ...

[AlexandrY]

У Вас не очень хорошо сделано.
Лампочка - нелинейный элемент с большим температурным коэффициентом сопротивления.

При симисторном регулировании еще большая нелинейность между углом включения и мощностью.
(Линеаризация, полагаю, сделана не была )

А вот еще идея - не выполнять интегрирования, если ошибка слишком велика, скажем, превышает 5 градусов

... Надо будет это обдумать ...

В правльном направлении идете.
Еще с пару десятков таких эвристических правил и у вас получится классическое управление методом fuzzy logic.

[kovigor]

При симисторном регулировании еще большая нелинейность между углом включения и мощностью.

нет никакого угла, я полупериоды пропускаю. в секунде 100 полупериодов. Если пропустить один полупериод, в нагрузку уйдет 1% от возможной энергии, если 5 полупериодов - 5%. если же пропустить 100 полупериодов, то нагрузка получит полную мощность.

Насчет нечеткой логики - забавно, но я пока не придумал, как по-другому снизить перерегулирование и в то же время получить приемлемую длительность переходного процесса ...

[syoma]

Насчет нечеткой логики - забавно, но я пока не придумал, как по-другому снизить перерегулирование и в то же время получить приемлемую длительность переходного процесса ...

Я далек от ТАУ, но знаю симулинк. Поэтому предлагаю забыть предыдущие 3 страницы и решить задачу в лоб. Лампочка и датчик температуры - классический пример объекта управления с инерционностью.

1. Поэтому открываем матлаб и Control Design Examples и изучаем примеры Automatic PID tuning. Например Design a PID Controller Using Simulated I/O Data
2. На 5-ый день понимаем, что надо оптимизировать в случае лампочки с датчиком температуры и какие параметры объекта управления нужно знать
3. Экспериментально снимаем характеристики нашей системы лампочка - ДТ. Если я не ошибаюсь, надо просто с холодного состояния включать лампочку на 25%, 50%, 75%, 100% мощности и мерять датчиком температуру, пока она не выйдет на стабильный уровень. Определите тау, нелинейность и еще кучу параметров. Еще пара экспериментов и все, что нужно известно
4. Лепим в симулинке свою модель контроллера с лампочкой и загоняем туда измеренные параметры. Любуемся перерегулированием и переходными процессами а-ля реальность, при том, что 10 минут реального времени будут моделироваться за пару секунд. Офигиваем от того, сколько времени сэкономили, не сидя у макета и ждя, пока оно нагреется.
5. Запускаем optimization wizard и офигиваем еще раз от чудесным образом подсчитанных коэфициентов ПИД регулятора.
6. Проверяем в реальной жизни и офигиваем в 3-ий раз, что оно работает на практике.
7. Забываем ТАУ, как страшный сон... до следующего раза. Офигиваем, что задача была решена быстро и без дифуров.

Результаты можете выложить сюда.

[Tanya]

Так абсолютно любой нагреватель со спиралью обладает таким качеством. Или я не прав ?

А вот еще идея - не выполнять интегрирования, если ошибка слишком велика, скажем, превышает 5 градусов (по модулю), обходясь в таких случаях только П - составляющей регулятора. П - регулятор сводит ошибку к указанному минимуму, и потом она подгоняется к нулю посредством интегратора. И всякий раз при выходе ошибки за допустимые рамки сбрасывать интегратор в ноль. Таким образом, интегратор всегда будет использоваться при небольших колебаниях температуры, и, как следствие, при небольшой нелинейности лампочки. Надо будет это обдумать ...

Вы, неправы, увы, про лампочку.
Но Вы уже в начале пути, предложенном ранее мной, - осваивать это спинным мозгом. И самостоятельно открыли им(?) всем известный факт, что ПИД-регулятор не должен работать при больших невязках. И не обязан.
Вам еще осталось приучить его к дифференциальной компоненте... Идите, ищите и обрящете.

[kovigor]

Но Вы уже в начале пути, предложенном ранее мной, - осваивать это спинным мозгом. И самостоятельно открыли им(?) всем известный факт, что ПИД-регулятор не должен работать при больших невязках. И не обязан.

Так вы одобряете мой метод - не интегрировать большие невязки ? Как я понял, да

[Tanya]

Я далек от ТАУ, но знаю симулинк. Поэтому предлагаю забыть предыдущие 3 страницы и решить задачу в лоб. Лампочка и датчик температуры - классический пример
4. Лепим в симулинке свою модель контроллера с лампочкой и загоняем туда измеренные параметры. Любуемся перерегулированием и переходными процессами а-ля реальность, при том, что 10 минут реального времени будут моделироваться за пару секунд. Офигиваем от того, сколько времени сэкономили, не сидя у макета и ждя, пока оно нагреется.

Результаты можете выложить сюда.

А вот продемонстрируйте нам всем, как справляется симулинк (или Вы) с нестационарным уравнением теплопроводности. Он (или Вы) умеете все это считать на трехмерной сетке со сложными граничными условиями?
Результаты можете выложить сюда.

[AlexandrY]

7. Забываем ТАУ, как страшный сон... до следующего раза. Офигиваем, что задача была решена быстро и без дифуров.

Дискретное управление все портит.
Тем более если дискретизировать целыми периодами.
Частота управляющих воздействий приближается к временному масштабу регулирования. ПИД по моему здесь отдыхает.

[Tanya]

Так вы одобряете мой метод - не интегрировать большие невязки ? Как я понял, да

Давайте уж сами обучайте спинной мозг. Это очень полезно обоим. Я вот иногда просто на глаз отгадываю нужные параметры регулятора им(?). Просто гляжу на устройство, а вижу их.

[Fat Robot]

Не стоит недооценивать тау и переоценивать возможности инструментария.

Немного усложняем задачу:
1. Греть нужно не просто датчик, а например бульон, состав которого известен весьма приблизительно.
2. Он течет и/или меняется его состав по ходу подогрева

Объем экспериментов и данных на этапе характеризации возрастет в разы. Появляются лишние датчики.

1. открываем...
2. понимаем...
3. снимаем...
4. Лепим...
5. Запускаем..
6. Проверяем...
7. Забываем... Офигиваем ...

[kovigor]

Давайте уж сами обучайте спинной мозг. Это очень полезно обоим. Я вот иногда просто на глаз отгадываю нужные параметры регулятора им(?). Просто гляжу на устройство, а вижу их.

У вас опыт есть, а у меня - нету.
Ладно, грех такое не попробовать. чуток освобожусь, и ...

[syoma]

А вот продемонстрируйте нам всем, как справляется симулинк (или Вы) с нестационарным уравнением теплопроводности. Он (или Вы) умеете все это считать на трехмерной сетке со сложными граничными условиями?
Результаты можете выложить сюда.

Таня, я к сожалению, не собираюсь ничего демонстрировать. Как я уже говорил, я не так хорошо знаю Матлаб в этой области, поэтому решение задачи ТС с наскока требует некоторого времени на изучение, которого у меня нет. Да и решать задачу за автора тоже нет смысла.

Поэтому я предлагаю Вам более простой путь, ессно при условии знания английского - зайти на сайт Mathworks и посмотреть примеры решения задач:
На дизайн ПИД контроллера и линеаризацию нелинейных систем - http://www.mathworks.nl/help/slcontrol/examples/index.html
На уравнения теплопроводности - http://www.mathworks.nl/help/pde/heat-tran...-equations.html

Т.е. исходя из примеров, я вижу, что симулинк или матлаб справляются с этим. А также значит и с задачей ТС справятся. Дальнейшие демонстрации напрямую приведут к решению задачи за ТС, но мы же хотим, чтобы он сам проделал какую-то работу?


Что вообще Вы предлагаете? Конденсаторы с резисторами считать? Или спинной мозг обучать? Вы считаете это инженерным подходом? У меня метод научного тыка закончился еще со студенческой скамьи - я лучше потрачу больше времени, но достигну результата за определенное время, чем потрачу неопределенное время на танцы с бубном. Конечно второй метод может привести к решению проблемы за 1 час, а может и за месяц ничего не сдвинуться. В итоге через 3 недели человек будет сидеь и думать - опс, рассчитывал за 2 дня склепаю макет моторчика, а оно вот как выходит.
А мог бы за 3 недели изучить матлаб и гарантированно решить задачу.

Дискретное управление все портит.
Тем более если дискретизировать целыми периодами.
Частота управляющих воздействий приближается к временному масштабу регулирования. ПИД по моему здесь отдыхает.

Да у него ж не дискретное - а более похожее на ШИМ - Лампочка ничего ж не замечает.


Еще раз гарантирую автору - модель своей системы с лампочкой он построит в симулинке за неделю. Потом за неделю он просчитает свой ПИД Регулятор без головной боли спинного мозга. А если поднатужится, то за пару дней он даже запустит сгенерированный контролер на своей атмеге.

[AlexandrY]

Да у него ж не дискретное - а более похожее на ШИМ - Лампочка ничего ж не замечает.

Т.е. не замечает?
Лампочке одного полупериода хватает чтобы раскалиться.
Прохождение только одного полупериода через лампочку видно на глаз при дневном свете.

Я вообще подозреваю, что TC опыт с лампочкой придумал.
У лампочки нет такой инерционности как утверждается.

[syoma]

Т.е. не замечает?
Лампочке одного полупериода хватает чтобы раскалиться.
Прохождение только одного полупериода через лампочку видно на глаз при дневном свете.

Я все равно не вижу смысла впутывать сюда управление лампочкой. Ну пропускает он сейчас периоды. Допустим мощность на 50% - из 100 пероидов он пропускает 50. Не знаю как там организованно, но для большей равномерности пропускаем каждый второй пероид - как это отразится на измерении температуры? Никак имхо. Датчик температуры этого не заметит.
А если вместо этого он будет питать его симистором с определенным углом так, чтобы тоже получилось 50% мощности на лампочке. Человеческий глаз заметит разницу. А для датчика температуры такой режим будет чем-то отличаться от предыдущего, с пропуском периодов? Да нифига. Он не заметит разницы тоже.

Ессно остаются вопросы линейности лампочки - пропуск каждого второго периода - это действительно соответствует 50% реальной мощности? Или 45%? Или 60%? В зависимоти от нагрева спирали? Да измерь себе и получи характеристику лампочки - X пропущенных перидов = Y мощности лампы. Внеси в контроллер поправки и играйся дальше. В чем смысл усложнять себе жизнь дальше, если полученных данных может с лихвой хватить для построения модели и расчета ПИД Контроллера? Вот если не заработает(в чем я лично очень сомневаюсь) в силу необъяснимых факторов типа движущегося бульона в невесомости - тогда будем вносить поправки в модель. Но это будут уже уточнения и предыдущая работа не будет потеряна.

[Tanya]

Таня, я к сожалению, не собираюсь ничего демонстрировать. Как я уже говорил, я не так хорошо знаю Матлаб в этой области, поэтому решение задачи ТС с наскока требует некоторого времени на изучение, которого у меня нет. Да и решать задачу за автора тоже нет смысла.

Т.е. исходя из примеров, я вижу, что симулинк или матлаб справляются с этим.

Очень жаль. А так бы хотелось увидеть демонстрацию... Ведь огромное количество неграмотных людей до сих пор проводят эксперименты по тепломассообмену в том числе в дорогущих аэродинамических трубах. А когда настраивали терморегулятор для какой-нибудь печки раньше никто не занимался трехмерным расчетом задачи теплопроводности, сопряженной с вынужденной конвекцией. Темнота...
Я вам еще хуже скажу... В самых современных "печках" считали-считали, да просчитались.

Что вообще Вы предлагаете? Конденсаторы с резисторами считать? Или спинной мозг обучать? Вы считаете это инженерным подходом? У меня метод научного тыка закончился еще со студенческой скамьи - я лучше потрачу больше времени, но достигну результата за определенное время, чем потрачу неопределенное время на танцы с бубном. Конечно второй метод может привести к решению проблемы за 1 час, а может и за месяц ничего не сдвинуться. В итоге через 3 недели человек будет сидеь и думать - опс, рассчитывал за 2 дня склепаю макет моторчика, а оно вот как выходит.
А мог бы за 3 недели изучить матлаб и гарантированно решить задачу.

Да, я предлагаю считать, но не численно. Нужно уметь оценивать качественно виды решений дифференциальных уравнений. А вот численное решение и есть танцы с бубном.
Очень поднимает настроение Ваш оптимизм про гарантированное решение.

У вас опыт есть, а у меня - нету.
Ладно, грех такое не попробовать. чуток освобожусь, и ...

Знаете... опыт это такая штука, которая добывается индивидуально. Вот если бы я дала Вам рецепт, как надо делать, то Вы бы не поняли, почему рецепт такой, и годится ли он во всех остальных случаях.

[syoma]

Очень жаль. А так бы хотелось увидеть демонстрацию... Ведь огромное количество неграмотных людей до сих пор проводят эксперименты по тепломассообмену в том числе в дорогущих аэродинамических трубах. А когда настраивали терморегулятор для какой-нибудь печки раньше никто не занимался трехмерным расчетом задачи теплопроводности, сопряженной с вынужденной конвекцией. Темнота.
Я вам еще хуже скажу... В самых современных "печках" считали-считали, да просчитались.

Таня, вот Вы, как модератор, хотите сказать, что это не подколка и не троллинг?

Посмотрите мой ответ TSerg на его предположение о том, что автогенерация кода - это все студенческие игрушки и "огромное количество неграмотных людей до сих пор..." пишет на С и тратят кучу времени на отладку.

[Tanya]

У лампочки нет такой инерционности как утверждается.

У лампочки есть несколько постоянных времени... Это тоже модель... На самом деле там все плавно...
Вот предлагаю ТС заняться термостатированем, используюя нить накала одновременно и как термометр, и как нагреватель. И не нужно сильно даже греть. Все будет отвязано от сети.

Таня, вот Вы, как модератор, хотите сказать, что это не подколка и не троллинг?

Как модератор скажу, что Вы нарушаете правила, а я нет.

[kovigor]

Я вообще подозреваю, что TC опыт с лампочкой придумал.

Вовсе нет ! Сейчас передо мной макет, сделанный именно так, как я описал.

Да, чистая правда, что даже если за секунду я пропускаю в нагрузку лишь один полупериод из ста, то лампочка довольно ярко вспыхивает.

Пропуск полупериодов я обосновываю простейшим энергетическим расчетом. Вполне разумно предположить, что если за секунду я пропущу в нагрузку все 100 полупериодов, то она получит макс. возможную за эту секунду порцию энергии. А если пропустить три полупериода, то она получит 3% от этой порции.

Еще. Я ни в коем случае не клянчу ни у кого готовых решений. Благо, задача чисто учебная и никто мне никаких временных рамок не ставит.

Ну и напоследок. Задаче поддержания температуры в печи и ПИД - алгоритмам - многие десятки лет. Как же их решали тогда, когда не было никакого симулинка, а простая ЭВМ занимала целое здание ?
Мне сейчас хочется именно понять, как все считается вручную. Это ведь не проект водородной бомбы. А разобравшись с теорией и ручным расчетом, можно будет браться за Симулинк. Сейчас же от него будет только вред, и немалый ...

[syoma]

Вполне разумно предположить, что если за секунду я пропущу в нагрузку все 100 полупериодов, то она получит макс. возможную за эту секунду порцию энергии. А если пропустить три полупериода, то она получит 3% от этой порции.

Неправда. Сопротивление нити холодной лампочки отличается от сопротивления нити горячей примерно в 10 раз. Если пропускать 100 периодов, то лампочка будет горячей и вы пропустите номинальную мощность. При трех полупериодах нить холодная и ее сопротивление меньше - соответственно мощность будет намного выше. Точный расчет сложен, легче проверить экспериментально, но точно не 3% от номинальной.

[Tanya]

Пропуск полупериодов я обосновываю простейшим энергетическим расчетом. Вполне разумно предположить, что если за секунду я пропущу в нагрузку все 100 полупериодов, то она получит макс. возможную за эту секунду порцию энергии. А если пропустить три полупериода, то она получит 3% от этой порции.

Тут Вы ошибаетесь - сопротивление лампочки очень сильно тут меняется. Если равномерно распределить импульсы во времени, то будет.. процентов 6, а не 3.

Еще. Я ни в коем случае не клянчу ни у кого готовых решений. Благо, задача чисто учебная и никто мне никаких временных рамок не ставит.

Ну и напоследок. Задаче поддержания температуры в печи и ПИД - алгоритмам - многие десятки лет. Как же их решали тогда, когда не было никакого симулинка, а простая ЭВМ занимала целое здание ?
Мне сейчас хочется именно понять, как все считается вручную. Это ведь не проект водородной бомбы. А разобравшись с теорией и ручным расчетом, можно будет браться за Симулинк. Сейчас же от него будет только вред, и немалый ...

А вот тут я Вас абсолютно поддерживаю. И водородную бомбу считали без ЭВМ. Руками и головой. По крайней мере один из считавших еще жив, но детали не рассказывает.
Когда разберетесь, Вам, возможно Симулинк и не понадобится.
Один мой знакомый, любит говорить, что нет такой теории управления, а есть теория дифференциальных уравнений.
Я также так же думаю. Примерно это же говорил Арнольд про "теорию катастроф".

Вот вопрос к считающим, что все можно посчитать, хочется задать...
Зачем нужна термопара в печке, если все можно посчитать?
Точно учитываем мощность, интегрируем, а измеряем только наружную температуру. И никаких регуляторов.

[kovigor]

Тут Вы ошибаетесь - сопротивление лампочки очень сильно тут меняется. Если равномерно распределить импульсы во времени, то будет.. процентов 6, а не 3.

Принято. Согласен.

Да, опробовал вчерашнюю идею, отказавшись от интегрирования невязок, по модулю превышающих три градуса. Перерегулирование упало где-то до половины процента ...

[AlexandrY]

Неправда. Сопротивление нити холодной лампочки отличается от сопротивления нити горячей примерно в 10 раз. Если пропускать 100 периодов, то лампочка будет горячей и вы пропустите номинальную мощность. При трех полупериодах нить холодная и ее сопротивление меньше - соответственно мощность будет намного выше. Точный расчет сложен, легче проверить экспериментально, но точно не 3% от номинальной.

Ток через лампочку заметно увеличен в течении первого полупериода и не более чем 1.5 раза, уже на втором полупериоде он почти не отличим от устоявшегося.
Гораздо сильнее влияет нестабильность сетевого напряжения.

[Tanya]

Ток через лампочку заметно увеличен в течении первого полупериода и не более чем 1.5 раза, уже на втором полупериоде он почти не отличим от устоявшегося.
Гораздо сильнее влияет нестабильность сетевого напряжения.

Это ведь очень сильно от лампочки зависит... Бывают такие, которые долго разгораются.
Кроме того, для уменьшения амплитуды тепловой волны пропускают отдельно стоящие полупериоды (я...).
Но при больших заполнениях для массивной нити (или ленты) будет наблюдаться стабилизация сопротивления за счет того, что радиационная теплоотдача становится главной, а она растет как четвертая степень температуры.

[syoma]

Мне сейчас хочется именно понять, как все считается вручную. Это ведь не проект водородной бомбы. А разобравшись с теорией и ручным расчетом, можно будет браться за Симулинк. Сейчас же от него будет только вред, и немалый ...

Кстати, Вы же в первом сообщении и названии темы указывали совсем другую цель. - типа моделировать хотели. А теперь собрались вручную считать...

Это Вас так все здесь переубедили? Типа пошли нафиг все эти ЭВМ, Матлабы, 20 лет исследований в области компьютерного моделирования и оптимизации систем управления - будем считать, как считали наши отцы и деды - на бумажках, с линейками и после прочтения 10-и толстых книг по ТАУ. Прекрасно. Пусть разработки в России ведутся такими методами - европу вам точно не догнать.

Сорри за офф. Но почему Вы не хотите попробовать? Нет знаний английского? Матлаб негде достать?

Ну и напоследок. Задаче поддержания температуры в печи и ПИД - алгоритмам - многие десятки лет. Как же их решали тогда, когда не было никакого симулинка, а простая ЭВМ занимала целое здание ?

Чисто простой пример - надеюсь у Тани есть дома электродуховка? Раньше всякие регуляторы были - биметалл - вот так она и нагревалась и клацала. Потом наверное добавили тиристорное управление - клацать перестала, но регулировка температуры не ахти
А вот я своей жене полгода назад купил новую электродуховку AEG со всеми наворотами. Так вот там есть обычный режим разогрева и ускоренный - в обычном перерегулирования нет, но печка выходит на заданную температуру медленно. Температура выдерживается точно до градуса - я проверял термопарой. В ускоренном режиме она выходит на заданную температуру быстрее раза в 2, но с перерегулированием, поэтому в фазу разогрева в нее нельзя ставить еду. Причем после окончания разогрева она пищит и в этот момент температура в печке уже стабильна как удав.
Вот тебе компьютерное моделирование - и теплопотери стенок они учли, и нелинейность нагревателя, и даже дверь когда открываешь - провала нет.
Думаете двадцать лет назад можно было бы рассчитать такую духовку, даже если бы нагреватель был таким же регулируемым?

[kovigor]

Но почему Вы не хотите попробовать? Нет знаний английского? Матлаб негде достать?

Есть где, дело не в этом. Если я пока не понимаю, как выставить коэффициенты таким образом, чтобы убрать перерегулирование, то как Матлаб мне поможет ? Пока мне видится только один способ - провести множество опытов, чтобы понять общие закономерности, разобраться, а уже потом использовать Матлаб. Может, я и не прав, но если я сейчас возьмусь за Матлаб, то это просто на пару недель уведет меня в сторону от моей задачи ...

[syoma]

Есть где, дело не в этом. Если я пока не понимаю, как выставить коэффициенты таким образом, чтобы убрать перерегулирование, то как Матлаб мне поможет ? Пока мне видится только один способ - провести множество опытов, чтобы понять общие закономерности, разобраться, а уже потом использовать Матлаб.

Да боже ж мой - конечно поможет. Вот вы в настоящий момент играетесь с коэфициентами на реальном макете. Пока лампочка нагреется, пока остынет, пока Вы код загрузите в контроллер - все это занимает минуты на каждую итерацию. А в модели вы сможете делать одну итерацию за секунды. И это еще без ТАУ, просто зафигачив вашу текущую реализацию в виде модели в симулинке. Причем все, что Вам уже здесь насоветовали: про нелинейность лампочки, инерционность датчика температуры и т.д. - это еще вообще не ТАУ - а простые передаточные фунцкии, без каких либо чудес.

Чудеса появятся из-за обратной связи и Вашего контроллера, когда вы вставите его в модель.

До этого момента у Вас будет 0% зря потраченного времени в любом случае, так как это еще не ТАУ.

После этого - хотите изучайте Ваш макет на модели дальше, хотите - экспериментируйте с fuzzy Logic и замороженными интеграторами, хотите - добавляйте Д- контроллер, хотите - пробуйте рассчитать коэфициенты аналитически и применять 20-и летние книжки по ТАУ. А хотите - пробуйте использовать Матлаб дальше, запустив Control Optimization, которая должна Вам выдать идеальные коэфициенты для вашей модели.

[kovigor]

... для вашей модели.

Я пока, честно говоря, даже не представляю себе, как построить эту самую модель ...

[syoma]

Я пока, честно говоря, даже не представляю себе, как построить эту самую модель ...

Ну посмотрите примеры, поизучайте Симулинк. http://www.mathworks.com/matlabcentral/fil...-using-simulink
http://www.mathworks.nl/help/simulink/exam...ol-systems.html
Оно Вам в голову в конче концов должно прийти.

[kovigor]

Ну посмотрите примеры, поизучайте Симулинк.

Хорошо, спасибо, я, по крайней мере, попробую ...

[AlexandrY]

Если я пока не понимаю, как выставить коэффициенты таким образом, чтобы убрать перерегулирование, то как Матлаб мне поможет ? Пока мне видится только один способ - провести множество опытов, чтобы понять общие закономерности, разобраться, а уже потом использовать Матлаб. Может, я и не прав, но если я сейчас возьмусь за Матлаб, то это просто на пару недель уведет меня в сторону от моей задачи ...

ИМХО, но во-первых надо крепко понять, что есть линейные системы и есть нелинейные.
Все линейные системы могут быть описаны нормальной формой Коши , т.е. дифференциальными уравнениями первого порядка.
Это значит, что передаточные характеристики таких систем могут быть только одного строго определенного вида, а именно отношением полиномов.
Реакция такой системы на ступенчатое воздействие это всегда! только простая сумма экспонент с разными показателями умноженных на синусы разных частот или константы.
Вот и думайте можно ли сложением экспонет помноженых на синусоиды добиться отклика с идеальным фронтом и без выбросов.
Это тема прорабона основательно, но это даже на TAУ, а теория функций.

А вот как только вводите в свою модель малейший гистерезис там, переключатель формул, нелинейный регулятор, и т.д. то система резко перестает быть линейной и компетенция абсолютного большинства учебников по ТАУ тут кончается. Начинаются только сплошь частные решения с сомнительной математикой.
Т.е. как только почувствовали нелинейность в системе сразу бросайте искать аналитическое решение. Переключайтесть на числовое моделирование.

[dxp]

Все линейные системы могут быть описаны нормальной формой Коши , т.е. дифференциальными уравнениями первого порядка.

С ограничением на первый порядок не погорячились?

[SSerge]

С ограничением на первый порядок не погорячились?

Теоретики - народ изобретательный.
Уравнения Гамильтона-Якоби дают систему из уравнений первого порядка, но самих уравнений становится вдвое больше ( 2N штук для N степеней свободы).
Весь фокус в правильном выборе (обобщённых) координат и импульсов.

дополнено:
Исправил название уравнений.

[amaora]

Вот чтобы сделать какой-то особый регулятор, без перерегулирования например, полезно знать какие траектории в пространстве состояний может иметь система при различном управлении. А это проще всего увидеть на модели, как вы будете на это модель смотреть, мысленно или численно вопрос другой.

Для начала можно взять упрощенную модель размерности 2, в состоянии температура нагревателя и температура датчика. Нагреватель - сопротивление с заданной температурной зависимостью, на входе напряжение, выходная мощность легко считается. Дальше упрощенные уравнения теплопередачи и рассеяния тепловой энергии.

Чуть сложнее, разделить температуру нагревателя на две переменных, температура нити и колбы. Ну и задать тепловые уравнения так, чтобы нить могла правдоподобно быстро нагреваться и остывать. А еще про излучение совсем забыл, им тоже должно хорошо печь датчик и обирать много тепла от нити. У датчика тоже можно выделить отдельно внешнюю температуру корпуса и чувствительного элемента. Если так двигаться дальше то придем уравнениям теплопроводности в частных производных и бесконечной размерности вектора состояния.

[syoma]

Для начала можно взять упрощенную модель размерности 2, в состоянии температура нагревателя и температура датчика. Нагреватель - сопротивление с заданной температурной зависимостью, на входе напряжение, выходная мощность легко считается. Дальше упрощенные уравнения теплопередачи и рассеяния тепловой энергии.
Чуть сложнее, разделить температуру нагревателя на две переменных, температура нити и колбы. Ну и задать тепловые уравнения так, чтобы нить могла правдоподобно быстро нагреваться и остывать. А еще про излучение совсем забыл, им тоже должно хорошо печь датчик и обирать много тепла от нити. У датчика тоже можно выделить отдельно внешнюю температуру корпуса и чувствительного элемента. Если так двигаться дальше то придем уравнениям теплопроводности в частных производных и бесконечной размерности вектора состояния.

Самое смешное в этом деле то, что если проделать это все аналитически - то взрыв головного мозга уже произойдет при расчетах первой половины из Вашего сообщения.
И как пример - в моем окружении из 40 инженеров разных профилей по системам управления (из них 2 с магистерскими степенями из Кэмбриджа), примерно такие расчеты в сфере электросетей - с ТАУ, дифурами и т.д, способен сделать лишь один человек, который 20 лет только этим и занимается. Большая проблема в том, что его отчеты с трехэтажными формулами очень мало кто понимает. И применить их на практике очень сложно. Поэтому он как-то отстраненно всегда выглядит - мятый пиджак, бегающий взгляд... Ну вы поняли.

А вот построить работающую матлабовскую модель по Вашему сообщению смог бы каждый 5-ый инженер в моем окружении - т.е. тот, кто Матлабом пользуется.

[AndreyVN]

С ограничением на первый порядок не погорячились?

Наверное, имелось ввиду, что ур-е второго порядка сводится к системе уравнений первого порядка и т.д. для любого порядка.

[Tanya]

А вот построить работающую матлабовскую модель по Вашему сообщению смог бы каждый 5-ый инженер в моем окружении - т.е. тот, кто Матлабом пользуется.

А вот понять, почему не получается то, что хочется... ни один из них не сможет - пиджак слишком хорошо отглажен.
Численный расчет нужен только для уточнения деталей, но общее поведение в различных случаях будет скрыто или даже искажено. И, возможно, никто из них (или почти все) не сможет объяснить, например, внезапный отказ.

[kovigor]

Самое смешное в этом деле то, что если проделать это все аналитически - то взрыв головного мозга уже произойдет при расчетах первой половины из Вашего сообщения.

Ну да, полностью согласен. Главное - перед визитом к доктору собрать все выкладки воедино, по всей квартире и в офисе. Тогда все это подошьют к истории болезни, а доктору легче будет понять, от чего именно человек спятил

[Tanya]

Ну да, полностью согласен. Главное - перед визитом к доктору собрать все выкладки воедино, по всей квартире и в офисе. Тогда все это подошьют к истории болезни, а доктору легче будет понять, от чего именно человек спятил

Неизвестно, чей мозг взорвется раньше... Вот для убежденных в том, что добрый дядя все уже вложил в программу, а нам нужно только числа подставить...
Вот как раз пример для расчета температуры нагревателя.
Есть проволочка. Медная. Некоторой длины и диаметра.
Будем пропускать через нее прямоугольные одиночные импульсы тока. С разной длительностью, но фиксированным полным зарядом. Как зависит время ее проволочной жизни от длины, диаметра, заряда и времени (проволочки) импульса? Концы термостатированы.
Еще вариант - ток линейно нарастает с разной скоростью.

[SSerge]

Самое смешное в этом деле то, что если проделать это все аналитически - то взрыв головного мозга уже произойдет при расчетах первой половины из Вашего сообщения.
И как пример - в моем окружении из 40 инженеров разных профилей по системам управления (из них 2 с магистерскими степенями из Кэмбриджа), примерно такие расчеты в сфере электросетей - с ТАУ, дифурами и т.д, способен сделать лишь один человек, который 20 лет только этим и занимается. Большая проблема в том, что его отчеты с трехэтажными формулами очень мало кто понимает. И применить их на практике очень сложно. Поэтому он как-то отстраненно всегда выглядит - мятый пиджак, бегающий взгляд... Ну вы поняли.

Лет этак 25 (а то и 29) тому назад попала мне в руки замечательная тетрадка. С виду обычная, на 12 листов, но внутри!
Там был расчёт конструкции довольно компактного и не очень тяжёлого масс-спектрометра, его предполагалось (когда-то в светлом будущем) запустить на одном из научных спутников. С рисунками, формулами, таблицами, всё от руки, по-моему автор обошёлся даже без линейки и циркуля.
Зато там были оценки разрешающей способности, всех погрешностей, поправки к первому приближению от влияния краевых эффектов, от остаточных газов, от нестабильности питающих напряжений, поправки к поправкам, условия при которых одни погрешности от неидеальности частей частично компенсируются другими и т.д. и т.д.
Я в то время учился на втором курсе физфака и интересовался электронной оптикой.
Так вот, мне там всё (ну, почти всё. через 2 недели ) было понятно!
Это был первый случай когда я увидел как происходит переход от теории в учебниках к проектированию реального железа, потому и запомнил.
Это то, что сейчас называется old school.
Говорят раньше, ещё при Резерфорде, в Кэмбридже тоже так умели.

[syoma]

А вот понять, почему не получается то, что хочется... ни один из них не сможет - пиджак слишком хорошо отглажен.
Численный расчет нужен только для уточнения деталей, но общее поведение в различных случаях будет скрыто или даже искажено. И, возможно, никто из них (или почти все) не сможет объяснить, например, внезапный отказ.

Конечно, намек понятен. Тут как бы два подхода к решению задачи:
1. а) Умный чувак с докторской степенью по ТАУ изучает объект управления. По ней он строит различные передаточные функции и в конце концов полностью описывает поведение объекта управления.
б) Потом включает эти формулы в уравнения с обратной связью, рассчитывает по теории отклики и стабильность и аналитически выводит управления коэфициентов ПИ Контроллера.

2. а) Простой инженегр изучает объект управления и рисует в матлабе модель, которая повторяет поведение объекта управления.
б) Потом танцует с бубном вокруг, подбирая коэфеиценты и пытаясь создать контроллер, оптимально контролирующий данный объект, или подключает оптимизаторы, чтобы они рассчитали нужные коэфициенты.

Понятно, что для решения 1 пункт а наиболее затратный, а пункт б - всего лишь математика.
Для решения 2 - все наоборот. Понятно, что после пункта а мы получим черный ящик в большинстве случаев. Но часто этого оказывается достаточно для решения большинства задач.

Ну и подлюки буржуи расчитали, что умного чувака с докторской по ТАУ найти и платить ему не маленькую зарплату очень сложно, а оптимизатору просчитать 10000 раз модель с различными коэфициентами - очень легко.

[Tanya]

Конечно, намек понятен. Тут как бы два подхода к решению задачи:

Ну и подлюки буржуи расчитали, что умного чувака с докторской по ТАУ найти и платить ему не маленькую зарплату очень сложно, а оптимизатору просчитать 10000 раз модель с различными коэфициентами - очень легко.

Раз вы поняли намек, то вот конкретная задача - построить систему управления для поддержания температуры нити... С максимальной скоростью и точностью.
Вот температура ниже - мы должны либо выдать импульс тока (теплоемкость мы знаем) для нагрева, или с какой-то скоростью увеличивать ток (пусть линейно...), что более тонко. Но вот и возникают вопросы, не сгорит ли?
У меня есть уверенность, что апологеты чисто численных методов попадут впросак.

[syoma]

Раз вы поняли намек, то вот конкретная задача - построить систему управления для поддержания температуры нити... С максимальной скоростью и точностью.
Вот температура ниже - мы должны либо выдать импульс тока (теплоемкость мы знаем) для нагрева, или с какой-то скоростью увеличивать ток (пусть линейно...), что более тонко. Но вот и возникают вопросы, не сгорит ли?
У меня есть уверенность, что апологеты чисто численных методов попадут впросак.

Не знаю, насчет сгорит или нет, и кто такие апологеты чисто численных методов.
Но как-то система управления для поддержания температуры нити для меня не интересна. На данный момент я решаю более интересную задачу - система управления для поддержания синусоидального тока с помощью многоуровневого преобразователя напряжения на IGBT, включенного в сеть переменного тока через дроссель. Токи до 1600А, рабочее напряжение 30кВ. Т.е. есть заданный ток и текущий ток через дроссель - и если текущий ток ниже заданного, то надо добавить напряжения на выходе инвертера, и таким образом увеличить di/dt, чтобы к следующему моменту времени ток достиг заданного. И так каждые 50мкс. И токи двигаются и сеть вертится, и гармоники в сети присутствуют, а ток нужен строго синусоидальный - ПИ - контроллер работает только в неподвижных доменах, поэтому в добавок идут резонансные. А взорваться этот инвертер может этак на пару лимонов евро, если не туда ток пустить...
И решается это все в симулинке, бо ребята из Кэмбриджа пытались DSP на Cи программировать, токо не очень у них вышло.

[amaora]

Раз вы поняли намек, то вот конкретная задача - построить систему управления для поддержания температуры нити... С максимальной скоростью и точностью.
Вот температура ниже - мы должны либо выдать импульс тока (теплоемкость мы знаем) для нагрева, или с какой-то скоростью увеличивать ток (пусть линейно...), что более тонко. Но вот и возникают вопросы, не сгорит ли?
У меня есть уверенность, что апологеты чисто численных методов попадут впросак.

Сгорит? значит там кислород есть? Тогда надо более точно определить, что значит сгорит, она может долго углится. И другие коррозионные факторы тоже надо уточнять. Но это уже совсем не вопрос ТУ.

Если считать, что сгорит это температура плавления, тогда надо вычислять градиент температур, концы же термостатированы. И как здесь без численных методов? Ну мысленно можно представить, как короткий импульс условно мгновенно разогревает нить на dT градусов. На границах температура остается прежняя и начинается уход тепла, в центре нити спад температуры запаздывает больше всего. Если температуры большие и преобладают потери на излучение, то максимум в центре наверно будет не так сильно выражен. Следующий импульс тока и температура изменяется уже боле сложно, там где горячо сопротивление выше и тепла больше.

Прежде чем делать регулятор надо выбрать, какой будет датчик, что он будет измерять и будут ли он, или нужно регулировать без обратной связи?

[Tanya]

Сгорит? значит там кислород есть? Тогда надо более точно определить, что значит сгорит, она может долго углится. И другие коррозионные факторы тоже надо уточнять. Но это уже совсем не вопрос ТУ.

Если считать, что сгорит это температура плавления, тогда надо вычислять градиент температур, концы же термостатированы. И как здесь без численных методов? Ну мысленно можно представить, как короткий импульс условно мгновенно разогревает нить на dT градусов. На границах температура остается прежняя и начинается уход тепла, в центре нити спад температуры запаздывает больше всего. Если температуры большие и преобладают потери на излучение, то максимум в центре наверно будет не так сильно выражен. Следующий импульс тока и температура изменяется уже боле сложно, там где горячо сопротивление выше и тепла больше.

Прежде чем делать регулятор надо выбрать, какой будет датчик, что он будет измерять и будут ли он, или нужно регулировать без обратной связи?

Вы правильно почувствовали подвох.
Это задачка про плавкий предохранитель. Температуру (специально написала, что медь) можно по сопротивлению измерять. Тут сложность расчетов в том, что профиль температуры может меняться в зависимости от скорости нагрева. При критической скорости профиль температуры "взрывается" - (в какой-нибудь неоднородности возникает горб с очень большой производной по времени) вместе со счетом дифференциального уравнения. Если подавать импульсы, то предыдущие импульсы могут сформировать "плохой" профиль, после чего маленький импульс взрывает проволоку. Можно и сразу взорвать, но это совсем другая наука про взрывающиеся проволоки.

[AndreyVN]

Ну и подлюки буржуи расчитали, что умного чувака с докторской по ТАУ найти и платить ему не маленькую зарплату очень сложно, а оптимизатору просчитать 10000 раз модель с различными коэфициентами - очень легко.

10000 x 5 минут = 50000/60 минут = 833 часа /8 часов = 104 рабочих дня = 104/20 дней = 5 месяцев.

Как раз 'подлюки буржуи' не скупятся платить за первый из предложенных Вами вариантов. А сложность формул о которой Вы упоминали, никогда не была их достоинством, хороший инженер выделяет главное и получает простое и наглядное мат-описание имеющейся задачи, о чем говорил SSerge.

[syoma]

10000 x 5 минут = 50000/60 минут = 833 часа /8 часов = 104 рабочих дня = 104/20 дней = 5 месяцев.

Я говорил о матлабовском оптимизаторе. Т.е. 833 часа /24 - 35 дней.

Как раз 'подлюки буржуи' не скупятся платить за первый из предложенных Вами вариантов. А сложность формул о которой Вы упоминали, никогда не была их достоинством, хороший инженер выделяет главное и получает простое и наглядное мат-описание имеющейся задачи, о чем говорил SSerge.

Опыт работы с клиентами формул (кодерами, заказчиками) подсказывает, что графическая модель почти всегда нагляднее любых формул. А еще позволяет продемонстрировать реализуемость решения задачи доступным пониманию образом. А если она еще и физический смысл повторяет - вообще класс.

Дело в том, что все понимают, что такие задачи имеют аналитическое решение. Но если клиент видит модель и видит коэфициенты контроллера, которые с этой моделью нормально работают, и это подтверждается на практике - то клиент счастлив и ему больше ничего не нужно, даже мат-описание.

Ладно, я никого не убеждаю. Если ТС интересно решение задачи, он этим займется. Пусть через пару месяцев отпишется, что у него получилось.

[AlexeyW]

Это Вас так все здесь переубедили? Типа пошли нафиг все эти ЭВМ, Матлабы, 20 лет исследований в области компьютерного моделирования и оптимизации систем управления - будем считать, как считали наши отцы и деды - на бумажках, с линейками и после прочтения 10-и толстых книг по ТАУ. Прекрасно. Пусть разработки в России ведутся такими методами - европу вам точно не догнать.

А деды очень даже неплохо считали, да и на удивление быстро.
Никакую вещь не нужно доводить до абсурда (в обе стороны, что важно), и каждой вещи свое место. ЭВМ не заменит мозг человека, а мозг не в силах справиться со стандартными компьютерными задачами. Но ведь главная беда - в том, что программист должен грамотно провести границу между функциями человека и функциями компьютера. А вот как раз это большинство современных программистов не умеют. Даже не то что не умеют - вообще не ставят в явном виде такую задачу.
Как-то японцы опубликовали расчеты по моделированию некоего лазерного резонатора. Расчеты заняли типа нескольких суток машинного времени. Мой шеф взял да доказал, что задача решается без компьютера за полдня - просто нужно было иметь понимание происходящего.

А вот я своей жене полгода назад купил новую электродуховку AEG со всеми наворотами. ... В ускоренном режиме она выходит на заданную температуру быстрее раза в 2, но с перерегулированием, поэтому в фазу разогрева в нее нельзя ставить еду. Причем после окончания разогрева она пищит и в этот момент температура в печке уже стабильна как удав.
Вот тебе компьютерное моделирование - и теплопотери стенок они учли, и нелинейность нагревателя, и даже дверь когда открываешь - провала нет.
Думаете двадцать лет назад можно было бы рассчитать такую духовку, даже если бы нагреватель был таким же регулируемым?

Вы тут противоречите себе. Если духовка дает выброс столь большой, что еда подгорает - как можно сказать, что задача решена хорошо?
А с дверцей не так сложно - это наверняка не моделирование, а просто несколько опытов.

Ну и напоследок. Задаче поддержания температуры в печи и ПИД - алгоритмам - многие десятки лет. Как же их решали тогда, когда не было никакого симулинка, а простая ЭВМ занимала целое здание ? Мне сейчас хочется именно понять, как все считается вручную. Это ведь не проект водородной бомбы. А разобравшись с теорией и ручным расчетом, можно будет браться за Симулинк. Сейчас же от него будет только вред, и немалый ...

А вот понять, почему не получается то, что хочется... ни один из них не сможет - пиджак слишком хорошо отглажен.
Численный расчет нужен только для уточнения деталей, но общее поведение в различных случаях будет скрыто или даже искажено. И, возможно, никто из них (или почти все) не сможет объяснить, например, внезапный отказ.

Золотые слова

Кстати, советую перейти на Delphi и компоненты от Steema Software и DevExpress для своих приложений.
Кардинально облегчите себе выравнивание гаджетов в окнах, разнообразите их, придадите современный стиль и еще на мобильные дивайсы сможете перенести.
А графики по функциолнальностьи станут круче чем в Matlab.

Спасибо, я присмотрюсь. Но вообще я шарахаюсь от всяких компонентов и современных стилей Когда-то мой однокурсник похвастался, что написал подпрограмму рисования линии, работавшую на порядок быстрее встроенной паскалевской. Большинство программистов ведь решают задачи просто - "свести задачу к предыдущей". Написал функцию точки, а функция линии ее использует. А та на каждую точку проверяет режим экрана, прочее, так далее.. Делфи для меня странен тем одним, что пустой код (ну типа слово на экран вывести) занимает порядка 100К.

Что вы, извините, редуцируете если модель это и есть редуцированное представление, взятое из сторонних источников как правило.

Примерно так. Только редуцирование сделали не Вы, а дядя. Вы при этом и не приобрели опыта, и потратили время на освоение программы, и не знаете точно, как дядя выполнил редуцирование.
И при чем тут законы механики? Законы записываются просто, но реальные системы сложны, а их точное моделирование невозможно. А задача редукции - это думательная задача, творческая, не компьютерная.
Ведь платы мы разводим почти всегда сами, используя софт в качестве гибкой рисовалки, так ведь? Или Вы будете доверять свои платы авторазводчику? SSerge привел отличный пример.

Я просто предложил как достаточно успешный такой подход: в не очень сложных случаях делать самому, насколько это возможно. При этом:
Этот подход дает замечательные результаты даже при изготовлении домашней мебели

Сообщение отредактировал AlexeyW - Aug 2 2014, 18:56