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 ...

[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]

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.

[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.

[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.

[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.