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]

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.