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?

[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