Modelowanie Systemów Dynamicznych Studia zaoczne, Automatyka i Robotyka, rok II. Podstawy SIMULINKA

Podobne dokumenty
Modele układów dynamicznych - laboratorium. SIMULINK - wprowadzenie

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 6 AUTOMATYKA

Uruchamianie Aby uruchomić środowisko Simulink należy wpisać w command window Matlaba polecenie simulink lub kliknąć na pasku zadań ikonę programu:

Podstawy Informatyki 1. Laboratorium 8

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

WPROWADZENIE DO ŚRODOWISKA SCICOS

Ćwiczenie 0 : Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. wyświetla listę tematów pomocy. wyświetla okno pomocy (Help / Product Help)

Modelowanie Systemów Dynamicznych Studia zaoczne, Automatyka i Robotyka, rok II. Podstawy MATLABA, cz2.

Ćwiczenie nr 1 Odpowiedzi czasowe układów dynamicznych

LABORATORIUM MODELOWANIA I SYMULACJI

UWAGA. Wszystkie wyniki zapisywać na dysku Dane E: Program i przebieg ćwiczenia:

Wprowadzenie do SIMULINKA

Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa TECHNIKI REGULACJI AUTOMATYCZNEJ

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

7.2.1 Przeglądarka elementów i dostęp do pomocy

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 3 AUTOMATYKA

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Identyfikacja i modelowanie struktur i procesów biologicznych

UWAGA. Program i przebieg ćwiczenia:

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

Podstawy MATLABA, cd.

O co chodzi z tym MATLAB'em?!

Laboratorium Komputerowego Wspomagania Analizy i Projektowania

Cyfrowe Przetwarzanie Obrazów i Sygnałów

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 3 AUTOMATYZACJA I ROBOTYZACJA PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

Badanie wpływu parametrów korektora na własności dynamiczne układu regulacji automatycznej Ćwiczenia Laboratoryjne Podstawy Automatyki i Automatyzacji

PODSTAWY AUTOMATYKI. Wprowadzenie do Simulinka środowiska MATLAB. Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych - - termin T3

Laboratorium nr 1. Diagnostyka z wykorzystaniem modelu. 2 Detekcja uszkodzeń na podstawie modeli obiektu

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

1. Rejestracja odpowiedzi skokowej obiektu rzeczywistego i wyznaczenie podstawowych parametrów dynamicznych obiektu

Laboratorium z Grafiki InŜynierskiej CAD. Rozpoczęcie pracy z AutoCAD-em. Uruchomienie programu

Kondensator, pojemność elektryczna

Macierz A nazywamy macierzą systemu, a B macierzą wejścia.

Identyfikacja obiektów dynamicznych za pomocą sieci neuronowych

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Laboratorium nr 3. Projektowanie układów automatyki z wykorzystaniem Matlaba i Simulinka

Rozwiązywanie równań różniczkowych z niezerowymi warunkami początkowymi

Modelowanie matematyczne a eksperyment

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII. Roman Kaula

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Podstawy Automatyki laboratorium

Temat ćwiczenia. Analiza częstotliwościowa

Lekcja 1: Origin GUI GUI to Graficzny interfejs użytkownika (ang. GraphicalUserInterface) często nazywany też środowiskiem graficznym

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Inteligentnych Systemów Sterowania

LABORATORIUM 5: Sterowanie rzeczywistym serwomechanizmem z modułem przemieszczenia liniowego

Symulacja działania sterownika dla robota dwuosiowego typu SCARA w środowisku Matlab/Simulink.

Obiekt 3 Amortyzator samochodowy bez ogumienia ZałoŜenia : układ liniowy, czasowo-inwariantny.

Laboratorium 1. Rozwiązywanie równań różniczkowych z niezerowymi warunkami początkowymi

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z PODSTAW AUTOMATYKI W PROGRAMIE MATLAB dr inż. GRZEGORZ MZYK

Rysunek 8. Rysunek 9.

Informatyczne Systemy Sterowania

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

FAQ: /PL Data: 16/11/2007 Programowanie przez Internet: Konfiguracja modułów SCALANCE S 612 V2 do komunikacji z komputerem przez VPN

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

KOMPUTERY W STEROWANIU. Ćwiczenie 5 Projektowanie kompensatora cyfrowego metodą symulacji

Rozdział 7. Drukowanie

Symulacja pracy silnika prądu stałego

Formularz MS Word. 1. Projektowanie formularza. 2. Formularze do wypełniania w programie Word

Akceleracja symulacji HES-AHDL. 1. Rozpoczęcie pracy aplikacja VNC viewer

Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

1.3. Proste przykłady wykorzystania Scicosa

Podstawy inżynierii sterowania Ćwiczenia laboratoryjne

Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy. Obowiązkowy Polski VI semestr zimowy

Laboratorium elementów automatyki i pomiarów w technologii chemicznej

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

E-E-A-1008-s5 Komputerowa Symulacja Układów Nazwa modułu. Dynamicznych. Elektrotechnika I stopień Ogólno akademicki. Przedmiot kierunkowy

Laboratorium 1. Wprowadzenie do środowiska GnuRadio. I. Wprowadzenie

1. Podstawowe pojęcia

Modelowanie układów energoelektronicznych w środowisku MATLAB-SIMULINK

EKSPLOATACJA SYSTEMÓW TECHNICZNYCH - LAB. Wprowadzenie do zajęć

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

I Tworzenie prezentacji za pomocą szablonu w programie Power-Point. 1. Wybieramy z górnego menu polecenie Nowy a następnie Utwórz z szablonu

Pobierz plik z przykładem

A-2. Filtry bierne. wersja

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

4. Właściwości eksploatacyjne układów regulacji Wprowadzenie. Hs () Ys () Ws () Es () Go () s. Vs ()

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Załącznik KARTA PRZEDMIOTU. KARTA PRZEDMIOTU Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Rok akademicki: 2009/2010 MODELOWANIE CYFROWE

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Opis obsługi programu KALKULACJA

Ćw. 6 Generatory. ( ) n. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

5. Administracja kontami uŝytkowników

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

Pakiety matematyczne. Matematyka Stosowana. dr inż. Krzysztof Burnecki

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Ćw. 8 Bramki logiczne

analogowego regulatora PID doboru jego nastaw i przetransformowanie go na cyfrowy regulator PID, postępując według następujących podpunktów:

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

Transkrypt:

Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Modelowanie Systemów Dynamicznych Studia zaoczne, Automatyka i Robotyka, rok II Podstawy SIMULINKA Simulink jest pakietem programistycznym (zintegrowanym z Matlabem) do modelowania, symulacji i analizy systemów dynamicznych. Nadaje się zarówno do analizy układów liniowych jak i nieliniowych, modelowanych w czasie ciągłym i dyskretnym. Simulink jest wyposaŝony w intuicyjny, graficzny interfejs uŝytkownika (ang. GUI) do budowania modeli w postaci diagramów blokowych, z wykorzystaniem techniki kliknij i przeciągnij (ang. click-and-drag). Pakiet zawiera bogatą bibliotekę schematów blokowych (odbiorników, źródeł, składników liniowych i nieliniowych, połączeń, itp.), a takŝe moŝna tworzyć własne komponenty dostosowane do określonych potrzeb. Skonstruowany model moŝna poddać symulacji z wykorzystaniem róŝnych metod całkowania, zarówno z poziomu Simulinka jak i okna poleceń Matlaba. Rezultaty symulacji mogą być na bieŝąco (on-line) obserwowane na oscyloskopie (blok typu ) lub innych wyświetlaczach, a takŝe mogą być przesyłane do przestrzeni roboczej Matlaba do ich późniejszej analizy i wizualizacji. Aby rozpocząć pracę z programem wpisz w oknie poleceń Matlaba Simulink. Zostanie otwarte okno Simulink Library Browser. Jest to zestaw bibliotek schematów blokowych pogrupowanych w kategorie, z których najwaŝniejsze to: continuous obiekty ciągłe (integratory, transmitancje, opóźnienia transportowe, itp.) discrete obiekty dyskretne (transmitancje, filtry, podtrzymania, itp.) math operations operacje matematyczne (sumatory, iloczyny, funkcje, itp.) signal routing sterowanie przepływem sygnałów (multipleksery, demultipleksery, przekaźniki, itp.) sinks odbiorniki (oscyloskopy, wyświetlacze, itp.) sources źródła (generatory sygnałów, zegary, itp.)

Następnie wybierz z menu file new model. Zostanie otwarte okno modelu, do którego naleŝy skopiować wszystkie elementy z biblioteki schematów blokowych, z których zbudowany będzie model. Kopiowanie elementu z biblioteki do okna modelu moŝna wykonać myszką, za pomocą techniki przeciągnij i upuść (ang. drag-and-drop). Model. Zbuduj model składający się z generatora sygnałów i oscyloskopu. Signal Generator Uwaga: elementy łączy się ze sobą za pomocą myszki naleŝy przeciągnąć wyjście jednego elementu do wejścia drugiego). Przed rozpoczęciem kaŝdej symulacji ustaw jej parametry. Wybierz z menu simulation simulation parameters Ustaw parametry jak w poniŝszym oknie: Rozpocznij symulację: wybierz z menu simulation start (lub wciśnij Ctrl+T). Na ekranie oscyloskopu pokaŝe się wynik symulacji (w zaleŝności od ustawień generatora), np.: Uwaga: aby wyskalować wykres naleŝy kliknąć ikonę lornetki. Zbadaj róŝne ustawienia generatora: sygnał sinusoidalny, prostokątny, piłokształtny i losowy dla róŝnych amplitud i częstotliwości. Uwaga: aby zmienić ustawienia danego elementu naleŝy na nim dwukrotnie kliknąć zostanie wtedy

otwarte okno typu Block Parameters, w którym moŝna zmienić parametry obiektu. Model 2. Dodaj do układu wzmocnienie (gain) o wartości 2 i drugi oscyloskop: 2 Signal Generator Model 3. Dodaj do układu multiplekser, aby zobaczyć dwa sygnały na jednym oscyloskopie: 2 Signal Generator Model 4. Zbuduj układ do generowania krzywych Lissajous a: Sine Wave XY Graph Sine Wave Wygeneruj kilka krzywych dla róŝnych częstotliwości sinusoid w bloku sine wave. Model 5. Zbadaj odpowiedź układu całkującego na skok jednostkowy: Step s Integrator Model 6. Zbadaj odpowiedź układu inercyjnego I rzędu na: a) skok jednostkowy 0 Step 2s+ Transfer Fcn

b) impuls Step Time: 0 Initial Value: 0 Final Value: 0 Step 0 2s+ Transfer Fcn Step Time: 0. Initial Value: 0 Final Value: -0 Step 2 PoniewaŜ nie ma w bibliotece bloczka generującego sygnał impulsowy, naleŝy go złoŝyć z dwóch bloczków typu step. NaleŜy przy tym pamiętać, Ŝe taki sygnał powinien mieć bardzo krótki czas trwania (teoretycznie nieskończenie krótki) i pole powierzchni równe. Na rysunku widać przykładowe ustawienia w generatorach sygnału skokowego (step, step2). Uwaga: W parametrach symulacji zmniejszyć krok całkowania do 0.0. Model 7. Sterowanie symulacją z poziomu Matlaba. K Step T.s+ Transfer Fcn W bloku Transfer Function wpisz zmienne: K (w liczniku numerator) i T (w mianowniku denominator). Zapisz ten model pod nazwą inercja.mdl. Następnie utwórz poniŝszy m-plik, wykorzystujacy funkcję sim do uruchomienia modelu Simulinka w Matlabie: T=; for K=:5 sim('inercja'); pause end Obserwuj na oscyloskopie zmianę odpowiedzi skokowej dla wzmocnienia K zmieniającego się od do 5. Uwaga: funkcja pause przerywa wykonywanie programu i czeka na naciśnięcie jakiegokolwiek klawisza. Przerób powyŝszy program tak, aby wzmocnienie K było stałe, a zmieniała się stała czasowa T w zakresie od do 0.5 z krokiem -0.. Model 8. Prosty model zawieszenia samochodowego moŝna przedstawić za pomocą układu inercyjnego II rzędu. Taki model składa się z masy osadzonej na spręŝynie i tłumiku. Pod wpływem siły zewnętrznej masa moŝe się przemieszczać w osi pionowej. Schemat układu przedstawia poniŝszy rysunek.

Oznaczenia: F siła wymuszająca M masa pojazdu x przemieszczenie masy α stała tłumika c stała spręŝyny Układ moŝna opisać równaniem róŝniczkowym II rzędu: M & x + α x& + cx = F W celu utworzenia schematu blokowego naleŝy napisać równanie układu w wygodniejszej postaci: F α && x = x& M M Analizując powyŝsze równie, moŝna je łatwo przedstawić w postaci schematu blokowego: c m x Przyspieszenie Predkosc F/M Constant x'' s x' s x Integrator Integrator Przemieszczenie a/m c/m Zbuduj taki układ w Simulinku i przeprowadź symulacje. Wpisz w Matlabie następujące parametry układu: M = 000; F = 000; a = 500; c = 400; Zaobserwuj na oscyloskopach jak zmieniają się przebiegi przemieszczenia x, prędkości x oraz przyspieszenia x.

Następnie dołącz do układu oscyloskopy dwukanałowe (XY Graph) i przeanalizuj wykresy fazowe przemieszczenie/prędkość oraz prędkość/przyspieszenie. XY Graph XY Graph F/M Constant s Integrator s Integrator a/m c/m Ustaw odpowiednie zakresy dla XY Graph i XY Graph jak na rysunkach poniŝej: JeŜeli zrobiłeś wszystkie ćwiczenia oglądnij przykłady demonstracyjne (otwórz okno Help, zakładka Demos, kategoria Simulink).

Dodatek W jaki sposób uzyskać obraz z oscyloskopu na białym tle, tak aby moŝna go było wydrukować? Kliknij ikonę parameters W zakładce Data history zaznacz Save data to workspace, wpisz dowolną nazwę zmiennej w polu Variable name, ustaw Format na Array (macierz). Kliknij OK i uruchom symulację. Teraz w przestrzeni roboczej Matlaba jest dostępny sygnał z oscyloskopu w postaci zmiennej (w tym przykładzie y) i moŝna go narysować poleceniem plot. Sygnał ten jest zapisany w postaci macierzy dwukolumnowej, w której pierwsza kolumna oznacza wektor czasu, a druga wartości sygnału. Wobec czego funkcję plot naleŝy uŝyć następująco: plot(y(:,),y(:,2)) w wyniku czego uzyskamy wykres na białym tle: 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-0 2 3 4 5 6 7 8 9 0