informatyczne systemy sterowania instrukcja ćwiczenia

INFORMATYCZNE SYSTEMY STEROWANIA
INSTRUKCJA ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Ćwiczenie nr 4
Sterowanie ekstremalne
Czas trwania: 2h
I. CHARAKTERYSTYKA ĆWICZENIA
Cel i zakres
Celem ćwiczenia jest symulacja działania systemu sterowania ekstremalnego.
Sterowaniem ekstremalnym nazywamy zadania sterowania polegające na doprowadzeniu
poprzez odpowiednią zmianę wielkości sterujących do ekstremalnej wartości wielkości
sterowanej (lub ekstremalnych wartości wielkości sterowanych w przypadku obiektu
wielowyjściowego)
Najważniejsze c e l e ć w i c z e n i a są następujące:
1. Poznanie przykładowych algorytmów sterowania ekstremalnego.
2. Nabycie umiejętności wykorzystania pakietu Matlab oraz Simulink do symulacji ww.
systemów.
Z a k r e s ć w i c z e n i a jest ograniczony do:
1. Systemów statycznych z jednym wyjściem.
2. Algorytmów numerycznych wykorzystujących kroki robocze i kroki próbne.
Wymagane przygotowanie
1. Znajomość struktury zamkniętego systemu sterowania – systemu regulacji.
2. Znajomość podstaw numerycznych metod optymalizacji.
1.
2.
3.
4.
Literatura
Kaczorek T., Dzieliński A., Dąbrowski W., Łopatka R., Podstawy teorii sterowania,
WNT, Warszawa 2005.
Kaczorek T., Teoria sterowania, tom 1, PWN, Warszawa 1977.
Zalewski A., Cegieła R., Matlab – obliczenia numeryczne i ich zastosowania,
Wydawnictwo Nakom, Poznań 1997.
Górecki H., Optymalizacja i sterowanie systemów dynamicznych, Uczelniane
Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2006.
2
II. ZADANIA LABORATORYJNE
Zakres
Zadania należy wykonać dla każdego z podanych obiektów o dwóch wejściach i jednym
wyjściu:
1) = = = − + − + 2) = = = [ − + ]
+ [
− + ]
+ Parametry obiektów należy ustalić samodzielnie.
Zadanie 1. Symulacja systemu sterowania ekstremalnego – wersja 1. algorytmu
W trakcie realizacji zadania należy zasymulować działanie systemu sterowania
ekstremalnego, wykorzystującego algorytm z krokiem roboczym d:
= −1
− ,
=
−1 − −2 −1
− −2
,
= 1,2.
Zadanie 2. Symulacja systemu sterowania ekstremalnego – wersja 2. algorytmu
W trakcie realizacji zadania należy zasymulować działanie zamkniętego systemu
sterowania ekstremalnego, wykorzystującego algorytm z krokiem roboczym zależnym
tylko od znaku pochodnej przyrostowej:
= −1
− ,
−1 −−2 = "[
−1
−−2
],
= 1,2
Zadanie 3. Symulacja systemu sterowania ekstremalnego – wersja 3. algorytmu
W trakcie realizacji zadania należy zasymulować działanie zamkniętego systemu
sterowania ekstremalnego, wykorzystującego algorytm z krokiem próbnym # i krokiem
roboczym d:
= −1
− ,
=
$−1 + # % − $−1 − # %
#
[
]( dla = 1
# = & # 0 (
[0 #] dla = 2
, = 1,2
Dla każdego z zadań należy określić wpływ następujących parametrów na przebieg procesu
sterowania:
A. wartości parametru k,
B. wielkości kroku roboczego d,
C. wielkości kroku próbnego # – w przypadku algorytmu w wersji 3,
D. warunków początkowych.
3
Wyniki
Odpowiednie rezultaty realizacji każdego zadania, którymi są: modele matematyczne,
kody źródłowe procedur w Matlabie, wykresy oraz w n i o s k i należy umieścić w
sprawozdaniu z ćwiczenia.