Instrukcja7 - Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych

Instrukcja7 - Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych

Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych
Uniwersytet Zielonogórski
DIAGNOSTYKA PROCESÓW I SYSTEMÓW
Laboratorium nr 7
DIAGNOSTYKA LABORATORYJNEGO UKŁADU DWÓCH WIRNIKÓW
Opracował: mgr inż. Marcel Luzar
Cel: Sterowanie i diagnostyka układu dwóch wirników INTECO
1. Opis systemu
System dwóch wirników (TRAS – Two Rotor Aero-dynamical System) jest systemem
laboratoryjnym zaprojektowanym do przeprowadzania eksperymentów sterowania. W
rzeczywistości stara się od odzwierciedlać zachowanie helikoptera. Z punktu widzenia
sterowania jest to układ wysokiego rzędu o dużej nieliniowości. System jest sterowany przy
pomocy komputera PC. Oprogramowanie wykorzystuje system Windows XP/7 32-bit oraz
środowisko Matlab/Simulink.
Rys. 1. Laboratoryjny układ dwóch wirników
Układ składa się z głównej belki na której krańcach umieszczone są wirniki (tylny i
główny), które ustawione są w pozycji horyzontalnej i wertykalnej. Oba napędzane są
silnikami DC. Do belki dołączone jest obciążenie, stanowiące kontr balans. Stan belki jest
opisany przez 4 główne zmienne procesowe: horyzontalny i wertykalny kąt mierzony przez
czujniki położenia oraz dwie prędkości kątowe. Dwie dodatkowe zmienne stanu to prędkości
kątowe wirników (Rys. 2).
W rzeczywistym helikopterze siła aerodynamiczna jest kontrolowana poprzez zmianę
kąta nachylenia. Zestaw laboratoryjny jest również tak skonstruowany, aby była możliwość
1
zmiany tego kąta poprzez zmianę prędkości wirników. Dlatego sygnałami sterującymi jest
napięcie podawane na silniki wirników. Zmiana napięcia powoduję zmianę prędkości
obrotowej co w rezultacie daję zmianę pozycji belki.
Rys. 2. Schemat przepływu danych w układzie 2 wirników
2. Procedura startowa
System TRAS jest otwarty. To oznacza, że użytkownik może dokonywać zmian i
implementować własne rozwiązania w systemie.
1. Uruchom program do symulacji TRAS wpisując w linii komend Matlaba polecenie tras
2. W otwartym oknie (Rys. 1) wybierz opcję Manual Setup
Rys. 1. Menu główne układu 2 wirników
2
3. Sprawdź poprawność połączenia komputera z układem poprzez manualne
sterowanie wirnikami.
4. Zapoznaj się z gotowymi modelami zaimplementowanymi przez producenta.
5. Dodając do modelu Simulinka bloki pobierania danych do przestrzeni roboczej, zbierz
dane symulując pracę helikoptera bez uszkodzenia.
6. Eksperyment powtórz, z tą różnicą, że w pewnym momencie poruszaj układem nie
dotykając łopat wirnika, generując tym sposobem uszkodzenie.
7. Oblicz sygnał residuum i na jego podstawie oraz na podstawie progów decyzyjnych
obliczonych metodą 3 sigm określ, czy wystąpiło uszkodzenie. Przedstaw to na
odpowiednich wykresach.
4. Sprawozdanie
Sprawozdanie należy przygotować w postaci pliku .pdf oraz dołączyć model Simulinka
(rozszerzenie *.mdl) oraz niezbędne zmienne potrzebne do jego wykonania. Wszystkie pliki,
skompresowane w archiwum WinRar, należy wysłać drogą mailową na adres prowadzącego
zajęcia.
4. Literatura
1. Diagnostyka procesów. Modele, metody sztucznej inteligencji, zastosowania. Red: Korbicz
J., Koscielny J.M., Kowalczuk Z., Cholewa W. - Wydawnictwo Naukowo- Techniczne,
Warszawa, 2002.
2. Koscielny J.M.: Diagnostyka zautomatyzowanych procesów przemysłowych. – Akademicka
Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2001.
3. Pieczynski A.: Komputerowe systemy diagnostyczne procesów przemysłowych. Wydawnictwo Politechniki Zielonogórskiej, Zielona Góra, 1999.
4. Pieczynski A.: Reprezentacja wiedzy w diagnostycznych systemach ekspertowych. Lubuskie Towarzystwo Naukowe, Zielona Góra, 2003.
5. Piegat A.: Modelowanie i sterowanie rozmyte. - Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT,
Warszawa, 1999.
6. Rutkowska D.: Inteligentne systemy obliczeniowe, Algorytmy genetyczne i sieci
neuronowe w systemach rozmytych. - Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa, 1997
7. Rutkowska D., Pilinski M., Rutkowski L.: Sieci neuronowe, algorytmy genetyczne i zbiory
rozmyte, - Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1999.
8. Yager R.R., Filev D.P.: Podstawy modelowania i sterowania rozmytego, - J.Wiley & Sons.
Inc. 1994.
9. INTECO, TRAS User’s Manual, 2012.
3