Instrukcja6 - Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych

Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych
Uniwersytet Zielonogórski
DIAGNOSTYKA PROCESÓW I SYSTEMÓW
Laboratorium nr 6
DIAGNOSTYKA LABORATORYJNEGO UKŁADU 3 ZBIORNIKÓW
Opracował: mgr inż. Marcel Luzar
Cel: Sterowanie i diagnostyka układu wielu zbiorników
1. Opis systemu
Układ wielu zbiorników składa się z trzech zbiorników umieszczonych nad sobą (Rys.
1). Każdy z nich ma inny kształt. Ciecz jest pompowana do górnego zbiornika dzięki pompie
zasilanej silnikiem DC. Ciecz spływa pod wpływem grawitacji.
Rys. 1. Układ wielu zbiorników
1
Odpływ z każdego zbiornika może być kontrolowany, poprzez regulację otwarcia zaworów
wylotowych. Poziomy cieczy w każdym ze zbiorników są mierzone przy pomocy czujników
ciśnieniowych. Sygnał z czujników jest dostarczany do płytki RT-DAC/USB podłączonej do PC.
Są 4 sygnały, które płytka wysyła do układu: są to wartości 3 zaworów oraz wartość pracy
pompy. W drugą stronę, od systemu do płytki przekazywana jest informacja o stanie 3
czujników poziomu cieczy.
Poziomy cieczy w zbiornikach określane są stanami systemu. Głównym zadaniem
sterowania systemem wielu zbiorników jest ustabilizowanie u utrzymywanie zadanych
poziomów cieczy w zbiornikach poprzez regulację pracy pompy oraz zaworów.
2. Procedura startowa
1. Program do obsługi trzech zbiorników uruchamia się poprzez wpisanie w linii komend
Matlaba polecenia Tank3
2. Matlab uruchomi okno Multitank Control View (Rys. 2), które zawiera opcję
podstawowych testów systemu, modele i przykładowe aplikacje sterujące
3. Kliknij 2x na czerwony przycisk Valve 1 ON. Zaobserwuj, czy zawór nr 1 się otworzy.
Analogiczny test wykonaj dla pozostałych zaworów oraz pompy
Rys. 2. Okno startowe w Matlabie
4. Otwórz okno Manual Setup
2
5. Przetestuj działanie urządzeń wykonawczych w trybie ciągłym. Sprawdź poprawność
odczytów czujników pomiarowych porównując je z rzeczywistym poziomem cieczy w
zbiornikach
6. Przetestuj przykład sterowania w otwartej pętli (Open-Loop) (Rys. 3)
3. Diagnostyka uszkodzeń
1. Do modelu obiektu (Rys. 4) dodaj bloki do eksportu danych do przestrzeni roboczej
Matlaba
2. Korzystając z doświadczeń z poprzednich laboratoriów, zidentyfikuj model zbiorników
przy pomocy sieci neuronowych (narzędzie ntstool)
3. Po poprawnej identyfikacji zasymuluj uszkodzenie otwierając zawór ręczny na krótki
okres w trakcie zbierania danych
4. Wygeneruj sygnał residuum i określ na podstawie progów decyzyjnych (reguła 3
sigm) czy wystąpiło uszkodzenie
Rys. 3. Przykład realizacji sterowania w otwartej pętli
3
Rys. 4. Model obiektu do sterowania rzeczywistym obiektem
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.
4
8. Yager R.R., Filev D.P.: Podstawy modelowania i sterowania rozmytego, - J.Wiley & Sons.
Inc. 1994.
9. INTECO, Multitank User’s Manual, 2012.
5