microbik.ru
1 2 3 4
Содержание

1. Введение ……………………………………………………………………..2

2.Краткое описание используемых средств разработки…………………6

2.1. Система MATLAB………………………………………………………..6

2.2 Среда имитационного моделировния Simulink………………………..10

2.3. Пакет подгонки кривых Curve Fitting Toolbox………………………..14

2.4. Среда разработки приложений с графическим

интерфейсом GUIDE………………………………………………………..17

3. Постановка задачи………………………………………………………..19

4. Архитектура программы и организация взаимодействия систем…20

5. Этапы разработки программы …………………………………………23

5.1.Создание и использование моделей объектов ..………………………24

5.2. Снятие переходной характеристики объекта……………………...26

5.3. Моделирование шум а…………………………………………………..27

5.4. Наложение аддитивного шум……………………………………........29

5.5. Сглаживание зашумлённых кривых..…………………………………30

5.6. Оценка точности сглаживания………………………………………33

6. Приложение……………………………………………………………….36

6.1. Описание методов сглаживания Curve Fitting Toolbox ……………36

6.2.Основы создания приложений в среде GUIDE ...…………………….39

1.Введение.



Одной из важнейших задач автоматизации технологических процессов является автоматическое регулирование, имеющее целью поддержание постоянства (стабилизацию) заданного значения регулируемых переменных или их изменение по заданному во времени закону (программное регулирование) с требуемой точностью, что позволяет обеспечить получение продукции нужного качества, а также безопасную и экономичную работу технологического оборудования.

В качестве регулируемых переменных обычно используются режимные (уровень, температура, давление, расход) или качественные (влажность, плотность, вязкость, состав и т.д.) показатели функционирования технологических процессов, характеризующие материальный или энергетический баланс в аппаратах и свойства продукта.


Задача автоматического регулирования реализуется посредством автоматических систем регулирования (АСР). Каждая система автоматического регулирования включает в свой состав объект регулирования. На вход объекта регулирования подается регулирующее воздействие, а на выходе объекта мы получаем реакцию объекта на это воздействие. Выход объекта связан с его входом через некоторую передаточную функцию. Реакция объекта на входное воздействие представляет собой некоторую кривую разгона, а в частном случае при подаче на вход объекта единичного ступенчатого воздействия – переходную характеристику.

Особое место при разработке автоматических систем регулирования занимает ее расчет, квалифицированность выполнения которого определяет качество регулирования, а, следовательно, работоспособность и эффективность системы автоматизации в целом.

Одной из основных задач, решаемых при расчете автоматической системы регулирования, является математическое описание объекта регулирования.

Математическое описание объекта называется моделированием. Этот процесс – процесс исследования сложных объектов и систем – основывается на том, что рассматриваемый объект заменяется математической моделью, с которой проводится ряд исследований с целью получения информации о процессах, происходящих в объектах или системах.

Моделирование, как способ исследования, находится на всех этапах жизненного цикла объектов:

  • Этап предпроектных научных исследований.

  • Этап функционирования технического средства.

Достоинства математического моделирования:

  • метод позволяет использовать вычислительную технику, что приводит к уменьшению как финансовых, так и временных затрат на моделирование;

  • с помощью одинаковых программных средств можно решить целый класс задач с одинаковыми математическими моделями;

  • позволяет упростить и ускорить процедуры изучения влияния вариации параметров на поведение объекта управления;

  • позволяет изучать как детерминированные, так и стохастические объекты и системы.

Одним из наиболее доступных в производственных условиях способов получения математической модели объекта регулирования является экспериментальное определение его переходной характеристики и ее последующая аппроксимация. Студент специальности АТПП должен иметь представление о способах аппроксимации кривых разгона на производстве и обладать навыками, которые помогут ему, как будущему специалисту, в решении вопросов и задач, связанных с получением и аппроксимацией переходных характеристик кривых разгона объектов управления на производстве.

К сожалению, проводить эксперименты с реальными объектами чаще всего не возможно по ряду причин. Поэтому приходится применять различные программные средства, позволяющие сымитировать поведение интересующего объекта, на основе созданной модели. Для приближения к реальным производственным условиям при моделировании необходимо учесть наличие различных помех (шумов), оказывающих влияние на исследуемый объект.

Для создания и исследования моделей различных объектов, а так же выполнения сложных расчетов рекомендуется использовать вычислительную систему MATLAB.

Однако MATLAB является профессиональным инструментом, для работы с которым требуется некоторая предварительная подготовка, особенно при решении нетривиальных задач. Специально для этой цели, с помощью встроенной среды разработки приложений с графическим интерфейсом GUIDE, была разработана программа, не требующая от студента глубоких знаний системы MATLAB и Simulink, но позволяющая в полной мере использовать всю мощь этих средств.

Программа позволяет:

    1. создавать произвольные модели объектов, используя среду Simulink.

    2. снимать переходные характеристики созданных объектов

    3. генерировать различные шумы, используя встроенные или собственные модели

    4. проводить наложение шума

    5. используя пакет расширения Curve Fitting (подгонка кривых), проводить сглаживание с помощью различных методов и аппроксимацию, полученных в результате сглаживания, кривых

    6. проводить оценку точности сглаживания и аппроксимации.

Программа построена на основе концепции подключаемых Simulink модулей, что обеспечивает студента гибкой системой, позволяющей моделировать объект любой сложности с произвольной структурой.

2.Краткое описание используемых средств разработки


следующая страница >>