Моделирование имитационной модели системы управления, состоящей из ПИ-регулятора и инерционного объекта второго порядка. Прогон и оптимизация модели на системе имитационного моделирования ИМОДС. Оценка параметров системы до и после оптимизации.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

Задание на курсовую работу

1. Теоретическая часть

1.1 Методы моделирования

1.1.1 Моделирование объектов САР

1.1.2 Моделирование объекта управления

1.1.3 Описание метода Рунге-Кутта

1.1.4 Параметрическая оптимизация

1.1.5 Оценка динамических свойств системы

1.2 Описание пакета ИМОДС

1.2.1 Назначение и функции

1.2.2 Система файлов

1.2.3 Структура меню пользователя

1.2.4 Табличный редактор

1.2.5 Оптимизация

1.2.6 Система графического представления результатов

Выводы по главе 1

2. Практическая часть

2.1 Программная реализация

2.1.1 Требования к программе

2.1.2 Описание программы и моделируемых объектов

2.1.3 Результаты моделирования

2.2 Моделирование в системе ИМОДС

2.2.1 Прогон модели в ИМОДС

2.2.2 Оценка параметров системы

2.2.3 Оптимизация САУ в ИМОДС

Выводы по главе 2

Заключение

Список использованной литературы

Приложение 1. Результаты работы программы

Приложение 2. Результаты, полученные до оптимизации системы

Приложение 3. Результаты, полученные после оптимизации системы

Приложение 4. Листинг программы

Приложение 5. Базовый набор библиотек ТЭС

Введение

Разработка систем, в том числе и сложных систем, как правило, требует применения математического моделирования, в частности, имитационного моделирования. При моделировании имитационных элементов моделируется поведение отдельных подсистем сложных систем (СС) и их взаимодействие с учётом влияющих факторов, координатных и параметрических возмущений.

Широкое применение имитационного моделирования в ходе проектирования и эксплуатации СС делает актуальной решение задач и создание методик построения и исследования имитационных моделей.

Реальные СС исследуются с помощью двух типов математических моделей:

аналитические;

имитационные.

В аналитических моделях поведение СС описывается некоторыми функциональными отношениями и логическими условиями, которые можно вычислить в процессе эксперимента. Наиболее полное исследование удаётся провести на имитационных моделях. Аналитические модели позволяют изучить общие свойства СС, например, оценить устойчивость времени доставки пакета. Когда явления в СС настолько сложны и многообразны, что аналитическая модель становится громоздкой или очень грубой, то исследователь вынужден применять имитационную модель. В имитационном моделировании поведение компонент системы описывается набором алгоритмов, которые затем реализуют ситуации, относящиеся к системе. Моделирующие алгоритмы позволяют по исходным данным содержащим сведения о начальном состоянии СС, о координатных и параметрических возмущениях, об изменении свойств СС во времени позволяют отобразить реальные явления и оценить поведение системы во времени.

Можно рекомендовать исследователю применение имитационного моделирования в следующих случаях:

· если не существует законченной постановки задачи и идёт процесс познания объекта;

· если аналитические методы имеются, но они настолько сложны и трудоёмки, что их применение затруднено, то имитационные модели позволяют упростить сложность свойств СС;

· когда желательно оценить поведение имитационной модели в процессе определённого промежутка времени, причём контролировать выходы отдельных компонент в единую систему;

· для построения тренажёров и эксплуатации техники.

Имитация и моделирование почти синонимы, практически все расчёты на ЭВМ выполняются моделями реальных объектов. Чтобы отличить математические модели друг от друга исследователи стали давать им различные названия: имитационные модели (ИМ) и математические модели (ММ).

Имитационное моделирование означает, что имеется дело с такими моделями, с помощью которых результат нельзя вычислить заранее, а поведение СС определяется в течение времени, модельного времени.

Имитация представляет собой численный метод проведения экспериментов на ЭВМ над моделями, описывающими поведение СС на заданном интервале времени.

Поведение компонент СС и их поведение в имитационной модели чаще всего описывается набором алгоритмов, реализованном на некотором языке моделирования. Программную имитационную модель необходимо вначале отладить и испытать на адекватность, а затем использовать в имитационных экспериментах. Поэтому под имитацией на ЭВМ понимают:

конструирование;

моделирование;

испытание;

многократное использование модели в экспериментах.

Пользователь на основании имитационных экспериментов принимает решения о качестве функционирования системы в различных режимах работы.

Задание на курсовую работу

имитационный моделирование управление инерционный

Дана структурная схема объекта

Размещено на

Объект регулирования состоит из инерционного звена 2 порядка и звена запаздывания.

Цель работы:

Провести моделирование замкнутой САР программным методом и при помощи системы имитационного моделирования ИМОДС.

Задачи работы:

1. Выполнить программную реализацию имитационной модели системы управления в заданных режимах работы, состоящей из ПИ-регулятора и инерционного объекта второго порядка с запаздыванием.

2. В качестве результата вывести фазовый портрет графики переходного процесса при нулевом и единичном воздействии (с использованием графической подсистемы Excel).

3. Реализовать прогон модели на системе имитационного моделирования ИМОДС для двух указанных случаев.

4. Выполнить оптимизацию модели в ИМОДС. Представить результаты оптимизации.

5. Представить в качестве результатов оптимизации графики переходных процессов и фазовые характеристики при нулевом и единичном воздействии.

6. Оценить параметры системы до и после оптимизации.

Имитационное моделирование проводить для двух случаев:

1) f=1, y^s=0; 2) f=0, y^s=1.

Примечание: постоянные времени, транспортное запаздывание и характеристики регулятора k₁, k₂ выбираются из таблицы согласно варианту по списку группы; для реализации инерционного звена 2 порядка использовать метод Рунге-Кутта.

Вариант - 6

№ п.п	=20 сек
	Т1, сек	Т2, сек	Т3, сек	кр	кр/Ти
6	20	200	0	0,51	0,028

1.Теоретическая часть

1.1 Методы моделирования

1.1.1 Моделирование систем автоматического регулирования

Характеристики промышленных объектов сведены к типовым характеристикам, поэтому многочисленные законы функционирования регуляторов, работающих с промышленными объектами тоже можно свести к типовым законам, а именно:

· Пропорциональный закон

· Интегральный закон

· Пропорционально - интегральный закон

· Пропорционально - дифференциальный закон

· Пропорционально - интегрально - дифференциальный закон

1) Пропорциональный регулятор

Описывается в динамике следующим уравнением:

x(t) = K₁*y(t)

Любой регулятор по отношению к объекту, являющейся неизменной частью системы, можно считать последовательным корректирующим звеном, поэтому для определения влияния регулятора на систему найдем его передаточную функцию и определим, к каким типовым динамическим звеньям его нужно отнести:

W(p) = x(p)/ y(p) = K₁

Пропорциональный регулятор относится к безинерционным звеньям и обеспечивает хорошие динамические свойства системы.

2) Интегральный регулятор

Описывается в динамике следующим уравнением:

x(t)/t = K₁*y(t)

W(p) = x(p)/ y(p) = K₁/p

Интегральный регулятор относится к интегрирующим звеньям и обеспечивает хорошие статические...