Исследование и синтез системы управления стенда «Тележка с подвижным маятником» (200,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 681.5 (075.8) ББК 32.973.26–018.2я73 З-63 Рецензенты: зав. отделом динамических систем Института математики и механики УрО РАН, член-корреспондент РАН, проф., д-р физ.-мат. наук В. Н. Ушаков зав. каф. электротехники Уральского горного университета, доц., канд. техн. наук Ф. Д. Босько Зиновик, А. Г. З-63 Исследование и синтез системы управления стенда «Тележка с подвижным маятником» : учебно-методическое пособие / А. Г. Зиновик, Е. Э. Страшинин ; под общ. ред. Е. Э. Страшинина. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 83, [1] с. ISBN 978-5-7996-1285-6 Учебно-методическое пособие содержит описание выполнения четырех лабораторных работ по разделу «Линейные системы». Работы выполняются в пакете MATLAB с использованием стенда «Тележка с подвижным маятником». Приведены описание стенда, математическая модель объекта управления, требования к оформлению отчета и контрольные вопросы. Библиогр.: 5 назв. Рис. 37. Табл. 14. Прил. 4. УДК 681.5 (075.8) ББК 32.973.26–018.2я73 ISBN 978-5-7996-1285-6 © Уральский федеральный университет, 2014

Стр.3

Оглавление Введение ..................................................................................................................5 Лабораторная работа № 1. Моделирование объекта управления ............................6 1.1. Цели и задачи работы .......................................................................................6 1.2. Краткое описание стенда .................................................................................7 1.3. Математическое описание объекта управления ...........................................11 1.3.1. Тележка с маятником ...........................................................................11 1.3.2. Двигатель в составе стенда ...................................................................15 1.3.3. Линеаризация уравнений движения ....................................................17 1.4. Применение пакета MATLAB для моделирования объекта управления .....19 1.4.1. Пакет расширения Symbolic Math Toolbox ..........................................19 1.4.2. Создание моделей в пакете расширения SIMULINK .........................20 1.5. Подготовительная часть .................................................................................22 1.6. Выполнение работы .......................................................................................24 1.6.1. Создание личной папки для работы с моделями .................................24 1.6.2. Работа с векторно-матричными уравнениями линеаризованной системы ...................................................................25 1.6.3. Работа с нелинейной моделью .............................................................25 1.6.4. Сравнение нелинейной и линеаризованной модели при свободных колебаниях маятника ..................................................29 1.7. Содержание отчета .........................................................................................31 Контрольные вопросы ..........................................................................................32 Лабораторная работа № 2. Идентификация параметров объекта управления.......33 2.1. Цели и задачи работы .....................................................................................33 2.2. Особенности работы со стендом в режиме реального времени ...................34 2.2.1. Реализация алгоритмов управления с учетом каналов связи с объектом ..............................................................................34 2.2.2. Порядок запуска системы управления в режиме реального времени .........................................................................................36 2.3. Выполнение работы .......................................................................................37 2.3.1. Создание личной папки для работы с моделями ................................37 2.3.2. Измерение сухого трения тележки ......................................................37 2.3.3. Формирование массива данных для проведения эксперимента по идентификации ...............................................................................38 2.3.4. Обработка массива данных перед проведением идентификации ......41 2.3.5. Идентификация параметров объекта с помощью инструмента Control and Estimation Toolbox Manager ..............................................42 2.4. Содержание отчета .........................................................................................47 Контрольные вопросы ..........................................................................................48 3

Стр.4

Лабораторная работа № 3. Модальный синтез управления в режиме крана .........49 3.1. Цели и задачи работы .....................................................................................49 3.2. Подготовительная часть .................................................................................50 3.3. Выполнение работы .......................................................................................52 3.3.1. Создание личной папки для работы с моделями ................................52 3.3.2. Нелинейная модель стенда для модального синтеза управления в режиме крана .....................................................................................52 3.3.3. Выбор желаемых собственных чисел матриц динамики замкнутой системы и наблюдателя .....................................................53 3.3.4. Порядок запуска системы управления в режиме реального времени ...............................................................................57 3.3.5. Проверка результатов модального синтеза на стенде .........................58 3.4. Содержание отчета .........................................................................................59 Контрольные вопросы ..........................................................................................59 Лабораторная работа № 4. Модальный синтез управления в режиме инвертированного маятника ...................................................................60 4.1. Цели и задачи работы .....................................................................................60 4.2. Подготовительная часть .................................................................................61 4.3. Выполнение работы .......................................................................................62 4.3.1. Создание личной папки для работы с моделями ................................62 4.3.2. Моделирование работы стенда в режиме инвертированного маятника ...............................................................................................62 4.3.3. Порядок запуска системы управления в режиме реального времени ...............................................................................62 4.3.4. Проверка результатов модального синтеза управления инвертированным маятником на стенде .............................................66 4.4. Содержание отчета .........................................................................................68 Контрольные вопросы ..........................................................................................68 Библиографический список ...................................................................................70 Приложение 1. Тексты m-файлов, используемых в лабораторной работе № 1 ...........................71 Приложение 2. Тексты m-файлов, используемых в лабораторной работе № 2 ...........................75 Приложение 3. Тексты m-файлов, используемых в лабораторной работе № 3 ...........................78 Приложение 4. Тексты m-файлов, используемых в лабораторной работе № 4 ...........................82 4

Стр.5