Институт цветных металлов и материаловедения СФУ
Кафедра автоматизации производственных процессов
ЦМ |
Дисциплина “Интегрированные системы проектирования и управления” Красноярск 2009 г.
|
Лабораторная работа № 3
“Изучение пакета Simulink Response Optimization системы MATLAB 7 для расчета оптимальных настроек регуляторов”
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с составом и назначением программного пакета Simulink Response Optimization системы MATLAB 7.
2. Ознакомиться с основными методами и примерами использования программного пакета Simulink Response Optimization для моделирования и анализа систем управления.
3. Освоить расчет и настройку одноконтурных САР в среде Simulink Response Optimization системы MATLAB 7.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Открыть рабочее окно программы MATLAB 7 и запустить Simulink.
Изучая теоретические сведения о пакете Simulink Response Optimization, вводить в рабочем окне команды, приводимые в описании пакета и выделенные желтым цветом.
Закончив изучение теоретических сведений о пакете Simulink Response Optimization, выполнить задание по моделированию СУ.
Теоретические сведения
Пакет Simulink Response Optimization (оптимизация отклика в среде Simulink) представляет графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface - GUI) для осуществления проектирования систем управления (СУ) во временной области. С помощью пакета Simulink Response Optimization можно найти оптимальные параметры настройки для нелинейной модели системы в SIMULINK, которые обеспечат требуемый переходной процесс по заданным графически ограничениям в окне временной области. Любое число переменных SIMULINK, включая скалярные, векторные и матричные величины, могут быть объявлены настраиваемыми или оптимизируемыми. Для этого надо ввести имена переменных в соответствующем диалоговом боксе. Границы неопределенности можно задать для любых переменных для модели робастной СУ.
Пакет Simulink Response Optimization делает процесс достижения требуемого переходного процесса и оптимизации настраиваемых параметров интуитивным и легким. Для использования пакет Simulink Response Optimization необходимо лишь включить в схему модели SIMULINK специальный Signal Constraint блок. Для этого блок соединяет с требуемым сигналом модели, чтобы показать, вы хотите установить какие-то ограничения на этот сигнал во временной области.
Пакет Simulink Response Optimization автоматически преобразует ограничения во временной области в ограничения задачи оптимизации параметров СУ и затем решит задачу, используя алгоритмы и процедуры, заложенные в пакете. Задача оптимизации переменных с учетом наложенных ограничений, сформулированная в Simulink Response Optimization -пакете, последовательно вызывает симуляцию работы модели СУ в SIMULINK, сравнивает полученные результаты с заданными ограничениями переходного процесса и, используя градиентный метод, изменяет настраиваемые параметры для достижения заданной формы процесса.
Пакет Simulink Response Optimization позволяет вводить неопределенность в задание динамических параметров объекта управления, проводить симуляцию методом Монте Карло, задавать верхние и нижние границы настраиваемых переменных и изменять критерий достижения цели.
Ход процесса оптимизации можно видеть в графическом окне задания ограничений прямо при выполнении симуляции. По окончанию процесса результаты можно просмотреть в рабочем окне MATLAB. Промежуточные результаты выводятся там после каждого шага симуляции. Оптимизацию параметров можно прервать до ее окончания с целью вывода промежуточных результатов или изменения модели.