17

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Вологодский государственный технический университет»

(ВоГТУ)

Кафедра «Управляющие и вычислительные системы»

Моделировние систем введение

Информатизация и моделирование как составные части общей теории систем используются в таких научных направлениях, как: теория управляющих систем; теория оптимального и помехоустойчивого кодирования информации; теория адаптивных систем; экономическая кибернетика; медицинская и нейрокибернетика; инженерная психология и т.д.

Цель математического моделирования систем - использование методов математики для наиболее эффективного решения задач, возникающих в какой либо отрасли знаний, с использование, как правило, современной вычислительной техники.

Задача математического моделирования - упорядочение получения и обработки информации об объектах, которые существуют вне нашего сознания и взаимодействуют между собой и внешней средой.

Предмет моделирования систем — математические модели реальных объектов.

Овладение курсом «Моделирование систем» вызвано практическими задачами, возникающими при проектировании и эксплуатации современных систем управления, использующих информационные технологии. По мере увеличения сложности систем возникают проблемы, меньше связанные с рассмотрением свойств и законов функционирования элементов, а больше — с выбором наилучшей структуры, оп­тимальной организации взаимодействия элементов, определени­ем оптимальных режимов их функционирования, учетом влияния внешней среды и т.д. Поэтому целесообразно использование системного подхода при анализе и синтезе таких систем. Классический системный подход, как правило, опирается на математическое моделирование с использованием теории подобия, теории научного эксперимента, математической статистики, теории алгоритмов и ряда других фундаментальных классических теорий. В то же время в области проектирования современных информационно-управляющих систем и программного обеспечения ЭВМ при анализе и синтезе сложных систем все большее применение находит так называемый объектно-ориентированный подход.

Расчетно-графическое задание предназначается для проверки основных положений теории систем, закрепления у студентов теоретических знаний, получения навыков работы с вычислительной техникой при проведении математического и компьютерного моделирования сложных систем.

В результате выполнения РГЗ студент должен приобрести навыки:

• применять методы моделирования в практике анализа и синтеза сложных систем;

• практически применять информационные технологии и моделирование при изучении таких свойств систем, как надежность, живучесть, управляемость, устойчивость, экономическая эффективность и др.

• получать модели объектов управления;

• идентифицировать модели;

• проводить имитационное моделирование;

• разрабатывать динамические модели линейных и нелинейных систем.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Для САУ используется модальное управление, как показано на рис.1.

Требуется:

1. Разработать структурную схему модального регулятора с неизвестными пока параметрами l_i обратных связей и параметрами САУ в соответствии с вариантом задания: К_д и Т_м (табл. №1), К_у (табл. №2), К_тп и Т_тп (табл. №3);

2. Представить САУ с модальным управлением уравнениями состояния в скалярной форме;

3. Рассчитать параметры l_i обратных связей в соответствии с вариантом РГЗ. Для заданного времени регулирования t_р (табл. №2) и стандартной настройки модального регулятора (табл. №1: Би - биномиальная; Ба – распределение Баттерворта);

4. Рассчитать параметры настроек наблюдателя n_i в соответствии с вариантом РГЗ. Для заданного времени регулирования t_р (табл. №2) и стандартной настройки параметровнаблюдателя (табл. №3: Би - биномиальная; Ба – распределение Баттерворта);

5. Представить САУ модального управления с наблюдателем уравнениями состояния в скалярной форме;

6. Разработать структурную схему модели системы модального управления с наблюдателем с рассчитанными числовыми данными.

Рис.1

Вариант (шифр) задания выбирается из таблиц №1, №2 и №3. Шифр задания берется по начальным буквам фамилии, имени или отчества студента. Буквам соответствуют следующие цифры:

Цифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Буква алфавита	А Л Х	Б М Ц	В Н Ч	Г О Ш	Д П Щ	Е Р Э	Ж С Ю	З Т Я	И У	К Ф

Таблица №1

Параметр	Цифра фамилии
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Кд,рад/В	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,1	1,2	1,3	1,4
Тм,c	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,6	0,5	0,8	0,65
Настройка мод. рег.	Би	Ба	Би	Ба	Би	Ба	Би	Ба	Би	Ба

Таблица №2

Параметр	Цифра имени
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Ку	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5
tр, c	1,5	1,6	2	2,2	2,5	1,8	2	2,1	1,9	1,7

Таблица №3

Параметр	Цифра отчества
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Ктп	7	6,5	6	5,5	5	4,5	4	3,5	3	5
Ттп, c	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,04	0,03	0,06	0,02	0,03
Настройка наблюдателя	Би	Ба	Би	Ба	Би	Ба	Би	Ба	Би	Ба