3. Устаткування комп’ютерного практикуму

Робота виконується з використанням персональних комп’ютерів, що мають встановлений Matlab 6.0 або пізніших версій.

4. Методика оцінювання стану об’єкта за допомогою лінійного спостерігача

4.1. Записати модель об’єкта в просторі станів (1.15).

4.2. Перевірити систему на спостережуваність за рангом матриці (1.19).

4.3. Скласти та розв’язати рівняння Ріккаті (1.22).

4.4. Знайти оптимальний коефіцієнт підсилення спостерігача (1.21).

4.5. Скласти рівняння спостерігача та отримати оцінку вектора вимірювання (1.20).

5. Порядок виконання роботи

5.1. Отримати у викладача варіант завдання.

5.2. Побудувати у Simulink об’єкт – БПЛА у вигляді моделі простору станів відповідно до формули (1.15) при відсутності збурень (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Імітаційна модель БПЛА, побудована в середовищі Simulink

5.3. У робочому вікні Matlab або в M-файлі задати значення матриць моделі простору станів, видані викладачем (рис. 1.2).

Рис.1.2. М-файл з величинами матриць моделі простору станів БПЛА

5.4. Запустити М-файл (рис. 1.2) та модель в Simulink (рис. 1.1), та оцінити стійкість некерованого БПЛА по вигляду його реакції на ступінчату функцію. Для стійких в поздовжній площині моделей вихідні сигнали (див. блок Scope) будуть мати вигляд, показаний на рис. 1.3.

Рис. 3. Графіки вихідних сигналів БПЛА при ступінчатому відхиленні руля висоти

5.5. Побудувати імітаційну схему об’єкта зі спостерігачем згідно з (1.20), (1.22) (рис. 1.4) та ввести числові параметри в м-файл (рис. 1.5).

Рис. 1.4. Імітаційна модель БПЛА зі спостерігачем.

Рис. 5. М-файл з величинами матриць моделі простору станів БПЛА та параметрами спостерігача

5.6. Перевірити роботу спостерігача (визначити похибку оцінювання фазового вектора (1.16)) за умови, якщо один з параметрів фазового вектора не вимірюється (параметр вибирається згідно з варіантом), при дії:

а) вітрових збурень (на третій і четвертий входи схеми з рис. 1.4 подати породжуючи шуми одиничної інтенсивності);

б) шумів вимірювачів (білі шуми з інтенсивностями, що відповідають з рис. 1.5);

в) вітрових збурень та шумів вимірювачів одночасно.

На рис. 1.4, 1.5 показаний випадок, коли не вимірюється кут нахилу траєкторії, а на БПЛА діють вітрові збурення. Похибку оцінювання фазового вектора отримуємо зі Scope4 (рис. 1.4).

5.7. Зробити висновки про ефективність роботи спостерігача для різних варіантів діючих на БПЛА збурень.

6. Зміст звіту

6.1. Теоретичні відомості.

6.2. Файли Simulink.

6.3. M-файли з вхідними даними.

6.4. Графіки вихідних сигналів БПЛА при дії на вході ступінчастого сигналу; похибок оцінювання параметрів БПЛА при відсутності вимірювання одного параметра (заданого по варіанту) та при дії вітрових збурень, шумів вимірювання, а також одночасної дії вітрових збурень та шумів вимірювання.

6.5. Відповіді на контрольні запитання.

6.6. Висновки.

7. Контрольні запитання

7.1. Як визначити кількість змінних, які можна оцінити спостерігачем?

7.2. Який порядок мають рівняння спостерігача?

7.3. Варіанти завдання початкових умов для інтегрування рівнянь Ріккаті й спостерігача.

7.4. Умови оптимальності фільтра Калмана.

7.5. Що таке фільтр Люенбергера?