Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практическая работа в MATLAB. Учебное пособие
.pdf
2.4.1. Создание блока Plant (Объект)
в
б
Рис. 2.17
Рассмотрим один из способов формирования подсистемы, именуемой
объектом управления. Откройте файл динамической системы Plant (рис. 2.15,
а) и введите ряд изменений в обозначения. Щелчком левой клавиши мыши
активируйте надписи Gain, Gain1, Gain2 и замените их на надписи a,
b, c соответственно, чтобы показать их связь с коэффициентами
дифференциального уравнения (2.1). Сохраните полученную систему (рис. 2.17,
а) под именем Plant_1.
Удерживая нажатой левую клавишу мыши, выделите все блоки и линии
связи, предназначенные для включения в подсистему (рис. 2.17, а). Выполните
команду Edit, Create subsystem.. Система SIMULINK автоматически
произведет замену совокупности выделенных блоков на блок Subsystem
(рис. 2.17, б). Проверьте работу подсистемы, нажав кнопку Start
Simulation. Дважды щелкните на осцилографе Scope и проанализируйте
график переходного процесса. Если проверка подсистемы прошла удачно,
сохраните модель под именем Plant_2, замените надпись Subsystem на
Plant, удалите блоки Step и Scope со стрелками и сохраните полученный
блок под именем Plant_3, нажав кнопку Save.
51
2.4.2. Создание блока PID
t
edt
0
а
б
в
Рис. 2.18
Составьте схему линейного ПИД регулятора (PID), изображенную на
рис. 2.18, а. В окно модели перетащите из библиотеки Commonly Used
Blocks
блок Const, три блока Gain, блок Integrator, два блока Sum , блок Scope
и блок In1; из библиотеки Continuos блок Derivative, а из библиотеки
Sources блок Step. Соедините эти блоки согласно рис. 2.18, а и сохраните
модель под именем PID. Аналогичным образом самостоятельно составьте более
простые схемы пропорционально-интегрального ПИ (рис. 2.18, б) и
пропорционально-дифференциального ПД (рис. 2.18, в) регуляторов и
сохраните их под именами PI и PD.
Теперь перейдите к созданию блока PID. На рис. 2.18, а надписи Gain,
Gain1, Gain2 замените на соответствующие Kp, Ki, Kd, называемые
коэффициентами. Измените до 0.3 коэффициент Ki и сохраните модель под
именем PID_1. В результате на рис. 2.19, а получите схему линейного
регулятора, реализующего ПИД закон регулирования
u = up + ui + ud, (2.2)
где up = Kp e – пропорциональная составляющая регулятора;
ui = Ki
– интегральная составляющая регулятора;
52
ud = Kdde/dt – дифференциальная составляющая регулятора.
Рис. 2.20.
а
б
а
б
в
Рис. 2.19
Выделите согласно рис. 2.19, а все блоки и линии связи, создайте
подсистему Subsystem (рис. 2.19, б), и сохраните модель под именем PID_2.
Проверьте работу полученной системы, нажав кнопку Start
Simulation. Замените надпись Subsystem на PID, удалите блок Constant
со стрелкой (рис. 2.19, в) и сохраните полученную модель под именем PID_3.
2.4.3. Создание блок-схемы САР
Считая открытым окно модели PID_3 (рис. 2.19, в), откройте другое окно
модели Plant_3. В окне модели PID_3 удалите соединительную линию,
перетащите туда блок Plant_3 и соедините блоки согласно рис. 2.20, а.
Проверьте полученную схему, нажав кнопку Start Simulation.
Дважды щелкните на блоке Scope, посмотрите переходный процесс (рис. 2.20,
б) и сохраните модель системы управления под именем САР.
53
Задание 6
Вариант
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
6.11
6.12
6.13
6.14
6.15
Тип
регулятора
ПИ
ПД
ПИ
ПД
ПИ
ПД
ПИ
ПД
ПИ
ПД
ПИ
ПД
ПИ
ПД
ПИ
Kp
2
2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 5 5,5 4 4,5
3
Ki
0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,4 - 0,5 - 0,6 - 0,7 - 0,8
Kd
-
0,5 - 1 - 1,5 - 2 - 2,5 - 3 - 3,5
-
Используя соответствующий вариант дифференциального уравнения
(табл. 1.1), коэффициенты K
, Ki, Kd и тип линейного ПИ или ПД регулятора
p
(см. табл. 2.1), построить блок-схему системы автоматического регулирования
и получить графики переходных процессов при ступенчатом и импульсном
воздействиях.
Таблица 2.1
Варианты данных
2.5. Моделирование логических систем
Для моделирования логических систем используются блоки Logical
Operator (Логическая операция) и Combinatorial Logic (Таблица
истинности) из библиотеки Math. Блок Logical Operator может быть
настроен на выполнение логических операций: AND (логическое И), OR
(логическое ИЛИ), NOT (логическое НЕ) и др.
Блок Combinatorial Logic представляет собой таблицу истинности.
Если вектор входной переменной блока состоит из n элементов, то таблица
истинности должна содержать 2
n
строк, упорядоченных таким образом, чтобы
двоичные значения входного вектора, переведенные в десятичные,
соответствовали номеру строки, начиная с нулевой.
Рассмотрим пример построения блоков Combinatorial Logic,
реализующих два ниже приведенных логических выражений и сравним
результаты этих блоков с эквивалентными моделями, построенными при
помощи блока Logical Operator.
54
Оператор
Эквивалентная запись
a
NOT a
ba
NOT a OR b
а
Выход
0 1 1
0
б
а
Рис. 2.21.
Создайте в SIMULINK модель логического отрицания, изображенную на
рис. 2.21, а и таблицу истинности (рис. 2.21, б) для выражения a.
Для этого откройте окно MATLAB и нажмите в нем кнопку ,
открывающую окно Simulink Library Browser, а в этом окне выполните
команду File, New, Model, открывающую окно модели untitled1, в
котором осуществляется построение модели на рис. 2.21, а.
П. 2.2.1. В разделе Simulink выделите библиотеку Commonly Used
Blocks и из правого подокна перетащите блок Constant в окно модели.
Двойным щелчком на этом блоке откройте его окно и щелчком на опции
Signal data types в открывшемся поле Output data type model
выберите тип данных – boolean.
П. 2.2.2. Выделите в разделе Simulink библиотеку Logic and Bit
Operation и перетащите из нее в окно модели блоки Logical Operator и
Combinatorial Logic. Щелчком на блоке Logical Operator откройте
его окно. В поле Operator выберите оператор логического отрицания NOT и
закройте окно нажатием клавиши OK.
55
Аналогичным образом откройте окно блока Combinatorial Logic и
ba
a
b
Выход
0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1
1
б
а
Рис. 2.22.
в поле Truth table введите значения выхода таблицы на рис. 2.21, б в
следующем виде: [1; 0].
Из библиотеки Sinks перетащите два блока Display, чтобы
отобразить и сравнить выходы блоков Logical Operator и
Combinatorial Logic (выходы должны быть одинаковыми при различном
значении a.
Щелчком на блоке Constant откройте его окно и установите 1 в поле
Constant value и закройте окно.
Нажмите кнопку Start simulation и перепишите результаты в
окнах Display и Display1.
Повторите действия п. 2.2.1 со значением 0 в поле Constant value.
Создайте в SIMULINK модель логической импликации, изображенную на
рис. 2.22, а и таблицу истинности (рис. 2.22, б) для выражения a → b =
.
Откройте окна библиотеки Simulink Library Browser и модели
Untitled.
Из библиотеки Commonly Used Blocks в окно модели перетащите
блок Mux и два блока Constant, в которых установите тип данных Boolean
со значениями 1, 0 (см. п. 2.2.2) и дайте им названия входных переменных a и
b. В соответствии с п. 2.2.1 в окно модели перетащите блок Combinatorial
Logic и два блока Logical Operator, в которых установите логические
операции NOT и OR (рис. 2.22, а) согласно п. 2.2.2.
56
Откройте окно блока Combinatorial Logic и в поле Truth table
№
Вар.
Функция
Таблица
истинности
Символическое
обозначение
Формула
a 0 0 1 1
b 0 1 0 1
7.1
Нулевая
f0 0 0 0
0
0
bbaa
7.2
Стрелка Пирса
f1
1 0 0
0
a ↓ b
ba
7.3
Запрет а
f2
0 1 0
0
b ← a
ba
7.4
Инверсия a
f3
1 1 0
0
a
)( aba
7.5
Запрет b
f4
0 0 1
0
a ← b
ba
7.6
Инверсия b
f5
1 0 1
0
b
baba
7.7
Неэквивалентность
f6
0 1 1
0
a b
baba
7.8
Штрих Шеффера
f7
1 1 1
0
a | b
ba
7.9
Конъюнкция
f8
0 0 0
1
a b
a b
7.10
Эквивалентность
f9
1 0 0
1
a ~ b
baba
7.11
Повторение b
f10
0 1 0
1
b
baba
введите значения выхода таблицы на рис. 2.22, б в следующем виде:
[1;1;0;1].
Из библиотеки Sinks перетащите два блока Display и соедините все
элементы схемы согласно рис. 2.22, а.
Устанавливая в блоках const и const1 значения входных переменных
a и b из таблицы на рис. 2.22, б и нажимая кнопку Start simulation,
получите и перепишите результаты на экранах блоков Display и Display1.
Задание 7
В столбце «Формулы» табл. 2.2 приводятся формулы логических
функций, для которых в соответствии с выданным преподавателем вариантом
необходимо построить модель логической функции и описать процесс
построения.
Таблица 2.2
Логические функции двух переменных
57
7.12
Импликация b
f11
1 1 0
1
a → b
ba
7.13
Повторение а
f12
0 0 1
1
a
baba
7.14
Импликация а
f13
1 0 1
1
b → a
ba
7.15
Дизъюнкция
f14
0 1 1
1
a b
ba
7.16
Единичная
f15
1 1 1
1
1
)()( bbaa
2.6. Выполнение заданий и оформление отчета
Из табл. 2.3 преподавателем выдается студенту вариант заданий по
учебной практике, подлежащих выполнению и оформлению в виде отчета
согласно правилам, изложенным в МИ.
Отчет начинается с титульного листа, приведенного на рис. 2.23.
В первой части отчета студенты описывают процесс решения каждого
примера из первой главы, но с изменёнными данными.
58
Липецкий государственный технический университет
фамилия, инициалы
подпись, дата
подпись, дата
фамилия, инициалы
Ученая степень, ученое звание
Кафедра информатики _
ОТЧЁТ
об учебной практике на кафедре информатики ЛГТУ
Студент . . Иванов И.И.
.
Группа. УТ-12 .
Руководитель
. Д.т.н., профессор . Петров П.П..
Липецк 2013
Рис. 2.23. Содержание титульного листа отчета
59
Описание процесса выполнения задач из разделов самостоятельной
Вариант
1 2 3 4 5 6 7 1 1.1
2.1
3.1
4.1
5.1
6.1
7.1
2
1.2
2.2
3.2
4.2
5.2
6.2
7.2
3
1.3
2.3
3.3
4.3
5.3
6.3
7.3 4 1.4
2.4
3.4
4.4
5.4
6.4
7.4 5 1.5
2.5
3.5
4.5
5.5
6.5
7.5
6
1.6
2.6
3.6
4.6
5.6
6.6
7.6
7
1.7
2.7
3.7
4.7
5.7
6.7
7.7 8 1.8
2.8
3.8
4.8
5.8
6.8
7.8 9 1.9
2.9
3.9
4.9
5.9
6.9
7.10
10
1.10
2.10
3.10
4.10
5.10
6.10
7.11
11
1.11
2.11
3.11
4.11
5.11
6.11
7.12
12
1.12
2.12
3.12
4.12
5.12
6.12
7.13
13
1.13
2.13
3.13
4.13
5.13
6.13
7.14
14
1.14
2.14
3.14
4.14
5.14
6.14
7.15
15
1.15
2.15
3.15
4.15
5.15
6.15
7.16
работы первой и второй главы должно соответствовать описанию решения
аналогичных задач из учебного пособия.
Из учебника [1] студенту может быть выдано дополнительное задание.
Таблица 2.3
Варианты заданий
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]