Імітаційне моделювання об’єктів та систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Київський Національний Університет Будівництва і Архітектури

Кафедра: Автоматизації Технологічних Процесів

Звіт з лабораторних робіт

з предмету:

«Імітаційне моделювання об'єктів та систем»

Виконала : Ст. групи АТП-42

Парвадова А.А.

Перевірив :

Самойленко М.І

Київ 2012

Лабораторна робота №1

Тема: Побудова та дослідження імітаційної моделі системи «об'єкт-двопозиційний регулятор»

імітаційний двопозиційний регулятор дозатор

Опис моделі

Q - інтенсивність надходження (при одиничному скачку прийняти

рівним 1);

X - вхідний сигнал;

Y - вихідний сигнал;

Yz - задане значення вихідного сигналу;

DY - різниця вихідного значення та заданого значення вихідного

сигналу;

S - керуюча дія, в двохпозиційному регуляторі 0 чи 1.

Ланки моделі:

Типу множення

Размещено на http://www.allbest.ru/

X=Q*S;

Суматор:

y=x1-x2;

Аперіодична ланка першого порядку:

Функція переходів

;

.

Ланка типу гістерезис:

Текст програми:

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender)

{

Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

float y,x,dt,dy,t,K0,T0,yz,A1,A2;

int i;

K0=atof(Edit1->Text.c_str());

dt=atof(Edit2->Text.c_str());

A1=atof(Edit3->Text.c_str());

T0=atof(Edit4->Text.c_str());

yz=atof(Edit5->Text.c_str());

A2=atof(Edit6->Text.c_str());

Series1->Clear();

Series2->Clear();

x=1;

y=0;

for (i=0;i<1000;i++)

{

y=y+(K0*x-y)/T0*dt;

dy=y-yz;

Series1->AddXY(i,y," ",clRed);

Series2->AddXY(i,yz," ",clGreen);

1. В середовищі побудувати та відлагодити імітаційну модль системи “об*єкт-двохпозиційний регулятор». Передбачити можливість змінювати параметри об'єкта (К0, Т0), кроку моделювання (dt) , параметрів регулятора ( А1, А2).

2. Дослідити роботу моделі без регулятора ( при S=1). Визначити адекватність моделі, дослідити вплив кроку моделювання на якість моделі, визначити часові обмеження використання моделі.



3. Дослідити вплив параметрів регулятора на якість регулювання. Обрати оптимальні значення.

Висновок: В даній лабораторній роботі ми побудували і дослідили імітаційну модель «об'єкт - двопозиційний регулятор», вплив параметрів регулятора (А1, А2) та час рулювання (dt) для якісного регулювання моделі, визначили їх оптимальні параметри та час.

Лабораторна робота №2

Тема: Побудова та дослідження імітаційної моделі системи «об'єкт - трьохпозиційний регулятор».

Рис.2 Структурна схема імітаційної моделі

Опис моделі

Q - інтенсивність надходження (при одиничному скачку прийняти рівним 1- в прямому чи -1 - в зворотному включенні)

X - вхідний сигнал;

Y - вихідний сигнал;

Yz - задане значення вихідного сигналу;

DY - різниця вихідного значення та заданого значення вихідного сигналу;

S - керуюча дія, в трьох позиційному регуляторі -1, 0 чи 1.

Дана імітаційна модель подібна до попередньої (лабораторна робота №1), вона відрізняється лише наявністю ланки типу «подвійний гістерезис», що імітує трьохпозиційний регулятор.

Текст програми:

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender)

{

Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

float y,x,dt,dy,t,K0,T0,yz,A1,A2,A3,A4;

int i;

K0=atof(Edit1->Text.c_str());

dt=atof(Edit2->Text.c_str());

A1=atof(Edit3->Text.c_str());

T0=atof(Edit4->Text.c_str());

yz=atof(Edit5->Text.c_str());

A2=atof(Edit6->Text.c_str());

A3=atof(Edit7->Text.c_str());

A4=atof(Edit8->Text.c_str());

Series1->Clear();

Series2->Clear();

x=1;

y=0;

for (i=0;i<1000;i++)

{

y=y+(K0*x-y)/T0*dt;

dy=y-yz;

Series1->AddXY(i,y," ",clRed);

Series2->AddXY(i,yz," ",clGreen);

{

if (dy<A1) x=1;

if ((dy>A1)&(dy<A3)) x=0;

if (dy>A4) x=-1;

}

}

1. В середовищі побудувати та відлагодити імітаційну модель системи «Об'єкт- трипозиційний регулятор». Передбачити можливість змінювати параметри об'єкта (К0,Т0), кроку моделювання (dt), парметрів регулювання (А1, А2, А3, А4).

2. Дослідити роботу моделі без регулятора ( при S=1). Отримати криву розгону об'єкта, визначити адекватність моделі, дослідити вплив кроку моделювання на якість моделі.

3. Доповнити модель контуром зворотнього зв'язку з 3-позиційним регулятором та дослідити вплив параметрів на якість регулювання. Дослід провести при та при. Обрати оптимальне значення.

Висновок: В даній лабораторній роботі ми побудували і дослідили імітаційну модель «об'єкт - трипозицйний регулятор», вплив параметрів регулятора (А1, А2, А3, А4) та час рулювання (dt) для якісного регулювання моделі, визначили їх оптимальні параметри та час.

Лабораторна робота №3

Тема: Побудова та дослідження імітаційної моделі системи «об'єкт-ПІД-регулятор»

Рис.3 Структурна схема імітаційної моделі

Опис моделі

Q - інтенсивність надходження (при одиничному скачку прийняти рівним 1в прямому чи - 1 в зворотному включенні)

X - вхідний сигнал

Y - вихідний сигнал;

Yz - задане значення вихідного сигналу;

DY - різниця вихідного значення та заданого значення вихідного сигналу

Yp - керуюча дія, в ПІД-регуляторі це безперервна функція.

Дана імітаційна модель подібна до попередніх, (лабораторна робота №1,2) , вона відрізняється лише наявністю ПІД-регулятора.

ПІД-регулятор можна представити у вигляді трьох ланок: пропорційної, інтегральної та диференційної, коефіцієнти Кп, Кі та Кд враховують вплив кожної складової на результат; вихідний сигнал обчислюється як сума всіх трьох.

Текст програми:

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender)

{

Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

float y,x,dt,J,Dy,Dpy,Yr,t,K0,T0,yz,xi,Kn, Ki, Kd;

int i;

K0=atof(Edit1->Text.c_str());

dt=atof(Edit3->Text.c_str());

Kn=atof(Edit4->Text.c_str());

T0=atof(Edit2->Text.c_str());

yz=atof(Edit7->Text.c_str());

Ki=atof(Edit5->Text.c_str());

Kd=atof(Edit6->Text.c_str());

Series1->Clear();

Series2->Clear();

Yr=0;

Dpy=0;

x=1;

y=0;

J=0;

for (i=0;i<150;i++)

{ x=1-Yr;

y=y+(K0*x-y)/T0*dt;

Dy=y-yz;

J=J+Dy*dt;

Yr=(Kn*Dy+Ki*J+Kd*(Dy-Dpy)/dt);

Dpy=Dy;

Series1->AddXY(i,y," ",clRed);

Series2->AddXY(i,yz," ",clGreen);

}}

1. В середовищі побудувати та відлагодити імітаційну модель системи «Об'єкт- ПІД-регулятор». Передбачити можливість змінювати параметри об'єкта (К0,Т0), кроку моделювання (dt), парметрів регулювання (К1, Кn, Кp).



2. Дослідити роботу моделі без регулятора ( при S=1). Отримати криву розгону об'єкта, визначити адекватність моделі, дослідити вплив кроку моделювання на якість моделі.

3. Доповнити модель контуром зворотнього зв'язку з ПІД-позиційним регулятором та дослідити вплив параметрів на якість регулювання. Дослід провести при та при. Обрати оптимальне значення.



Висновок: В даній лабораторній роботі ми побудували дослідили імітаційну модель «об'єкт - ПІД-регулятор», вплив параметрів регулятора ((К1, Кn, Кp) та час рулювання (dt) для якісного регулювання моделі, визначили їх оптимальні параметри та час.

Лабораторна робота №5

Тема: Побудова та дослідження імітаційної моделі дозатора дискретної дії

Рис.4 Структурна схема імітаційної моделі

Опис моделі

Q - інтенсивність надходження матеріалу (можна прийняти рівним 10)

q - вхідний сигнал;

Q1 - вхідний після ланки запізнення, котра імітує потік падаючого матеріалу, сигнал;

qb - маса матеріалу в бункері;

M - маса, що вимірюється вагами, з урахуванням коливань масовимірювальних вузлів дозатора;

S - керуюча дія - 1 чи 0, відповідно включено чи виключено подачу матеріалу в дозатор.

Текст програми:

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender)

{

Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

float Q,dt,y,Mz,qb,A,Z1,Z,M,Q1,q,S;

int i;

Q=atof(Edit1->Text.c_str());

Mz=atof(Edit2->Text.c_str());

A=atof(Edit4->Text.c_str());

dt=atof(Edit5->Text.c_str());

Series1->Clear();

Series2->Clear();

y=0;

Z=0;

for (i=0;i<1000;i++)

{

q=Q*S;

Q1=q;

qb=qb+Q1*dt;

Z=Z+((qb-0.1*Z-y)/0.6)*dt;

y=y+Z*dt;

M=y;

if (M<Mz+A) S=1;

if (M>Mz+A) S=0;

Series1->AddXY(i,y," ",clRed);

}

}

Висновок: В даній лабораторній роботі ми побудували та дослідили імітаційну модель дозатор дискретної дії. Дозатор

подає певну кількість матеріалу, маса якої автоматично вимірюється, і в еквівалентному електричному сигналі подається на регулятор, в якому порівнюється задане значення із поточним. Затримка імпульсів являє собою час, за який певна порція матеріалу пройде шлях від дозатора до вагів. Через це графік регулювання являє собою затухаючі коливання.

Лабораторна робота №6

Тема: Моделювання впливу випадкових збурень

Текст програми:

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender)

{

Close();

}

//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender)

{

float a,b,z,M,Sum,D;

int i;

Sum=0;

for (i=1;i<100;i++)

{

z=30+random(50);

Sum=Sum+z;

M=Sum/i;

D=(z-M);

b=abs(D);

Series1->AddXY(i,z," ",clRed);

Series2->AddXY(i,M," ",clGreen);

Series3->AddXY(i,b," ",clBlue);

}

1. В середовищі Borland C-Builder скласти та відлагодити програму що генерує псевдовипадкові числа в інтервалі [a,b].

2. Обчислити математичне очікування та дисперсію псевдовипадкових чисел.

3. Результати вивести на екран у вигляді графіків.

Висновок: В даній лабораторній роботі ми дослідили моделювання впливу випадкових збурень у вигляді програми, що генерує псевдовипадкові числа. Визначили математичне очікування та дисперсію псевдовипадкових чисел.

Размещено на Allbest.ru

...