- Hlavná stránka
- Model dynamického systému
- Metódy a algoritmy riadenia
- Simulácia - overenie algoritmov riadenia
- Zhodnotenie navrhnutého riešenia
- CyberneticsMWS - MatlabWebServer
- Katedra kybernetiky a umelej inteligencie
Gulička na ploche (simulovaná) - základný popis modelu
Základné vlastnosti
- Dvojdimenzionálny systém s dvojpovelovým astatizmom navrhnutým pre štúdium dynamického systému založeného na klasickej a modernej teórii riadenia.
- Kompaktná samostatná konfigurácia navrhnutá pre on-line digitálne riadenie počítačom IBM PC alebo kompatibilným s frame grabberom a plug-in kartami krokových motorov.
- Inteligentný senzor pozície guličky reprezentovaný počítačovým videním CCD kamery, frame grabbera a Real Time Image processing softvérom
- Riadiace úlohy simulujú rozmanité problémy z robotiky (plánovanie dráhy a sledovanie) s výhodou vizuálnej odozvy
- Knižnice rozhrania napísané v jazyku Borland C a demonštračný balík softvéru s PID regulátormi k dispozícii
- Systém dostupný priamo z prostredia Simulinku v Matlabe v reálnom čase
Popis
Model demonštruje riadiace problémy spojené s nestabilnými systémami. Systém pozostáva z taniera nakláňajúceho sa okolo svojej stredovej osi a to tak, že sklon taniera môže byť ovládaný v dvoch zvislých smeroch. Servo systém disponuje PCI kartou ovládania motorov a samotnými dvoma krokovými motormi, ktoré sa používajú na nakláňanie taniera. Na meranie pozície guličky sa používa inteligentné počítačové videnie. Základnou riadiacou úlohou systému je riadenie pozície guličky, ktorá sa vožne pohybuje po tanieri. Gulička na ploche systém je dynamický systém s dvoma vstupmi a dvoma výstupmi. Obidve súradnice môžu byť riadené nezávisle, pretože ich vzájomné pôsobenia sú zanedbatežné vzhžadom na malú rýchlosť a zrýchlenie pohybu guličky. Systém má diskrétnu charakteristiku, pretože krokové motory a snímač polohy guličky sú snímané v diskrétnom čase. Systém je navrhnutý tak, aby mohol byť riadený digitálnymi regulátormi.
Typy užívatežských prostredí
- Softvérový balík dodávaný k modelu obsahuje samostatne spustitežný demonštračný program (CE151.exe), napísaný v jazyku C. Užívatežské rozhranie dovožuje užívatežovi, ovládať PID regulátor v reálnom čase a tak pozorovať vplyvy jednotlivých regulačných hodnôt na celkové správanie systému.
- Model pre prostredie Simulink (bp_demo.mdl) ponúka užívatežovi možnosť komunikovať so systémom priamo cez prostredie programu Matlab a Real Time Toolbox, ktorý je dodávaný spolu s modelom CE151.
- Užívatežské vývojové prostredie, kde sa použijú len ovládače pre zber dát z PCI karty do vlastných užívatežom napísaných programov. Vhodné pre úlohy, kde predchádzajúce dve možnosti nie sú postačujúce.
Základný fyzikálny model
Technologická schéma modelu gulička na ploche je znázornená na obrázku Obr.1. Vstupnými údajmi pre počítač sú video snímky z kamery umiestnenej nad tanierom. Z nasnímaných obrázkov sa pomocou algoritmu rozpoznávania objektov určí poloha guličky y1 a y2 . Výstupnými signálmi z počítača sú napätia u1 a u2, ktoré ovládajú obidva krokové motory. Uhly a predstavujú uhly naklonenia taniera.
Obr. 1 Schématický diagram modelu Gulička na ploche
Modelovanie a dynamika systému gulička na ploche
Rovnice popisujúce systém získame z Lagrangeových rovníc, ktoré majú tvar:
i=1,...n
kde:
T
V
kinetická energia
potenciálna energia
je zovšeobecnená súradnica, odpovedajúca i-temu stupňu voľnosti
je zovšeobecnená sila, odpovedajúca zovšeobecnenej súradnici q
Linearizáciou týchto rovníc dostaneme zlinearizovaný prenos pre jeden servopohon:
kde:
