Модуль S7 V30 изначально разработан для управления промышленными контроллерами, но может быть использован и автономно. В этой статье я попробую раскрыть его потенциал как сенсора для обнаружения и анализа вибраций, углов отклонения, аномальных состояний и специфических активностей. Для этого мне помогут MATLAB и ChatGPT.
Настройка ПИД-регулятора для беспилотных автомобилей
Этот проект иллюстрирует концепцию ПИД-регулятора, применяемого в беспилотных автомобилях в рамках программы Udacity «Беспилотный автомобиль»
ПИД-регулятор — это механизм обратной связи в контуре управления, который вычисляет разницу между желаемым заданным значением и фактическим результатом процесса и использует результат для внесения корректировок в процесс. ПИД-регуляторы широко применяются в промышленном и роботизированном управлении процессами.
В контексте беспилотных автомобилей они играют важную роль в управлении такими параметрами движения, как рулевое управление, ускорение и т. д. Сложные алгоритмы, используемые в беспилотных автомобилях, по сути, рассчитывают траекторию и скорость движения беспилотного автомобиля. Автономность может быть реализована только в том случае, если автомобиль следует по траектории с заданной скоростью. Именно здесь PID-регулятор играет свою роль, обеспечивая соблюдение беспилотным автомобилем рассчитанных параметров. Любое отклонение от рассчитанных параметров может привести к непредвиденным или катастрофическим последствиям.
Привет всем маленьким любителям больших технических систем! В данной статье расскажем, как технологии создания систем управления ядерным реактором могут применяться в быту. Рассмотрим пример практического применения модельно-ориентированного подхода и структурного моделирования для бытовой и очень актуальной осенней задаче обогрева жилого помещения. А также на практике покажем, что такое цифровой двойник, с чем его едят и как его правильно приготовить. Мы уже публиковали статьи на данную тему: Технология создания динамических моделей на примере обогрева помещения и Девушка и электронагреватель. Моделирование экономики бытового потребления воды.
Но если предыдущие статьи — это высокая теория, то теперь обратимся к низкой практике - пойдем в подвал. Мы покажем, как в быту можно применять знания, полученные после изучения теории автоматического управления. Будет, как всегда, интересно и познавательно.
Системный подход к полунатурному моделированию и быстрому прототипированию с использованием КПМ РИТМ
В современной практике отдельные части сложных инженерных систем разрабатывают распределенные команды, которые могут быть не очень хорошо скоординированы между собой. У разрозненных групп инженеров может не быть в наличии оборудования, которое нужно испытывать по отдельности и во взаимодействии с другими частями системы.
Сложность самой системы и проблемы кооперации неизбежно вносят ошибки в процесс разработки. При этом сроки разработки никто не отменяет, как и тот факт, что механизм должен работать как единое целое. Решить эту проблему помогает полунатурное моделирование на комплексах реального времени.
Продолжаем образовательные истории быдлокодера, который никак не может стать миллионером. Сейчас будет трогательная и крайне поучительная история, как мы начали импортозамещать MATLAB в авиации, когда нас об этом никто не просил, и еще до того, как это стало модно, и молодежно!
Прочитав этот текст, вы поймете как нужно правильно оценивать себя, свое ПО и потенциальных партнеров по опасному бизнесу. В тексте описыватеся только реальный личный опыт автора, поэтому все события выдуманы и совпадения случайны.
Как я уже рассказывал, американская коррупция превратила физика-ядерщика в былдокодера, но далеко от ядерных реакторов у меня оторваться сразу не получилось, несмотря на всю мою оторванность. Поэтому первые коммерчески успешные проекты у нашей копании были связанны технологиями «говна и пара», как на флоте называют ядерный реактор атомных подводных лодок. Не спрашивайте почему реактор ядерный, а подлодка атомная, это науке не известно. Но в итоге наше ПО начало применяться для проектирования систем управления АПЛ: сначала в качестве системы моделирования, потом для автоматической генерации управляющего ПО, дальше – больше, и уже наш код стоит непосредственно в системе управления.
Привет, Хабр! Всем известно, на чём программисты пишут код, — большинство из вас хоть раз слышали о Python, Java или C++. Но задумывались ли вы когда-нибудь, какими инструментами разработки пользуются инженеры-электроэнергетики? Ведь их задача — не просто написать код, а смоделировать целую энергосистему и внедрить в нее новый алгоритм без катастрофических последствий. Сегодня мы хотим погрузить вас в мир электроэнергетики и рассказать про то, какой российский софт пришел на смену зарубежному.
Продолжаем публикацию лекций по предмету "Управление в Технических устройствах" Автор Олега Степановича Козлова. Кафедра "Ядерные энергетические установки" МГТУ им. Н.Э. Баумана. Это пожалуй первая лекция, гда теория автоматеского управления применяется непосредственно к таким устройствам как ядерные реакторы. Более того имеенно на это лекции объясняется что такое 1D моделирование.
В предыдущих сериях:
1. Введение в теорию автоматического управления.2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического управления регулирования. 3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено. 3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности.
4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования.
5. Передаточные функции и уравнения динамики замкнутых систем автоматического регулирования (САР).
6. Устойчивость систем автоматического регулирования. 6.1 Понятие об устойчивости САР. Теорема Ляпунова. 6.2 Необходимые условия устойчивости линейных и линеаризованных САР. 6.3 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. 6.4 Частотный критерий устойчивости Михайлова. 6.5 Критерий Найквиста.
Судя по откликам, рассказы как я не стал миллионером или как мне не удалось спасить американскую АЭС, пользуются большим спросом на хабре. Поэтому продолжу публикацию кейсов из жизни быдлокодера и дам несколько бизнес-советов тем, кто собирается заработать миллионы продавая софт. Требую лайков, подписки и донатов, как настоящий инфоцыганбизнесмен.
Эта история произошла после того, как я вернулся из США в 2008 году, где благополучно потратил все свои деньги, полученные от разграбления советских заводов бандой прихатизаторов, во главе с Кахой Бендукидзе. В США я пытался запустить свой стартап, но не преуспел, но это история для мамкиных стартаперов с сайта VC. Здесь же расскажу, что было потом, поскольку это касается разработки и продвижения ПО. И бесплатно дам несколько бизнес-советов, которые за большие деньги можно получить только на курсах Тони Робинсона.
В России, как и во всем мире, в это время, кроме кризиса 2008 года, разворачивалась менее заметная, но не менее эпическая и трогательная история освобождения евреев от пленения фараоном. Для тех, кто не читал библию, напомню, что Моисей своих евреев, отпущенных из египетского плена, водил 40 лет по пустыне, (навигаторов и Яндекс-карт тогда не было, и назад никто свалить не мог). Ведомые плевались, плакали, матюкались, ругались, но шли по пустыне за Моисеем. Тот же самый библейский сюжет разворачивался в области разработки софта, cо специалистами из французской фирмы-разработчика, той-которую-нельзя-называть, и которая проектирует боевые самолеты Рафал. В недрах этой конторы была разработана система 3D-проектирования CATIA.
Отладка систем управления вместе с моделью объекта.
В данной статье рассмотрены примеры использования графических языков программирования в жизненном цикле модельно-ориентированного проектирования для систем управления сложными техническими объектами. А также продемонстрировано, как графические языки программирования делают жизнь проще, но интересней. И чтобы читатель не заскучал, мы рассмотрим противостояние программистов и технологов. Это как Монтекки и Капулетти, физики и лирики, красное и белое. Разберемся кто из них главный, а кто лишний.
Все события выдуманы, все совпадения случайны.
Определение:
Технологи - специалисты в конкретной предметной области: физики, электрики, конструктора и проектанты разных сложных объектов. Технолог знает, как работает его сложный технический объект, что и когда включать или что и когда выключать, чтобы не было потом мучительно больно.
Программисты - специалисты в написании программ, умеют закодировать любой бред, который напишут в техническом задании, а также знают, как работает аппаратура управления, и что нужно написать в коде, чтобы получить данные с АЦП в программу, и наоборот отправить из программы в ЦАП.
Каждый из них занимается свои делом по жизни, но, когда нужно создать сложный технический объект, они встречаются как лед и пламень, или лебедь, рак и щука, или мартышка и очки. А все потому, что любой современный технический объект содержит в себе систему управления, которая сейчас почти всегда выполнена в виде программного обеспечения на контроллере, а значит, нам нужен программист, и он должен понимать (хотя бы примерно), что от него хочет технолог.
Вот мы и добрались до написания программ.
В этой статье напишем скрипты для расчётов резистивного расстояния и для моделирования случайных блужданий. В качестве ЯП был выбран Octave (всё-таки математикой занимаемся).
Это история из цикла «как войти в IT», написанная старпером, ветераном броуновского движения, который помнит динозавров. Поэтому его опыт вхождения в ИТ никому не пригодится, но представляет интерес с точки зрения истории.
Также поделюсь своим мыслями об интерфейсе инженерного ПО. Участвуя в разработках различного ПО, предназначенного для ускорения разработки сложных систем, периодически приходится выслушивать жалобы от новых пользователей на «кривой и устаревший» интерфейс ПО. Однако инженеры, погруженные в проблемы проектирования реальных железок, вообще не задают нам таких вопросов, либо потому, что уже искривили свои руки о кривой интерфейс, либо им это вообще неважно. Более того, есть два примера, когда реальные высокопрофессиональные инженеры в своей области предъявляли претензии обратного свойства, и первая версия кривая версия GUI была удобнее, а вот улучшения делали какие-то полупокеры.
К написанию данного текста меня подтолкнула беседа с одним из крутых разрабов из «жирной» конторы, с которым мы пересеклись на яхте в Средиземном море. Узнав, что я тоже из Бауманки, и у меня свой бизнес, он заинтересовался и выспрашивал. Как я смог начать бизнес на софте, почему не пошел в большую контору, типа Yandex, Сбер и прочие. У него тоже знакомство с софтом началось как создание собственной разработки по анализу результатов металлургических испытаний в лаборатории, но закончилось работой прогером по найму. Попивая вино на яхте где-то между Турцией и Грецией в 2023 году, он предположил, что, возможно, если бы он продолжал писать софт для металлургических исследований, то, наверное, сейчас мог плавать на своей яхте, а не арендованной, и не около Турции, а на Карибах (но это не точно). А поскольку фарш невозможно провернуть назад, я решил описать свою историю успеха, так как она забавна и поучительна.
Графические языки программирования
Изобретатели языка FORTRAN стремились создать такой язык программирования, который был бы понятен человеку. По сравнению с ассемблером FORTRAN более понятен, но все равно не так понятен, как английский. Поэтому движение к упрощению языков программирования продолжалось и дошло до того, что программы сегодня можно не писать текстом, а рисовать диаграммами.
Забавно, но это наглядное подтверждение, что развитие идет по кругу или, точнее, по спирали. Первобытный человек сначала рисовал истории на стенах, потом люди придумала алфавит, потом другие умные люди придумали формулы для математических расчетов, потом другие не менее умные придумали для них счетные машины, потом для счетных машин придумали алфавит – ассемблер, потом язык FORTRAN, и, наконец, появился графический язык диаграмм. Круг замкнулся! Люди вернулись к рисованию, но на другом уровне развития, а все потому, что это удобнее и экономит время на понимание. Очевидно, что рисунок понять легче чем текст, особенно когда текста многие килобайты, как в современных библиотеках и фреймворках, в которых сам черт ногу сломит.
Что говорят стандарты?
Обратимся к МЭК 61131-3. Там описано два чисто графических языка программирования:
FBD (Function Block Diagram) — графический язык программирования стандарта МЭК 61131-3. Предназначен для программирования программируемых логических контроллеров (ПЛК).
LD (Ladder diagram) — язык релейно-контактной логики.
Интересно, что язык программирования LD основан на принципиальных электрических релейных схемах, то есть программист, когда пишет программу на этом языке, на самом деле рисует принципиальную электрическую схему.
На семинаре «Преподавание электропривода в вузах», прошедшем в ЛЭТИ пятого октября прошлого года, был представлен доклад Алексея Сергеевича Анучина (далее для краткости А.С.) под названием «Модели, которым мы учим студентов».
Доклад был посвящен состоянию дел с моделями двигателей переменного тока. В частности, там была высказана критика в адрес существующих моделей, которые не учитывают эффекты насыщения асинхронных и синхронных двигателей. Доклад заставил задуматься…
Материал, изложенный ниже, является результатом этих раздумий.
Авторы: Ю.Н. Калачёв, Ф.И. Баум, А.Ю. Базин
Вполне допускаются и даже приветствуются возражения читателей.
Работа с латентными пространствами
Латентное пространство полезно для изучения функций данных и поиска более простых представлений данных для анализа.
Как используются латентные пространства в библиотеке eXplain-NNs?
Визуализация латентных пространств: Этот метод позволяет отобразить скрытые признаки или паттерны, выученные нейронной сетью, в этих латентных пространствах. Это может быть полезно для понимания, как модель организует данные и какие внутренние представления она использует для принятия решений.
Анализ гомологии латентных пространств: Еще один метод, предоставляемый библиотекой eXplain-NNs, это анализ гомологии латентных пространств. Анализ гомологии используется для изучения структуры и связей между этих латентных представлений. Это помогает понять, каким образом информация организована внутри модели и влияет на ее способность принимать решения.
Эта статья дает общее представление о том, что такое ЦОС (цифровая обработка сигналов), как она работает и какие преимущества может предложить. Цифровая обработка сигналов включает разработку алгоритмов, которые могут быть использованы для улучшения сигнала определенным образом или для извлечения из него некоторой полезной информации.
Чтобы понять преимущества ЦОС, давайте сначала рассмотрим традиционный метод обработки сигналов, то есть аналоговую обработку сигналов.
Это статья сделана совместно с автором курса по Цифровой обработке сигналов в INZHENERKA.TECH Волченковым Владимиром, доцентом кафедры телекоммуникаций и основ радиотехники ФГБОУ ВО «РГРУ им. В.Ф. Уткина» и научным сотрудником ООО «Лаборатория Сфера». Больше информации в нашем сообществе инженеров.
Аналоговая обработка сигналов
Возможно, самым простым примером аналоговой обработки сигналов является знакомая RC-цепь, показанная на рисунке 1.
Статья про разработку системы управления робототехнического устройства на примере привода рулевой поверхности малогабаритной ракеты.
Частой задачей при обучении теории автоматического управления является расчет корректирующего устройства методом желаемой ЛАЧХ. Эта задача дается для ознакомления с большим миром управления в частотной области.
Зачем вообще частотный метод, когда есть модальный?
Дело в том, что в 1978 году Джоном Дойлом в статье Guaranteed Stability Margins for LQG Regulators было показано, что для LQG регуляторов не существует гарантированного запаса устойчивости, и поэтому в зависимости от объекта управления, шума и помех в каналах управления и измерения, LQG регулятор может быть сколь угодно чувствительным к неопределенности в модели и временным задержкам, а значит он может быть сколь угодно не надежным (робастным).
В данной статье покажем несколько способов расчета компенсатора частотными методами, помимо метода желаемой ЛАЧХ, в пакете Matlab с использованием Control System Toolbox.
Продолжаем публикацию лекций по предмету "Управление в технических системах". Кафедра "Ядерные энергетические установки" МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор: Олег Степанович Козлов.
1. Введение в теорию автоматического управления.2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического управления регулирования. 3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено. 3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности.
4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования.
5. Передаточные функции и уравнения динамики замкнутых систем автоматического регулирования (САР).
6. Устойчивость систем автоматического регулирования. 6.1 Понятие об устойчивости САР. Теорема Ляпунова. 6.2 Необходимые условия устойчивости линейных и линеаризованных САР. 6.3 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. 6.4 Частотный критерий устойчивости Михайлова. 6.5 Критерий Найквиста.
Простой и популярной реализацией закона управления обратным маятником является PID регулятор. Современные средства настройки коэффициентов PID регулятора позволяют решать подобные задачи нажатием пары кнопок даже без знания математики, физики и вообще без каких-либо технических знаний. Рассмотрим пример настройки PID регуляторов в Simulink для классического обратного маятника.
Объект управления (Plant)
Модель перевернутого маятника соберем в библиотеке Multibody. Для этого нам не понадобится знание физики и математики. Библиотека Multibody предоставляет нам готовые блоки степеней свободы, твердых тел, преобразований координат, которые нужно только верно соединить. Собираем подсистемы отдельно для маятника и отдельно для тележки, и собираем все вместе. Результат на рисунке, модель в прикрепленных файлах.
