Matlab *

Продолжаем публиковать лекции Олега Степановича Козлова по предмету управление в технических системах. В этой лекции займемся точностью. Предыдушие части:

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.

Продолжаем открытый проект сервоконтроллера MC50. 

В предыдущей статье была разработана архитектура управления и написана программа сервопривода. Но регулятор был вручную настроен на определенный тип нагрузки. А что делать если тип и динамика нагрузки неизвестны?

Анимированные графики помогают представить информацию более красиво и наглядно. Matlab позволяет их создавать с помощью всего пары функций. Как это сделать, читайте в данной статье.

Схема на картинке содержит в себе повторяющиеся части. Если их количество постоянно меняется в ходе разработки, то было бы неплохо, если бы всё это собиралось автоматически, правда? Как это реализовать читайте в данной статье :)

Существует множество подходов к управлению адаптивным круиз-контролем: ПИД-контроллеры, управление на основе нечеткой логики, MPC-контроллеры и др. MPC-контроллеры, из-за решения задачи оптимизации в пределах каждого шага расчета, довольно требовательны к целевой платформе. Остальные способы управления, несмотря на простоту настройки и физической реализации, не способны обеспечить оптимальное функционирование во всех режимах движения. Промежуточным решением этой проблемы является применение экстремального управления или управления на основе поиска экстремума (Extremum Seeking Control). В данной статье кратко коснемся того, что же такое управление на основе поиска экстремума, в чём его преимущества и недостатки, а также предложим общие рекомендации по настройке таких контроллеров. Тут вы не найдете исчерпывающих объяснений по всем тонкостям управления, материал представляет собой больше «быстрый взгляд» на возможный подход к управлению системой адаптивного круиз-контроля.

Предсказательное обслуживание – быстроразвивающийся подход к организации технического обслуживания и ремонта. Стремительное развитие и внедрение предсказательного обслуживания основано на современных достижениях цифровизации и четвертой промышленной революции. В основе технологии лежит использование возможностей Анализа Больших данных, Искусственного интеллекта, Интернета вещей, Облачных сервисов. 

Одним из наших проектов по теме предсказательного обслуживания является разработка системы диагностики трансформатора на основе цифрового двойника. Мы хотим поделиться частью этого проекта – этапом создания цифрового двойника и обучения моделей машинного обучения для решения задачи раннего обнаружения межвитковых замыканий и отклонений параметров трансформатора от номинальных. 

Привет, Хабр! Когда-то у нас выходил материал по применению протокола SV на электроэнергетических объектах, в котором мы обещали разбор протокола GOOSE. Итак, время пришло.

В этом материале напомним читателям, зачем нужен этот протокол, кто его использует, как выглядят и из чего состоят GOOSE-сообщения. Покажем пример обмена устройствами таким трафиком, а также как, имея программно-аппаратный комплекс для моделирования в реальном времени, создать модель энергосистемы и провести опыт моделирования GOOSE-spoofing атаки на защищающие ее терминалы РЗА.

Надеемся, что статья будет полезна начинающим специалистам и специалистам, работающим с цифровыми технологиями в электроэнергетике, все-таки шпаргалки всегда полезны.

Когда речь заходит о четвертой промышленной революции, всех захватывает мысль об искусственном интеллекте и его применении во многих отраслях, которые только можно представить. Но давайте отойдем от этой темы (ура) и в данной статье рассмотрим технологию индустрии 4.0, которая относительно давно используется в электроэнергетике – имитационное моделирование в режиме жесткого реального времени и цифровые двойники.

Имитационное моделирование и цифровые двойники – технология, которая давно помогает специалистам в области электроэнергетики разрабатывать и тестировать микропроцессорные системы защиты и автоматики.

В данной статье мы хотим поделиться своим опытом модернизации научно-исследовательского киберполигона российскими комплексами моделирования в реальном времени. А также рассказать о сравнительных испытаниях российского оборудования для моделирования с западными лидерами индустрии.

Продолжаем публикацию лекций Олега Степановича Козлова по предмету "Управление в Технических Системах".

В этой лекции мы покажем как наши деды без компьютрера и "цифровых двойников" строили ракеты и отправляли человека в космос. Но сначала краткое содержание предыдущих серий:

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.

После этой лекции, даже не имея компьютера, а только милиметровую бумагу вы сможете рассчитать устойчивость любых САР.

Продолжаем разбиратся теорией автоматического управления, по лекциям Олега Степановаича Козлова, "Управление в технических системах". Сейчас у нас будет годограф Найквиста.

Продолжаем лекции по управлению в технических устройствах (УТС). Данные лекции читаются в МГУТ им. Баумана. Автор лекций к.т.н. Козлов Олег Степанович, кафедра Ядерные Энергетические Установки, факультета машиностроения. За что ему огромное спасибо!

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.

В сфере грузоподъемной техники система противораскачивания довольно популярная и полезная штука. Эта система полезна тем, что, к примеру, оператор крана не обязан корректировать движение крана самостоятельно, чтобы не происходило раскачивание груза и не было рисков возникновения аварийных ситуаций. Многие производители предлагают свои системы на базе ПЛК (программируемых промышленных контроллеров) либо на базе ПЧ (преобразователей частоты). Мы в нашем инженерном центре тоже решили не стоять в стороне и делать свою систему. Погружение в теорию привело нас к пространству состояний. Таким образом целью статьи является рассказать, как возможно решить задачу противораскачивания груза в пространстве состояний.

Привет, хабр! Уже более 5 лет занимаюсь разработкой и моделированием радиолокационных систем, в частности «больших» локаторов дециметровой длины. В своей практике сталкивался с тем, что при разработке такой сложной системы, как локационная, в основном делают упор на моделировании функциональной части, например, блоков фильтрации, типа зондирующего сигнала, алгоритмов компенсации задержек, а иногда и учет нелинейных эффектов, в частности в аналоговом усилительном тракте.

Как‑то раз, разрабатывая модель функциональных блоков и ячеек локатора в матлабе и симулинке (для моих нужд и целей этого аппарата хватало вполне), задумался о том, что живой локатор так не работает, он состоит из множества дополнительных систем, которые в совокупности и формируют его истинный облик. Проведя небольшие исследования, а также на личном опыте столкнулся с тем, что мало кто из разрабов моделит САУ, а уж совместно с функциональной частью и подавно. Еще меньше моделят учет и потери пакетов при сетевом трафике, а это частая проблема у «больших» локаторов со множеством приемо‑передающих ячеек и блоков.

В связи с этим появилась идея поделиться с читателями Хабра простыми (хелповыми), но полезными моделями, которые подтолкнут или способствуют к решению этих проблем. Также хочу поделиться небольшим опытом в моделировании аналоговой части, так как ее в реале еще никто не отменял.

Итак, поехали..

Продолжим. Наша текущая цель - на примере  аттракторов достичь равенства результатов в SimInTech  и ВКПа.  Делать мы это будем приведением моделей к наиболее универсальной базе - используя языки программирования (ЯП). В ВКПа уже есть реализация на С++. Осталось создать ее в SimInTech. В таком виде они будут соответствовать друг другу. А в идеале, если языки одинаковые, даже просто совпасть. Все это должно способствовать равенству результатов. И на этом пути, кроме освоения внутреннего языка программирования SimInTech,   особых препятствий не предвидится.

Блоки на внутреннем ЯП в SimInTech создаются на базе блока PL  - блок библиотеки Динамические. Напомним реализацию модели аттрактора Лоренца на стандартных библиотечных блоках. Она приведена на рис. 1. Далее мы ее будем называть исходной схемой. Часть ее вместе с соответствующим кодом на языке программирования SimInTech (LangBlock22) представлена на рис. 2.

Продолжаем лекции по управлению в технических системах предыдущие части:

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).

Теперь перейдем к устойчивости!

В предыдущей статье мной были рассмотрены возможности среды GUIDE входящей в MATLAB, ее инструментарий сильно устарел как по функциональности так и по дизайну. Такого инструментария недостаточно для реализации более-менее крупных проектов, которые подразумевают большое количество строк кода и создание исполняемого файла. Под такие требования полностью подпадает инструментарий MLAPP. Такого приложения нет в старых версиях MATLAB, в рамках данной статьи работа будет вестись в MATLAB 2019а. Для среды MLAPP достаточно выполнить в командной строке матлаба следующую команду:

Сила - в правде. На уровне программирования она выражается в том, что одни и те же программы при одних и тех же начальных условиях обязаны выдавать истинную правду, т.е. одинаковые результаты. И даже разные программы, реализующие одну и ту же задачу, должны вести себя одинаково. Действительно, было бы странно, если бы два калькулятора выдавали отличающиеся результаты на одной и той же операции.  Или, по-другому, все это своего рода «программистская аксиома».

И, вроде бы все так, да не всегда. Критично ли наличие ошибок в программах? Странный вопрос - конечно, критично. Но, тем не менее, найдутся и те, кто скажет – не беда. И даст этому свое объяснение. Здесь, правда,  можно вспомнить, как фирма Intel объясняла несущественность ошибки деления с плавающей точкой в процессоре Pentium (подробнее см. [1]). Но общественность и пользователи объяснили Intel, что она не права. И, понеся большие репутационные и финансовые потери,  ей пришлось с этим согласиться и исправить положение.

Далее, обсуждая конкретные программы, мы столкнемся с тем, что нужно считать ошибками. Отличие от ситуации с Intel только в том, что необходимо будет конкретизировать, кто ошибается и ошибается ли и где источник ошибок. Но то, что идет явно не по плану, подтверждают результаты нашего тестирования. Просто ситуация несколько сложнее проблемы одной операции деления FDIV. 

Итак. Выберем для экспериментов три среды: две известные – это MATLAB, SimInTech и одну, известную больше по статьям вашего покорного слуги, - среду параллельного автоматного программирования ВКПа. Для первых двух можно скачать ограниченные версии.  Их возможностей вполне будет достаточно для наших примеров. Ну, а в отношении третьей - придется довериться автору.

На написание этой статьи меня сподвигла одноименная статья на хабре: "Беги, муравей. Беги". В ней рассматривается решение задачи коммивояжёра  в среде AnyLogic.

О самой задаче можно почитать здесь:  Задача коммивояжёра.  

Если кратко, то задача сводится к нахождению самого короткого пути обхода набора точек (городов) на карте. Решение методом перебора не является эффективным, поскольку количество вычислений огромно. Например, для 15 точек существует 43 миллиарда маршрутов, а для 18 точек (городов) уже 117 триллионов!!!

AnyLogic – среда, предназначенная для решения логистических задач с использованием моделей агентов. Мне показалось интересным, что несмотря на «заточенность» среды на агентное моделирование, при создании модели приходится писать достаточно много кода. Поэтому возникла идея: попробовать реализовать подобную модель, используя среду структурного моделирования, в виде графических функционально-блочных диаграмм. Я уже приводил примеры, как можно реализовать принципы объектно-ориентированного программирования (ООП) в графическом языке программирования.  См. "Объектное ориентированное программирование в графических языках". Здесь же мы попробуем реализовать агентное моделирование средствами системной динамики. 

Дальше будем много хардкороного программежа. Поэтому слабонервным, беременным, девушкам обоего пола, кормящим матерям лучше не читать, во избежание родимчика, свинки и чумки!

У MATLAB существует целых два инструмента для создания GUI приложений.

Первый из них это GUIDE, в этом инструмента присудствует самый минимальный набор компонентов (кнопки, переключатели, текстовые и графические поля) и нет возможности компилировать приложения.

Для вызова инструмента GUIDE нужно вызвать следующую команду:

Полифункциональный зарядник - хорошая платформа чтобы показать преимущество гибридной графической нотации перед текстовой нотацией С/С++ . Для этого используется MATLAB Simulink под Windows. Метод разработки напоминает SIL (software-in-the-loop), но модель выполняется на ПК в реальном времени и при взаимодействии с реальным железом.