Как стать автором
Обновить
  • по релевантности
  • по времени
  • по рейтингу

ТАУ-Дарвинизм: реализация на Ruby

Ruby *

Предисловие


Послушайте, ворона, а может быть собака,
А может быть корова, но тоже хорошо!
У вас такие перья, у вас рога такие,
Копыта очень стройные и добрая душа.

Мультфильм «Пластилиновая ворона».

В этой статье представляю Вашему вниманию реализацию эволюционного подхода к идентификации динамической системы. Программа написана на языке Ruby версии 1.9.2 (gems: NArray, GNUPlot). Заглянув под кат найдете пример вещественного кодирования генной информации и подходящего для него алгоритма скрещивания («flat crossover»).
Как узнать, кто есть кто, читать тут
Всего голосов 29: ↑21 и ↓8 +13
Просмотры 3.3K
Комментарии 8

Американский музыкант положил на музыку математическую константу Тау

Ненормальное программирование *
Американский музыкант положил на музыку математическую константу под названием Тау. О необычном подходе к числам пишет New Scientist.
Число Тау в два раза больше числа Пи и приближенно равно 6,283185. Майкл Блейк присвоил нотам от «До» одной октавы до ноты «До» следующей октавы номера от 1 до 8. Затем Блейк взял запись числа Тау с точностью до 126 знака после запятой и проиграл ее в соответствии с выбранной кодировкой нот. Далее музыкант аранжировал получившуюся мелодию.
Как сообщалось ранее, Блейк положил на музыку само число Пи. Однако, по мнению композитора, Тау звучит более гармонично.
Под катом — видео
Читать дальше →
Всего голосов 53: ↑36 и ↓17 +19
Просмотры 4.5K
Комментарии 47

Математическая модель Lego Segway

Open source *Математика *Разработка робототехники *
Tutorial
Добрый день, уважаемые коллеги. Данная статья будет являться продолжением темы, начатой в посте habrahabr.ru/post/178103.
Продолжим с того момента, когда у нас уже есть значения конструктивных постоянных для двигателя Lego, и можно перейти к конструированию и обсчету робота. В качестве опытного образца остановимся на Segway. Это одна из наиболее показательных задач теории автоматического управления. Привожу конструкцию этого механизма.


Читать дальше
Всего голосов 52: ↑49 и ↓3 +46
Просмотры 26K
Комментарии 18

Модельно-ориентированное проектирование на коленке, идентификация систем в MATLAB/Simulink

Разработка под Arduino *


Привет, Хабр!

Сегодня я хочу показать простой пример идентификации системы, основываясь на наблюдениях и экспериментальных данных. Это первая и крайне важная ступень в разработке системы управления устройством, которое описать аналитически либо невозможно, либо слишком сложно, либо неохота. Для начала рассмотрим метод «черного ящика с котом», «серый» и «белый» методы оставим на следующий раз.
Интересующихся прошу под кат.
Просто о сложном. Внимание, много картинок!
Всего голосов 31: ↑31 и ↓0 +31
Просмотры 30K
Комментарии 33

Применение самодельного тепловизора на базе Arduino в исследованиях экономии электроэнергии

Разработка под Arduino *
Что можно сделать с помощью двух кирпичей, обыкновенной электрической плитки и тепловизора на Arduino ? Сэкономить кучу электричества! Как все эти вещи взаимосвязаны, можно узнать из данной статьи. По ходу дела пришлось затронуть некоторые вещи из ТАУ (теория автоматического управления), но я постарался избавиться от занудной математики и подробно объяснить роль «тепловизора менее чем за 100$» в процессе.


Внимание! Под катом есть одна очень «толстая», но красивая картинка! И много текста!
Читать дальше →
Всего голосов 50: ↑46 и ↓4 +42
Просмотры 37K
Комментарии 31

Разработка угловой стабилизации квадрокоптера

Математика *Matlab *
Данная статья скорее логическое продолжение моей статьи о балансере: «Создание робота балансера на arduino».
В ней будут очень кратко освещены: простая модель угловой стабилизации квадрокоптера с использованием кватернионов, линеаризация, построение управления для объекта и проверка его в Matlab Simulink, а так же проверка на реальном объекте. В качестве подопытного будет выступать Crazyflie 1.0.

Сейчас оно летает так (на момент съемок я не очень правильно выставил управление):


Читать дальше →
Всего голосов 42: ↑41 и ↓1 +40
Просмотры 38K
Комментарии 17

Датчики и микроконтроллеры. Часть 1. Матчасть

Электроника для начинающих
Tutorial
В эпоху готовых отладочных плат и тысяч готовых модулей к ним, где достаточно взять пару блоков, соединить их вместе, и получить нужный результат, далеко не каждый понимает основы схемотехники, почему и как это работает, а главное — что надо делать, если это работает не так.
Как раз открылся хаб Схемотехника, так что, как говорил Бьюфорд Бешеный Пёс Таннен
Здание суда уже строят, значит, пора кого-то вешать.

В этом цикле я расскажу о датчиках — как о немаловажном элементе системы управления неким объектом или тех. процессом.

Все свое повествование я буду вести касаемо практических вопросов реализации цифровых систем управления на базе микроконтроллеров.

Руководство не претендует на всеобщий обхват вопроса.
Хотя после того, как мой конспект перелез за 20 страниц текста, я решил разбить статью на следующие части:
  • Часть 1. Мат. часть. В ней мы рассмотрим датчик, не привязанный к какому-то конкретному измеряемому параметру. Рассмотрим передаточные функции и динамические характеристики датчика, разберемся с его возможными подключениями.
  • Часть 2. Датчики климат-контроля. В ней я рассмотрю особенности работы с датчиками температуры, влажности, давления и газового состава
  • Часть 3. Датчики электрических величин. В ней я коснусь измерения тока и напряжения

Читать дальше →
Всего голосов 50: ↑47 и ↓3 +44
Просмотры 99K
Комментарии 16

Частотный метод идентификации линейных динамических систем: теория и практика

Математика *
Из песочницы
В практиктических приложениях ТАУ часто необходимо точно и качественно идентифицировать объект управления. В этой статье речь пойдет об идентификации объекта управления частотным методом. Данный метод применим, когда есть возможность физически протестировать объект управления синусоидальным входным воздействиямем, изменяя частоту в широком диапазоне. Если это условие соблюдено, то результат, как правило, оправдывает самые оптимистичные ожидания.
Полюса передаточной функции
Читать дальше →
Всего голосов 15: ↑14 и ↓1 +13
Просмотры 5.5K
Комментарии 8

Создание регулятора на базе нечеткой логики с многоканальной настройкой

Анализ и проектирование систем *Алгоритмы *Математика *Matlab *
«Зато мы делаем ракеты!»

В предыдущей статье я проверил, можно ли автоматически настраивать нечеткий регулятор, «стандартными методами» оптимизации. Оказалось можно и результат автоматической настройки вполне удовлетворительный. По крайней мере для ракеты, модель которой была использована.

Для нестационарных объектов управления где параметры объекта изменяются в широких диапазонах, нечеткий регулятор может не обеспечивать достаточное качество управления во всех диапазонах работы. В этом случае необходимо использовать нечёткий регулятор с «многоканальной настройкой».

Проверим возможно ли настроить такой регулятор стандартными методами оптимизации.
Рассмотрим синтез нечеткого регулятора с многоканальной настройкой для стабилизации баллистической ракеты по углу тангажа. Как подсказали в комментариях ракета будет ФАУ-2. Используем пример из той же книге Гостева В.В. «Нечеткие регуляторы в системах автоматического регулирования».

Все термины использованные в данном тексте взяты из этой книги и могут не соответствовать строгой терминологии теории автоматического управления.
Читать дальше →
Всего голосов 6: ↑6 и ↓0 +6
Просмотры 6.2K
Комментарии 35

«Технология» получения уравнений динамики ТАУ. И почему System Identification is sucks, а рулит «честная физика»

Алгоритмы *CAD/CAM *Математика *SCADA *Matlab *
Tutorial
При обсуждении предыдущей статьи про модельно-ориентированное проектирование возник резонный вопрос: если мы используем данные эксперимента, а можно ли поступить еще проще, засунуть данные в System Identification и получить модель объекта, не заморачиваясь с физикой вообще? Не изучая всякие многоэтажные формулы Навье-Стокса, Бернулли и прочих Штангель циркулей с Рабиновичами? Испытали объект – получили результат.

image

Мы же представляли модель ракеты ФАУ2 в виде одной передаточной функции, можно посмотреть здесь… И, вроде, все работало. Зачем же нам нужно сначала изучать математический анализ и дифференциальные исчисления, когда есть волшебная кнопка, получающая модель из испытаний?
Читать дальше →
Всего голосов 17: ↑14 и ↓3 +11
Просмотры 5.4K
Комментарии 20

Введение в теорию автоматического управления. Основные понятия теории управления техническим системами

Анализ и проектирование систем *CAD/CAM *Промышленное программирование *Matlab *Инженерные системы
Tutorial

Публикую первую главу лекций по теории автоматического управления, после которых ваша жизнь уже никогда не будет прежней.


Лекции по курсу «Управление Техническими Системами», читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки», факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность.


Данные лекции только готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика привествуется.


Читать дальше →
Всего голосов 37: ↑35 и ↓2 +33
Просмотры 64K
Комментарии 99

Ударим ТАУ по пандемии COVID-19. Численное моделирования распространения инфекции

Анализ и проектирование систем *Алгоритмы *Математика *Matlab *Биотехнологии
Tutorial

В комментариях к предыдущему тексту «Введение в теорию автоматического управления», один из читателей усомнился в необходимости изучать этот предмет и задал вопрос:
— Кто такая ТАУ – человек или лошадь? И зачем она нужна?


Такой принципиальный вопрос не может остаться без ответа принципиального ответа.


Прежде чем переходить от введения в ТАУ к зубодробительной математике, покажем на примере, что может ТАУ в очумелых руках специалиста. Спойлер: ТАУ может все!


В это тяжелое время, когда народ вырывается из самоизоляции и одновременно пытается понять, когда мы все умрём, кто-то ищет истину в вине, кто-то – в религиозных текстах, кто-то – в улучшении демографии. Но только тот, кто вооружен ТАУ и средствами моделирования, ничего не ищет, ибо познал истину. Такой счастливчик спокойно и уверенно смотрит вперед. Как белый цисгендерный гражданин США, который в момент паники покупает не дополнительные рулоны туалетной бумаги, а дополнительный автомат и коробки с патронами. Потому что умный американский гражданин знает, если у тебя есть автомат и достаточно патронов, то туалетная бумага понадобится другому. Так и с ТАУ: это инструмент позволяющий не гадать на кофейной гуще, а постигать истину путем математического моделирования.


Далее под катом – простой пример применения средств динамического моделирования для расчёта распространения инфекции, а также методика получения неизвестных коэффициентов в эти уравнения из статистических данных по начальному периоду инфекции.


Читать дальше →
Всего голосов 8: ↑4 и ↓4 0
Просмотры 3K
Комментарии 24

2. Математическое описание систем автоматического управления

Анализ и проектирование систем *Алгоритмы *CAD/CAM *Математика *Matlab *
Tutorial

Публикую первую часть второй главы лекций по теории автоматического управления.
В данной статье рассматриваются:


2.1. Получение уравнений динамики системы. Статическая характеристика. Уравнение динамики САУ (САР) в отклонениях
2.2. Линеаризация уравнений динамики САУ (САР)
2.3. Классический способ решения уравнений динамики


Лекции по курсу «Управление Техническими Системами», читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки», факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность.


Данные лекции только готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.


Первая часть: «Введение в теорию автоматического управления. Основные понятия теории управления техническим системами»



Читать дальше →
Всего голосов 9: ↑6 и ↓3 +3
Просмотры 14K
Комментарии 6

2. Математическое описание систем автоматического управления ч. 2.4 — 2.8

Программирование *Анализ и проектирование систем *Математика *Промышленное программирование *Matlab *
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами», читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки», факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность.


Данные лекции только готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.


В предыдущих сериях:
1. Введение в теорию автоматического управления
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3


В это части будут рассмотрены:
2.4 Основные виды входных воздействий
2.5. Основные положения и свойства интегральных преобразований Лапласа
2.6. Основные свойства преобразований Лапласа
2.7. Способы нахождения обратных преобразований Лапласа
2.8 Некоторые способы нахождения оригинала по известному изображению


Будет интересно познавательно и жестко.



На рисунке 3D график функции косеканс куба, к теме лекции отношения не имеет, но чертовски красив.
Читать дальше →
Всего голосов 16: ↑13 и ↓3 +10
Просмотры 8K
Комментарии 40

2. Математическое описание систем автоматического управления ч. 2.9 — 2.13

Анализ и проектирование систем *Математика *Промышленное программирование *Matlab *Визуальное программирование *
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами», читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки», факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность.


Данные лекции только готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.


В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3
3. Математическое описание систем автоматического управления 2.3 — 2.8


В это части будут рассмотрены:

2.9. Использование обратных преобразований Лапласа для решения уравнений динамики САР (звена).
2.10. Весовая и переходная функции звена (системы).
2.11. Определение переходного процесса в системе (САР) (звене) через весовую и переходную функции.
2.12. Mетод переменных состояния.
2.13. Переход от описания переменных «вход-выход» к переменным состояния.


Попробуем применить, полученные знания на практике, создавая и сравнивая расчетные модели в разных видах. Будет интересно познавательно и жестко.



Читать дальше →
Всего голосов 12: ↑11 и ↓1 +10
Просмотры 9.1K
Комментарии 19

3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического управления. ч. 3.2 Простейшие типовые звенья

Анализ и проектирование систем *Математика *Matlab *Инженерные системы Визуальное программирование *
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!


Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.


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.


Тема сегодняшней статьи:
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления (регулирования). Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.

Хочешь вкусить плодов познания? — Грызи гранит науки!



Читать дальше →
Всего голосов 16: ↑10 и ↓6 +4
Просмотры 9.3K
Комментарии 22

3. Частотные характеристики систем автоматического управления. ч. 3.3 Апериодическое звено 1–го порядка

Анализ и проектирование систем *Графические оболочки *Математика *Промышленное программирование *Matlab *
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.

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 систем автоматического управления. 3.1 Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.

3.2. Типовые звенья систем автоматического управления (регулирования). Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.

Тема сегодняшней статьи:

3.3. Апериодическое звено 1–го порядка (инерционное звено). На примере входной камеры ядерного реактора.

Будет интересно, познавательно и жестко.

Далее
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0 +5
Просмотры 6.8K
Комментарии 31

Управляемость транспортного средства в симуляторе: настраиваем коэффициенты модели

JavaScript *Разработка игр *Usability *Тестирование игр *


Геймплей симулятора транспортного средства – управление движением объекта в пространстве с некоторым количеством степеней свободы. Действия игрока изменяют вектор мгновенного состояния системы в желаемом или не совсем желаемом направлении. Игра вряд ли сможет быть интересной, если объект слабо приспособлен к управлению игроком.

Приспособленность технической системы к управлению человеком (управляемость) – довольно сложная и многогранная характеристика. Математической моделью поведения управляемого объекта занимается теория автоматического управления (ТАУ). Модели, принятые в ТАУ, также могут описывать поведение игрока – «человека-оператора» и системы «человек-машина».

Стоит отметить, что создаваемые модели человека всегда актуальны для ограниченного диапазона условий. По этой причине решение практических задач в области управляемости часто выходит за рамки ТАУ.

Управляемость машины относится к ее эргономическим свойствам, теряющим смысл в отрыве от контекста деятельности человека. Под катом представлен подход к настройке модели симулятора, основанный на экспериментальном исследовании процесса игры.
Читать дальше →
Всего голосов 6: ↑6 и ↓0 +6
Просмотры 1K
Комментарии 7

3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического регулирования. 3.5 Колебательное звено

Анализ и проектирование систем *Математика *Промышленное программирование *Matlab *Визуальное программирование *
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется.

В других сериях: 1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.32.3 — 2.82.9 — 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 инерционноезвено. На примере входной камеры ядерного реактора
3.4. Апериодическое звено 2-го порядка
3.6. Инерционно-дифференцирующее звено.
3.7. Форсирующее звено .
3.8. Инерционно-дифференцирующее звено.

Тема сегодняшней статьи: 3.2. Колебательное звено

Будет как всегда интересно познавательно и жестко. Зато в конце мы создадим виртуальный стенд с электрическим контуром и сможем им поуправлять в "ручном" режиме.

Читать далее!
Всего голосов 9: ↑9 и ↓0 +9
Просмотры 4.3K
Комментарии 19

3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического регулирования. 3.6 Инерционно-дифференцирующее звено

Алгоритмы *Математика *Промышленное программирование *Matlab *
Tutorial

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В доугих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.32.3 — 2.82.9 — 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.
3.7. Форсирующие звено.

Тема сегодняшней статьи: 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено

Будет как всегда интересно познавательно и жестко.

Читать далее
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0 +5
Просмотры 2.4K
Комментарии 0
1