В.А. Кондратьев, А.Л. Соловьев. Компьютерные технологии в расчетах и моделировании средств и систем автоматики. Предисловие (Общая характеристика программно-инструментальных средств, применимых для анализа свойств элементов и систем автоматики. Программно-инструментальные средства для синтеза систем управления с аналоговыми и дискретными регуляторами. Разработка структурных схем динамических моделей электромагнитного привода. Моделирование электромагнитного привода)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие................................................................................................................ 6

1.  Общая характеристика программно-инструментальных средств, применимых для анализа свойств элементов и систем автоматики    8

1.1. Средства визуального программирования............................................. 8

1.1.1. Графический пользовательский интерфейс (GUI)....................... 8

1.1.2. Пакет визуального программирования (Simulink)....................... 8

1.1.3. Пакет моделирования событийно-управляемых систем (Stateflow)................................................................................................ 9

1.1.4. Генератор отчетов (Report Generator)............................................ 9

1.2. Пакеты программ для математических вычислений.......................... 10

1.2.1. Пакет для символических преобразований (Symbolic Math Toolbox)....................................................................................... 10

1.2.2. Вычислительное ядро и встроенные функции.............................. 11

1.2.3. Интерполяция сплайнами (Spline Toolbox)................................... 11

1.2.4. Статистические функции (Statistics Toolbox)................................ 11

1.2.5. Уравнения в частных производных (Partial Differential Equations Toolbox).............................................................................. 12

1.3. Пакеты программ для анализа и синтеза систем управления.......... 12

1.3.1. Базовый комплект (Control System Toolbox)................................. 12

1.3.2. Синтез поисковыми методами (Nonlinear Control Design Toolbox)................................................................................................. 13

1.3.3. Робастный синтез (Robust Control Toolbox).................................. 14

1.3.4. Синтез регуляторов (Model Predictive Control Toolbox)............ 14

1.3.5. Синтез регуляторов (m-Analysis and Synthesis)............................ 15

1.3.6. Синтез регуляторов в частотной области (Quantitative Feedback Theory Toolbox).................................................................. 16

1.3.7. Синтез регуляторов с использованием матричных неравенств (LMI Control Toolbox)......................................................................... 16

1.3.8. Программы реального масштаба времени (Real Time Windows Target и Workshop)............................................................. 17

1.3.9. Нечеткая логика (Fuzzy Logic Toolbox).......................................... 18

1.3.10. Нейронные сети (Neural Networks Toolbox)................................ 18

1.4. Пакеты программ для идентификации систем..................................... 19

1.4.1. Системы авторегрессии скользящего среднего (System Identification Toolbox)........................................................................ 19

1.4.2. Идентификация в частотной области (Frequency Domain System Identification Toolbox)................................................................................................................. 20

2.   программно-Инструментальные средства для синтеза систем управления с аналоговыми и дискретными регуляторами.................................................... 21

2.1. Программная модель регуляторов......................................................... 21

2.2. Модели и характеристики динамических звеньев.............................. 23

2.2.1. Передаточная функция....................................................................... 23

2.2.2. Пространство состояний.................................................................... 24

2.2.3. Множество нулей и полюсов............................................................ 25

2.2.4. Структурная схема.............................................................................. 25

2.2.5. Цифровой фильтр................................................................................ 25

2.2.6. Частотные и временные характеристики....................................... 26

2.3. Преобразования моделей......................................................................... 29

2.4. Устойчивость дискретных систем.......................................................... 31

2.5. Модели АЦП и ЦАП................................................................................... 32

2.6. Примеры синтеза регуляторов................................................................ 32

2.6.1. Расчет регулятора без обратной связи........................................... 33

2.6.2. Расчет регулятора с наблюдателем................................................ 35

2.6.3. Разработка программы цифрового управления для микропроцессора с целочисленной арифметикой............... 37

3.   Разработка структурных схем динамических МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОмагнитного привода............................... 43

3.1. Вводные положения................................................................................... 43

3.2. Схемно-конструктивная характеристика системы.............................. 44

3.3. Структурная схема привода как системы автоматического регулирования............................................................................................. 46

3.3.1. Описание структуры........................................................................... 47

3.3.2. Математическая модель.................................................................... 49

3.3.3. Блок-диаграммы программной реализации модели................... 52

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА............... 58

4.1. Вводные положения................................................................................... 58