Cel ćwiczenia

Identyfikacja parametrów obiektu sterowania za pomocą przybliżenia członem inercyjnym pierwszego rzędu z opóźnieniem.

Bliższe zapoznanie się ze wspomaganiem rozwiązywania zadań identyfikacji w środowisku programowym MATLAB.

Stanowisko laboratoryjne

-Komputer PC z zainstalowaną kartą akwizycji danych PCI-1711 oraz oprogramowaniem ADAQView,

-Terminal PCLD-8710 z kablem połączeniowym,

-Zestaw modelu analogowego obiektu (MAO),

Przebieg ćwiczenia

1. Należy zarejestrować w środowisku ADAQView charakterystykę skokową członu wieloinercyjnego utworzonego za pomocą zestawu MAO. Parametry członu dynamicznego podaje prowadzący. Dane pomiarowe powinny być zapisywane do pliku tekstowego.

2. Dane z pliku tekstowego należy przenieść do środowiska MATLAB (tworząc m-plik) i wykreślić charakterystykę skokową (należy zwrócić uwagę na prawidłowy opis oraz zwymiarowanie osi współrzędnych).

3. Wykorzystując jedną z metod identyfikacji należy człon wieloinercyjny zastąpić członem inercyjnym pierwszego rzędu z opóźnieniem.

4. Należy porównać graficznie (można skorzystać przy tym z gotowego programu przytoczonego w Dodatku B) na jednym wykresie:

-charakterystykę skokową członu wieloinercyjnego

-charakterystykę członu zastępczego

-charakterystykę obiektu zamodelowaną w SIMULINKU przy parametrach ustawionych w zestawie MAO.

Przy użyciu zestawu MAO został połączony układ inercyjny jak na rysunku 1. Została zmierzona jego odpowiedź skokowa na sygnał o amplitudzie 4V, która została zarejestrowana przy użyciu środowiska ADAQView. Następnie, w środowisku MATLAB, zostały wyznaczone parametry układu przy użyciu programów ID_ANAL oraz ID_GRAF. Następnie połączony został układ dwuinercyjny z opóźnieniem (rys. 2.), dla którego wyznaczone zostały parametry metodą graficzną.

Rysunek 1. Schemat ideowy układu inercyjnego.

Transmitancja układu inercyjnego z opóźnieniem:

Rysunek 2. Schemat ideowy badanego układu dwuinercyjnego.

Transmitancja członu dwuinercyjnego z opóźnieniem:

Nastawy członów na płycie czołowej MAO:

k=1

T₀=0,6s

T₁=2s

T₂=1,5s

Wymuszenie:A=4V

Rysunek 3. Odpowiedź skokowa element inercyjnego z opóźnieniem. Identyfikacja wyznaczona metodą analityczną programem ID_ANAL.

Przy identyfikacji dokonanej metodą analityczną wyznaczone parametry k oraz T1 praktycznie nie różnią się od nastaw na płycie czołowej MAO. Znaczną różnicę można zaobserwować w przypadku wyznaczenia czasu opóźnienia. T0 wyznaczone metodą analityczną jest trzy razy mniejszy niż nastawa na płycie czołowej MAO.

Rysunek 4. Odpowiedź skokowa układu inercyjnego wyznaczona programem ID_ANAL.

Odpowiedź z pomiaru badanego układu inercyjnego różni się od odpowiedzi, która wynika z nastaw MAO. Największą różnicę można zauważyć w przypadku czasu opóźnienia T0. Okazuje się także, że układ rzeczywisty ma offset. Odpowiedź zmierzona, jak i odpowiedź członu zastępczego wykazuje się mniejszym opóźnieniem, jak wynikałoby to z nastaw na płycie zestawu MAO.

Rysunek 5. Odpowiedź skokowa elementu inercyjnego wyznaczona programem ID_GRAF.

Parametry układu inercyjnego wyznaczone graficznie różnią się nieco od tych wyznaczonych analitycznie. T0=0,3s, a T1=2,1s. Wzmocnienie k=0,98 jest takie same w przypadku obu metod.

Rysunek 6. Odpowiedź skokowa układu dwuinercyjnego wyznaczona programem ID_GRAF.

Graficzne wyznaczenie parametrów układu inercyjnego drugiego rzędu różni się od parametrów zadanych na płycie MAO. Czas opóźnienia jest większy o 33% - znaczna wartość. Czas T1=3,8s, a wzmocnienie k=0,98.

Wnioski:

Metoda analityczna i graficzna dają zbliżone rezultaty przy wyznaczaniu parametrów układów inercyjnych. Jednak metoda graficzna jest szybsza i mniej kłopotliwa, a błąd tej metody jest możliwy do zaakceptowania przy wstępnym określaniu parametrów układu. Największy rozbieżność wyników jest widoczna przy wyznaczaniu opóźnienia układu.

Problematyczne jest wykonanie układów o parametrach takich jak zostało to przyjęte w założeniach teoretycznych.

PC

PC

AO

AI

AO

AI

---