I. Cel ćwiczenia

Nabycie podstawowych informacji na temat identyfikacji obiektu sterowania oraz zapoznanie się ze wspomaganiem rozwiązywania zadań identyfikacji w środowisku programowym Matlab.

II. Stanowisko pomiarowe

Składa się ono z:

- komputera PC z zainstalowaną kartą akwizycji danych PCL-818L oraz oprogramowaniem Genie i Matlab,

- terminala PCLD z kablem połączeniowym,

- zestawu modelu analogowego obiektu (MAO).

III. Przebieg ćwiczenia

1.Zaprogramować w środowisku Genie strategię umożliwiającą uzyskanie skoku potencjału na wyjściu karty PCL-818L i zapisanie danych do pliku *txt. Następnie wykorzystując zestaw MAO zarejestrować charakterystykę skokową członu inercyjnego I rzędu.

W oknie TASK1 zbudowaliśmy następujący układ:

Natomiast w oknie DISP1 zbudowaliśmy:

Ustawiliśmy następnie odpowiednie parametry w oknie Slider Control Display Item:

Initial Value oznacza warunek początkowy, który w naszym przypadku wynosił 3, natomiast Tics Start i Tics End zakres regulacji tego warunku, czyli od 0 do 10. Z kolei Tics Number to liczba poziomów warunku początkowego.

W oknie Trend Graph Display Item określamy zakres wartości osi X( Range of Y axis), czyli od 0 do 7, oraz osi X(Range of X axis), czyli od 0 do 200.

Należy także zaznaczyć w oknie Analog Output Block kartę akwizycji danych PCL- 818L

Schemat modelu analogowego obiektu dynamicznego opisanego transmitancją operatorowa

jest następujący:

Na wejście obiektu MAO podaliśmy sygnał z wyjścia DAO OUT terminala PCLD, natomiast wyjście obiektu zostało połączone z wejściem AIO terminala.

Ustawienia jego parametrów:

T₁= 1,5s T₂=0,8s,

To=0,4s k=1,4

2. Dane z pliku *.txt przenosimy do środowiska Matlab tworząc tam plik *.m. Z danych pomiarowych zawartych w tym pliku należy wykreślić charakterystykę skokową.

Plik w formacie *.m zapisujemy podając ścieżkę dostępu:

Aby wykreślić charakterystykę należy z danych zrobić macierz oraz zdefiniować parametry kreślenia charakterystyki:

A=[0.366

0.361

0.366

0.391

0.415

0.464

0.527

0.601

0.693

0.791

0.894

1.011

1.133

.

.

.

4.160

4.160

4.160

4.160];

t=0:0.1:(200*0.1)-0.1;

plot(t,A,'g'), title('Odpowiedz skokowa'), xlabel('Czas'), ylabel('h(t)'), grid

Pierwszy parametr z „t=0:0.1:(200*0.1)-0.1”, czyli 0 to czas początkowy, drugi(0,1)-krok, trzeci(200)-liczba próbek, czwarty(0,1)-krok, piąty(-0,1) oznacza minus jedna próbkę. Charakterystyka skokowa wykreślona na podstawie tak zdefiniowanej macierzy i parametrów została wydrukowana na zajęciach.

3.Zakładając nieznajomość parametrów jednego z badanych obiektów, wyznaczamy je posługując się odpowiednią metodą.

Z wydrukowanej odpowiedzi skokowej wyznaczyliśmy parametry T, To, oraz k. Poprowadziliśmy styczną do przebiegu, a następnie z proporcji obliczyliśmy te parametry.. Dwóm sekundom tego przebiegu odpowiada 1,55 cm. Natomiast nasz parametr To to czas od 0 do punktu przecięcia stycznej z osią czasu, co odpowiada odległości 0,15 cm, więc:

2s - 1,55 cm

To - 0,15cm

Z kolei parametr T to czas od punktu przecięcia stycznej z osią czasu do punktu przecięcia stycznej z linią określającą wartość ustaloną h_u. Ten drugi punkt obliczamy z proporcji:

2s - 1,55 cm

x - 2,9cm

,więc T= 3,74s-0,2s=3,54s

Natomiast współczynnik wzmocnienia k obliczyliśmy dzieląc wartość ustaloną h_u przez amplitudę sygnału wejściowego:

4.Robimy porównanie charakterystyk skokowych: wyliczonej przez Matlab, model analogowy obiektu dynamicznego oraz charakterystyki wyznaczonej na podstawie oceny parametrów z p.3.

W Matlabie zbudowaliśmy następujący układ:

W Transfer Fcn2 umieściliśmy parametry wyznaczone z wydrukowanej odpowiedzi skokowej (punkt 3), a więc T=3,54s, k=1,4, natomiast w Transport Delay1(opóźnienie) wpisaliśmy To=0,2s. Z kolei w Fcn, Fcn1, Transport Delay są parametry takie jak w obiekcie MAO, czyli T1=1,5, k=1,4, T2= 0,8, oraz opóźnienie 0,4.

Clock jest to czas symulacji, a blok To Workspace to blok wysyłający zmienne t1, y1,y2 do przestrzeni roboczej.

Aby otrzymać trzy wykresy na jednym należało użyć następujących komend w Matlabie:

identy

» hold on

» plot(t1,y1)

» plot(t1,y2,'r')

Otrzymaliśmy następujące charakterystyki:

Różowa- z obiektu MAO

Niebieska- wyznaczone z wydrukowanej odpowiedzi skokowej

Błękitna- wyliczonej przez Matlab

IV. Wnioski

Zbudowane przez nas układy działały poprawnie. Porównując otrzymane charakterystyki stwierdzam, że najbardziej są zbliżone do siebie charakterystyka z obiektu MAO oraz wyliczona przez Matlab. Oczywiste jest, że najbardziej będzie odbiegać od nich charakterystyka wyznaczona przez nas z wydrukowanej odpowiedzi skokowej, gdyż łatwo było popełnić błąd podczas rysowania stycznej do przebiegu, a tym samym niedokładnie określić czasy T i To. Można zauważyć, że posiada ona najdłuższy czas T, więc będzie ona miała najdłuższy czas ustalania się odpowiedzi skokowej. Widoczne jest to, że charakterystyka z obiektu MAO zaczyna się od wartości około 0,36,a więc od wartości początkowej w macierzy A. Wartość współczynnika wzmocnienia k obliczona na podstawie danych z wydrukowanej odpowiedzi skokowej jest równa wartości tego współczynnika dla obiektu MAO, czyli pomiar ten został wykonany poprawnie.

5

---