Зертханалық жұмысқа тапсырма. Мазмұны Кіріспе 1 Зертханалық жұмыс №1

Мазмұны

Кіріспе
1 Зертханалық жұмыс №1. Жинақталған параметрлері бар объектті аналитикалық әдісімен моделдеу
2 Зертханаық жұмыс №2. Резервуардағы процестің статикалық және динамикалық сипаттамаларын зерттеу
3 Зертханалық жұмыс №3. Бірінші ретті сызықты объектті идентификациялаудың тура әдістері
4 Зертханалық жұмыс №4. Сызықты объектті жиілік сипаттама көмегімен идентификациялау
5 Зертханалық жұмыс №5. Сызықты динамикалық объекттерді параметрлік идентификациялау
6 Зертханалық жұмыс №6. Сызықты объекттерді System Identification Toolbox пакеттің құралдарымен идентификациялау
7 Зертханалық жұмыс №7. Динамикалық объекттерді параметрлі емес идентификациялау
Әдебиет тізімі

Кіріспе

Математикалық моделдерді құрудың екі принципиалды әртүрлі амалдары бар. Бірінші амал негізгі физикалық: масса, энергия және қозғалыс мөлшерлерін сақтау заңдылықтарын қолдануда негізделген моделдердің дифференциалдық теңдеулерін құрастыру жолымен орындалады. Осындай амал аналиткалық деп, ал жасалған моделдер - аналитикалық моделдер деп аталады. Екінші амал «қара жәшік» концепциясында негізделген, яғни объект туралы ақпарат оны пассивті немесе активті тәжірибелерден алынады. Осы жолмен табылған моделдер эмпирикалық (тәжірибелік) деп аталады. Осындай моделдерді жасау есептері (басқару объекттердің динамикалық сипаттамаларын табу) идентификациялау теориясында қарастырылады. Объекттің динамикалық сипатамаларын анықтау тәжірибелік әдістері үш негізгі топқа бөлінеді: идентификациялаудың тура әдістері, параметрлі және параметрлі емес идентификация.

«Басқару объектілерді моделдеу және идентификациялау» пәні бойынша ұсынылып отырған әдістемелік нұсқаулар 7 жұмыстан тұрады, моделдеудің аналитикалық және идентификациялау әдістерін менгеруге негізделген. Осы жұмыстарды орындау үшін көбінесе MatLab бағдарламалық жүйенің әр түрлі құралдары қолданылады:

- тура есептеу режимінде (бұйрық терезеде), яғни бағдарламаны жазбай. Сонымен бірге бұйрық терезе MatLab жүйесінің басқа пакеттерінде жұмыс жасағанда қолданылады. Мысалы, әр түрлі пакеттер арасында мәліметтер тікелей емес тек қана бұйрық терезе арқылы тасымалданады;

- процедураларды қолдану үшін редакторының арнайы терезесінде М-файл-ды жасау;

- сызықты және сызықты емес динамикалық жүйелерді блоктық моделдеу үшін пайдаланушыға ыңғайлы және қарапайым құралдарын, соның ішінде визуалды объектті-бағытталған бағдарламалау құралдарын ұсынатын. Simulink пакеті;

- жүріс-тұрыстары сыртқы оқиғадан тәуелді жүйелерді моделдеу MatLab + Simulink жүйесінің Stateflow арнайы кеңейтілуі. Бұл пакеттің моделденетін жүйенің жұмысын визуалды көрсетуге негізделген өзінің графикалық интерфейсі бар;

- корреляциялық, спектрлік және әртүрлі ретті параметрлік моделдерді құруға Matlab жүйенің System Identification Toolbox пакетін;

- функцияны белгілі функциялар жүйесі бойынша қатарларға жіктеу есептерін шешуге арналған қисықтарды қиыстырып келтіру Curve Fitting Toolbox пакеті.

Жиілік сипаттама көмегімен объектті идентификациялау есебіне «Инженерлік кибернетика» кафедрасында өңделген бағдарлама қолданылады.

Зертханалық жұмыс №1. Жинақталған параметрлері бар объектті аналитикалық әдісімен моделдеу

Жұмыс мақсаты: жинақталған параметрлері бар объекттерді моделдеуге негізгі сақталу заңдылықтарын қолдануды үйрену; MatLab программасының Simulink пакетінде объекттерді моделдеу мен анализдеу әдістерін дағдылану.

Зертханалық жұмысқа тапсырма

Зертханалық жұмысты жасау барысында студент келесі тапсырмаларды орындау керек:

- жинақталған параметрлері бар басқару объекттерді моделдеудің аналитикалық әдістерін оқыңыз [1,2];

- MatLab жүйесінің Simulink пакетінде объекттерді моделдеу амалдарымен танысыңыз [1,4];

- моделденетін процесімен танысу;

- Simulink пакетінде қарастырылып отырған процестің динамикалық моделінің блок-диаграммасын құрыңыз;

- зерттеу мақсатымен моделде имитациялық тәжірибелерді өткізіңіз;

- алынған нәтижелерді талқылаңыз, қорытынды жасаңыз.

Процесті бейнелеу

Зерттеу объект ретінде диірмен қарастырылады. Диірменге ірі фракциялардан тұратын өңделетін заттың Ф₀ кіріс ағыны түседі. Диірменнен шығатын Ф_ш ағыны диірмендегі заттың М массасына пропорционалды

мұнда a - пропорционалдық тұрақтысы.

Диірменде ірі фракциялар W жылдамдылығымен ұнтақталады, бұл жылдамдылық ірі фракциялар массасына пропорционалды, және келесідей тәуелділікпен сипатталады

бұл жерде .

Мұнда m - диірмендегі ұсақ фракциясының массасы;

С - ұсақ фракцияның үлесі;

k₀ (1/час) - ұсақтау жылдамдылығының тұрақтысы;

М⁺ - ұсақтау максималды жылдамдылығына (диірменнің максималды өнімділігіне) сәйкес масса;

М⁺ = 10 т; k₀ = 1,5 (1/сағ) тең деп алынады.

Диірменнің өнімі шығудағы ағыннан тәуелді деп, келесідей функция ретінде қарастырылады, сонда

Процестің дифференциалдық теңдеулер жүйесі түріндегі математикалық моделі моделдеудің аналитикалық әдістері негізінде құрастырылады. Процестің математикалық моделін құрастырғанда келесі баланстік теңдеулер қолданылады:

а) диірмендегі жалпы массасының балансы

;

б) диірмендегі ұсақ фракциялар массасының (дайын өнімнің) балансы

.

Сонымен, қарастырылып отырған процесті бейнелейтін дифференциалдық теңдеулер жүйесінің соңғы түрі келесідей болады