Экспериментальная часть. Модель разработанной системы автоматического регулирования может быть реализована в различных средах моделирования

Модель разработанной системы автоматического регулирования может быть реализована в различных средах моделирования. Предпочтительным является использование следующих сред моделирования: Matlab System, МВТУ 3.7, Scilab 5.5.0. Все перечисленные среды моделирования предоставляют возможность визуального проектирования модели системы автоматического регулирования, причем последние два из указанных продуктов к тому же являются свободно распространяемым и могут быть скачаны из сети Интернет с соответствующих ресурсов.

Далее приводится описание процесса моделирования в визуальном пакете Simulink среды Matlab System. Моделирование в других продуктах в целом осуществляется аналогично, за исключением небольших отличий реализации программного интерфейса.

Разработка системы автоматического регулирования для удобства может осуществляться в соответствии с системным подходом. В соответствии с ним первоначально система автоматического регулирования рассматривается в виде «черного ящика» с некоторым количеством входов и выходов, затем разрабатывается общая структура системы автоматического регулирования и в последнюю очередь раскрывается реализация отдельных её элементов.

С этой целью в процессе синтеза схемы потребуется использовать элемент Subsystem – подсистема. Элемент «подсистема» позволяет скрыть внутреннюю реализацию элементов системы автоматического регулирования. Многократно используя данный элемент можно представить элементы различных уровней детализации системы автоматического регулирования в виде «матрешки».

Удобно выделить три уровня синтеза модели, отличающиеся уровнем детализации описания:

1. Общая схема экспериментальной установки, включающая в себя систему автоматического регулирования, формирователь уставок, внешних возмущений и устройство индикации.

2. Обобщенная структурная схема системы автоматического регулирования в соответствии с рис.1, включающая в себя взаимодействующие между собой автоматический регулятор и объект регулирования.

3. Структурные схемы автоматического регулятора и объекта регулирования.

Запустите пакет Simulink среды Matlab. Дождитесь загрузки обозревателя элементов «Simulink library browser», после чего создайте новый лист для разработки модели, последовательно выбирая в главном (верхнем) меню обозревателя пункты: File – New – Model.

Сначала САР изображается в виде прямоугольника (блок subsystem) с входами для возмущающих воздействий и для заданного значения регулируемого параметра, к выходу подключают осциллограф (рис.а)

Рис. А

Двойным кликом открывается структура блока subsystem и приводится общая структура замкнутой САР в виде взаимодействующих типового регулятора и объекта регулирования (см. рис.б)

Рис.б.

Двойным кликом по блоку регулятора открывается окно моделирования его внутренней реализации, где и приводится типовая структура регулятора П, ПИ, ПИД и т.д, а также настройка его параметров (см. рис.в)

Рис.в

Аналогично реализуется модель объекта регулирования (рис. г)

Рис.г.

После реализации структурной схемы САР запускается моделирование, как обычно и снимаются достигнутые показатели качества, полученные на основании расчета. При необходимости выполняется дополнительная тонкая ручная подстройка.