simulacija Archives - Automatika.rs

Uvod u SIMULINK Toolbox

Milica Đekić — Sun, 16 Jun 2013 22:00:00 +0000

Kao što je poznato, uz pomoć Matlaba moguće je vršiti analizu i sintezu sistema automatskog upravljanja. Kako se u praksi javlja potreba za rešavanjem složenijih problema, gde se sistemi ne sastoje samo od objekata i upravljačkog sistema, već od više međusobno spregnutih podsistema, razvijene su funkcije kojima se dobijaju ekvivalentne prenosne funkcije redne, paralelne i povratne sprege. S druge strane, SIMULINK obezbeđuje grafičko okruženje, u kome se opisno skicira blok dijagram sistema i vrši njegova simulacija.

Uz pomoć Matlabovih funkcija iz Control Systems Toolbox-a je moguće vršiti simulaciju sistema bilo iz komandne linije ili iz skript datoteke. SIMULINK se pokreće iz komandne linije naredbom:

Simulink

ili pomoću ikone u komandnom prozoru Matlaba. Važno je da se shavti da promenjive koje su definisane u komandnom prozoru Matlaba važe i u prozoru SIMULINK-a.

Nakon pokretanja SIMULINK-a, pojavljuje se prozor Simulink Library Browser, gde su pobrojane dostupne biblioteke. Glavne biblioteke su: Simulink, Control System Toolbox, Neural Network Blockset i Simulink Extras. Dvostrukim klikom na neku od navedenih biblioteka, grana se njihovo stablo i dolazi do dostupnih komponenti. Raspložive komponente Simulink biblioteke su:

Continuos – linearni kontinualni sistem
Discontinous – različite nelinearnosti
Discrete – linearni diskretni sistemi
Look-Up Tables – interpolacija podataka iz tabele
Math Operations – matematičke operacije
Model Verification – verifikacija modela
Model-Wide Utilities – dodaci vezani za modele
Ports & Subsystems – podsistemi
Signal Atrributes – manipulisanje signalima
Sinks – prikazivanje i usmeravanje izlaznih podataka
Sources – generisanje ulaznih podataka
User-Defined Functions – pisanje funkcija

Da bi se napravio model u Simulinku, najpre treba otvoriti Simulink prozor za modelovanje, tako što se klikne ikona nove stranice (beli pravougaonik). Sada treba u novootvoreni Simulink prozor za modelovanje ubaciti željene komponente sistema. To se radi tako, što se iz odgovarajuće biblioteke prevuče željeni blok. Na primer, ako želimo da definišemo model u obliku prenosne funkcije, treba najpre iz biblioteke Simulink, dvostrukim klikom na Continous izabrati komponentu Transfer Fcn i prevući je u prozor za modelovanje.

U Simulinku, sistemi su nacrtani na ekranu kao blok dijagrami. Mnogi od elemenata blok dijagrama su dostupni, kao što su prenosne funkcije, veze i drugo, baš kao i virtuelni ulazni i izlazni uređaji poput generatora funkcija i osciloskopa. Simulink je integrisan sa Matlabom i podaci jednostavno mogu da se razmenjuju između ta dva programa. U ovom slučaju, primenjujemo Simulink na primere iz Matlaba kako bismo modelovali sisteme, izgradili kontrolere i simulirali sisteme. Simulink je podržan od strene Unix, Macintosh, i Windows okruženja i uključen u studensku verziju Matlaba za PC računare.

Ideja koja leži u pozadini je ta da se može videti tutorijal Simulinka u jednom prozoru dok se Simulink pokreće u drugom. Fajlovi sistemskih modela se mogu skinuti iz tutorijala i otvoriti u Simulinku. Ovi sistemi se mogu modifikovati i proširiti kako raste znanje o Simulinku, kao i o modelovanju, upravljanju i simulacijama.

Modeli

U Simulinku, model je skup blokova koji, u opštem slučaju, predstavlja sistem. U dodatku, da bi se nacrtao model u praznom prozoru modela, prethodno sačuvan fajl modela može da se učita ili iz File menija ili iz Matlabovog komandnog prompta.

Osnovni elementi

Postoje dve osnovne klase elemenata u Simulinku: blokovi i linije. Blokovi se koriste za generisanje, modifikovanje, kombinovanje izlaza i displej signale. Linije se koriste za prenos signala od jednog bloka ka drugom.

Jednostavan primer

Jednostavan model se sastoji iz tri bloka: Step funkcije, prenosne funkcije i osciloskopa. Step funkcija je blok izvora iz kojeg izvire odskočni ulazni signal. Ovaj signal se prenosi preko linije u smeru indikovanom strelicom do kontinulanog bloka prenosne funkcije. Blok prenosne funkcije modifikuje ulazni signal i njegov izlaz je novi signal koji je linijom sproveden do osciloskopa. Osciloskop je blok koji se koristi da predstavi signal kao realni osciloskop.

Slika 1. Jednostavan primer u Simulinku

Naravno, postoji još više tipova blokova dostupnih u Simulinku i neki od njih će biti razmatrani u daljem tekstu.

Pokretanje simulacija

Da bi se pokrenula simulacija, potrebno je koristiti sledeći fajl modela:

simple2.mdl

Skinite i otvorite ovaj fajl u Simulinku, prateći date instrukcije. Trebao biste da vidite sledeći prozor modela.

Slika 2. Primer simulacije u Simulinku

Pre nego što pokrenete simulaciju ovog sistema, prvo otvorite prozor osciloskopa duplim klikom na blok osciloskopa. Zatim, selektujte ili Start ili Play na vrhu ekrana kako biste pokrenuli simulaciju.

Simulacija bi trebala da se pokrene jako brzo i prozor osciloskopa se pojavljuje kao što sledi.

Slika 3. Primer grafika simulacije u Simulinku

Treba primetiti da je izlaz simulacije (žuta linija) na vrlo niskom nivou relativan u odnosu na ose osciloskopa. Ovo se ispravlja upotrebom Autoscale dugmeta.

Postoji mnogo parametarskih opcija za simulacije. U ovom primeru, razmatraćemo samo Start i Stop vremena, koja ukazuju Simulinku za vreme kojih perioda treba da izvrše simulaciju. Promenite Start vreme iz 0.0 u 0.8. Promenite Stop vreme iz 10.0 u 2.0, što bi trebalo da bude neposredno pošto se sistem smiri. Zatvorite dialog box i vratite se na simulaciju. Posle korišćenja Autoscale dugmeta, prozor osciloskopa bi trebao da ostvari mnogo bolji prikaz odskočnog odziva.

Izgradnja sistema

Kao prvo, potrebno je prikupiti sve neophodne blokove iz biblioteka blokova. Zatim, treba modifikovati blokove tako da se oni usklade sa blokovima u željenom modelu. Konačno, blokovi se međusobno spajaju pomoću linija kako bi se obrazovao kompletan sistem. Posle ovoga, kompletan sistem može da se verifikuje kako bi se ustanovilo da radi.

Modifikovanje blokova

Pratite ove korake kako biste ispravno modifikovali blokove u Vašem modelu.

Dva puta kliknite na Sum blok. Kako ćete hteti da dodate drugi ulaz, unesite +- u listu označenih polja. Zatvorite dialog box.
Dva puta kliknite na Gain blok. Promenite proporcionalno dejstvo i zatvorite dialog box.
Dva puta kliknite na blok PID regulatora i promenite proporcionalno dejstvo, kao i integralno dejstvo. Zatvorite dialog box.
Dva puta kliknite na blok prenosne funkcije. Ostavite numerator, ali promenite denumerator. Zatvorite dialog box.
Promenite naziv bloka PID regulatora u PI regulator dva puta klikćući na reč PID regulator.

Slično, promenite naziv bloka prenosne funkcije u objekat. Konačno, svi blokovi su uneseni ispravno.

Spajanje blokova sa linijama

Jednom kada su blokovi ispravno postavljeni, potrebno ih je povezati. U tu svrhu je potrebno pratiti sledeće korake.

Prevucite kursorom od izlaznog terminala Step bloka ka pozitivnom ulazu Sum bloka.
Rezultirajuća linija bi trebala da ima stralicu na kraju. Ako je stralica otvorena i crvena, to znači da ništa nije povezano.
U ovom slučaju, strelica može da se posmatra kao izlazni terminal i da se nacrta baš kao i u prethodnom slučaju. S druge strane, ukoliko želite da ponovo nacrtate liniju ili da povežete liniju sa pogrešnim terminalom, liniju treba da izbrišete i ponovo nacrtate. Brisanje linije se postiže tako što se linija selektuje i jednostavno pritisne Delete dugme na tastauri.
Nacrtajte liniju tako da povežete Sum blok sa Gain ulazom. Takođe, nacrtajte liniju od Gain bloka do PI kontrolera, zatim liniju od PI regulatora do objekta i liniju od objekta do osciloskopa.
Linija koja ostaje da se nacrta je signal povratne sprege koji se povezuje sa izlazom objekta i negativnim ulazom Sum bloka.
Prevucite negativni deo Sum bloka na dole i otpustite miša, tako da linija bude nezavršena. Od krajnje tačke linije, kliknite i prevucite liniju između objekta i osciloskopa.
Konačno, potrebno je postaviti oznake u model kako bi se identifikovali signali. Da biste to uradili dva puta kliknite na tačku koju želite da obeležite.
Ukucajte r u Step box, obeležavajući referentni signal i zatim kliknite izvan kako biste završili editovanje.
Označite signal greške (e), upravljački signal (u), i izlazni signal (y) na isti način. Krajnji model će izgledati kao na Slici br.4.
Da biste sačuvali model, selektujte Save As u File meniju i ukucajte željeno ime modela.

Slika 4. Primer blok dijagrama u Simulinku

Jednom kada je model završen, moguće je izvršiti simulaciju istog. To se radi tako što se selektuje Start u simulacionom meniju i pokrene simulacija. Izlazni signal je moguće videti duplim klikom na osciloskop, čime se dobija grafik izlazne funkcije.

U zaključku, Simulink je grafičko proširenje Matlaba za modelovanje i simulaciju sistema. Jedna od glavnih prednosti Simulinka jeste njegova sposobnost da se modeluju nelinearni sistemi, čiju prenosnu funkciju nije moguće uraditi u Matlabu. Druga prednost Simulinka je njegova sposobnost da uzme u razmatranje početne uslove. Jednom kada se napravi prenosna funkcija, početni uslovi se uzimaju da su nula.

Za više inforamcija o Matlabu, molim Vas pogledajte:

Uvod u MATLAB

The post Uvod u SIMULINK Toolbox appeared first on Automatika.rs.

Istraživački tim LOLA instituta govori za vodeći Inženjerski portal na Balkanu

Milica Đekić — Wed, 14 Nov 2012 23:00:00 +0000

LOLA institut iz Beograda je naš vodeći istraživački centar iz oblasti računarsko upravljačkih sistema, mašina alatki, robotike, energetike, procesnog mašinstva i ekologije, računarskih simulacija procesa livenja i procene rizika bezbednosti i zdravlja na radu. Ovaj institut čini multidisciplinarni tim stručnjaka sačinjen od doktora nauka, magistara i diplomiranih mašinskih i elektro inženjera. Tim LOLA instituta, koji je dao intervju za naš sajt čine sledeći mladi stručnjaci: Jelena Vidaković, Zoran Dimić, Maja Lutovac, Zorana Dančuo i Goran Ferenc.

Automatika Team: Koja je Vaša strategija kada je istraživanje i razvoj u LOLA institutu u pitanju?

LOLA institut: Glavno opredeljenje LOLA instituta je primena savremenih naučnih saznanja u industrijskoj praksi i integrisanje rezultata naučno istraživačkih projekata u razvoju novih proizvoda i tehnologija za svetsko tržište. LOLA institut kontinualno neguje tradiciju najbolje inženjerske prakse i nastavlja je shodno novim naučnim i tehnološkim saznanjima.

Automatika Team: Ukratko, čime se Vaš na institut bavi?

LOLA institut: LOLA institut ima istraživačko-razvojna znanja i iskustva zasnovana na najnovijim tehničko-tehnološkim nivoima u sledećim programskim oblastima: 1. Računarsko upravljački sistemi, 2. Mašine alatke, 3. Robotika, 4. Energetika, 5. Procesno mašinstvo i ekologija, 6. Računarska simulacija procesa livenja, 7. Procena rizika bezbednosti i zdravlja na radu. Multidisciplinarni timove čine doktori nauka, magistri i diplomirani mašinski i elektro inženjeri kompetentni da primene naučna znanja u industriji brzo i efikasno rešavaju probleme.

Automatika Team: Koja je pozicija LOLA instituta u robotici u Srbiji?

LOLA institut: U LOLA institutu, Lola fabrici robota, Lola fabrici mašina alatki i Lola fabrici deformacionih mašina je razvijeno više industrijskih robota. Razvoj i proizvodnja industrijskih robota u ILR-u je počeo 1980. godine i to u Fabrici alatnih mašina, dok su prvi manipulatori za opsluživanje mašina alatki, i to specijalnih strugova za obradu letećih i ležećih rukavaca kolenastih vratila, proizvedeni 1974. godine. Lola fabrika robota je formirana 1990. godine. To je do danas jedina fabrika robota na prostoru Srbije i bivše Jugoslavije koja se ozbiljno bavila razvojem i proizvodnjom industrjskih robota. Najpoznatiji industrijski roboti koje je proizvela Lola fabrika robota su LOLA 15, LOLA 50 i LOLA 80. LOLA institut je kao naslednik Lola Sistema nastavio da se bavi industrijskim robotima. Postojeći robot kontroleri, kao i robotski jezik L-IRL se i dalje unapređuju.

Automatika Team: Koja su poslednja dostignuća Vašeg sektora za upravljanje robotima?

LOLA institut: Jedan od značajnijih rezultata LOLA instituta je robotski jezik L-IRL (Lola / Industrial Robot Language), koji pripada klasi viših programskih jezika. Služi za programiranje složenih robotskih operacija i omogućava strukturiranost i modularnost. Noviji značajniji rezultat je distribuirani sistem za upravljanje robotima, koji sadrži mogućnost udaljene kontrole robota sa integrisanim 3D virtuelnim modelom robota. U razvoju robotskog sistema korišćene su OROCOS (Open RObot COntrol Software) komponente i arhitektura otvorenih sistema. Na taj način je obezbeđen širok opseg pogodnosti kao što su modularnost i fleksibilnost i mogućnost kreiranja kompleksnih robotskih sistema, uključujući različite komponente za kinematiku, planiranje, kontrolu, hardverski interfejs i slično. Upotreba otvorene arhitekture dovela je do mogućnosti redukcije hardverskih modula, rešenja baziranih na PC-ju, rekonfigurabilnosti sistema, mogućnost zamene hardvera, manjeg razvojnog vremena i redukcije cene sistema. Trenutno se radi na razvoju sistema za upravljanje centrifugom i sistema za upravljanje uređajem za prostornu dezorijentaciju.

Automatika Team: Koji biste trenutni projekat izdvojili kao najznačajniji i zašto?

LOLA insitut: Kao najznačajniji projekat izdvojili bismo razvoj dva uređaja za trening pilota, koji su u potpunosti finansirani od strane Ministartstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Srbije. Cilj ovog projekta je da se razvojem sofisticiranih sistema za simulaciju letenja postigne optimalna spremnost pilota modernih borbenih aviona. U pitanju su centrifuga za obuku pilota i uređaj za prostornu dezorijentaciju pilota. U današnje vreme postavljaju se veoma strogi zahtevi pred pilote. Usled prevelikih opterećenja, kojima su piloti izloženu u letu, neophodno je razviti trenažne sisteme koji mogu pripremiti pilota na zemlji. Ovo je opravdano sa ekonomskog stanovišta, kao i sa aspekta smanjenja fatalnih udesa usled pilotske greske. Projekat je izuzetno zahtevan, samim tim i izazovan za nas tim istraživača. Uključuje istraživače različitih profila. U LOLA Institutu takođe postoji i komercijalni sektor, koji je ostvario u zapažene rezultate u oblasti modernizacije mašina alatki, hidroenergetike, turbina za minihidrocentrale, kao i u mnogim drugim projektima koji su u toku.

Automatika Team: Da li postoji neki rad u časopisu ili na konferenciji koji bi ste izdvojili?

LOLA institut: Naš tim je u toku samo poslednje godine objavio veliki broj naučnih radova. Izdvojili bi smo učestvovanje na međunarodnim konferencijama Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition/EPE/PEMC ECCE EUROPE, Management of Technology – Step to Sustainable Production/MOTSP, Mediterranean Conference on Embedded Computing/MECO,…Na nedavno odrzanom 29.-om Danubia-Adria međunarodnom simpozijumu, naš istrazivač Zorana Dančuo osvojila je drugu nagradu za najbolju prezentaciju. Takođe u toku ove godine objavljeno je nekoliko radova u vrhunskim međunarodnim časopisima iz domena robotike i proizvodnog mašinstva.

Automatika Team: Da li ste učesvovali na ovogodišnjem festivalu robotike?

LOLA institut: U okviru Festivala robotike u organizaciji Centra za promociju nauke i Elektrotehničkog fakulteta Univerziteta u Beogradu organizovan je prvi naučnopopularni festival u potpunosti posvećen robotima, naš kolega Goran Ferenc je ispred LOLA instituta učestvovao sa prezentacijom pod nazivom Roboti za simulaciju leta avionom.

Automatika Team: Kakav je status LOLA instituta u zemlji i inostranstvu?

LOLA institut: LOLA institut usko sarađuje sa Mašinskim fakultetima širom Srbije, naročito u Beogradu. Tu su i Tehnološko-Metalurški Fakultet u Beogradu, Elektrotehnički fakultet i drugi. Svake godine ovaj Institut obezbedjuje praksu studentima tehnike iz zemlje, a u toku prosle godine ugostili smo i nekoliko studenata iz inostranstva na praksi. Takođe, učestvujemo na sajmovima tehnike, a naši stručni kadrovi posećuju sajmove tehnike u inostranstvu. LOLA institut zajedno sa izvođačima iz devet evropskih zemalja je deo konzorcijuma istraživačkog projekta STEPMAN koji finansira Evropska komisija kao deo Okvirnog programa 7 (Framework Programme 7-FP7). Cilj ovog projekta je realizacija kompatibilne softverske aplikacije za podršku u mašinskim tehnologijama, gde postoji potreba za interoperabilnom CAD-CAM-CNC bidirekcionom proizvodnom platformom. Više informacija o projektu i konzorcijumu se može pronaći na http://stepman.eu. LOLA institut prati aktuelna dešavanja u oblasti robotike. Naši inženjeri LOLA instituta su ove godine bili aktivni učesnici Evropskog foruma robotike u Danskoj, koji je okupio inženjere, naučnike i poslovne ljude iz cele Evrope.

Automatika Team: I za kraj, šta mislite o našem sajtu Automatika.rs?

LOLA institut: Postajanje jednog ovakvog inženjerskog portala smatramo izuzetno korisnim za stručnu inženjersku javnost u Srbiji.

{gallery}intervjui/lola_institut/galerija{/gallery}

The post Istraživački tim LOLA instituta govori za vodeći Inženjerski portal na Balkanu appeared first on Automatika.rs.