Исследование MPC-управления с использованием средств Matlab

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отчет по лабораторной работе

по дисциплине «SMART управление производственными процессами»

«ИССЛЕДОВАНИЕ MPC-УПРАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ MATLAB»

Томск - 2018

Цель работы: ознакомиться с понятием управления с прогнозирующими моделями, получить навыки работы с пакетом Model Predictive Control Toolbox программы MATLAB, осуществить настройку MPC-регулятора для объекта управления.

Ход работы:

Передаточная функция в соответствии с вариантом 4 имеет вид:

.

Модель системы управления с МРС-регулятором, собранная в Simulink, представлена на рисунке 1. Модель включает МРС-регулятор, задающий блок ступенчатого сигнала, блок передаточной функции ОУ, осциллограф.

Рисунок 1 - Simulink модель MPC регулятора и ОУ

МРС регулятор имеет три входа и один выход:

- mo - measured output - измеренное значение выхода;

- ref - reference signal - уставка;

- mv - manipulated variable - управляющий сигнал.

Осуществим автоматическую настройку MPC-регулятора с помощью MPC Toolbox.

График переходного процесса с параметрами регулятора, полученными автоматически представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Переходная характеристика

На переходной характеристике есть перерегулирование максимальное значение, которого составляет 1.125. Время регулирования составляет 7.811с

Изменим параметры горизонта прогнозирования в большую сторону в 2 раза от полученных автоматически, и приведем график.

Рисунок 3 - Переходная характеристика при 2-х кратном увеличении горизонта прогнозирования

При 2-х кратном увеличении горизонта прогнозирования время регулирования уменьшилось до 6.299 с. Перерегулирование составляет 1.141

Увеличим параметры горизонта прогнозирования в большую сторону в 5 раза от полученных автоматически, и приведем график.

Рисунок 4 - Переходная характеристика при 5 кратном увеличении горизонта прогнозирования

При 5 кратном увеличении горизонта прогнозирования перерегулирование увеличилось до 1.462. Время регулирования увеличилось до 19.434 с. Наблюдается колебательность.

Изменим параметры горизонта прогнозирования в меньшую сторону в 2 раза от полученных автоматически, и приведем график.

При 2-х кратном уменьшении горизонта прогнозирования перерегулирование составляет 1.107. Время регулирования 5.102 с.

Изменим значения робастности и быстродействия системы в большую сторону и приведем график. настройка регулятор программа

Рисунок 5 - Переходная характеристика при 2-х кратном уменьшении горизонта прогнозирования

Рисунок 6 - Переходная характеристика при максимальном значении робастности и быстродействия системы

При максимальном значении робастности и быстродействия системы перерегулирование составляет 1.125. Время регулирования 7.805 с.

Изменим значения робастности и быстродействия системы в меньшую сторону и приведем график.

Рисунок 7 - Переходная характеристика при минимальном значении робастности и быстродействия системы

При максимальном значении робастности и быстродействия системы перерегулирование отсутствует. Время регулирования составляет 13.983 с. Отсутствует перерегулирование.

Перерегулирование отсутствует только при минимальном значении робастности и быстродействия системы.

Минимальное время регулирование (5.102 с) получилось при 2-х кратном уменьшении горизонта прогнозирования.

Вывод

В данной лабораторной работе изучено управление с прогнозирующими моделями, получены навыки работы с пакетом Model Predictive Control Toolbox программы MATLAB, осуществлена настройка MPC-регулятора для объекта управления.

Размещено на Allbest.ru