Секция 7 - MATLAB в образовании и Интернете (1250002), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В результате выполнения ЛР студент получаетнавыки и умения по исследованию особенностей обучения и функционирования искусственных нейронных сетей, возможностей их применения вкачестве модельных структур при реализации процедуры идентификациидинамических объектов.Невозожно дать окончательные рецепты для решения широкогоспектра задач, порожденных практикой проектирования САУ. Изложенный в докладе материал призван служить лишь базой, позволяющей с1831Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»большей скоростью и эффективностью строить новые лабораторные работы для решения задач управления, возникающих на практике.Литература1. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3 томах / Под ред. Н.
Д. Егупова.— М.: Изд-во МГТУим. Н. Э. Баумана, 2000.2. Зверев В. Ю., Фаронов В. В. Десять лабораторных работ в СиАМ: Метод. указания к лабораторным работам по курсу «Управление в технических системах».— М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1993.— 52 с.3. Медведев В. С., Потемкин В. Г. Control System Toolbox. MATLAB 5 длястудентов / Под общ. ред. к. т. н. В.
Г. Потемкина. —М.: ДиалогМИФИ, 1999.— 278 с.4. Сборник лабораторных работ по курсу «Управление в технических системах»: Методические указания к лабораторным работам / Под ред.К.А.Пупкова.— М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.— 72 с.5. Деменков Н. П., Задорожная Н. М. Математическое описание системуправления: Метод. указания к лаб. работам.— М.: Изд-во МГТУ им.Н. Э. Баумана, 1992.— 24 с.1832Секция 7.
MATLAB в образовании и ИнтернетеУДК 681.5. 015ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПАКЕТАMATLAB/SIMULINK В КУРСЕ МОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯДобротин С. А., Прокопчук Е. Л.Дзержинский филиал Нижегородского государственноготехнического университета, Дзержинск,e-mail: llp@hotmail.ruВ связи с широким применением вычислительной техники в качестве управляющей в схемах автоматизации производственных процессоввозрастают требования к специалистам в данной области, которые согласно «Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования» [2] должны знать:− аналитические и численные методы для анализа математических моделей технических систем, технологических процессов с использованием компьютерной техники;− методы математического моделирования и автоматизированногопроектирования при разработке и совершенствовании программнотехнических средств и систем автоматизации и управления;− методы разработки алгоритмического и программного обеспечениясистем автоматизации и управления.На протяжении нескольких лет в курсе «Моделирование системуправления» в лабораторных работах использовался язык Fortran.
При таком подходе основное внимание уделялось программированию, а не моделированию. Так как анализ поведения многих систем и устройств в динамике обычно базируется на решении систем обыкновенных дифференциальных уравнений, много времени затрачивалось на реализацию алгоритмов решения дифференциальных уравнений, а также на отладку программ.Наиболее эффективными для моделирования систем управления динамических объектов являются математические пакеты, такие как MathCadи MATLAB. Применение данных пакетов дает возможность наибольшеевнимание уделять моделированию и снижает трудоемкость выполненияпоставленной задачи.В настоящее время лабораторные работы проводятся с использованием математического пакета MathCad.
Разработана методика моделирования систем управления на базе двух пакетов — математического пакетаMATLAB и SCADA-системы WinCC.Интеграция данных пакетов предоставляет широкие возможности по1833Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»моделированию (MATLAB/Simulink) и визуализации (SCADA-система)технологических процессов.SCADA — программное обеспечение человеко-машинного интерфейса для визуализации процесса управления. Использование таких систем является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными технологическими системами, знаниеSCADA-систем обязательно для специалистов по автоматизации технологических процессов и производств. Применение данного программногопродукта при моделировании систем управления позволяет достаточнобыстро создавать человеко-машинный интерфейс для визуализации иуправления моделируемым объектом и знакомит студентов с программным обеспечением верхнего уровня автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).Методика моделирования систем управления на базе математического пакета MATLAB и SCADA-системы WinCC состоит из следующих этапов:1.
Разработка модели объекта регулирования.В зависимости от сложности объекта и от цели моделирования, подход к созданию модели может быть разным (аналитическая модель, логико-динамическая модель). Структура пакета MATLAB позволяет сочетатьдва основных подхода к созданию модели — аналитический и имитационный.2. Разработка алгоритма.3. Программирование модели объекта в Simulink.4. Создание человека-машинного интерфейса в SCADA системе.5. Организация взаимодействия между пакетами:• настройка модуля Simulink, входящего в пакет MATLAB. Дляэтого в MATLAB написана программа и оформлена в виде файлфункции.• настройка SCADA системы WinCC.
Состоит в подключении дополнительной программы Ddeserv.exe, входящей в пакет WinCCи может быть осуществлена без участия студента.Ниже по данной методике рассматривается моделирование процессаполимеризации. Этот процесс является периодическим и удобней его описывать с помощью логико-динамической модели.Можно выделить следующие стадии:1. Загрузка мономера.2. Нагрев.3. Полимеризация.4. Отгонка мономера.5. Выгрузка полимера.В данном случае объект автоматизации представлен в виде нескольких звеньев с различными передаточными функциями.
Параметры переда1834Секция 7. MATLAB в образовании и Интернететочных функций взяты произвольно. Стадии производства описаны вуправляемых подсистемах, механизм которых позволяет просто решитьпроблему синхронизации параллельных процессов [1]. На рис.1 представлена блок-диаграмма модели объекта в пакете Simulink.Рис. 1. Блок-диаграмма модели объекта (Simulink).На рис. 2 представлен один из видеокадров — мнемосхема процессаполимеризации, выполненный в SCADA-системе WinCC.Рис. 2.
Мнемосхема процесса полимеризации (WinCC).1835Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»Для передачи данных из Simulink-модели в SCADA-систему WinCCиспользуется блок «MATLAB Function», который вызывает соответствующую программу, написанную в MATLAB. Данные передаются попротоколу DDE, с помощью стандартных функций MATLAB: ddeinit,ddepoke, ddeterm (рис.3). В SCADA-системе переменные регистрируются,при необходимости архивируются и отображаются в виде трендов итаблиц. В настоящей модели основными переменными являются: уровень(Level), температура (Temp), степень полимеризации (Stpol), состояниенасоса (Pump), положение запорных клапанов (KL).Рис. 3. Программа передачи данных (MATLAB).Для настройки WinCC на передачу данных по каналу DDE в диалоговом окне «Computer Properties» во вкладке Startup необходимо указатьпуть к программе Ddeserv.exe (рис. 4).Рис.
4. Настройка WinCC.1836Секция 7. MATLAB в образовании и ИнтернетеВзаимодействие SCADA-системы и математического пакетаMATLAB позволяет студентам более глубоко изучить программные средства, используемые при разработке АСУ ТП (SCADA-система), а такжепри исследовании и моделировании систем различной степени сложности(MATLAB), способствует развитию у студентов логического и алгоритмического мышления, и тем самым повышает уровень подготовки выпускников.Литература1. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебныйкурс.— СПб.: Питер, 2000.— 432 с.2.
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования.1837Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB»УДК 004: 681.3 (075.8)СМОЛЕНСКАЯ ШКОЛА ВНЕДРЕНИЯ ИПОПУЛЯРИЗАЦИИ СИСТЕМЫ MATLABДьяконов В. П.Смоленский государственный педагогический университет, Смоленск,e-mail : icspgu@sci.smolensk.ruМатричная система MATLAB в последние годы выдвинулась нароль лидера среди систем компьютерной математики, ориентированных нареализацию численных методов вычислений и математическое моделирование различных (прежде всего динамических) систем и устройств.Большую роль в пропаганде и внедрении данной системы в Российскую науку и образование сыграли работы Смоленской научной школы.При этом система MATLAB рассматривалась не изолированно, а как частькрупного научного направления — компьютерной математики.
Основными программными продуктами этого направления являются системы компьютерной математики — СКМ. К сожалению, все серьезные СКМ разработаны за рубежом крупными фирмами и корпорациями — MATLAB создана корпорацией MathWorks.Работы в этой области были начаты в Смоленском филиале Московского энергетического института (технического университета) в средине80-х годов, а с 1997 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
