Asimetrinės dinamikos valdymo sistemų tyrimas

Abstract

Baigiamojo darbo tikslas – ištirti asimetrinės dinamikos valdymo sistemas ir joms skirtus valdymo algoritmus bei reguliatorius. Tyrimai buvo atlikti modeliuojant MATLAB/Simulink programa ir eksperimentiškai, naudojant tam tikslui sukurtą maketą. Makete pritaikytas 8 bitų PIC18F45K22 mikrovaldiklis. Maketo programoje įgyvendintas tiek įprastas proporcinis–integralinis-diferencialinis (PID) reguliatorius, tiek asimetrinė jo modifikacija. Sukurta asmeniniam kompiuteriui skirta grafinė vartotojo sąsaja, palengvinanti maketo valdymą. Atliktais tyrimais parodyti asimetrinių reguliatorių privalumai ir trūkumai, lyginant juos su klasikiniais reguliatoriais. Išbandyti du metodai, skirti eksperimentiniam asimetrinės dinamikos valdymo sistemų tyrimui: tyrimas, taikant elektrinius filtrus, ir tyrimas, taikant realiu laiku veikiančius kompiuterinius modelius su specializuota analoginių signalų įvesties bei išvesties įranga (HIL metodas). Bandymų rezultatai patvirtino kompiuterinio modeliavimo, atlikto MATLAB/Simulink programa, rezultatus. Darbą sudaro 8 dalys: įvadas ir užduoties analizė, literatūros apžvalga, įterptinės sistemos automatinio valdymo algoritmų tyrimui aprašymas, valdymo kokybės tyrimas MATLAB/Simulink priemonėmis, asimetrinių reguliatorių eksperimentinis tyrimas, rezultatų apibendrinimas, literatūros ir informacinių šaltinių sąrašas, priedai.

The aim of this master thesis is to investigate control systems with asymmetric dynamics and their appropriate control algorithms and controllers. The investigation has been conducted using MATLAB/Simulink software and a custom experimentation board designed specifically for this purpose. The board has been implemented using a PIC18F45K22 8 bit microcontroller. A custom PC graphical user interface has been used to simplify control of the device. Both the classic proportional-integral-derivative (PID) controller and its modified asymmetric version have been implemented in the embedded software. Two experimentation methods have been used to investigate control systems with asymmetric dynamics. The first one makes use of electronic filters as analog plant models. The second one uses specialized analog signal input and output hardware to simulate a part of the control system as a real-time virtual model (Hardware-in-the-loop simulation). Experimental results have been obtained to verify the results of pure MATLAB/Simulink simulation.