ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ САУ С ПОМОЩЬЮ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. РАЗДЕЛ 3

Сафронов Антон Игоревич (АУИ-511), Ковалёв Максим Владимирович (АУИ-511), Рындина Екатерина Юрьевна (АУИ-511), Монахов Олег Иванович (доцент)

Аннотация:

Данные методические указания предназначены для изучения основ проектирования в рамках курса "Автоматизация проектирования систем и средств управления", а также могут быть использованы при выполнении лабораторных работ и в дипломном проектировании. Методические указания составлены в виде описания последовательности действий пользователя при работе с пакетами МВТУ, MATLAB, LABVIEW с подробными комментариями. Изучать принципы работы пакетов рекомендуется в процессе выполнения заданий, приведенных в конце каждого раздела.

Краткие "выжимки" из раздела 3:

3. Пакет прикладных программ в среде графического программирования LABVIEW 6.0

3.1. Виртуальные приборы

На кафедре «Управление и информатика в технических системах» для решения задачи параметрического синтеза САУ в рамках курсового проекта по дисциплине «Автоматизация проектирования систем и средств управления» разработан пакет программ в среде графического программирования Labview 6.0, включающий в себя виртуальный прибор 1 (ВП 1) и виртуальный прибор 2 (ВП 2) [5]. В ВП 1 и ВП 2 рассматривается последовательное подключение корректирующего устройства.

ВП 1 позволяет следующее:

- Задавать параметры передаточных звеньев, входящих в рассматриваемую САУ,
- Задавать параметры передаточной функции корректирующего устройства,
- Получать информацию о переходной функции системы, представленную в графическом виде, а также о значениях показателей качества переходного процесса: времени регулирования, величины перерегулирования, максимальном значении переходной функции,
- Получать информацию о ЛАЧХ и ЛФЧХ, представленную в графическом виде,
- Получать информацию об устойчивости системы, нулях и полюсах передаточной функции системы и их расположении в плоскости корней.

ВП 2 позволяет следующее:

- Задавать параметры модели передаточной функции рассматриваемой САУ, представленной передаточными функциями звеньев,
- Задавать параметры критерия качества переходного процесса,
- Проводить оптимизацию параметров корректирующего устройства, как в совокупности, так и отдельно для каждого,
- Для текущего и удачного шага оптимизации просматривать график переходной функции системы получать информацию о значениях показателей качества переходного процесса и величине критерия качества Q.

3.2. Исследование нескорректированной САУ

Запустите ВП 1. Для этого необходимо открыть файл v1.exe (full_models_w(p).vi). Перед вами появится лицевая панель ВП 1.

В ВП 1 имеется несколько диалоговых окон. Рассмотрим подробное описание каждого из них.

Transfer Function H(s) - представляет собой модель САУ, изображенной на рис.1, с возможностью подключения (отключения) цепи отрицательной обратной связи, позволяет ввести информацию об объекте управления в виде передаточных функций (цифровые элементы ввода - H1(s), H2(s), H3(s)), входящих в него составляющих, в том числе выбрать структуру проектируемого корректирующего устройства (элемент управления - Choice structure regulator).

Диалоговое окно Transfer Function H(s) лицевой панели ВП 1 изображено на рис.3.2.1.

Для подключения цепи обратной связи следует перевести логический элемент управления в положении Feedbackon, для отключения в положение - Feedback_off Передаточная функция обратной связи задается цифровым элементом ввода H_Feedback(s).

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Монахов, О. И. Анализ и синтез САУ с применением ЭВМ. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов. - М.: МИИТ. 2004. - 28 с.

2. Урдин, В. И. Методические указания к курсовому проектированию / В. И. Урдин, В. П. Олексеевич. - М.: МИИТ. - 1988. - 28 с.

3. Монахов, О. И. Проектирование систем управления средствами программного комплекса МВТУ 3.5. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, М. А. Мигулёва, О. В. Тырнова. - М.: МИИТ. 2006. - 37 с.

4.Монахов, О. И. Проектирование систем и средств управления средствами инструментальной системы MATLAB 6.5. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, Е. В. Александров. - М.: МИИТ. 2005. - 28 с.

5. Монахов, О.И. Проектирование систем и средств управления средствами Labview. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, С. С. Сергеев. - М.: МИИТ. 2005. - 67 с.

Библиографическая ссылка:

Монахов, О. И. Параметрический синтез САУ с помощью пакетов прикладных программ / А. И. Сафронов, О. И. Монахов, М. В. Ковалев, Е. Ю. Рындина. – М.: МГУПС (МИИТ). – 2010. – 138 с.

Ссылка на elibrary.ru:

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46326180

Вложение: Параметрический синтез САУ. Раздел 3.pdf

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ САУ С ПОМОЩЬЮ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. РАЗДЕЛ 2

Сафронов Антон Игоревич (АУИ-511), Ковалёв Максим Владимирович (АУИ-511), Рындина Екатерина Юрьевна (АУИ-511), Монахов Олег Иванович (доцент)

Аннотация:

Данные методические указания предназначены для изучения основ проектирования в рамках курса "Автоматизация проектирования систем и средств управления", а также могут быть использованы при выполнении лабораторных работ и в дипломном проектировании. Методические указания составлены в виде описания последовательности действий пользователя при работе с пакетами МВТУ, MATLAB, LABVIEW с подробными комментариями. Изучать принципы работы пакетов рекомендуется в процессе выполнения заданий, приведенных в конце каждого раздела.

Краткие "выжимки" из раздела 2:

2. Нахождение оптимальных параметров корректирующего устройства системы при помощи программного комплекса МВТУ

Рассмотрим проектирование системных средств управления средствами программного комплекса МВТУ, выполнив 30 вариант.

2.1. Исследование нескорректированной системы

Согласно [3], на первом этапе заполняем схемное окно типовыми блоками.

На втором этапе необходимо соединить элементы линиями связи.

Замечание 2.1: Очень важно, чтобы конец линии (стрелочка) попадала на входной порт блока. В противном случае соединения не будет, что приведет к неправильной работе системы.

На третьем этапе необходимо ввести параметры структурной схемы. Как было оговорено ранее, вводим параметры схемы для варианта №30. Нужно заметить, что сначала необходимо рассчитать дополнительный коэффициент усиления, используя рассогласование и угловую скорость, а также необходимо соблюдать единство единиц измерения с расчетным стандартом.
Учитывая вышеприведенные замечания, вводим параметры (рис. 2.1.3 - рис. 2.1.6).

Замечание 2.2: Обратите внимание, что вводим коэффициент усиления, равный произведению дополнительного коэффициента усиления и коэффициента усиления элементов системы.

Замечание 2.3: Обращаем ваше внимание, что коэффициент усиления интегратора учитывает передаточное число редуктора. На четвертом этапе происходит установка параметров интегрирования.

Замечание 2.4: Стоит отметить, что минимальный шаг интегрирования лучше сделать равным одной миллионной, так как при использовании некоторых методов интегрирования (например, метод Эйлера) необходимо использовать шаг, равный одной десятой от минимальной постоянной времени.

При выполнении пятого этапа происходит открытие графического окна и изменение его свойств.

Так как величина перерегулирования равна 30% (см. исходные данные для варианта №30), изменим величину Max Y и сделаем её равной 1.3.

Переходим к моделированию переходных процессов. Для этого необходимо нажать левой клавишей «мыши» на кнопку «Старт» или нажать клавишу F9.

В результате получаем ситуацию, изображенную на рисунке 2.1.10.

Нажимаем «ОК», а затем кнопку «Продолжить». В результате получаем график переходного процесса (рисунок 2.1.11).

Проводя операции, описанные в [3], редактируем графическое окно, после чего график переходного процесса принимает следующий вид.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Монахов, О. И. Анализ и синтез САУ с применением ЭВМ. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов. - М.: МИИТ. 2004. - 28 с.

2. Урдин, В. И. Методические указания к курсовому проектированию / В. И. Урдин, В. П. Олексеевич. - М.: МИИТ. - 1988. - 28 с.

3. Монахов, О. И. Проектирование систем управления средствами программного комплекса МВТУ 3.5. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, М. А. Мигулёва, О. В. Тырнова. - М.: МИИТ. 2006. - 37 с.

4.Монахов, О. И. Проектирование систем и средств управления средствами инструментальной системы MATLAB 6.5. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, Е. В. Александров. - М.: МИИТ. 2005. - 28 с.

5. Монахов, О.И. Проектирование систем и средств управления средствами Labview. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, С. С. Сергеев. - М.: МИИТ. 2005. - 67 с.

Библиографическая ссылка:

Монахов, О. И. Параметрический синтез САУ с помощью пакетов прикладных программ / А. И. Сафронов, О. И. Монахов, М. В. Ковалев, Е. Ю. Рындина. – М.: МГУПС (МИИТ). – 2010. – 138 с.

Ссылка на elibrary.ru:

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46326180

Вложение: Параметрический синтез САУ. Раздел 2.pdf

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ САУ С ПОМОЩЬЮ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. РАЗДЕЛ 1

Сафронов Антон Игоревич (АУИ-511), Ковалёв Максим Владимирович (АУИ-511), Рындина Екатерина Юрьевна (АУИ-511), Монахов Олег Иванович (доцент)

Аннотация:

Данные методические указания предназначены для изучения основ проектирования в рамках курса "Автоматизация проектирования систем и средств управления", а также могут быть использованы при выполнении лабораторных работ и в дипломном проектировании. Методические указания составлены в виде описания последовательности действий пользователя при работе с пакетами МВТУ, MATLAB, LABVIEW с подробными комментариями. Изучать принципы работы пакетов рекомендуется в процессе выполнения заданий, приведенных в конце каждого раздела.

Краткие "выжимки" раздела 1:

1. Расчёт параметров корректирующего устройства при помощи пакета прикладных программ MathLab 7.0

1.1. Системные требования: Основные требования:

- CD-ROM привод (для установки с компакт диска);
- Браузеры Netscape Navigator 4.0 и выше или Internet Explorer 4.0 и выше (для проверки обновлений программного продукта через Интернет);
- Adobe Acrobat Reader 3.0 и выше (для просмотра документации MATHLAB в формате *.PDF и их распечатки при необходимости).
Если используется лицензионный пакет MathLab 7.0:
- Некоторые виды файлов лицензии требуют наличия на сервере FLEXIm 9.2, который входит в состав программы-установщика от Math Works;
- Необходимо наличие постоянного TCP/IP для связи с сервером проверки лицензии;
- Подключенный и работоспособный USB порт для хранения лицензии вне жёстких дисковых носителей (защита от взлома).

Работоспособность MATHLAB 7.0 проверена авторами на ПК с процессором Intel CoreDuo при установленной операционной системе Windows Vista Home Basic.

Замечание 1.1: объём требуемого дискового пространства также зависит от документации и файлов, которые будут закачены из Интернета. Программа-установщик от Math Works сама проинформирует пользователя о наличии/отсутствии требуемого дискового пространства в процессе установки MATHLAB. Программа-установщик сама разграничит области установки программных продуктов в зависимости от файловых систем FAT (File Allocation Table - «Таблица Размещения Файлов») или "NTFS (New Technology File System - «Новая Технология Файловой Системы»).

Информация переведена на русский язык из файла документации MATHLAB от 26.04.2004. Файл содержится на установочном компакт диске продукта под именем «install_guide.pdf».

1.2. Начало работы с MathLab 7.0

Внимание: следите за тем, какую версию MathLab Вы используете. 7-я версия, по сравнению с версией 6.5 уже содержит значительные изменения, способные ввести Вас в заблуждение и подвергнуть сомнению правильность составления методических указаний. Ещё раз просим обратить Ваше внимание на то, что к рассмотрению представлен пакет MathLab 7.O.

Замечание 1.2: авторами подразумевается самостоятельное изучение пакета MathLab 7.0 в рамках курса «Автоматизация Проектирования Систем и Средств Управления». Посему в данных методических указаниях будут даны лишь рекомендации для решения конкретных задач, связанных с выполнением курсового проекта.

Как только Вы запустили MathLab, перед Вами открывается диалоговое окно вида, представленного на рис. 1.1. Окно состоит из трёх основных подокон (фреймов). Большой фрейм в правой части -Command Window (окно ввода команд), работающее по системе вопрос-ответ. Метка вида «»» означает, что MathLab готов выслушать Ваш вопрос. Если вопрос соответствует формату, то на него MathLab даёт ответ вида «ans = » («ans» сокращение от answer [ответ]).

Нижний левый фрейм Command History (История Команд) не представляет для нас никакого практического значения, поскольку, сам по себе является журналом учёта всех проделанных в среде MathLab операций. По нему Вы всегда сможете определить, какое из действий привело к той или иной ошибке.

А вот верхнему левому фрейму стоит уделить особое внимание, поскольку с ним и будет проводиться Ваше общение на этапе подготовки рабочего проекта. К сожалению, у фрейма нет своего постоянного имени, поскольку оно зависит от активации одной из выбранных его вкладок: Current Directory (текущая папка/директория рабочих проектов); Workspace (рабочая область, что содержит информацию о переменных, массивах и прочих программных объектах текущего рабочего проекта).

Подготовка рабочего проекта

Первый шаг, который необходимо проделать на этапе подготовки рабочего проекта, это ввести исходные данные. Для этого щёлкните на вкладке Workspace и введите последовательно во фрейме Command Window переменные с соответствующими им значениями, как показано на рис. 1.2. После ввода той или иной переменной отмечайте факт отображения этой переменной во фрейме Workspace -это важно. Вообще говоря, этот шаг проще рассматривать на примере.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Монахов, О. И. Анализ и синтез САУ с применением ЭВМ. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов. - М.: МИИТ. 2004. - 28 с.

2. Урдин, В. И. Методические указания к курсовому проектированию / В. И. Урдин, В. П. Олексеевич. - М.: МИИТ. - 1988. - 28 с.

3. Монахов, О. И. Проектирование систем управления средствами программного комплекса МВТУ 3.5. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, М. А. Мигулёва, О. В. Тырнова. - М.: МИИТ. 2006. - 37 с.

4.Монахов, О. И. Проектирование систем и средств управления средствами инструментальной системы MATLAB 6.5. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, Е. В. Александров. - М.: МИИТ. 2005. - 28 с.

5. Монахов, О.И. Проектирование систем и средств управления средствами Labview. Методические указания к курсовому проекту / О. И. Монахов, С. С. Сергеев. - М.: МИИТ. 2005. - 67 с.

Библиографическая ссылка:

Монахов, О. И. Параметрический синтез САУ с помощью пакетов прикладных программ / А. И. Сафронов, О. И. Монахов, М. В. Ковалев, Е. Ю. Рындина. – М.: МГУПС (МИИТ). – 2010. – 138 с.

Ссылка на elibrary.ru:

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46326180

Вложение: Параметрический синтез САУ. Раздел 1.pdf

СРЕДСТВА АНАЛИЗА КАЧЕСТВА ИСПОЛНЕНИЯ ПЛАНОВОГО ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

Сафронов А.И. (АУИ-511), Сидоренко В. Г. - профессор

СРЕДСТВА АНАЛИЗА КАЧЕСТВА ИСПОЛНЕНИЯ ПЛАНОВОГО ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

В настоящее время на Московском метрополитене функционирует широкий спектр средств автоматизации управления перевозочным процессом, разработанных на кафедре «Управление и информатика в технических системах» МИИТа. Одной из таких систем является автоматизированная система построения планового графика движения (АСППГД), которая является не только средством планирования перевозочного процесса (построения планового графика движения (ПГД)), но и контроля и анализа его исполнения (построения графика исполненного движения (ГИД)). ГИД представляет собой результат фактического движения поездов по линии. На сегодняшний день в системе функционирует только механизм визуального отображения ГИД, которое позволяет проводить визуальную оценку качества исполнения ПГД, которая не может быть лишена субъективизма. Данная работа посвящена вопросу автоматизации анализа качества исполнения ПГД.

На первой стадии разработки необходимо формализовать знания о ПГД и ГИД в одних и тех же терминах, к которым относятся понятия нитки графика, образа нитки графика, элемента расписания.

Синтез множеств ниток, элементов расписания, описывающих ГИД, проводится с использованием существующих и вновь создаваемых операций и процедур построения ПГД.

При этом важно учесть и отразить всевозможные маневровые передвижения, осуществляемые поездом:

- уход/выход в оборот/из оборота;
- уход/выход в/из депо;
- уход/выход в ночную расстановку/из ночной расстановки;
- начало движения с перегона;
- начало движения от станции.

Примером вновь создаваемой операции является коррекция времен хода поперегонно, что в ПГД не использовалось. Эта операция применяется в том случае, когда время хода по перегону или стоянки на станции отличается от планового, но не превысило максимально допустимого значения. При превышении времени хода по перегону на плановым более, чем на заданную величину, должна отображаться стоянка на перегоне, а не на станции.

Поезд движется по графику, если:

- необходимое условие: номер маршрута поезда должен совпадать с номером маршрута нитки планового графика, по которой идет поезд.
- достаточное условие: время начала движения поезда по перегону (начало оборота) и время окончания движения по перегону (окончание оборота) не должно отличаться от планового более чем на 15 с.

Основными показателями графика движения пассажирских поездов, принятыми на Московском метрополитене, являются:

- количество прибытий поездов, предусмотренных плановым графиком;
- количество прибывших поездов на станции назначения;
- количество опоздавших поездов;
- время опоздания в минутах;
- количество отмененных поездов;
- процент выполнения графика движения поездов;
- эксплуатационные показатели (количество поездов, поездо-километры, вагоно-километры, нулевой пробег, вагоно-километры нулевого пробега, пробег с нулевым, поездо-часы в движении, и т.д.).

В результате проведенных на кафедре «Управление и информатика в технических системах» МИИТа работ этот перечень был расширен:


- коэффициент реализации графика;
- коэффициент реализации заданных интервалов по прибытию;
- коэффициент реализации заданных интервалов по отправлению.

Авторами проведена формализация вновь введенных терминов в терминах формализации построения ПГД и ГИД.

Проверка функционирования разработанных алгоритмов проводится с использованием тренажера поездного диспетчера линий Московского метрополитена. Данный процесс является динамическим и в этом заключается основная сложность решения поставленных задач.

Библиографическая ссылка:

Сафронов, А. И. Средства анализа качества исполнения планового графика движения пассажирских поездов метрополитена / А.И. Сафронов, В.Г. Сидоренко // Труды научно-практической конференции «Неделя науки-2009. Наука МИИТа – транспорту». – М.: МИИТ. – 2009. – C. II–73-II-74.

0001 (508x700, 124Kb)

0002 (508x700, 95Kb)

ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНОВОГО ГРАФИКА

Сафронов А.И. (АУИ-511), Ковалёв М.В. (АУИ-511), Сидоренко В. Г. - профессор

ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНОВОГО ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА (АСППГД)

Информация в АСППГД может представляться в графическом и текстовом виде.
Информация о движении маршрутов по линии метрополитена представляется в графическом виде в форме ПГД (плановый график движения) или ГО (график оборота). ПГД представляет собой множество образов ниток.
Процесс отображения образов ниток включает в себя следующие этапы:

- отображение информации о движении поездов на главных путях, которое включает в себя расчет коэффициента наклона, определение точек начала и конца нитки, точек перелома нитки, отображение сверхрежимных стоянок.
- отображение информации о движении поездов на станционных путях, которое зависит от следующих факторов: станция конечная или промежуточная; маршрут просто оборачивается или уходит на ночную расстановку;
- отображение информации о движении поездов при переходе с линии на линию;
- отображение информации о движении поездов в депо.

Перечисленная выше информация может корректироваться путем выбора объекта на форме. Выбранный объект определяется точкой нажатия на левую кнопку манипулятора «мышь» или путем последовательного перемещения по ниткам с использованием элементов управления, размещенных на панели инструментов (перейти к предыдущей, следующей нитке или поезду, найти первую или последнюю нитку последовательности, найти нитку с заданным номером поезда). Далее на выбранной нитке определяется тип точки, над которой выполняется коррекция: перегон, станция, депо. Авторами разработана процедура коррекции времени хода по соединительным путям депо и времени стоянки на станции после выхода из депо.
В текстовом виде отображается информация о некоторых параметрах ниток (номер поезда, номер маршрута) и интегральных характеристиках графика, например: парность, эксплуатационные измерители, количество маршрутов, находящихся в депо в текущий момент времени и т.д. Эта информация формируется на базе анализа ниток планового графика.
Авторами разработан алгоритм определения количества маршрутов, находящихся в депо в текущий момент времени, который включает в себя следующие основные этапы:

- заполнение коллекция ниток, относящихся к каждому из маршрутов депо;
- если маршрут не назначен ни на одну нитку, и он ночевал в депо, то считаем, что он там и находится;
- если первая нитка, на которую назначен маршрут, начинает движение позже текущего момента времени, и маршрут ночевал в депо, то считаем, что он там и находится;
- если последняя нитка, на которую назначен маршрут, заканчивает движение раньше текущего момента времени, и маршрут ушел в депо, то считаем, что он там и находится;
- если маршрут по нитке уходит в депо раньше текущего момента времени, а выходит из него по следующей нитке позже, то считаем, что он находится в депо;
- во всех остальных случаях считаем, что маршрут на линии.

Библиографическая ссылка:

Сафронов, А. И. Формализация задач отображения информации в автоматизированной системе построения планового графика движения пассажирских поездов метрополитена (АСППГД) / А.И. Сафронов, М.В. Ковалёв, В.Г. Сидоренко // Труды научно-практической конференции «Неделя науки-2009. Наука МИИТа – транспорту». – М.: МИИТ. – 2009. – C. II–49.

0001 (508x700, 130Kb)