ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.02.2025
Просмотров: 7902
Скачиваний: 1
СОДЕРЖАНИЕ
Министерство образования и науки Российской Федерации
1. Современное состояние проблемы моделирования систем
1.1. Моделирование как метод научного познания. Философские аспекты моделирования
1.2. Использование моделирования при исследовании и проектировании систем
1.2.1. Особенности разработки систем
1.2.2. Особенности использования моделей
1.2.3. Перспективы развития методов и средств моделирования систем
2. Основные понятия теории моделирования систем
2.1. Принцип системного подхода в моделировании систем
2.1.1. Структура системы – совокупность связей между элементами системы
2.1.2. Экспериментальные исследования систем
2.2. Стадии разработки моделей
2.3.2. Основные понятия теории размерности
2.4. Общая характеристика проблемы моделирования систем
2.4.2. Характеристики моделей систем
2.4.3. Цели моделирования систем
2.5. Классификация видов и методов моделирования систем
2.5.1. Классификационные признаки
2.5.2. Математическое моделирование.
2.7. Разработка вычислительного метода
2.8. Проверка (тестирование) модели
3. Математическое моделирование
3.1. Задачи и цели исследования математических моделей
3.2. Методология математического моделирования. Системный анализ
3.2.2. Этапы системного анализа и декомпозиция
3.3. Классификация математических моделей
3.4. Методы формализованного описания системы
3.4.1. Математическая модель по “входу-выходу”
3.4.2. Математическая модель в пространстве состояний
3.4.3. Описание линейных систем в пространстве состояний
3.4.4. Реализация систем в пространстве состояний
3.5. Методы построения математических моделей и их применение в сапр
3.5.1. Методы построения математических моделей
3.5.2. Математические модели с точки зрения сапр
3.5.4. Методика составления уравнений динамики элементов сау
3.6. Математические модели системы управления. Понятие об оптимальном управлении
4. Экспериментальное определение динамических характеристик объектов моделирования
4.1. Понятие о динамических характеристиках объектов
4.2. Определение динамических характеристик элементов систем по временным характеристикам
4.2.1. Определение статических характеристик
4.2.2. Определение динамических характеристик объектов с помощью периодических воздействий
4.4.1. Временные характеристики и их свойства
4.4.2. Определение характеристик апериодического звена
4.4.3. Определение характеристик колебательного звена
4.3. Формы описания динамических свойств объектов
4.4. Синтез пассивных двухполюсников и четырехполюсников
4.3.1. Разложение передаточной функции активного четырехполюсника
4.3.2. Способы синтеза двухполюсников
4.5. Экспериментальная отработка характеристик системы управления движущимся объектом
4.5.2. Алгоритмы обработки внешнетраекторных измерений
5. Динамические свойства воспринимающих элементов и датчиков
5.1. Основные определения и понятия
5.2. Основные характеристики датчиков
5.2.2. Чувствительность датчиков
5.3. Схемы формирования сигналов пассивных датчиков
5.4.1. Определения и основные зависимости
5.4.4. Тепловые приемники излучения
5.5.1. Методы измерения температуры
5.6. Датчики положения и перемещения
5.6.1. Методы определения положения и перемещения
5.6.2. Резисторные потенциометры
5.8.1. Электродинамическая тахометрия
5.9. Датчики ускорения, вибрации и удара
5.9.2. Принцип действия сейсмических датчиков
5.10. Датчики скорости, расхода и уровня жидкости
5.10.2 Датчики и методы измерения скорости жидкости
5.10.3. Измерение расхода жидкости
5.10.4. Измерение и указание уровня жидкости
5.12.1. Распространение плоской волны
5.12.2. Распространение трехмерной волны
5.12.4. Измерение интенсивности
6. Основы технологии имитационного моделирования
6.1. Основные определения и понятия
6.2. Область применения и классификация имитационных моделей
6.3. Описание поведения системы
6.3.2. Методика моделирования случайных факторов
6.3.3. Два подхода к моделированию случайных чисел
6.4. Оценка качества псевдослучайных чисел
6.5. Оценка качества имитационного моделирования
7.1. Полунатурное моделирование
7.1.2. Автоматизация испытаний на основе полунатурного моделирования
8. Анализ систем управления с эвм
8.2. Особенности систем управления с эвм
8.2. Основные положения из теории дискретных линейных систем
8.2.2. Линейные системы с постоянными параметрами
8.2.3.1. Решение разностных уравнений методом прямой подстановки
8.3. Расчет цифровых фильтров по фильтрам непрерывного времени
8.3.1 Методика синтеза цифровых фильтров. Общие положения
8.3.2 Методы дискретизации аналоговых фильтров
9. Моделирование свойств объектов с помощью системыMatLab
9.2. MatLab как научный калькулятор
9.2.3. Простейшие операции с векторами и матрицами
9.2.4. Некоторые функции прикладной численной математики
9.2.5. Построение простейших графиков
9.3. Исследование линейных стационарных систем (лсс)
9.3.1. Классы пакета control.L
9.3.2. Ввод и преобразование моделей
9.4. Моделирование динамических процессов с помощью подсистемы MatLab simulink
9.4.1. Краткие сведения о подсистеме MatLab simulink
9.4.2. Запуск подсистемы simulink
9.4.4. Некоторые основные приемы подготовки и редактирования модели
9.4.5. Установка параметров моделирования и его выполнение
9.2.2. Результат составления модели
Приложения п1. Динамические характеристики объектов моделирования
П2. Примеры составление функциональной и структурной схемы динамической системы
П2.2. Система сопровождения цели
П2.3. Система автоматического наведения летательного аппарата на объект
П2.4. Система управления уровнем жидкости
Пусть степени числителя и знаменателя одинаковы и равны m. Тогда нужно определить первый член частного и результат записать так:
(4.21)
Далее нужно найти
первый член частного
,
которая будет содержатьs,
т.к. степень
на единицу выше степени
,
т.е.:
.
(4.22)
Подставив (4.22) в (4.21), получим:
.
(4.23)
Продолжение этого процесса приводит к искомому разложению
.
(4.24)
Из разложения
(4.24)
следует, что
есть полное сопротивление схемы,
изображенной на рисунке4.12.
В
случае, когда степень числителя на
единицу меньше степени знаменателя,
полное сопротивление
можно представить в виде:
и затем начать разложение его в непрерывную дробь. В результате получим:
.
(4.25)
П
о
разложению (4.25)
можно получить соответствующую RC-схему
полного сопротивления для рассматриваемого
случая:
Пример
Активный четырехполюсник постоянного тока, выполняемый по схеме, представленной на рисунке 4.11, должен иметь следующую передаточную функцию:
.
Выяснить,
как должны быть выполнены соответствующие
двухполюсники
и
.
Решение.
Преобразуем выражение требуемой передаточной функции.
или
.
Ориентируясь на
формулу
,
выберем передаточные функции двухполюсников
так, чтобы они удовлетворяли условиям
реализуемости:
.
Найдем схему и параметры двухполюсника обратной связи первым способом.
По формулам (4.13) и (4.14) имеем:
.
Н
а
основании таблицы4.2
определим,
что двухполюсник может быть выполнен
по схеме, показанной на рисунке 4.14
со следующими
элементами:
R=2 МОм; R1 = 150/25 = 6 МОм; с1 = 1/150 0.0667 мкф.
Далее найдем схему и параметры двухполюсника прямой цепи тем же способом.
По выражениям (4.13) и (4.14) определим:
;
На
основании полученного разложения
и таблицы4.2
схема двухполюсника будет иметь вид,
представленный на рисунке 4.15.
Определим значения ее элементов:
R1 = 47.5/10 = 4.75 МОм;
с1 = 1/47.5 0.0211 мкф;
R2 = 112.5/50 = 2.25 МОм;
с2 =1/112.5 0.0089 мкф; R = 1 МОм.
4.5. Экспериментальная отработка характеристик системы управления движущимся объектом
4.5.1. Общие положения
Выше были рассмотрены вопросы экспериментального определения характеристик простых динамических объектов, элементарных устройств.
В общем случае возникают проблемы экспериментального исследования системы в целом, состоящей из таких элементарных устройств. Задачей такого исследования является оценка характеристик реальной системы, обеспечиваемых в процессе эксплуатации в реальных (натурных) условиях.
Целью таких экспериментов (натурных работ) является получение ряда показателей функционирования системы - вектора выходных характеристик. Элементами такого вектора являются частные показатели, по которым можно судить об эффективности системы в целом, о ее соответствии требованиям, при обеспечении которых достигается выполнение функционального предназначения системы.
Полученные результаты натурных исследований позволяют (по разработанным предварительно соответствующим методикам) оценивать взаимное соответствие ожидаемых (на основании математического, полунатурного моделирования, а также макетирования) и фактических характеристик системы.
Критерием соответствия является разница между характеристиками: реальными (натурными) и ожидаемыми (теоретическими).
Идеальным является случай, когда данная разница (ошибка) нулевая или близка к нулю.
В случае значительного расхождения характеристик возникает необходимость выяснить причину такого различия. Такими причинами могут быть:
- несоответствие характеристик системы требованиям;
- неадекватность теоретических моделей.
Именно экспериментальные исследования позволяют разрешить данную проблему.
1. Если адекватность используемых математических моделей не вызывает сомнений и они проверены на других системах, то в этом случае можно уверенно считать, что результаты моделирования достоверны. В таком случае указанная выше разница результатов свидетельствует об отступлениях характеристик системы от требований технического задания.
Необходима доработка элементов системы или корректировка их параметров.
2. Если полученные в натуре результаты функционирования системы или ее элементов не противоречат общим законам природы, на каких основаны принципы их работы, то причиной расхождения результатов может являться неадекватность математических моделей системы или ее элементов.
Необходима корректировка моделей.
В обоих этих случаях исходным материалом для анализа является вектор выходных характеристик системы.
Таким вектором для системы управления движущимся объектом является траектория его движения и параметров такой траектории (скорость движения; кинематические перегрузки – осевые, боковые; углы наклона траектории к выбранной системе координат).
По виду траектории объекта и ее характеристикам можно оценить динамические свойства самого объекта, а также отдельные параметры элементов системы управления объектом.
Аналогами таких систем могут служить динамические объекты с автоматической системой управления - беспилотные летательные аппараты, космические объекты и др.
Для определения траекторий полета таких объектов и ее характеристик используются системы внешнетраекторных измерений (ВТИ).
4.5.2. Алгоритмы обработки внешнетраекторных измерений
4.5.2.1. Система координат и состав измерительной системы
Расчет координат производится в прямоугольной системе координат OXYZ, в которой ось OX направлена горизонтально (обычно оно примерно соответствует направлению движения объекта); ось OY направлена вертикально вверх; ось OZ образует правую систему координат.
Система измерений, служащая для измерения положения движущегося объекта включает в себя:
- теодолиты с устройствами регистрации траектории движущегося объекта (обычно на видеоматрицу) – не менее 2-х;
- систему единого времени;
- устройства вывода угловых координат объекта с видеокарты для формирования массива результатов измерений;
- программа обработки результатов измерений.
Исходными данными являются координаты расположения теодолитов в выбранной системе координат (стартовой).
Схема расположения теодолитов в выбранной прямоугольной (декартовой) системе координат представлена на рисунке 4.16, где введены следующие обозначения:
1, 2 - углы в горизонтальной плоскости (углы азимута) - углы между проекциями оптических осей теодолитов (радиус-векторов «теодолит1 - объект» и «теодолит2 - объект») и вертикальной плоскостью, проходящей через оптические оси теодолитов;
ε1, ε2 - углы в вертикальной плоскости (углы места) – углы между горизонтальной плоскостью и оптическими осями теодолитов, направленных на объект.
З
десь
стрелками показаны обычно принимаемые
положительные направления отсчетов
углов в горизонтальной и вертикальной
плоскости.
4.5.2.2. Определение параметров траектории объекта по внешнетраекторным измерениям
Определение параметров траектории объекта по внешнетраекторным измерениям включает в себя следующие этапы:
- предварительная подготовка данных;
- определение траекторных параметров объекта;
- сглаживание траектории.
Предварительная
подготовка
данных сводится к измерению текущих
угловых координат объекта в выбранной
системе координат OXYZ
(углов
1,
2,
ε1,
ε2)
в процессе
его движения с шагом дискретности
T,
равным периоду видеосъемки. Шаг
дискретности определяется как
,
где
- частота съемки.