Имитационное моделирование систем управления движением

[Алеко Михаил]

Исполнитель: Алеко Михаил Александрович, 641-об
Научный руководитель: Рыбалёв Андрей Николаевич
Тема: "Имитационное моделирование систем управления движением"

     Имитационное моделирование - метод исследования объектов, основанный на том, что изучаемый объект заменяется имитирующим объектом. С имитирующим объектом проводят эксперименты (не прибегая к экспериментам на реальном объекте) и в результате получают информацию об изучаемом объекте. Имитирующий объект при этом являет из себя информационный объект. Цель имитационного моделирования - получение приближенных знаний о некотором параметре объекта, не производя непосредственное измерение его значений. Понятно, что это необходимо тогда и только тогда, когда измерение невозможно, или оно стоит дороже проведения имитации. При этом для изучения этого параметра мы можем пользоваться другими известными параметрами объекта и моделью его конструкции. Допуская, что модель конструкции достаточно точно описывает объект, предполагается, что полученные в ходе имитации статистические распределения значений параметра моделирующего объекта будут в той или иной степени совпадать с распределением значений параметра реального объекта.
          В данном проекте подробно изучено имитационное моделирование систем управления движением с помощью таких программах как SolodWorks, MatLab Simulink и CoDeSys. В качестве примера была сделана рабочая модель козлового крана и написана для него программа управления в ручном и автоматическом режиме.

ПРИМЕР

       В качестве примера рассмотрим простейшую модель движения на примере куба, который перемещается по двум осям по какому-то основанию. Для этого нам понадобятся такие программы как SolidWorks, MATLAB Simulink и пакет Simscape Multibody Link (Ключевой элемент всего этого волшебства, без него невозможно создать то что мы задумали. Инструкция по его установке находится в файле КП), СoDeSys и виртуальный ПЛК PLCwinNT.
       Первым делом создаем 3D-модель куба и снования.

       После эти две детали объединим в сборку. И уже сборку экспортируем в Simulink модель с помощью Simscape Multibody Link.

       Сохраняем в формате XML и в появившемся командном окне MATLAB пишем команду mech_import('путь\имя файла.xml'), нажимаем ввод и у нас создается Simulink модель нашей системы, которую сохраняем и дорабатываем для правильной работы.

       Доработали модели, сделали ей программу управления в CoDeSys и соединили это все с помощью OPC сервера. В итоге мы получили рабочую модель управления движением куба по основанию.

Нажмите на картинку чтобы посмотреть GIF файл

Более обширный пример можно посмотреть во вложении

[ran]

Нужно еще выложить доклад с кратким изложением работы.

[Алеко Михаил]

Сделано

[ran]

Как-то мало. Комиссия не удовлетворена. Тему надо раскрыть. С рисунками и видео (через ссылки).

[Алеко Михаил]

Понял, сделаем.

[Алеко Михаил]

Готово

[ran]

В общем все довольно неплохо, но есть над чем поработать:
1) в текстовой части не описана 3D-модель крана;
2) у Дорофеевой текстовая часть такая же как у Вас.
"Совмещая" эти две проблемы, можете сами сделать вывод, как быть.

[Алеко Михаил]

Понял, доработаю.

[Алеко Михаил]

Доработал, проверяйте.

[RVL]

Добрый день, Михаил!
Ответьте на следующие вопросы.
1. Что за тензоры моментов инерции элементов?
2. Цитата: "При этом для изучения этого параметра мы можем пользоваться другими известными параметрами объекта и моделью его конструкции".
Какой параметр крана вы имитируете?

3. Цитата: "Допуская, что модель конструкции достаточно точно описывает объект, предполагается, что полученные в ходе имитации статистические распределения значений параметра моделирующего объекта будут в той или иной степени совпадать с распределением значений параметра реального объекта".
Как вы получаете статистическое распределения значений параметра моделирующего объекта?
4. Цитата: "Подробно последовательность действий, осуществляемых при
подключении контроллеров системы CoDeSys через OPC-сервер к
компьютеру, описана в  ."
Где описана?
5. Как расположены оси на мостовом кране?
6. Зачем нужна кнопка фиксации кнопки?
7. Есть смысл имитировать реальные органы управления краном?
8. Почему для программирования в CodeSYS был выбран язык ST?

[Алеко Михаил]

И вам доброго дня, Владислав Леонидович!

Поделили вопросы на двоих с Дорофеевой, так как проект общий.
Я взял с 5 по 8.

5) У каждой модели свои оси и расположены они так как мы их расположили еще в программе SolidWorks.
6) Кнопка фиксации нужна для того чтобы не удерживать кнопку все время, можно просто ее зафиксировать и отпустить в нужном нам месте, ну или рядом с ним чтобы уже довести до места обычной кнопкой.
7) Не знаю какие именно вы имеете ввиду органы, но могу сказать что конечно имеет если это необходимо и без них нельзя обойтись.
8) Язык ST был выбран потому-что я так захотел (ну и язык простой, понятный, не сложный в написании), естественно можно было выбрать любой из языков (представленных в  CoDeSys) и даже скомбинировать их, а потом запрограммировать систему так как нам необходимо.

Также исправили недочет указанный в четвертом вопросе (см. во вложении).

[Tanya]

1) Тензор инерции -- в механике абсолютно твёрдого тела -- тензорная величина, связывающая момент импульса тела и кинетическую энергию его вращения с угловой скоростью
Мы их не определяли так как ," Для упрощения моделирования в среде Simscape Multiboby Link, компания MATHWORKS разработала специализированный CAD-транслятор, обеспечивающий создание динамических моделей механизмов в среде Simscape Multibody Link на основе их твердотельных моделей разработанных в CAD-системах. При применении CAD-транслятора тензоры моментов инерции и присоединительные размеры передаются из CAD-системы в Simscape Multibody Link без изменений, при этом, работоспособность моделей проверяется в CAD-системе посредством установления правильных связей между деталями механизма. Такой подход значительно облегчает задачу и расширяет возможности имитационного моделирования мехатронных систем." т.е. программа сама определяет их
2) Во введении говорится про технологию в целом , а в нашем случае была сделана имитация управления движением  крана и никакого акцента на параметрах сделано не было.
3) Опят же во введении говорится про технологию в целом, в нашем случае мы ничего такого не определяем и не получаем.
4) исправили ,просто забыли добавить отсылку к книге

[mds]

...Ключевой элемент всего этого волшебства, без него невозможно создать то что мы задумали.

Это  не оспоримо.

[RVL]

5) У каждой модели свои оси и расположены они так как мы их расположили еще в программе SolidWorks.

Модель отображает оригинал, как расположены оси мостового крана и какую систему координат вы используете?

[Алеко Михаил]

Для обозначения объекта в пространстве используется правосторонняя трехмерная система координат (x, y, z).
В нашем случае положение крана задаётся по оси X с помощью кабины, по оси Y крюка, а по оси Z положение задает основание(ноги) крана.