Дейности

Тя представлява лабораторно оборудване, чието динамично поведение наподобява това на хеликоптер. От гледна точка на теория на управлението илюстрира многомерна и нелинейна система от висок ред. Механичната система се състои от греда, която може да се върти около центъра си едновременно в хоризонтална и вертикална равнина. В двата края на гредата се намират ротори (главен и опашен), които се задвижват от постояннотокови двигатели. При хеликоптера аеродинамичната сила се управлява чрез промяна на ъгъла на атаката. В това лабораторно оборудване ъгълът на атаката е фиксиран, а аеродинамичната сила се управлява чрез промяна на скоростта на роторите. Ето защо управляващите въздействия са захранващите напрежения на двигателите. Промяната на напрежението води до промяна на ъгловата скорост на роторите, което от своя страна до промяна на положението на гредата. Наблюдава се силно влияние между каналите на управление – всеки ротор влияе и върху двата ъгъла на отклонение - в хоризонталната (по азимут) и вертикалната равнина (по тангаж). Управляващият софтуер е реализиран в средата на PC и използва RTW toolbox на MATLAB ®. Той дава възможност да въде извършвана on-line идентификация, моделиране на системата за управление, синтез и симулиране, както и реализиране на различни управляващи алгоритми в реално време.

  СИСТЕМА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА МАГНИТНА ЛЕВИТАЦИЯ

Явлението магнитна левитация намира много практически приложения, някои от които са свързани със съвременните транспортни средства – високоскоростните влакове на магнитна възглавница. Лабораторният модел на системата за магнитна левитация включва физически модел на процеса, който се състои от два електромагнита, феромагнитна сфера, датчик за положение, както и драйвери, компютърен интерфейс и среда за управление в реално време RTW на MATLAB®. Целта на системата за управление е да се управлява положението на феромагнитната сфера във въздушната междина между двата електромагнита, чрез управление на тока през тези електромагнити. Системата е неустойчива в отворен контур и представлява типичен обект, върху който могат да се направят ред изследвания, свързани със задачи на анализа и синтеза на системи за управление.

МОДУЛНА МЕХАТРОННА СЕРВОСИСТЕМА

Системите за сервоуправление са едни от най-важните и широко използвани системи за автоматично управление. Проектирането на сервоуправление обикновено е свързано с решаване на следните задачи: стабилизация на скоростта на двигателя при променлив товар и промяна на скоростта на двигателя от външно задание. Лабораторният физически модел се състои от сервомеханизъм с цифрово управление и софтуер, подходящ за работа в реално време. Сервосистемата се състои от няколко модула монтирани на метална релса и куплирани един към друг. Модулите са подредени във верига, в началото на която са разположени постояннотоков двигател и тахогенератор, а в края - скоростна кутия и следящ диск. При завъртане на двигателя се активират инерционният модул, луфт, енкодер, магнитна спирачка и скоростна кутия със следящия диск. Ъгълът на завъртане на вала на двигателя се определя чрез енкодер и допълнително чрез тахогенератор. Този стенд дава възможност да бъде изследван широк спектър алгорими за управление – класически и в пространство на състоянията, адаптивни регулатори съчетани с адаптивно оценяване и компенсация на смущения в съпротивителния момент.

СИСТЕМА ОТ СВЪРЗАНИ РЕЗЕРВОАРИ

Системата от свързани резервоари е свързана със задачата за управление на ниво, която се среща в много индустриални приложения. Лабораторният стенд се състои от три отделни резервоара, разположени един над друг и захранвани чрез регулируеми вентили. Един от резервоарите има постоянно сечение, а другите са с променливо сечение поради тяхната сферична или пирамидална форма. Това конструктивно изпълнение внася нелинейности в системата. Системата е многомерна с три регулируеми величини, представляващи нивото в трите резервоара и с до четири входни въздействия. Целта на управлението е да се стабилизира нивото във всеки резервоар чрез управление на дебита на помпата и/или регулируемите вентили. Системата е проектирана да работи с външен цифров контролер, който е реализиран чрез PC. Той осъществява комуникация със сензорите за ниво, регулируемите вентили и помпата чрез входно-изходния и силовия интерфейс. Входно-изходният интерфейс се управлява от сотуер за работа в реално време, който работи в средата на MATLAB/ Simulink RTW/RT-CON. Този лабораторен стенд дава възможност да се изучат и практически да се изследват чрез експерименти в реално време на линейни и нелинейни закони за управление в условия на технологични ограничения за дебита на помпата и вентилите, при наличие на шум в измерванията и възможност за симулиране на смущения.

ОБЪРНАТО МАХАЛО

Този лабораторен стенд може да се счита за физически модел на голям брой реални обекти за управление. Такива обекти има в роботиката, където често се управлява положението на единична греда, като се упражнява сила в единия й край. Системата за балансиране представлява демонстрационен модел, илюстриращ проблема за стабилизиране на полет на ракета. Пристанищният кран е друг пример за нелинейна електромеханична система със сложно динамично поведение. Изброените примери за обекти могат да се моделират физически чрез стенда с просто единично махало в устойчиво и неустойчиво равновесно състояние. Лабораторният стенд (системата махало-количка) се състои от греда, закрепена на количка, така че гредата да може да се люлее само във вертикалната равнина. Количката се задвижва от постояннотоков двигател. Задачата за управление на махалото е да се доведе гредата до едно от равновесните състояния. За предпочитане е това да стане възможно най-бързо, с малко колебания, без да се допуска ъгловата и линейната скорости да са прекалено големи и без да се достигат ограниченията за управлението. След достигане на желаното положение е необходимо да се задържи системата в това състояние, въпреки наличието на смущения.