Introducere in programul Matlab

Disciplina:

Bazele Sistemelor Automate

Laboratorul Nr. 1

Titlul:

Prezentarea structurii laboratorului, introducere in programul Matlab

Obiectivele laboratorului:

        Prezentarea temelor care vor fi abordate la laboratorul disciplinei Bazele Sistemelor Automate

        Prezentarea unor elemente introductive in utilizarea softului Matlab

Temele care vor fi abordate la disciplina Bazele Sistemelor Automate sunt:

Titlul temei

Nr. de ore consacrate

1. Prezentarea structurii laboratorului, introducere in programul Matlab

2. Introducere in Matlab

3. Introducere in SimuLink

4. Utilizarea softului Matlab - Simulink in transcrierea modelelor dinamice

5. Rezolvarea ecuatiilor diferentiale si a celor cu diferente finite, cu ajutorul programelor Matlab - Simulink

6. Algebra diagramelor in Matlab si in Simulink

7. Utilizarea pachetului de programe Control Toolbox pentru analiza sistemelor

8. Sinteza analitica a controlerului, simularea comportamentului sistemului automat

9. Utilizarea pachetului de programe Control Toolbox pentru sinteza controlerelor continue cu structura fixa, utilizarea metodei locul radacinilor

10. Simularea achizitiilor de date

11. Sinteza controlerului cu structura fixa, simularea comportamentului sistemului automat

13.Incheierea orelor de laborator, recuperari

2

2

2

2

2

2

2

2

4

2

4

2

Obs:

         prezenta la orele de laborator este obligatorie;

         exista posibilitatea recuperarii a doua laboratoare (in cadrul laboratorului 13),

         inchiderea situatiei va fi facuta in cadrul laboratorului 13 pe baza referatelor prezentate de studenti;

         se mentioneaza faptul ca procentul laboratorului la nota finala este de 20%

Elemente introductive in utilizarea softului Matlab

Caracteristicile exceptionale ale softului MATLAB au condus la utilizarea acestuia in urmatoarele directii:

        Posibilitatea de implementare a algoritmilor de analiza a sistemelor dinamice, permite obtinerea unor rezultate sub forma de baze de date sau reprezentari grafice, rezultate care pot fi apoi prelucrate prin metode numerice specifice;

        Proiectarea controlerului, sinteza elementului de control prin implementarea de algoritmi noi sau prin utilizarea unor functii specifice continute de acest soft;

        Interconectarea cu alte programe de modelare in scopul realizarii unui prototip virtual;

        Experimentarea numerica - simularea solutiei propuse, prin utilizarea unui mediu de programare grafica denumit Simulink, permite vizualizarea comportamentului sistemului controlat, atat sub forma unei colectii de date cat si sub forma unor reprezentari grafice;

        Experimentarea solutiei propuse prin conducerea directa a procesului interfatat de placi ce achizitie si control specifice.

MATLAB este un pachet de programe dedicat calculului numeric si reprezentarilor grafice. Utilizat in domeniul stiintei abordeaza analiza numerica, calculul matriceal si reprezentarile grafice intr-un mod natural, similar abordarii matematice, evitand astfel, in mare masura programarea traditionala [GHI95]. Datorita dezvoltarii sale continue acest soft a devenit unul de referinta in mediile universitare, precum si in domeniile cercetarii si rezolvarii practice a problemelor. Dintre resursele de calcul si reprezentare grafica ale MATLAB-ului se mentioneaza urmatoarele [GHI95]:

1.      Operatii matematice fundamentale;

2.      Algebra liniara si functii matriceale;

3.      Analiza datelor si transformata Fourier;

4.      Analiza numerica neliniara;

5.      Programare;

6.      Reprezentari grafice 2D si 3D;

7.      Utilizarea interfetei grafice etc.

Structura programului este sub forma unui nucleu central, inconjurat de aplicatii specifice numite TOOLBOX, care sunt colectii de functii dedicate acestor aplicatii. In acest sens pot fi enumerate urmatoarele TOOLBOX-uri:

        SIMULINK este un mediu de utilizare al softului MATLAB dedicat simularii sistemelor dinamice. Beneficiind de o interfata deosebit de prietenoasa, este o proiectie a functiilor MATLAB si TOOLBOX, materializate prin intermediul diferitelor iconuri care pot fi interconectate sub forma unor diagrame bloc. In esenta SIMULINK-ul este un motor care rezolva ecuatiile diferentiale corespunzatoare sistemelor

        CONTROL SYSTEM DESIGN este utilizat pentru analiza si proiectarea sistemelor automate de control si contine:

         Tehnici moderne si clasice;

         Sisteme de tip continuu si discret;

         Determinarea functiilor de transfer ale modelelor;

         Operarea in spatiul starilor;

         Interconectarea sistemelor;

         Transformarea modului de reprezentare a modelelor;

         Raspunsul in frecventa: Bode, Nyquist, Nichols;

         Metoda locului radacinilor

        ROBUST CONTROL este un instrument pentru sinteza sistemelor care trebuie sa functioneze in conditii de incertitudine si contine:

         Sinteza controlului optimal;

         Reducerea modelului la valori singulare;

         Factorizarea spectrala si construirea modelelor;

        OPTIMIZATION este o colectie de functii utilizata pentru optimizarea liniara si neliniara;

        SIGNAL PROCESSING recomandat pentru procesarea semnalelor si analiza seriilor temporale;

        IMAGE PROCESSING recomandat pentru procesarea imaginilor si a semnalelor bidimensiomnale;

        NEURAL NETWORK utilizat la proiectare si simularea retelelor neuronale;modelate prin interconectarea blocurilor icon.