نمایش و شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت

نمایش و شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت

یک آموزش پروژه محور همراه با مثال های کاربردی

  • مدت دوره 76 دقیقه
  • مدرس ابراهیم بابازاده مهربانی
  • دریافت دانلود سریع و آنی در ایمیل شما

۳۲,۰۰۰ تومان ۱۹,۰۰۰ تومانافزودن به سبد خرید

ابراهیم بابازاده مهربانی

ابراهیم بابازاده مهربانی

ابراهیم بابازاده مهربانی هستم. فارغ التحصیل مهندسی مکانیک گرایش دینامیک و کنترل از دانشگاه صنعتی زمینه مطالعاتی اینجانب کنترل و تخمین انواع سیستم های دینامیکی می باشد.

معرفی دوره

در آموزش ” شبیه سازی سیستم های دینامیکی در فضای حالت در متلب” ابتدا به بررسی و تحلیل سیستم های دینامیکی در فضای حالت بصورت تئوری پرداخته شده و سپس با انجام پروژه های مختلف بصورت عملی در متلب و سیمولینک به بررسی آن ها در فضای شبیه سازی می پردازیم‌.

شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت اولین پست از مجموعه پست های ارتباط مکانیک با متلب از سایت توتیک می باشد. این آموزش برای رشته های زیر مناسب خواهد بود:
  1. مهندسی برق
  2. مهندسی مکانیک
  3. مهندسی مکاترونیک
  4. مهندسی هوافضا
  5. مهندسی پزشکی
همچنین دروسی که این آموزش برای آنها مناسب است عبارتند از :
  1. کنترل کلاسیک دوره کارشناسی
  2. کنترل مدرن دوره ارشد
  3. رباتیک دوره کارشناسی و ارشد
  4. کنترل هوشمند دوره ارشد
  5. شناسایی سیستم دوره کارشناسی و ارشد
  6. کنترل غیرخطی دوره ارشد
  7. کنترل بهینه دوره ارشد

شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت : چرا سیستم خطی؟

تمام سیستم­های موجود در طبیعت غیر خطی هستند. کار با سیستم ­های غیر خطی بسیار سخت است. در برخی مواقع توسط فرمول­ های ریاضی یک روش جامع برای این سیستم ها ارائه نشده است. به دلیل وجود این کمبود­ها به بررسی سیستم های خطی می پردازیم. همه سیستم های غیرخطی را میتوانیم حول نقطه تعادل و یا نقطه کار آن سیستم به یک سیستم خطی تبدیل کنیم. سیستم های خطی را بصورت تابع تبدیل و فرم فضای حالت نمایش می دهند. نمایش سیستم بصورت تابع دلیل و در فضای لاپلاس که در کنترل کلاسیک کاربرد زیادی دارد هیچ اطلاعاتی را در مورد حالت­ های سیستم و اینکه چه اتفاقاتی در سیستم رخ می دهد در اختیار ما قرار نمی دهد. پس ما نیاز به بررسی حالت­ ­ها سیستم و اتفاقات سیستم داریم. از این دست می توان به کنترل پذیری و مشاهده پذیری سیستم اشاره کرد. این موارد ما را به بررسی سیستم در فضای حالت سوق می­دهد. که کنترل مُدرن به بررسی سیستم ها در فضای حالت می­پردازد!
حتما بخوانید:  طراحی کنترل کننده فیدبک حالت برای سیستم های خطی در متلب + ویدیو
 

نمایش شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت

سیستم ها را در فضای حالت به شکل زیر نمایش می­دهند:سیستم خطی در فضای حالتکه معادله اول معادله حالت سیستم است. معادله دوم نیز معادله خروجی. ماتریس­های A و B و C و D ماتریس های سیستم هستند.هدف ما در این آموزش شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت در نرم افزار متلب و سیمولینک است. شبیه سازی سیستم ها اولین مرحله در طراحی کنترل کننده و تخمین گر ها برای سیستم می باشد. مثلا با شبیه سازی می توانیم در مورد پایداری آن سیستم اطلاعات کسب کنیم. و یا اینکه بدانیم سیستم کنترل پذیر هست یا خیر. این قبیل اطلاعات با استفاده از شبیه سازی سیستم ها بدست می آیند.

چگونگی شبیه سازی سیستم های خطی در فضای حالت

شبیه ­سازی سیستم در نرم افزار متلب با داشتن ماتریس های آن سیستم صورت می گیرد!ماتریس های سیستم هر مجموعه ای، از معادلات دینامیکی سیستم ها بدست می آیند. که این معادلات هم با مدل سازی سیستم قابل دستیابی هستند. مدل سازی سیستم ها با توجه به نوع سیستم اعم از مکانیکی یا الکتریکی بودن آن سیستم ها از طرق مختلفی قابل استخراج است. با داشتن ماتریس های سیستم، در نرم افزار متلب می توانیم با استفاده از دستوراتی سیستم مورد نظر را شبیه سازی کنیم . یکی از این دستورات مهم دستور lsim است. در این آموزش به تفضیل به بررسی این دستور می پردازیم.
حتما بخوانید:  طراحی کنترل کننده فیدبک حالت برای سیستم های خطی در متلب + ویدیو
دستور پیاده سازی سیستم های خطی در فضای حالت در متلب 

چه مثال هایی در این آموزش آورده شده است؟

در این شبیه سازی ها صرفا به مثال های آماده بسنده نکردیم. بعنوان مثال یکی از سیستم های عملی و پرکاربرد در صنعت و مقالات برای ارئه روش کار استفاده نمودیم. یکی از این سیستم های مهم که نقش بسزایی در اکثر مقالات کنترلی دارد، سیستم تعلیق خودرو است. سیستم تعلیق که یک سیستم دو ورودی است. یک ورودی مربوط به ورودی کنترلی است که توسط جک هیدرولیکی و یا پنوماتیکی وارد می شود و ورودی دوم مربوط به ورودی جاده است. همچنین سیستم تعلیق می تواند یک سیستم چند خروجی باشد. پس انتخاب نوع خروجی سیستم بنا به نیازمان از سیستم مهم است که در این آموزش به آنها اشاره شده است. همچنین با شبیه سازی سیستم چند ورودی و چند خروجی تعلیق در نرم افزار سیمولینک، آشنایی نسبتا کاملی با فضای سیمولینک حاصل می­شود.شبیه سازی سیستم تعلیق خودرو در محیط سیمولینک متلب بعلت گرافیکی بودن محیط سیمولینک، بسیاری از دانشجویان تمایل دارند از این محیط برای کارهای خودشان استفاده کنند. در این آموزش ابتدا قسمتی از کتابخانه سیمولینک بعنوان مثال قسمت continuous که شامل بلوک های انتگرال گیر و مشتق گیر و … است، قسمت math operation ، قسمت user defined function و بقیه قسمت ها شرح داده می شود. سپس با استفاده از همین بلوک ها نحوه شبیه سازی سیستم­ها شرح داده می­شود و مثالی برای سیستم تعلیق حل می­گردد.
حتما بخوانید:  طراحی کنترل کننده فیدبک حالت برای سیستم های خطی در متلب + ویدیو
 شبیه سازی سیستم در سیمولینک  

و باز هم مثال

در مثال دیگری در سیمولینک به بررسی بلوک های دیگری می پردازیم. در این مثال که یک موتور الکتریکی است. با استفاده از بلوک آماده فضای حالت و همچنین استفاده از matlab function برای وارد کردن ورودی سیستم، روش دیگری را هم برا شبیه سازی امتحان خواهیم کرد! بلوک matlab function یک بلوک بسیار پر کاربرد است که حتی برای شبیه­سازی سیستم­های غیر خطی هم از این بلوک استفاده می­شود.نهایتا با تهیه این آموزش می توانیم با سیستم های دینامیکی آشنا شویم و شبیه­­سازی آنها را در فضای متلب و سیمولینک فرا بگیریم. همچنین با سیستم مهمی مثل سیسم تعلیق بعنوان یک مثال کاربردی آشنا شده و جزییات شبیه سازی سیستم را یاد بگریم.این آموزش مقدمه طراحی کنترل کننده، طراحی مشاهده­گر و کنترل بهینه سیستم های خطی است. یعنی با فراگرفتن این آموزش به راحتی آماده ورود به دنیای شیرین کنترل خواهیم بود.

به بحث های پایه ای تر آموزش متلب و سیمولینک احتیاج دارید؟

درصورتی که فکر میکنید برای آموزش این مباحث احتیاج دارید که متلب را از پایه فرا بگیرید، به پست های آموزش متلب و سیمولینک ما در سایت توتیک مراجعه فرمایید. همچنین با مراجه به کانال تلگرام و آپارات مجموعه ، می توانید از ساعت ها ویدیو آموزشی رایگان آموزش متلب بهره ببرید.

پیش نمایش ویدیو های این مجموعه

پخش ویدیو

قسمت دوم (پیش نمایش)

قسمت سوم (پیش نمایش)

قسمت چهارم (پیش نمایش)

قسمت پنجم (پیش نمایش)

قسمت ششم (پیش نمایش)

قسمت هفتم (پیش نمایش)

قسمت هشتم (پیش نمایش)

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.