НИРС Андреев / 140600.68_СДМ.В.2.1_Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации.ч3

•вызов вычислительного ядра MATLAB из своей программы и получение результата вычислений из среды MATLAB в свою программу. В этом случае MATLAB выступает как своего рода вычислительный сервер для внешней программы;

•управление срелой MATLAB при помощи команд DDE (Dynamic Data Exchange) или ActiveX (OLE) Automation:

•простой обмен данными со средой MATLAB через МАТ-файлы.

структура которых описана в документации к системе.

Для того чтобы написать модуль, расширяющий набор функций MATLAB. нужно создать обычную динамическую библиотеку (DLL) для Microsoft Windows со Специальным набором функций (интерфейсом). Для этого используют систему программирования Borland C++ Builder версия 6.0, которая является одной из систем программирования для разработок, ориентированных на концепцию визуально-событийного программирования. Эта система позволяет разрабатывать 32-разрядные приложения для операционных систем Windows, а также корректировать производные классы, функцию WinMain и т.п.. что при профессиональном подходе уменьшает вероятность ошибок в программе. Сама программа при этом имеет меньший кол по сравнению с другими системами программирования вследствие специфики языка С.

Таблица 14.1

Лекция 15. Компьютерные методы исследования движений механизмов.

2. Компьютерные методы исследования с визуализацией процессов обработки вещества (материала).

Учебное пособие : стр 334-337

1. Компьютерные методы исследования с визуализацией процессов обработки вещества (материала).

Вдокументации к системе MATLAB для подобных расширений употребляется термин МЕХ-файл (Matiab EXicnsion). Специально назначать МЕХ в качестве расширения имени файла необязательно, MATLAB может прекрасно работать и с стандартным расширением подобных динамических библиотек - DLL.

Папка /matlab/extern на диске, где установлена система, содержит все необходимые файлы-заголовки для программ на языке С (каталог \matlab\ extern\include), а также несколько примеров модулей (\matlab\extcrn\examples), реализующих некоторые расширения системы, приведенные целиком в виде исходных текстов программ на языке С.

Кроме того, имеется папка \matlab\extern\src, в которой приведен исходный текст некоторых вспомогательных функций, весьма облегчающий отладку модулей расширения MATLAB.

ВМЕХ-файлах для обмена параметрами всех типов с вычислительной средой MATLAB используется одна структура — mxArray (Matlab Extension Array).

Программный интерфейс создаваемой динамической библиотеки достаточно прост. В нем экспортируется единственная функция с двумя параметрами — входным и выходным массивами структур mxArray.

Прототип интерфейсной функции объявлен в заголовочном файле

\matlab\extern\include\mex.h.

Приведем порядок создания dll-файла в Borland C++ Builder версия 6.0. вызываемого из MATLAB.

1.File → New

Откроется диалог New вкладка Projects:

а) выбираем тип создаваемого проекта: Win32 Dynamic-Link Library

б) заполняем Project Name: (prog 1)

Location: {указываем путь к нужной директории)

2. File → New

Откроется диалог New вкладка Files:

а) выбираем тип создаваемого файла: C++ source file

б) заполняем File Name: (prog l )

3.Скопировать в директорию проекта файл matlab.lib (прилагается)

4.Добавить скопированный файл к проекту:

Project → Add ToProject → Files → matlab.lib

5.Работа с С++ -ым файлом, входящим в проект: обязательно включить следующие хедера:

#include <windows> #include <mex.h> #include <matrix.h>

(Далее идет текст нужной программы (функции))

6.Добавить к проекту файл {prog l.def}:

а) File → New: откроется диалог New вкладка Files: б) выбираем тип создаваемого файла: text files

с) заполняем File Name: {prog l.def}

7.Открыть {progl.def) и заполнить его: LIBRARY «{prog l}»

EXPORTS mexFunction

8.Tool → Options → Вкладка «Directories» включить путь: C:\MATLAB\extern\include

9.Project —> Settings: Output file name: {prog l.dll}

10.F7 (Build) → создастся файл {progl.dll}

11.Открываем MATLAB

12.File -> Set Path: указываем путь к созданному dll-файлу

13.С командной строчки MATLAB:

»{prog l} а выполнится нужный С++-ный код.

Если для исследования ЭК применяется подсистема моделирования динамических процессов MATLAB Simulink, то для создания нужного блока целесообразно применять технологию S-функиий (Simulink-функции). С помошью языков программирования (С, C++, Ada или Fortran) пользователь может создавать описание сколь угодно сложных блоков (например, блоков, обеспечивающих взаимодействие системы Simulink с аппаратными средствами; блоков на основе математических уравнений; блоков, реализующих анимационные возможности) и включать их в Simulink-модель. при этом блоки ничем не будут отличаться от стандартных библиотечных блоков системы Simulink. Создаваемые таким образом блоки могут реализовывать непрерывные, дискретные или гибридные (дискретнонепрерывные) модели.

Рис. 15.1. Модель заправки металла в ножнииы с катящимся резом

Рис. 15.2. Динамические картинки, полученные при исследовании динамики процесса резания металла:

а — поступление листа на рольганг перед ножницами; б — остановка листа для выравнивания у борга рольганга, выравнивание листа, установка листа

лля реза переднего конца; а — окончание реза переднего конца; г — установка листа на мерный pet при перемещении но рольгангам; д — окончание pew листа С включением рольгангов качающегося И за ножнииами; е — включение рольганга перед ножнииами лля транспортирования второй части листа для реза заднего кониа. остановка второй части листа лля отрезания заднею копна, окончание процесса; vл — скорость листа; vpoл — скорость ролыаша.

Созданные на языках С, C++, Ada или Fortran S-функции компилируются в исполняемые файлы с расширением *.dll.

В качестве примера рассмотрим компьютерное исследование системы управления ножницами с катящимся резом, математическая модель которой показана на рис.15.1.

Система автоматизации участка ножниц поперечного резания реализует управление последовательным линейным технологическим процессом в рамках комплексной автоматизированной системы управления листовым прокатным станом в соответствии с графиком перемещения листа металла.

Компьютерные исследования системы управления ножницами с катящимся резом проводятся в два этапа.

На первом этапе исследования, разработанные программное обеспечение и математическая модель обеспечивают построение переходных процессов при различных управляющих воздействиях, что позволяет отстроить систему управления оптимальным образом.

На втором этапе компьютерных исследований отрабатываются различные алгоритмы управления с визуализацией динамических процессов. При этом переходят к упрошенным структурной схеме и ее математическому описанию, что возможно, так как на первом этапе компьютерных исследований была произведена настройка системы управления. Порядок системы дифференциальных уравнений, описывающих упрощенную структурную схему, будет ниже.

При визуализации лист металла представляется в виде параллеиипеда с соответствующими размерами (класс Metal), ножницы — в виде сектора круга (класса CecNoj) (рис. 15.2).

Обеспечив программу возможностью управления координатами в соответствии с моделью, приведенной на рис. 6.16, и графиком перемещения листа [8|, а также ограничителями движения листа и другими элементами, на экране дисплея при исследовании можно получить динамические картинки, изображенные на рис. 15.2.

Таким образом, используя предложенную методику исследования технологических комплексов, можно отрабатывать различные режимы их работы в реальном времени.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации»

часть 3: «Монтаж, наладка и эксплуатация электроприводов и систем автоматизации. Компьютерные технологии исследования и оптимизации систем автоматизированных электроприводов

производственных машин»

1.Нормативно-техническое обеспечение электромонтажных работ, наладки и эксплуатации электротехнических установок

2.Проектно – сметная документация для производства монтажных работ

3.Организация электромонтажных работ. Организация пусконаладочных работ 4. Методы настройки параметров электротехнического оборудования

5.Параметрирование комплектных приводов

6.Приемосдаточные испытания оборудования

7.Гарантийное и сервисное обслуживание

8.Экологические аспекты внедрения и модернизации технологических объектов

9.Анализ компьютерных средств

10.Matlab Simulink и его приложения

11.Автономные системы управления

12.Взаимосвязанные системы управления

13.Исследование и эквивалентирование моделей, описывающих упругие механические связи электроприводов

14.Типовые режимы управления электроприводами машин и комплексов

15.Компьютерное моделирование режимов работы машин и комплексов

16.Синтез параметров систем регулирования и управления в среде MATLAB 17.Исследование и оптимизация параметров взаимосвязанных электроприводов

18.Моделирование и исследование аварийных ситуаций

19.Компьютерные методы исследования с визуализацией движения механизмов

20.Компьютерные методы исследования с визуализацией процессов обработки вещества (материала)