По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.9 DOI:10.33920/pro-2-2212-01

Моделирование системы автоматического пилотирования на базе программы MATLAB Simulink при комплексной автоматизации производства

Юдачев С. С. канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5
Гордиенко Н. А. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: gordienkona@student.bmstu.ru
Гордиенко Д. А. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: gordienkoda1@student.bmstu.ru
Монахов П. А. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5
Ситников С. С. МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, е-mail: sitnikovss@bk.ru

Актуальная задача для предприятий — внедрение различных систем автоматизации. В статье описан процесс моделирования системы автоматического пилотирования методом пропорционального сближения на базе программного обеспечения. Рассмотрен и реализован алгоритм моделирования систем автоматического управления, методов сближения, цифровых блоков моделей движения объектов икинематической модели трехконтурной системы управления объектом. Приведены основные заключения методов сближения. Подробно описан метод пропорционального сближения. Представлены структурные схемы: блока формирования управляющего воздействия, блока кинематической модели трехконтурной системы управления объектом и блоков движения объекта «цель» и объекта управления. Работа проводилась в пакете прикладных программ для решения задач технических вычислений MATLAB. Процесс моделирования был выполнен в расширении MATLAB Simulink. Практическая значимость работы — изучение базовых принципов моделирования систем автоматического управления с применением различных методов сближения; исследование метода пропорционального сближения, создание моделей движения объектов в пакете прикладных программ MATLAB Simulink. Данная работа может использоваться не только для обучения студентов в области разработки электронных устройств автоматического управления и для лабораторных работ, но и при создании и проектировании реальных приемных радионавигационных устройств как на производстве, так и в рамках высшего учебного заведения. Ознакомление и изучение приведенного программного обеспечения проводятся на кафедре «Радиоэлектронные системы и комплексы» одного из ведущих инженерных университетов Российской Федерации — Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана.

Литература:

1. Самарский, А. А. Численные методы решения обратных задач математической физики / А. А. Самарский, П.Н. Вабищевич. — М.: ЛКИ, 2015. — 480 c.

2. Самарский, А. А. Численные методы математической физики / А. А. Самарский, А. В. Гулин. — М.: Альянс, 2016. — 432 c.

3. Самарский, А. А. Численные методы решения задач конвекции-диффузии / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. — М.: КД Либроком, 2015. — 248 c.

4. Бахвалов, Н.С. Численные методы. Решения задач и упражнения: учебное пособие / Н. С. Бахвалов, А. А Корнев, Е. В. Чижонков. — М.: Бином, 2016. — 352 c.

5. Панюкова, Т. А. Численные методы / Т.А. Панюкова. — М.: КД Либроком, 2018. — 224 c.

6. Блюмин, А. Г., Федотов, А. А., Храпов, П.В. Численные методы вычисления интегралов и решения задач для обыкновенных дифференциальных уравнений: методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Численные методы». — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. — 74 с.

7. Васильев, А.Н. Matlab. Самоучитель. Практический подход / А.Н. Васильев. — М.: Машиностроение, 2018. — 448 c.

8. Васильев, А.Н. Matlab. Практический подход. Самоучитель / А.Н. Васильев. — М.: Наука и техника, 2015. — 376 c.

9. Герман-Галкин, С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК / С. Г. Герман-Галкин. — М.: Корона-Век, 2014. — 368 c.

10. Вабищевич, П.Н. Численные методы: вычислительный практикум. Практическое применение численных методов при использовании алгоритмического языка PYTHON / П.Н. Вабищевич. — М.: Ленанд, 2019. — 320 c.

11. Вабищевич, П.Н. Численные методы: вычислительный практикум / П.Н. Вабищевич. — М.: Ленанд, 2016. — 320 c.

Современные технологии уже близки к достижению технического потенциала, поэтому огромное количество усилий идет на модернизацию систем управления, использование которых позволяет повысить технические характеристики устройств. Развитие данных технологий началось уже давно. На данный момент системы управления используются в различных системах автоматического пилотирования, автоматизации, управления автоматизированными устройствами и др. [1–5].

Модернизация систем управления непосредственно связана с моделированием огромного числа кинематических звеньев, логических цепей и разработки программного кода. Для упрощения данной задачи используют специализирующее программное обеспечение. В частности, моделирование системы автоматического пилотирования методом пропорционального сближения выполнялось на базе программы MATLAB-Simulink. При моделировании и проведении исследований использованы следующие пакеты прикладных программ: MATLAB R2019b; Microsoft Office Word 2019 [6–11].

Для построения программной модели системы автоматического пилотирования и ее корректной работы, необходимо установить следующие библиотеки MATLAB/Simulink:

• Mapping Toolbox;

• Control System Toolbox;

• Aerospace Blockset.

Структурная схема модели системы автоматического пилотирования методом пропорционального сближения в Simulink представлена на рис. 1.

Из данной схемы можно выделить четыре основных блока:

• TARGET MOTION;

• PN GUIDANCE LAW;

• MISSILE CONTROL SYSTEM (3-LOOP);

• MISSILE MOTION.

Цифровой блок TARGET MOTION описывает модель движения объекта «цель». Ввод начальных параметров движения объекта «цель» происходит в командном окне программы MATLAB (Command Window). Блок TARGET MOTION посредством математических операций, взаимодействуя с начальными параметрами движения объекта «цель», непрерывно формирует трехмерный вектор положения объекта «цель» (координата по оси Х, координата по оси У, модуль скорости).

Структурная схема цифрового блока TARGET MOTION в Simulink представлена на рис. 2.

Для Цитирования:
Юдачев С. С., Гордиенко Н. А., Гордиенко Д. А., Монахов П. А., Ситников С. С., Моделирование системы автоматического пилотирования на базе программы MATLAB Simulink при комплексной автоматизации производства. Главный механик. 2022;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: