Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Uniwersytet Zielonogórski
Diagnostyka procesów i systemów
Prowadzący: Marcel Luzar1
Laboratorium nr 7
Diagnostyka laboratoryjnego układu dwóch wirników 1 Cel ćwiczenia
Celem podstawowym jest zapoznanie się z laboratoryjnym układem dwóch wirników oraz dokona- nie diagnostyki uszkodzeń z jego wykorzystaniem.
2 Opis systemu
System dwóch wirników (TRAS – Two Rotor Aero-dynamical System) jest systemem laborato- ryjnym zaprojektowanym do przeprowadzania eksperymentów sterowania (Rys. 1). W rzeczywi- stości stara się od odzwierciedlać zachowanie helikoptera. Z punktu widzenia sterowania jest to układ wysokiego rzędu o dużej nieliniowości. System jest sterowany przy pomocy komputera PC.
Oprogramowanie wykorzystuje system Windows XP/7 32-bit oraz środowisko Matlab/Simulink.
Rysunek 1: Laboratoryjny układ dwóch wirników
Układ składa się z głównej belki na której krańcach umieszczone są wirniki (tylny i główny), które ustawione są w pozycji horyzontalnej i wertykalnej. Oba napędzane są silnikami DC. Do
1Marcel Luzar, Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych, Uniwersytet Zielonogórski , ul. Podgórna 50, 65-246 Zielona Góra, Poland. Email: m.luzar@issi.uz.zgora.pl
1
belki dołączone jest obciążenie, stanowiące kontr balans. Stan belki jest opisany przez 4 główne zmienne procesowe: horyzontalny i wertykalny kąt mierzony przez czujniki położenia oraz dwie prędkości kątowe. Dwie dodatkowe zmienne stanu to prędkości kątowe wirników (Rys. 2).
W rzeczywistym helikopterze siła aerodynamiczna jest kontrolowana poprzez zmianę kąta na- chylenia. Zestaw laboratoryjny jest również tak skonstruowany, aby była możliwość zmiany tego kąta poprzez zmianę prędkości wirników. Dlatego sygnałami sterującymi jest napięcie podawane na silniki wirników. Zmiana napięcia powoduję zmianę prędkości obrotowej co w rezultacie daję zmianę pozycji belki.
Rysunek 2: Schemat przepływu danych w układzie 2 wirników
3 Procedura startowa
System TRAS jest otwarty. To oznacza, że użytkownik może dokonywać zmian i implementować własne rozwiązania w systemie.
1. Uruchom program do symulacji TRAS wpisując w linii komend Matlaba polecenie tras 2. W otwartym oknie (Rys. 3) wybierz opcję Manual Setup
3. Sprawdź poprawność połączenia komputera z układem poprzez manualne sterowanie wirni- kami.
4. Zapoznaj się z gotowymi modelami zaimplementowanymi przez producenta.
5. Dodając do modelu Simulinka bloki pobierania danych do przestrzeni roboczej, zbierz dane symulując pracę helikoptera bez uszkodzenia.
6. Eksperyment powtórz, z tą różnicą, że w pewnym momencie poruszaj układem nie dotykając łopat wirnika, generując tym sposobem uszkodzenie.
2
Rysunek 3: Menu główne układu 2 wirników
7. Oblicz sygnał residuum i na jego podstawie oraz na podstawie progów decyzyjnych obli- czonych metodą 3 sigm określ, czy wystąpiło uszkodzenie. Przedstaw to na odpowiednich wykresach.
4 Sprawozdanie
Sprawozdanie należy przygotować w postaci pliku .pdf oraz dołączyć model Simulinka (rozszerzenie
*.mdl) oraz niezbędne zmienne potrzebne do jego wykonania. Wszystkie pliki, skompresowane w archiwum WinRar, należy wysłać drogą mailową na adres prowadzącego zajęcia.
3
