Kontrol Sistemleri İçin MATLAB ve Simulink

Kontrol sistemi mühendisleri, MATLAB ve Simulink’i geliştirme sürecinin tüm aşamalarında kullanır – plant modellemeden kontrol algoritmalarını ve denetleyici mantığını tasarlayıp ayarlamaya, otomatik kod üretimi ve sistem doğrulama, geçerlilik ve test ile dağıtıma kadar. MATLAB ve Simulink şunları sunar:

• Plant dinamiğini modelleme, kontrol algoritmaları tasarlama ve kapalı çevrim simülasyonları yapma için çoklu alanlı blok diyagramı ortamı
  
• Sistem tanımlama veya fiziksel modelleme araçları kullanarak plant modelleme
  
• Zaman ve frekans alanlarında aşım, kalkış zamanı, faz marjı, kazanç marjı ve diğer performans ve kararlılık özelliklerini analiz etmek için önceden hazırlanmış fonksiyonlar ve etkileşimli araçlar
  
• Kök yerleşim diyagramları, Bode diyagramları, LQR, LQG, sağlam kontrol, model öngörücü kontrol ve diğer tasarım ve analiz teknikleri
  
• PID, kazançla zamanlanan ve rastgele SISO ve MIMO kontrol sistemlerinin otomatik ayarı
  
• Pekiştirmeli öğrenme, aktif bozulma reddi kontrolü, model referanslı adaptif kontrol ve diğer veri odaklı ve yapay zeka tabanlı kontrol algoritmaları
  
• Planlama, mod değişimi ve arıza tespiti, izolasyonu ve iyileşmesi (FDIR) için denetleyici mantığının modellemesi, tasarımı ve simülasyonu

MATLAB ve Simulink ile Model Tabanlı Tasarım

Plant Dinamiklerini Modelleme ve Simülasyon Yapma

MATLAB ve Simulink kullanarak doğru plant modelleri oluşturun. Plant’ınızın karmaşık dinamiklerini, desteklenen çeşitli modelleme yaklaşımlarını kullanarak tanımlayın ve her bir bileşen için en uygun yaklaşımı kullanarak sistem seviyesinde plant modelini oluşturun.

ilk prensiplere dayalı denklemleri türetmek zorunda kalmadan, fiziksel modelleme ürünlerini kullanarak karmaşık çok alanlı plant modelleri oluşturun. Simscape modelleri, fiziksel sisteminizin yapısına uygun bir düzenle sunulur. Modeli, elektriksel, mekanik, akışkan ve diğer fiziksel alanlardan bileşenleri bir ağa bağlayarak oluşturun. Alternatif olarak, modelin detaylı yapısını bilmediğinizde, sistem tanımlama yöntemlerini kullanarak giriş-çıkış verilerinden doğrusal ve doğrusal olmayan plant dinamiklerini tahmin edin, AI tabanlı teknikler de dahil olmak üzere. Tam sıralı yüksek doğruluklu üçüncü taraf araçlarıyla modellenmiş bileşenlerin AI tabanlı az sıralı modellerini oluşturun.

MATLAB ve Simulink ile Dinamik Sistemlerin Modellemesi

MATLAB ve Simulink ile Geri Besleme Kontrol Sistemlerinin Modellemesi

Geri Besleme Telafileyicilerini Tasarlayın ve Ayarlayın

Kapalı çevrim telafileyicileri analiz edin ve geliştirin; aşım, kalkış zamanı ve kararlılık marjları gibi temel performans parametrelerini değerlendirin. Doğrusal olmayan Simulink modellerini denge durumuna ve doğrusal hale getirin. Ayrıca, belirsizliklerin modellerinizin performansı ve kararlılığı üzerindeki etkilerini modelleyebilir ve analiz edebilirsiniz.

Bode diyagramları, kök yerleşim (root locus) ve diğer doğrusal kontrol tasarımı tekniklerinden faydalanın; bir simülasyon modelinde veya test donanımında PID denetleyicilerini otomatik olarak ayarlayın. Hazır araçlarla, merkezi olmayan çok değişkenli denetleyicileri otomatik olarak ayarlayabilir ve model öngörücü kontrol (MPC) ve sağlam kontrol gibi ileri düzey kontrol stratejilerini kullanabilirsiniz. Kalkış süresi ve aşım gibi kısıtları karşılamak için denetleyici kazançlarını hesaplamada optimizasyon yöntemlerinden yararlanın.

Yapay zeka tabanlı ve diğer veri odaklı kontrol tekniklerini kullanarak karmaşık sistemlerin performansını artırın. Kontrolörlerin değişen dinamiklere uyum sağlamasını ve öğrenmesini sağlayan veri odaklı algoritmaları, özellikle karmaşık doğrusal olmayan dinamiklerin analitik olarak türetilmesinin mümkün olmadığı senaryolarda geliştirmek için kullanın.

Kontrol sisteminizdeki denetleyici mantığını modellemek, tasarlamak ve simüle etmek için Stateflow kullanın. Bu mantık; denetleyicinin çalışmasını zamanlamayı, sistemin çalışma modunu kontrol etmeyi ve arıza tespiti, izolasyonu ve iyileştirmeyi (FDIR) gerçekleştirir.

Mantığınızı bir durum makinesi (state machine) veya akış diyagramı olarak oluşturmak için grafiksel düzenleyiciyi kullanın. Ayrıca, sisteminizin olaylara, zamana bağlı koşullara ve harici giriş sinyallerine nasıl tepki verdiğini modellemek için grafiksel ve tablo tabanlı temsilleri birleştirebilirsiniz. Bu temsiller arasında durum geçiş diyagramları, akış diyagramları, durum geçiş tabloları ve doğruluk tabloları yer alır. Simülasyon sırasında, modelinizdeki aktif durumları ve geçişleri vurgulamak için durum diyagramı animasyonlarını kullanarak sistem davranışını görselleştirin.

 Kontrol sistemi algoritmalarınızı tasarladıktan sonra, bunları uygulamaya yönelik olarak geliştirebilirsiniz. Sabit nokta aritmetiği ile uygulamaya hazırlık için tasarımınızın sabit nokta veri tipi özelliklerini belirleyebilirsiniz. Kontrol algoritmalarını kapalı çevrim masaüstü simülasyonlarında doğruladıktan sonra, bu algoritmaları üretim amaçlı mikrodenetleyicilere, PLC’lere ve FPGA’lere C, yapısal metin (structured text) veya HDL kodu otomatik olarak üreterek dağıtabilirsiniz.

Kontrol sisteminizi sürekli olarak test edip doğrulayabilirsiniz. Gömülü denetleyicide kontrol algoritmasını çalıştırırken, denetleyiciye bağlı bir hedef bilgisayarda plant modelini gerçek zamanlı çalıştırarak donanım-döngüde (HIL) test gerçekleştirin. Kontrol sisteminizi ayrıca biçimsel doğrulama yöntemleri kullanarak daha ileri düzeyde test edebilir ve doğrulayabilirsiniz.