Cílem této diplomové práce je realizace nového hardwarového rozhraní mezi modelem tepelné soustavy a řídicím počítačem. Ovládání tepelného modelu je zajištěno pomocí multifunkční měřicí karty MF 624 a umožňuje řízení laboratorního modelu v reálném čase. Komunikace s multifunkční I/O kartou je řešena prostřednictvím programového prostředí MATLAB/SIMULINK (verze 2009b). Nově navržené propojení mezi řídicím počítačem a modelem tepelné soustavy nikterak neovlivňuje použití stávajícího propojení pomocí jednotky CTRL V3 prostřednictvím komunikačního protokolu RS 232. Diplomová práce je rozdělena na dvě části. V části teoretické jsou uvedeny vybrané identifikační algoritmy vhodné pro řízení procesů s dopravním zpožděním a vlastní návrh algoritmů řízení. V praktické části je uveden popis bloku pro ovládání tepelné soustavy a identifikační a regulační experimenty.
Annotation in English
The aim of this master thesis is realization of a new hardware interface between the laboratory heat exchanger (LHE) and PC. The monitoring and control of LHE is provided by multifunction I/O card MF 624. For the communication with MF 624 I/O card the MATLAB/SIMULINK (version 2009b) environment is used. The designed new interface between the control computer and LHE does not affect use of existing interconnection by unit CTRL V3 by communication protocol RS 232. The master thesis is divided into two parts - the theoretical part and the practical part. The system identification of LHE and design of control algorithms are given in the theoretical part. The description of the designed block for control of LHE and identification and control experiments are given in the practical part.
Keywords
MF 624 multifunkční I/O karta, reálný čas, laboratorní tepelná soustava, identifikace systému, dopravní zpoždění, PID regulátor, 2DOF regulátor, Smithův prediktor, metoda požadovaného modelu
Keywords in English
MF 624 multifunction I/O card, real time, laboratory heat exchanger, control, system identification, PID controller, 2DOF controller, Smith predictor, method of required model
Length of the covering note
86 s. Obr. p. 4 s. Manuál 25 s
Language
CZ
Annotation
Cílem této diplomové práce je realizace nového hardwarového rozhraní mezi modelem tepelné soustavy a řídicím počítačem. Ovládání tepelného modelu je zajištěno pomocí multifunkční měřicí karty MF 624 a umožňuje řízení laboratorního modelu v reálném čase. Komunikace s multifunkční I/O kartou je řešena prostřednictvím programového prostředí MATLAB/SIMULINK (verze 2009b). Nově navržené propojení mezi řídicím počítačem a modelem tepelné soustavy nikterak neovlivňuje použití stávajícího propojení pomocí jednotky CTRL V3 prostřednictvím komunikačního protokolu RS 232. Diplomová práce je rozdělena na dvě části. V části teoretické jsou uvedeny vybrané identifikační algoritmy vhodné pro řízení procesů s dopravním zpožděním a vlastní návrh algoritmů řízení. V praktické části je uveden popis bloku pro ovládání tepelné soustavy a identifikační a regulační experimenty.
Annotation in English
The aim of this master thesis is realization of a new hardware interface between the laboratory heat exchanger (LHE) and PC. The monitoring and control of LHE is provided by multifunction I/O card MF 624. For the communication with MF 624 I/O card the MATLAB/SIMULINK (version 2009b) environment is used. The designed new interface between the control computer and LHE does not affect use of existing interconnection by unit CTRL V3 by communication protocol RS 232. The master thesis is divided into two parts - the theoretical part and the practical part. The system identification of LHE and design of control algorithms are given in the theoretical part. The description of the designed block for control of LHE and identification and control experiments are given in the practical part.
Keywords
MF 624 multifunkční I/O karta, reálný čas, laboratorní tepelná soustava, identifikace systému, dopravní zpoždění, PID regulátor, 2DOF regulátor, Smithův prediktor, metoda požadovaného modelu
Keywords in English
MF 624 multifunction I/O card, real time, laboratory heat exchanger, control, system identification, PID controller, 2DOF controller, Smith predictor, method of required model
Research Plan
Prostudujte Uživatelský manuál pro použití multifunkční vstupně-výstupní technologické karty MF 624 firmy Humusoft Praha.
Seznamte se s Výukovým modelem tepelné soustavy a s jeho současným sériovým rozhraním CTRL V3.
Navrhněte hardwarové rozhraní použitím karty MF 624, nové hardwarové rozhraní musí být řešeno tak, aby bylo možné přepojení na původní sériové rozhraní CTRL V3.
Jako podpůrný softwarový prostředek použijte Real Time Toolbox programového systému MATLAB/Simulink.
Vypracujte uživatelský manuál, včetně zapojení propojovacího kabelu a programového ovládání v prostředí MATLAB/Simulink.
Použitím vstupních a výstupních naměřených dat určete statické a dynamické charakteristiky modelu.
Experimentálně získaný matematický model implementujte v prostředí MATLAB/Simulink a jeho dynamické chování porovnejte s chováním reálné soustavy. Proveďte diskusi dosažených výsledků.
Research Plan
Prostudujte Uživatelský manuál pro použití multifunkční vstupně-výstupní technologické karty MF 624 firmy Humusoft Praha.
Seznamte se s Výukovým modelem tepelné soustavy a s jeho současným sériovým rozhraním CTRL V3.
Navrhněte hardwarové rozhraní použitím karty MF 624, nové hardwarové rozhraní musí být řešeno tak, aby bylo možné přepojení na původní sériové rozhraní CTRL V3.
Jako podpůrný softwarový prostředek použijte Real Time Toolbox programového systému MATLAB/Simulink.
Vypracujte uživatelský manuál, včetně zapojení propojovacího kabelu a programového ovládání v prostředí MATLAB/Simulink.
Použitím vstupních a výstupních naměřených dat určete statické a dynamické charakteristiky modelu.
Experimentálně získaný matematický model implementujte v prostředí MATLAB/Simulink a jeho dynamické chování porovnejte s chováním reálné soustavy. Proveďte diskusi dosažených výsledků.
Recommended resources
HUMUSOFT s.r.o. Users Manual: Multifunction I/O Card. 2006, 32 p.
Uživatelský manuál: Výukový model tepelné soustavy s dopravním zpožděním. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2006, 20 s.
BOBÁL, V. Identifikace systémů. 1. vyd. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2009, 128 s., ISBN 80-214-0125-7.
BOBÁL, V., CHALUPA, P., DOSTÁL, P. and M. BRÁZDIL. Digital self-tuning predictor based on pole assignment approach. ATP Journal PLUS, 2/2011, p. 21-27, ISSN 1336-5010, http://www.kirp.chtf.stuba.sk/pc11/data/atp.pdf.
BOBÁL, V., R. MATUŠŮ and P. DOSTÁL. Digital Smith Predictors - Design and Simulation Study. In: Proc. of 25th European Conference on Modelling and Simulation, Krakow, Poland, 2011, p. 480-486. ISBN 978-0-9564944-2-9.
MIKLEŠ, J. a M. FIKAR. Modelovanie, identifikácia a riadenie procesov 2. Identifikácia a optimálne riadenie. Bratislava, STU Press, 2004, 260 s., ISBN 80-227-2134-4.
LJUNG, L. System identification: theory for the user. 2nd ed. Prentice Hall PTR, 1999, 609 p., ISBN 01-365-6695-2.
NORMEY-RICO, J and E. CAMACHO. Control of dead-time processes. London, Springer-Verlag, 2007, 462 p., ISBN 978-184-6288-296.
Recommended resources
HUMUSOFT s.r.o. Users Manual: Multifunction I/O Card. 2006, 32 p.
Uživatelský manuál: Výukový model tepelné soustavy s dopravním zpožděním. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2006, 20 s.
BOBÁL, V. Identifikace systémů. 1. vyd. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2009, 128 s., ISBN 80-214-0125-7.
BOBÁL, V., CHALUPA, P., DOSTÁL, P. and M. BRÁZDIL. Digital self-tuning predictor based on pole assignment approach. ATP Journal PLUS, 2/2011, p. 21-27, ISSN 1336-5010, http://www.kirp.chtf.stuba.sk/pc11/data/atp.pdf.
BOBÁL, V., R. MATUŠŮ and P. DOSTÁL. Digital Smith Predictors - Design and Simulation Study. In: Proc. of 25th European Conference on Modelling and Simulation, Krakow, Poland, 2011, p. 480-486. ISBN 978-0-9564944-2-9.
MIKLEŠ, J. a M. FIKAR. Modelovanie, identifikácia a riadenie procesov 2. Identifikácia a optimálne riadenie. Bratislava, STU Press, 2004, 260 s., ISBN 80-227-2134-4.
LJUNG, L. System identification: theory for the user. 2nd ed. Prentice Hall PTR, 1999, 609 p., ISBN 01-365-6695-2.
NORMEY-RICO, J and E. CAMACHO. Control of dead-time processes. London, Springer-Verlag, 2007, 462 p., ISBN 978-184-6288-296.
