Guľôčka na ploche CE151


  Miestnosť:
     Laboratórium kybernetiky (L513)

  Správca modelu:
     Vedúci Laboratória kybernetiky

  Výrobca:   HUMUSOFT

  Web:   CyberEduCentre

 

Stručná charakteristika modelu

  • nelineárny dynamický MIMO systém s dvoma vstupmi a dvoma výstupmi
  • podstatou systému je dostať guličku pomocou nakláňania sa platne do požadovanej polohy
  • vhodný pre štúdium a experimenty dynamického systému založeného na klasickej a modernej teórii riadenia
  • riadiace úlohy simulujú rozmanité problémy z robotiky (plánovanie dráhy a sledovanie) s výhodou vizuálnej odozvy
  • systém dostupný priamo z prostredia Simulinku v Matlabe v reálnom čase pomocou nainsťalovaného Real TIME Toolboxu
  • knižnice v jazyku C a demonštračný softvérový balík pre riadenie PID a stavovými algoritmami

Galéria

144 144


Mechanické prevedenie

  • Model pozostáva z platne nakláňajúcej sa okolo svojej stredovej osi, z dvoch nezávislých krokových motorov, CCD kamery a guľôčky
  • vstupnými signálmi do modelu sú napätia uα a uβ, ktoré ovládajú obidva krokové motory. Krokové motory spôsobia naklonenie platne o požadované uhly α a β, ktoré sú priamo úmerne vstupným napätiam. Výstupom z modelu je nasnímaná poloha guľôčky pomocou kamery. Z nasnímaných obrázkov sa pomocou algoritmu rozpoznávania obrazu určí poloha guľôčky yx a yy .
  • Model komunikuje s okolím cez multifunkčnú vstupno/výstupnú kartu MF614, na ktorú je možné zapisovať/čítať údaje pomocou funkcií Real Time Toolboxu.

Obr.1 Schéma mechanického prevedenia modelu

Systémový opis modelu

  • Riadiace vstupy

    • vstupné napätie ux pre krokový motor nakláňajúci platňu v osi x
    • vstupné napätie uy pre krokový motor nakláňajúci platňu v osi y
  • Poruchové vstupy

    • vplyv nemerateľných porúch dx, dy,
  • Merané výstupy

    • poloha guľôčky v osi x yx
    • poloha guľôčky v osi y yy

    Obr.2 Systémový opis modelu

    Využitie modelu v pedagogickom procese

    • predmety

    • Základy automatického riadenia (2.ročník Bc. štúdia)
    • Optimálne riadenie hybridných systémov (3.ročník Bc. štúdia)
    • Riadenie a umelá inteligencia (1.ročník Ing. štúdia)
    • bakalárske práce

    • JAJČIŠIN, Štefan: Modelovanie a riadenie dynamických systémov v prostredí Matlab/Simulink
        (vedúci a konzultant ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2008
    • DOLINSKÝ, Kamil: Návrh a realizácia programových modulov pre modely dynamických systémov
        (vedúci a konzultant ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2008
    • ŠMELKOVÁ, Klaudia: Aplikácia moderných metód riadenia na laboratórny model gulička na ploche
        (vedúci a konzultant ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2010
    • MATYS, Matúš.: Návrh prediktívneho riadenia modelov fyzikálnych systémov s využitím MPC a MPT Toolboxov
        (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD, konzultant: Ing.Štefan Jajčišin.) - 2011
    • KUNDRÁT, Štefan.: Aplikácia MPT Toolboxu v modelovaní a riadení nelineárnych systémov
        (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD, konzultant: Ing.Peter Šuster.) - 2011
    • diplomové práce

    • :

    Využitie modelu v rámci výskumnej činnosti

    • riešené dizertačné práce

    • ŠUSTER, Peter: Návrh efektívnych softvérových nástrojov pre riadenie a analýzu nelineárnych systémov (prerušené doktorandské štúdium)
        (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2012 (zatiaľ neobhájená)
    • LONŠČÁK, Richard: Inteligentné modelovanie a riadenie zložitých systémov
        (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2009
    • publikácie

    • 2010
        BENETIN, M. - JADLOVSKÁ, A.: Návrh a simulácia riadenia virtuálneho modelu fyzikálneho systému Gulička na tyči. In: Electrical Engineering and Informatics : Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Košice : September, 2010, Košice, Slovak Republic. - Košice : TU, 2010 S. 535-539. - ISBN 978-80-553-0460-1, (AED)
    • 2009
        JADLOVSKÁ A. - JAJČIŠIN, Š. - LONŠČÁK, R.: Modelling and PID Control Design of Nonlinear Educational Model Ball & Plate. Editors: Fikar, M., Kvasnica, M., In: Proceedings of the 17th International Conference on Process Control ’09, Štrbské Pleso, High Tatras, Slovakia, 2009, pp. 475–483, ISBN 978-80-227-3081-5.
        JADLOVSKÁ, A. – DOLINSKÝ, K. - LONŠČÁK, R.: Application of DesignedProgram Modules in C# Language for Simulation of Models of Dynamic Systems, Editors: Fikar, M., Kvasnica, M., In: Proceedings of the 17th International Technical Conference on Process Control ’09, Štrbské Pleso, 2009, High Tatras, Slovakia, pp. 534–547, ISBN 978-80-227-3081-5
        SARNOVSKÝ, J.-HLADKÝ, V .- JADLOVSKÁ, A. - POPOVIČ, Ľ.: Modelovanie, riadenie a simulácia výukového modelu Gulička na ploche, In: Odborný seminár Nové trendy v kybernetike, automatizácii a informatike, CD-ROM, Gabčíkovo, Slovenská republika, 7.-9.9. 2009, ISBN 978-80-227-3107-2
    144 

Profil

Infraštruktúra

Laboratóriá

Členovia

Predmety

Modely



Výskum

CERN

Galéria

Partneri


144