Проектирование и анализ систем управления

Control System Toolbox - это пакет расширения MATLAB для анализа, проектирования и разработки систем автоматического управления. Включает в себя всевозможные функции и графические приложения для работы с динамическими объектами и линейными замкнутыми системами управления. Содержит функции построения частотных и временных характеристик линейных объектов, средства автоматического и интерактивного проектирования регуляторов и обратных связей системы, функции оценки и проверки качественных показателей таких как: время нарастания, перерегулирование, запасы устойчивости и т.п. Набор графических инструментов позволяет инженеру разрабатывать систему управления шаг за шагом в интерактивном режиме.

System Identification Toolbox – это пакет расширения MATLAB, содержащий инструменты создания математических моделей динамических систем на основе наблюдаемых входных/выходных данных. Пакет снабжен гибким графическим интерфейсом, помогающим организовывать данные и создавать модели. Методы идентификации, входящие в пакет, применимы для широкого класс задач от проектирования систем управления и обработки сигналов до анализа временных рядов и вибраций. Пакет позволяет создавать модели различные по сложности (в том числе многовходовые), по временным и частотным характеристикам физического объекта. Пакет позволяет моделировать различные объекты, плохо поддающиеся теоретическому описанию, в том числе: электромеханические системы и двигатели внутреннего сгорания, гидродинамические и аэродинамические объекты. System Identification Toolbox поддерживает различные типы математических моделей, включая пространства состояний передаточные функции, частотные и корреляционные модели. С его помощью можно создавать непрерывные и дискретные модели, импортировать и обрабатывать тестовые данные, проверять адекватность модели и её соответствие тестовым данным. Как и другие расширения MATLAB, пакет System Identification Toolbox обладает открытой архитектурой и гибкими настройками, позволяя строить на основе готовых функций новые специализированные алгоритмы для идентификации систем в различных научных и инженерных отраслях.

Fuzzy Logic Toolbox – это пакет расширения MATLAB, содержащий инструменты для проектирования систем нечеткой логики. Пакет позволят создавать экспертные системы на основе нечеткой логики, проводить кластеризацию нечеткими алгоритмами, а также проектировать нечеткие нейросети. Пакет включает графический интерфейс для интерактивного пошагового проектирования нечетких систем, функции командной строки для разработки программ, а также специальные блоки для построения систем нечеткой логики в Simulink. Все функции пакета написаны на открытом языке MATLAB, что позволяет контролировать исполнение алгоритмов, изменять исходный код, а также создавать свои собственные функции и процедуры.

Robust Control Toolbox - это пакет расширения MATLAB для разработки систем управления объектами с неопределенностями и нелинейностями различного типа. Он позволяет проектировать и настраивать системы управления с учетом чувствительности к неопределенным параметрам, возмущениям и ошибкам модели. Пакет расширяет возможности классического похода к разработке систем управления специальными современными методами синтеза робастных систем. Они включают в себя алгоритмы оценки неопределенностей, анализ чувствительности модели к этим неопределенностям, разработку робастной системы управления с гарантированными показателями качества на реальном объекте, упрощение сложной модели и понижение порядка системы. Пакет поддерживает модели с одним и несколькими входами (выходами), одноконтурные и многоконтурные системы.

Model Predictive Control Toolbox - это пакет расширения MATLAB для исследования и проектирования алгоритмов управления с предсказанием динамики. Позволяет создавать системы адаптивного управления для сложных систем с одним или несколькими входами (выходами) и различными ограничениями. Пакет позволяет реализовать принцип управления, при котором входное воздействие рассчитывается на каждом шаге на основе внутренней модели объекта. Для оптимизации управления используется квадратичное программирование.

Aerospace Toolbox – это пакет расширения MATLAB, содержащий специальные инструменты для анализа и моделирования авиационных, космических, реактивных и турбореактивных систем. Содержит средства для преобразования координат, векторов, кватернионов и тензоров, функции для вычислений аэродинамических показателей, специальную графику и средства моделирования. Пакет основан на утвержденных отраслевых стандартах для моделирования атмосферы, турбулентностей и гравитации. Пользователь имеет возможность импортировать различные аэродинамические коэффициенты и другие данные из базы данных ВВС США (U.S. Air Force Digital Data Compendium). Богатые средства визуализации, в том числе интерфейс для FlightGear, позволяют работать с реальными моделями аэросистем. Вычислительные возможности пакета совместно со средствами имитационного моделирования Simulink, Aerospace Blockset, SimPowerSystems, SimMechanics и других библиотек, позволяют создавать и обсчитывать сложные комплексные модели различных частей летательных аппаратов.