Modelagem de sistemas para sistemas de controle

Depois de ter aulas de teoria de controle na graduação, acabei não as utilizando depois de me formar. Comecei a consertar isso iniciando um projeto de hobby nos controles. Meus livros são boas referências para a teoria, mas meu maior problema é que não encontrei uma boa referência na determinação de parâmetros do sistema em modelos. Por exemplo, digamos que eu tenha um sensor de temperatura localizado a alguma distância de um elemento de aquecimento e, além disso, ele tenha uma quantidade não trivial de massa térmica. Como devo modelar essa não idealidade? E mesmo depois de modelar a função de erro para o elemento, como determino os coeficientes numéricos reais de experimentos de bancada?

Alguém aqui tem bons livros ou referências para recomendar?

Eu também tive esse problema ... apesar de ter feito controles funcionarem como meio de vida. Minha parte do trabalho de controle tem lidado com o que a equipe de identificação do sistema me fornece, então eu nunca desenvolvi essa habilidade tão bem quanto queria. Depois de um tempo, peguei alguns livros adicionais e reaprendi como fazê-lo em alguns casos.

O método que eu uso é através da construção de equações lagrangianas que descrevem o sistema. O lagrangiano descreve a energia cinética e potencial em um sistema. Descobri que o design do sistema de controle: Uma introdução aos métodos de espaço de estado (barato) realmente tem uma referência decente para a identificação do sistema. Eu recomendo analisar todos os exemplos e problemas no capítulo 2.

Além disso, o problema térmico que você descreve pode ser tratado convertendo os componentes do modelo em equivalentes elétricos. Isso pode ser encontrado no livro ou pesquisando um pouco.

Eu tive uma história semelhante com a teoria do controle. No ano passado, tentei resolver o mesmo problema, mas tive apenas um pouco de sucesso. Eu aprendi algumas coisas:

• Essa parte do campo é chamada "identificação do sistema".

• Infelizmente, a maior parte da literatura de engenharia sobre o assunto aborda a identificação dinâmica do sistema, significando a tarefa de ajustar os parâmetros de controle porque, por exemplo, a massa do seu braço robótico mudou porque ele pegou uma caixa.

• Para muitos parâmetros físicos, existem testes que você pode fazer que fornecerão estimativas decentes. Por exemplo, em sistemas mecânicos, você pode medir a rigidez de uma viga pesando-a com algumas massas diferentes e medindo até que ponto ela desvia. Para o exemplo específico de massa térmica, acho que sua melhor aposta provavelmente é a estimativa por propriedades e volume do material, a menos que você tenha um calorímetro.

• Para estimar ganhos para sistemas PID que realmente existem fora do computador, achei o método Ziegler-Nichols um bom começo: http://www.mstarlabs.com/control/znrule.html

• Pelo que sei, o procedimento geral geralmente envolve a construção de um protótipo com um atuador poderoso e, em seguida, ver como o sistema reage a diferentes entradas. Veja, por exemplo, este tutorial do Matlab que descreve como você pode estimar o coeficiente de amortecimento e a frequência natural de um sistema medindo sua resposta a uma entrada de etapa (por exemplo, puxando uma mola e vendo como ela se mexe): http://www.me .cmu.edu / ctms / modelagem / tutorial / systemidentification / mainframes.htm