Wolfram Application Packs – Wolfram Mathematica Control System Professional

Kompatibel zu Mathematica 7

Wolfram Mathematica Control System Professional

Wolfram Mathematica ControlSystem Professional

Steuer- und Regelungstechnik mit integrierter Analytik

Control System Professional erlaubt das Konstruieren, Analysieren und Simulieren von Steuerungs- und Regelungssystemen durch symbolische und numerische Funktionen. Des Weiteren erlaubt es, Zusammenhänge zwischen Konstruktionselementen analytisch zu betrachten und gibt damit Einblick in komplexe zusammengesetzte Systeme und erlaubt die Anwendung von beliebiger Genauigkeit zur Konstruktion, zum Plotten und Testen eigener Systeme. Control System Professional kommt sowohl mit linearen MIMO-Systemen (multi input, multi output) als auch mit SISO-Systemen (single input, single output) zurecht.

Screenshot von Wolfram Mathematica Control System Professional

Symbolische Fähigkeiten

Control System Professional bietet analytische Lösungen für zahlreiche Steuerungsprobleme wie Umwandlungen von zeitkontinuierlichen zu diskreten Werten, Zustands-Raum-Analysen und Design, Modellerstellungen einschließlich Schätzfunktionen und Controller. Dies ermöglicht es, bei der Konstruktion eines Systems mit der symbolischen Definition eines analogen Systems zu beginnen und mit Hilfe der verfügbaren Funktionen, wie z. B. dem pole assignment, ein digitales Modell zu erstellen. Über die symbolischen Ausdrücke von Control System Professional kann im Anschluß daran das System mit einem Controller verbunden und ein geschlossenes System erzeugt werden.

Vereinheitlichte Darstellung eines Systems

Control System Professional faßt alle Systeminformationen in passenden Systemstrukturen zusammen. Resultate werden nahtlos von einer Funktion in die andere transferiert. Es erkennt automatisch, ob Gleichungen diskret oder kontinuierlich sind und wählt die betreffenden Algorithmen aus. Ein Beispiel für die Intelligenz von Control System Professional ist die Lösung der Riccati-Gleichung im Hintergrund und die Anwendung der passenden Formel zur Umwandlung der Lösung für den Zugriff auf die automatische Regelungstechnik für den optimalen linear-quadratischen Regulator. Fortgeschrittene Anwender können alle Zwischenschritte selbst kontrollieren.

Arbeitsgenauigkeit

Alle Werte eines Systems können in Control System Professional korrigiert werden. Auf diese Weise erstellt der Anwender mit Control System Professional nicht nur ein funktionierendes, sondern auch ein optimiertes Steuer- und Regelungssystem.

Hinweis: Das Wolfram Application Pack Control Systems Professional ist kompatibel mit Mathematica 7. Die Funktionalität von Control Systems ist für neuere Mathematica-Versionen im Wolfram System Modeler enthalten.

Features

Zeitbereichsanalyse

  • Bietet symbolische Analysefunktionen zur Lösung statischer Gleichungen
  • Simuliert das Systemverhalten numerisch
  • Beispiele mit Sprung-, Impuls-, und Steigungsfunktionen

Verfügbarkeit klassischer Analysefunktionen

  • Bearbeitung willkürlicher und rationeller Tranfer-Funktionen mit frequenzgesteuerten Plottingroutinen
  • Generiert Bode-, Nyquist- und Nichols-Plots
  • Reduktion der MIMO Systeme durcht singulären Value Plot
  • Plant und animiert die root loci, und gibt Information über deren Richtung und Entwicklung

Große Bandbreite von Systemverknüpfungen

  • Elementare Verknüpfungsfunktionen schließen serielle (kaskadierende), parallele und rückgekoppelte Verknüpfungen ein
  • Konstruktion willkürlich komplex zusammengesetzter System durch Erstellen von Blöcken

Kontroll- und Überwachungsfunktionen

  • Bestimmt und berechnet die Kontrollfähigkeit und die Überwachungsfähigkeit
  • Berechnet die Kontrollfähigkeits- und die Überwachungsfähigkeits-Matrizen und Gramians
  • Löst diskrete und kontinuierliche Matrix-Gleichungen nach Lyapunov
  • Berechnet das duale System für das Inputsystem

Realisierung, Konstruktion und Konversion

  • Wählt kontrollierbare und überwachbare Subsysteme aus; findet die minimalen Realisierungen
  • Berechnet die kanonischen Formeln nach Kalman und Jordan
  • Konstruiert intern balancierte Realisierungen
  • Streicht allgemeine null-Pol Paare in Transferfunktionen
  • Umwandlung zwischen äquivalenten Realisierungen mit Ähnlichkeitstransformation

Konstruktion von automatischen Regelungssystemen

  • Errechnung der Rückkoppelung für die Eigenvalue Parameter mit der Ackermann-Formel oder einem festen Algorithmus
  • Schätzfunktionen für die statische Rekonstruktion

Optimierung von Steuer- und Regelungssystemen

  • Optimierung der Rückkoppelung für lineare Systemfunktionen und quadratische Kostenfunktionen (d.h. Lösung von kontinuierlichen und diskreten linearen quadratischen Steuerungsproblemen)
  • Optimierung von Ausgabereglern
  • Lösung von kontinuierlichen und diskreten Riccati-Gleichungen
  • Finden des diskreten Äquivalents für einen Gleichspannungstabilisator
  • Findet des Kalman-Schätzwerts und Filter für stochastische Systeme

Nicht-lineare Steuerungssysteme

  • Enthält ein Linearisierungstool zur Konstruktion von linearen Modellen nichtlinearer Systeme
  • Erstellt rationale polynome Annäherungen von nichtlinearen Systemen

Allgemeine Systemvoraussetzungen

Control Systems Professional ist kompatibel zu Mathematica Version 7.

 Systemvoraussetzungen von Mathematica finden Sie hier.

Downloads

die Komplette Hilfe für den MMA Hilfe-Browser als ZIP-Datei
Installationsanleitung als PDF
eine kurze Übersicht über das Zusatzpaket als Mathematica Notebook

Dokumentation

Werfen Sie einen Blick in die Dokumentation zu MechanicalSystems auf den Webseiten von Wolfram Research.

das Inhaltsverzeichnis der Dokumentation
die Online-Dokumentation

Anwendungsbeispiele

Alle Anwendungsbeispiele können im Mathematica Notebook-Format heruntergeladen werden.

  • Extending Mathematica to Solve Control Problems
    This example shows how to formulate a control problem in Mathematica, solve the problem using Control System Professional functionality, and analyze the results using standard Mathematica functions for the classical problem of controlling an inverted pendulum.
  • Using Interconnecting Functions for Controller Design
    This example shows how the interconnecting functions available in Control System Professional can, because of their symbolic capabilities, be used for the design of a proportional-integral-derivative (PID) controller connected to a double-integrator model of the satellite control system.
  • Kalman Filter
    This example shows how to design a Kalman filter to extract the useful signal from additive Gaussian noise for an antenna servomechanism.
  • Optimal Controller
    This example shows how to design optimal controllers for stochastic systems.
  • Realizations
    This example shows how to find the internally balanced realization and a reduced-order model of a single-input, single-output (SISO) system in its controllable canonical form.

Preisinformationen

Beratung zum Control System-Paket erhalten Sie unter Runfnummer +49 (0) 61 72 - 59 05 - 30 oder per E-Mail an Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!.

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