Regelkreise als Kernbestandteil der Wolfram Language
Die Wolfram Language bietet umfassende Werkzeuge für den Entwurf und die Implementierung von Regelkreisen in einem integrierten Workflow.
Blockbasierte Modelle
Die Wolfram Language ermöglicht die Erstellung von Modellblöcken für Zustandsräume oder Übertragungsfunktionen direkt oder aus Differential- oder Differenzengleichungen. Die so erstellten Modellblöcke können zu größeren Systemen verbunden und die daraus resultierenden Modelle für Analysen, Entwürfe und Anwendungen verwendet werden.
Leitfaden für die blockbasierte Modellierung
Die Funktion SystemsConnectionsModel
Komponentenbasierte Modelle
Durch Drag & Drop lassen sich Modellkomponenten miteinander zu realitätsgetreuen Mehrdomänenmodellen verbinden. Die daraus resultierenden Modelle können für die Simulation, Validierung und zur Ableitung blockbasierter Modelle für den Steuerungsentwurf verwendet werden.
Video: Drag & Drop und Verbinden Leitfaden für Systemmodellanalyse & -entwurf Wolfram System Modeler Modelica Standard Library
Graphikdesign
Mittles der Wolfram Language können Steuerungssysteme durch grafische Techniken wie Bode-, Nyquist-, Wurzelort- und andere Diagramme entworfen und analysiert werden. Typische Beispiele sind Lead-Lag-Entwurf, Stabilitätsanalyse und Robustheitsanalyse.
PID-Entwurf
Die Feineinstellung eines PID-Reglers kann auf der Grundlage von Einstellmodellen und -regeln automatisch mit Hilfe der Wolfram Language erledigt werden. Ebenso kann die Systemverfolgung und Störungsunterdrückung verbessert werden. Einstellregeln wie Ziegler-Nichols- und Cohen-Coon-Regeln sind bereits integriert.
LQ-Entwurf
Regler und Schätzer können mithilfe linearer quadratischer Optimierungsmethoden, die in die Wolfram Language integriert sind, entworfen werden. Zudem lassen sich Regelungs- oder Tracking-Probleme lösen. Weiterhin gibt es eine integrierte Unterstützung für Standardtechniken, einschließlich LQR, LQG und Kalman-Filter.
MPC-Entwurf
Explizite modellprädiktive Regler (MPC) für Anwendungen mit schneller Abtastung und begrenzter Rechenleistung können mit der Wolfram Language entworfen werden, indem automatisch eine parametrische Offline-Optimierung verwendet wird. Außerdem lassen sich regelbasierte oder verfolgungsbasierte Probleme mit Nebenbedingungen für die Kostenminimierung nach 1-, quadratischer 2- oder ∞-Norm lösen.
Entwurf mit Verzögerungen und Deskriptorsystemen
Die Wolfram Language erlaubt den Entwurf von Reglern für Modelle mit Verzögerungen und einer Mischung aus dynamischen und algebraischen Gleichungen. Verzögerungen, z. B. durch Kommunikationsverzögerungen, können zu Instabilitäten führen, wenn sie nicht kompensiert werden. Diese Instabilitäten können mittels spezieller Verfahren wie einem Smith-Kompensator vermieden oder die Modelle auf Standardmodelle unter Verwendung von Näherungswerten reduziert werden.
Leitfaden für Verzögerungssysteme Leitfaden für Deskriptorsysteme
Affine und nichtlineare Regler
Die Wolfram Language bietet Unterstützung für den Entwurf von nichtlinearen Reglern für Systeme, in denen Nichtlinearitäten eine wichtige Rolle spielen. Symbolische Techniken wie Feedback-Linearisation, Ausgangsregelung und weitere Methoden können simuliert werden.
Leitfaden für nichtlineare Regelsysteme Video: Rückkopplungslinearisierung
FMI-Bereitstellung
Mit der Wolfram Language lassen sich Regler als Functional Mockup Units (FMUs) in über 100 andere FMI-kompatible Werkzeuge integrieren. In einer Umgebung, in der Teilsysteme von verschiedenen Unternehmen und mit unterschiedlichen Tools entwickelt werden, kann so eine effektive Zusammenarbeit stattfinden und Fehler können frühzeitig erkannt werden, wodurch größere Integrationsprobleme in späteren Phasen vermieden werden.
Wolfram Functional Mockup Interface (FMI) Werkzeuge, die FMI unterstützen Leitfaden für Systemmodellanalyse & -entwurf Das FMU-Exportformat
Bereitstellung von Mikrocontrollern
Die Wolfram Language unterstützt die automatische Generierung und Bereitstellung von Steuerungsentwürfen und Datenerfassungscode.
Wolfram Microcontroller-Kit Leitfaden für das Microcontroller-Kit
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