MATLAB 説明
MATLAB データについて 高信研究室 HP から MATLAB ファイル delay1 と pidmodel をダウンロードしてください. 今回配布したファイルは MATLAB の入ったパソコンで使用できます ( 学内 PC で利用できます ) ファイルを開くと Simulink で PID 制御ができているので係数を変えて応答の変化を確認してみてください.
1. 学内 PC でダウンロードファイル ( pidmodel ) を開くと MATLAB が開く. 2. 上画面の 現在のフォルダ のダウンロードした pidmodel をダブルクリック. ( 赤枠 ) 3. Simulimk が開かれる. 黄緑枠のように画面の右端に出ることがある. 画面下のように MATLAB アイコンに pidmodel があればクリックして開く. 4. Simulink が開かれると右図の画面になる. MATLAB ファイルを開くのに時間がかかります.
ファイルを開くと右のような画面が出てくる. 赤枠は PID のブロックを示しています. 1~4 は全て同じものです. 4 つの係数を同じグラフに出力するために同じものが 4 つがあります. 1 2 波形をグラフ化する 3 4 ステップ応答グラフに目標値 1 を表示する. 出力値 1 を出力する.
Kp の係数設定ブロック ステップ入力 Ki の係数設定ブロック 1 時遅れ系の応答 Kd の係数設定ブロック 基本的に Kp,Ki,Kd の 3 つのパラメータを設定してもらえれば, PID の波形が出力されます. 係数の変え方は, ブロックをダブルクリックすると左上図の画面が出てくるのでゲインに係数を入力してください. 他のブロックの値を変えるときも同じようにダブルクリックして数値を入力してください. 設定すると左下図のようにブロック内の数字が入力した数値に変わります. Kp=0 から Kp=10 に変更
P 制御比較 横軸最大値は 100 に設定 1 Kp のみ値を入力.(Ki,Kd は 0 を入力 ) 学籍番号下 1 桁が奇数 Kp= 15, 9, 5, 1 (MATLAB の上から順に入力 ) 2 学籍番号下 1 桁が偶数 Kp= 16, 8, 4, 2 (MATLAB の上から順に入力 ) PI 制御比較 3 Kp,Ki に値を入力.(Kd は 0 を入力 ) 学籍番号下 1 桁が奇数 Kp= 5 Ki= 0, 5, 3, 1 4 学籍番号下 1 桁が偶数 Kp= 4 Ki= 0, 4, 2, 0.2
プログラム実行 グラフ化 係数変更後, 上図の上にあるを押してください. ( 学内 PC の場合, 次のページのエラーが出ます. エラー解除後, 以下に続く ) その後, をダブルクリックするとグラフが出てきます. 数値を変更したら, プログラム実行するとグラフが更新されます.
オートスケール グラフ表示すると軸の初期設定によってグラフが見にくい状態で画面表示されます. グラフ画面の上にオートスケール ( ) があるので, クリックすると左図のようになります. 凡例やグラフの色や線の種類を設定するときはをクリックして設定してください.( 既に設定してあるため, 変更しないでください.) 設定 オートスケール
凡例の位置 右クリックすると下図のように場所を移動できるので 最適 をクリックしてグラフを見やすくする.
凡例のタイトル変更 赤枠のブロック名がグラフの凡例のタイトルになります. 図では Kp= になっているのでグラフの凡例も Kp= となる. 文字部分にカーソルを合わせると入力カーソルになるので Kp,Ki の値がわかるような凡例タイトルを付けてください. ( 例 )Kp=5,Ki=2 のグラフだったら, Kp=5,Ki=2 と上の赤枠部分に記入してください.
ココをダブルクリックすると右上図の画面が出てくる. グラフの線が 5 つ要らない場合, 入力数を出力したいグラフの数にする. MATLAB の Simulink はブロックの組み立てによってシミュレーションを行っています. ブロックなので矢印部分をクリックやドラッグすれば組み換えることができます.
エラーが出た場合 クリック 学内 PC で実行すると上図のようなエラーが出てきます. 赤枠部分をクリックしてください.
クリック 前ページの赤枠をクリックすると左上のような画面になります. の警告を選択すると下図のように選択できます. エラー を選択して, OKをクリックしてください. 再び, プログラム実行 をダブルクリック グラフ化 エラーを選択後,OK をクリック
1 次遅れ系グラフについて 1 次遅れ系のグラフを作成するには delay1 ファイルを開いて, 横軸の時間設定だけ行ってください. 左画面の赤枠の数値が時間軸の最大値を設定します. 設定後プログラム実行をすると, グラフの横軸が最大 1 に 横軸の最大値設定 設定した最大値反映
delay1ファイルを開くと上図のようになっている. これは上から時定数 T=1, 5,10の順になっている. グラフを作りたい時定数のブロックをに繋げてください. 矢印をクリックしながらマウスを動かしてまで持っていくと, 繋ぐことができます ( 右図 ). 繋いだらプログラムを実行してをダブルクリックしてグラフを表示してください. 違うブロックをグラフ化するときは矢印部分をクリックしながら動かして空所で離してください. そして, 違うブロックの矢印を繋げてください.
出力 y KM 1 次遅れ系の応答グラフ作成の注意事項 1 次遅れ系のグラフを4 枚印刷してレポートに加える.1 枚はグラフの横軸は経過 t 時間 tで,3 枚は正規化した値となる.( 横軸にする ) T 1 下図のように横軸を経過時間 t に設定して時定数 T の違うグラフを 1 枚に表示して印刷する. T: 時定数 横軸最大値は 100 に設定 時間 t s
2 各グラフを正規化するとすべてのグラフが 1 目盛り目に 63.2% となる. それぞれ の 1 次遅れ系の応答を横軸 ( t T ) を正規化したグラフを 3 枚印刷する. 時定数 T の違う 3 つのブロックがあるので数値変更はせず, グラフ化してください. ただし, グラフの横軸設定だけ行う.( 設定方法は別ファイル参照 ) MATLAB のグラフは横軸に時間を表示する ( 下図 ). メモリ数は 10 個である.( 目盛りは設定値によって変わる )1 目盛り目に出力 63.2%( 正規化 ) となるようなグラフを作成する. 時定数は T=1,5,10 の 3 パターンである. ( 例 ) 時定数 T=3 のとき, t T にするために横軸の最大値は t 3 =1 10( メモリ ) t =30 横軸の最大を 30 に設定すると時定数 T=3 のグラフは 1 メモリ目に 63.2% になる. このメモリに各パターンが 63.2% となるようにメモリ設定を行う. この値を設定する.
元の値を消して記入 t/t 時定数 1 時定数 5 図は時定数にあわせて正規化されたグラフである. 正規化されているため全て同じグラフに y なる. 縦軸は出力, 横軸は正規化した値 KM t (1,2,3 ) のみ記入を行う. T その際元の横軸目盛は消すこと. 提出するグラフには, 正規化した値, 軸タイトルを記入する. 1 次遅れ系のグラフは, T=1のグラフは赤, 実線 T=5のグラフは青, 破線 T=10のグラフは緑, 点線 ( 細かい破線 ) に設定して印刷する. 1 2 3 t/t 1 2 元の値を消して記入 3 t/t 時定数 10 印刷して 1 枚のレポートに 3 つのグラフを貼ってください. 横軸は正規化の値を記載. 軸タイトル, 図番号, 図タイトルを各グラフに記入.
グラフ線設定 1 次遅れ系のグラフは,1 つのブロックをグラフ化します. 各時定数の値によって線の色と種類の設定をしてください. 色の変え方は, グラフ画面の設定 スタイル ラインの項目を変更 クリック 色設定 設定 1 次遅れ系のグラフは, T=1 のグラフは赤, 実線 T=5 のグラフは青, 破線 T=10 のグラフは緑, 点線 ( 細かい破線 ) に設定して印刷してください. ラインの種類設定
16 階第 2 演習室の version の場合 16 階の演習室では以下の方法で線の種類と色を変更してください色の変え方は, 表示 スタイル ラインの項目を変更 適用 クリック クリック 色設定 1 次遅れ系のグラフは, T=1 のグラフは赤, 実線 T=5 のグラフは青, 破線 T=10 のグラフは緑, 点線 ( 細かい破線 ) に設定して印刷してください. ラインの種類設定
グラフの保存方法 MATLAB で作成したグラフはスクリーンショットで保存して貼ることその際キャプチャしていらない部分は編集して消すこと以下に方法を示す. 1. 画面のスクリーンショットは キーボードの [Print Screen] キーを押す (Prnt Scrn や Prt Sc など 略されている場合もあります ) 2. 画像ファイルとして保存するには ペイント を起動し 貼り付け ( Ctrl キーを押しながら V キーを押す ) 作業中ウィンドウの場合は [Alt] キーを押しながら [Print Screen] キーを押す ノート PC の場合は, Fn キーを押しながら, PrtSc(F12) キーを押す. ペイントに貼り付け. ( Ctrl キーを押しながら V キーを押す )
スクリーンショット例 MATLAB のグラフをスクショした後必要な部分だけレポートに張るようにしてください必要ないところはトリミングしましょう 必要なのは囲われた部分のみ 良い例 悪い例