Merge branch 'brstu:main' into main

readme.md

@@ -30,7 +30,7 @@
 |8|Козлович Антон|||||||||||
 |9|Козловская Анна|||||||||||
 |10|Колодич Максим|||||||||||
-|11|Крагель Алина|[as0006311](./trunk/as0006311/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:||||||||
+|11|Крагель Алина|[as0006311](./trunk/as0006311/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:|:white_check_mark:|||||||
 |12|Куликович Иван|||||||||||
 |13|Кульбеда Кирилл|||||||||||
 |14|Кухарчук Илья|[as0006314](trunk/as0006314)||||||||||
@@ -40,11 +40,11 @@
 |18|Поплавский Владислав|||||||||||
 |19|Савко Павел|||||||||||
 |20|Соколова Маргарита|||||||||||
-|21|Стельмашук Иван|||||||||||
+|21|Стельмашук Иван|[as0006321](./trunk/as0006321/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:||||||||||
 |22|Тунчик Антон|||||||||||
 |23|Филипчук Дмитрий|||||||||||
-|24|Ярмола Александр|[as0006325](./trunk/as0006325/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:|:white_check_mark|||||||
-|25|Ярмолович Александр|||||||||||
+|24|Ярмола Александр|[as0006325](./trunk/as0006325/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:|:white_check_mark:|:white_check_mark:|:white_check_mark:|||||
+|25|Ярмолович Александр|[as0006326](./trunk/as0006326/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:||||||||
 
 ## Группа АС-64
 
@@ -56,7 +56,7 @@
 |4|Булавский Андрей Сергеевич|||||||||||
 |5|Бурак Илья Эдуардович|||||||||||
 |6|Горкавчук Никита Михайлович|[as64220038](./trunk/as64220038/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:||||||||
-|7|Евкович Андрей Викторович|||||||||||
+|7|Евкович Андрей Викторович|[as0006407](./trunk/as0006407/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:||||||||
 |8|Ежгунович Глеб Михайлович|||||||||||
 |9|Иванюк Иван Александрович|[as0006409](./trunk/as0006409/)|:white_check_mark:|:white_check_mark:|||||||||
 |10|Игнаткевич Кирилл Сергеевич|||||||||||

trunk/as0006311/task_02/doc/doxygen.md

@@ -0,0 +1,23 @@
+# Отчёт
+
+## Об отчёте 
+
+Данный отчет содержит информацию о программе, моделирующей ПИД-регулятор. В качестве объекта управления используется математическая модель, а также классы линейной и нелинейной природы.
+## Классы
+
+### Класс `MathematicalModel`
+
+Это абстрактный базовый класс для математических моделей. Он включает виртуальную функцию calcOutput, которую необходимо реализовать в производных классах. Эта функция принимает текущий выход, предыдущий выход и входной сигнал, возвращая вычисленную модель результата.
+
+### Класс `LinearModel`
+
+Класс LinModel, который наследует MathModel, представляет собой линейную модель. Он включает два коэффициента: coefficientAи coefficientB, используется для вычисления выходного значения формулы coefficientA * currentOutput + coefficientB * input.
+
+### Класс `NonLinearModel`
+
+представляет нелинейную математическую модель. Данный класс наследуется от абстрактного класса MathModel и реализует его виртуальную функцию calcOutput. Имеет четыре приватных переменных - coefficientA, coefficientB, coefficientC и coefficientD, которые используются в формуле для вычисления выходного значения модели. Конструктор класса принимает значения коэффициентов coefficientA, coefficientB, coefficientC и coefficientD и инициализирует соответствующие приватные переменные.
+
+Функция calcOutputпереопределена в классе NonlinearModelи использует формулу coefficientA * currentOutput - coefficientB * pow(previousOutput, 2) + coefficientC * input + coefficientD * sin(input)для вычисления выходного значения на основе текущих и выходных значений, а также входного значения.
+### Класс `PIDController`
+
+Класс PIDRegulatorреализации работы ПИД-регулятора. Он включает три коэффициента: gainP, gainIи gainD, которые соответствуют пропорциональному, интегральному и дифференциальному составляющему регулятору. Функция calcOutputпринимает текущую величину ошибки и вычисляет управляющий сигнал, о гравитации на этих коэффициентах и ​​накопленных ошибках.

trunk/as0006311/task_02/doc/readme.md

@@ -0,0 +1,82 @@
+<p align="center"> Министерство образования Республики Беларусь</p>
+<p align="center">Учреждение образования</p>
+<p align="center">“Брестский Государственный технический университет”</p>
+<p align="center">Кафедра ИИТ</p>
+<br><br><br><br><br><br><br>
+<p align="center">Лабораторная работа №2</p>
+<p align="center">По дисциплине “Теория и методы автоматического управления”</p>
+<p align="center">Тема: “Изучение ПИД-регуляторов”</p>
+<br><br><br><br><br>
+<p align="right">Выполнил:</p>
+<p align="right">Студент 3 курса</p>
+<p align="right">Группы АС-63</p>
+<p align="right">Крагель А.М.</p>
+<p align="right">Проверил:</p>
+<p align="right">Ситковец Я. С.</p>
+<br><br><br><br><br>
+<p align="center">Брест 2024</p>
+
+---
+
+## Цель работы:  
+Написать программу на языке C++, которая моделирует работу ПИД-регулятора. В качестве объекта управления: математическая модель, которая была получена в прошлой работе. Реализуйте программу с использованием объектно-ориентированного подхода, включая не менее трех классов с использованием наследования. 
+## Ход работы  
+Была реализована программа на языке С++, моделирующая работу ПИД-регулятор. Для документирования программы был использован инструмент Doxygen, затем документация была преобразована в Markdown (.md). Результаты работы программы были записаны в файл results.txt.
+
+Итерация 1:
+Выход линейной модели: 0.5       
+Выход нелинейной модели: 0.284147
+Ошибка: 0.215853
+Управляющий сигнал: 0.36695      
+
+Итерация 2:
+Выход линейной модели: 0.9       
+Выход нелинейной модели: 0.471095
+Ошибка: 0.428905
+Управляющий сигнал: 0.793894
+
+Итерация 3:
+Выход линейной модели: 1.22
+Выход нелинейной модели: 0.550058
+Ошибка: 0.669942
+Управляющий сигнал: 1.3755
+
+Итерация 4:
+Выход линейной модели: 1.476
+Выход нелинейной модели: 0.572912
+Ошибка: 0.903088
+Управляющий сигнал: 2.05861
+
+Итерация 5:
+Выход линейной модели: 1.6808
+Выход нелинейной модели: 0.578363
+Ошибка: 1.10244
+Управляющий сигнал: 2.80242
+
+Итерация 6:
+Выход линейной модели: 1.84464
+Выход нелинейной модели: 0.579586
+Ошибка: 1.26505
+Управляющий сигнал: 3.59022
+
+Итерация 7:
+Выход линейной модели: 1.97571
+Выход нелинейной модели: 0.579856
+Ошибка: 1.39586
+Управляющий сигнал: 4.41258
+
+Итерация 8:
+Выход линейной модели: 2.08057
+Выход нелинейной модели: 0.579915
+Ошибка: 1.50065
+Управляющий сигнал: 5.26251
+
+Итерация 9:
+Выход линейной модели: 2.16446
+Выход нелинейной модели: 0.579928
+Управляющий сигнал: 6.13446
+
+Выход линейной модели: 2.23156
+Выход нелинейной модели: 0.579931
+Ошибка: 1.65163
+Управляющий сигнал: 7.02403

trunk/as0006311/task_02/doc/results.txt

@@ -0,0 +1,57 @@
+Итерация 1:
+Выход линейной модели: 0.5       
+Выход нелинейной модели: 0.284147
+Ошибка: 0.215853
+Управляющий сигнал: 0.36695      
+
+Итерация 2:
+Выход линейной модели: 0.9       
+Выход нелинейной модели: 0.471095
+Ошибка: 0.428905
+Управляющий сигнал: 0.793894
+
+Итерация 3:
+Выход линейной модели: 1.22
+Выход нелинейной модели: 0.550058
+Ошибка: 0.669942
+Управляющий сигнал: 1.3755
+
+Итерация 4:
+Выход линейной модели: 1.476
+Выход нелинейной модели: 0.572912
+Ошибка: 0.903088
+Управляющий сигнал: 2.05861
+
+Итерация 5:
+Выход линейной модели: 1.6808
+Выход нелинейной модели: 0.578363
+Ошибка: 1.10244
+Управляющий сигнал: 2.80242
+
+Итерация 6:
+Выход линейной модели: 1.84464
+Выход нелинейной модели: 0.579586
+Ошибка: 1.26505
+Управляющий сигнал: 3.59022
+
+Итерация 7:
+Выход линейной модели: 1.97571
+Выход нелинейной модели: 0.579856
+Ошибка: 1.39586
+Управляющий сигнал: 4.41258
+
+Итерация 8:
+Выход линейной модели: 2.08057
+Выход нелинейной модели: 0.579915
+Ошибка: 1.50065
+Управляющий сигнал: 5.26251
+
+Итерация 9:
+Выход линейной модели: 2.16446
+Выход нелинейной модели: 0.579928
+Управляющий сигнал: 6.13446
+
+Выход линейной модели: 2.23156
+Выход нелинейной модели: 0.579931
+Ошибка: 1.65163
+Управляющий сигнал: 7.02403

trunk/as0006311/task_02/src/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,4 @@
+cmake_minimum_required (VERSION 2.4.0)
+project (pidcontroller)
+
+add_executable(pidcontroller main.cpp)

trunk/as0006311/task_02/src/main.cpp

@@ -0,0 +1,114 @@
+#include <iostream>
+#include <vector>
+#include <cmath>
+
+using namespace std;
+
+class MathematicalModel {
+public:
+    virtual double calculateOutput(double current, double previous, double input) const = 0;
+    virtual ~MathematicalModel() = default;
+};
+
+class LinearModel : public MathematicalModel {
+private:
+    double a;
+    double b;
+
+public:
+    explicit LinearModel(double a, double b) : a(a), b(b) {}
+
+    double calculateOutput(double current, double previous, double input) const override {
+        return a * current + b * input;
+    }
+};
+
+class NonLinearModel : public MathematicalModel {
+private:
+    double a;
+    double b;
+    double c;
+    double d;
+
+public:
+    NonLinearModel(double a, double b, double c, double d)
+        : a(a), b(b), c(c), d(d) {}
+
+    double calculateOutput(double current, double previous, double input) const override {
+        return a * current - b * pow(previous, 2) + c * input + d * sin(input);
+    }
+};
+
+class PIDController {
+private:
+    double kp;
+    double ki;
+    double kd;
+    double lastError = 0.0;
+    double accumulatedError = 0.0;
+
+public:
+    explicit PIDController(double kp, double ki, double kd)
+        : kp(kp), ki(ki), kd(kd) {}
+
+    double compute(double error) {
+        accumulatedError += error;
+        double deltaError = error - lastError;
+        double output = kp * error + ki * accumulatedError + kd * deltaError;
+        lastError = error;
+        return output;
+    }
+};
+
+int main() {
+    setlocale(LC_ALL, "Russian");
+
+    double linearA = 0.8;
+    double linearB = 0.5;
+
+    double nonLinearA = 0.8;
+    double nonLinearB = 0.5;
+    double nonLinearC = 0.2;
+    double nonLinearD = 0.1;
+
+    double linearOutput = 0.0;
+    double nonLinearOutput = 0.0;
+    double lastNonLinearOutput = 0.0;
+
+    double inputValue = 1.0;
+
+    LinearModel linearModel(linearA, linearB);
+    NonLinearModel nonLinearModel(nonLinearA, nonLinearB, nonLinearC, nonLinearD);
+    PIDController pidController(1.0, 0.5, 0.2);
+
+    vector<double> linearOutputs;
+    vector<double> nonLinearOutputs;
+    vector<double> errors;
+    vector<double> controlOutputs;
+
+    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
+        linearOutput = linearModel.calculateOutput(linearOutput, 0, inputValue);
+        nonLinearOutput = nonLinearModel.calculateOutput(nonLinearOutput, lastNonLinearOutput, inputValue);
+        lastNonLinearOutput = nonLinearOutput;
+
+        double error = linearOutput - nonLinearOutput;
+        double controlOutput = pidController.compute(error);
+
+        linearOutputs.push_back(linearOutput);
+        nonLinearOutputs.push_back(nonLinearOutput);
+        errors.push_back(error);
+        controlOutputs.push_back(controlOutput);
+    }
+
+    // Вывод результатов для каждой итерации
+    for (int i = 0; i < 10; i++) {
+        cout << "Итерация " << i + 1 << ":\n";
+        cout << "Выход линейной модели: " << linearOutputs[i] << '\n';
+        cout << "Выход нелинейной модели: " << nonLinearOutputs[i] << '\n';
+        cout << "Ошибка: " << errors[i] << '\n';
+        cout << "Управляющий сигнал: " << controlOutputs[i] << '\n';
+        cout << '\n';
+    }
+
+    return 0;
+}

trunk/as0006321/task_01/doc/readme.md

@@ -0,0 +1,36 @@
+# Отчет о лабораторной работе: Моделирование температуры объекта
+
+# Цель работы
+Цель данной лабораторной работы заключается в разработке программы на C++, которая будет моделировать температуру объекта, описываемую линейной и нелинейной математическими моделями. 
+
+# Введение
+Температура объекта может быть описана с помощью дифференциального уравнения, которое при дискретизации преобразуется в линейную и нелинейную модель. Линейная модель позволяет предсказать температуру на основе предыдущих значений и передаваемого тепла, тогда как нелинейная модель учитывает дополнительные эффекты.
+
+# Описание моделей
+1. Линейная модель:
+   y_{t+1} = a*y_t + b*u_t
+   Здесь:
+   - y_t — текущая температура,
+   - u_t — передаваемое тепло,
+   - a и b — коэффициенты.
+
+2. Нелинейная модель:
+   y_{t+1} = a*y_t - b*(y_{t-1})^2 + c*u_t + d*sin(u_{t-1})
+   Здесь:
+   - y_{t-1} — предыдущее значение температуры,
+   - c и d — дополнительные коэффициенты.
+
+# Описание алгоритма
+1. Ввод данных: Пользователь вводит коэффициенты a, b, c, d и количество шагов времени t.
+2. Линейная модель:
+   - Пользователь вводит начальное значение температуры y и передаваемое на каждой итерации тепло u.
+   - Программа вычисляет температуру на каждом шаге по линейной формуле и выводит результаты.
+3. Нелинейная модель:
+   - Пользователь вводит начальное значение температуры для второго массива и передаваемое на каждой итерации тепло.
+   - Программа вычисляет температуру по нелинейной формуле, учитывая предыдущее значение температуры и выводит результаты.
+
+# Результаты
+Программа успешно моделирует температуру объекта в соответствии с заданными формулами. Пользователь может вводить различные коэффициенты и управляющие сигналы, что позволяет анализировать влияние этих параметров на температуру.
+
+# Выводы
+В ходе лабораторной работы была разработана программа, позволяющая моделировать температуру объекта с использованием линейной и нелинейной моделей. Результаты моделирования показывают, как изменения в коэффициентах и передаваемом тепле влияют на температуру объекта. Данная программа может быть использована для дальнейших исследований в области управления температурой в различных системах.

trunk/as0006321/task_01/src/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,4 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
+project(Task01)
+
+add_executable(Task01_6321 main.cpp)