Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Departamento de Ingeniería de Sistemas

Cursos Especiales de Grado

Área: Automatización y Control de Procesos Industriales

Instrumentación y Control Industrial

Uso del Simulink en Controladores

Equipo CAM

Profesor: Integrantes:

Ing. Edgar Goncalves. Guevara A., Bernardo J. C.I.: 20.172.680.

Velásquez M., Yanires Y. C.I.: 19.008.895.

Maturín, marzo de 2014

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................1

MARCO TEÓRICO...................................................................................................2

Matlab...................................................................................................................2

Componentes de Matlab.......................................................................................2

Notas sobre el uso de Matlab...............................................................................2

Simulink................................................................................................................3

DISCUSIÓN.............................................................................................................6

¿Cómo hacer una simulación en Simulink?..........................................................6

CONCLUSIONES.....................................................................................................8

BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................9

INTRODUCCIÓN

El propósito de la teoría de control es la resolver los problemas de regulación de los sistemas, para ello necesita implantar modelos y controladores, estos modelos y controladores se debe comprobar su comportamiento antes de platear su implementación. Esta comprobación se hace mediante simuladores para diferentes condiciones.

En este campo simular sistemas es resolver ecuaciones que modelan sistemas durante un periodo de tiempo y condiciones dadas. Utilizar una herramienta de simulación es importante para obtener resultados de forma fácil y rápida, por eso aquí le presentamos a continuación una pequeña introducción sobre lo que es Software Simulink y cómo usarlo porque esta es una herramienta que se para simulación de modelos y controladores avanzados

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MARCO TEÓRICO

Matlab

Matlab, es un programa de gran aceptación en ingenieroa destinado realizar cálculos técnicos científicos y de propósito general. En él se integran operaciones de cálculo, visualización y programación, donde la interacción con el usuario emplea una notación matemática clásica.Los usos y aplicaciones típicos de Matlab son:

Matemáticas y cálculo. Desarrollo de algoritmos. Adquisición de datos. Modelado, simulación y prototipado. Análisis y procesado de datos. Gráficos científicos y de ingeniera. Desarrollo de aplicaciones.

Componentes de Matlab

Entorno de desarrollo. Se trata de un conjunto de utilidades que permiten el uso de funciones Matlab y cheros en general. Muchas de estas utilidades son interfaces graficas de usuario. Incluye el espacio de trabajo Matlab y la ventana de comandos.

La librería de funciones matemáticas Matlab. Se trata de un amplio conjunto de algoritmos de cálculo, comprendido las funciones más elementales como la suma, senos y cosenos o la aritmética compleja, hasta funciones más sofisticadas como la inversión de matrices, el cálculo de auto valores y transformadas rápidas de Fourier.

Gráficos. Matlab dispone de un conjunto de utilidades destinadas a visualizar vectores y matrices en forma de gráficos. Existe una gran cantidad de posibilidades para ajustar el aspecto de los gráficos.

El interfaz de aplicación Matlab (API). Consiste en una librería que permite escribir programas ejecutables independientes en C y otros leguajes accediendo, mediante DLLs, a las utilidades de cálculo matricial de MAtlab.

Notas sobre el uso de Matlab

Los bloques pueden ser movidos al arrastrase con el botón izquierdo del mouse y pueden ser copiados al hacer clic sobre ellos con el botón izquierdo del mouse y arrastrando la copia creada.

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Los bloques se deben unir mediante flechas. Esto se logra haciendo clic en la flecha de salida del bloque deseado y conectándola (sin soltar el botón), a la flecha del bloque que se desea unir.

Para que las modificaciones en el programa hagan efecto este deberá ser grabado después de realizar los cambios.

Al hacer clic con el botón derecho sobre una señal, se podrá obtener una “línea” de esta señal para llevarla o conectarla a un bloque deseado.

Al barrer el mouse sobre un grupo de bloques se podrán mover estos a la vez y copiarlos en grupo.

El “save format” de los “workspace” debe ser colocado en “array” para poder “graficar” las variables deseadas posteriormente. El tipo de proceso especifica cómo se desarrollarán las actividades que la función de producción debe realizar. Las necesidades del mercado se pueden satisfacer utilizando diferentes funciones de producción, ajustados al tipo de producto, la cantidad y la rapidez con que se desea obtener el mismo.

Simulink

Simulink es una aplicación que permite construir y simular modelos de sistemas físicos y sistemas de control mediante diagramas de bloques. El comportamiento de dichos sistemas se define mediante funciones de transferencia, operaciones matemáticas, elementos de Matlab y señales predefinidas de todo tipo.

Simulink tiene dos fases de uso: la definición del modelo y el análisis del modelo. La definición del modelo significa construir el modelo a partir de elementos básicos construidos previamente, tal como, integradores, bloques de ganancia, etc… el análisis del modelo significa realizar la simulación, linealización y determinar el punto de equilibrio de un modelo previamente definida.

En SIMULINK podemos encontrar una amplia biblioteca de bloques de sumideros, fuentes, componentes lineales y no lineales y conectores. También podemos personalizar y crear nuestros propios bloques. Los modelos son jerárquicos, de forma que podemos ver un sistema desde un nivel superior y entrando en los bloques podemos ir descendiendo a través de los niveles para ver con más detalle el modelo.

Las librerías principales de SIMULINK son:

Sources (fuentes): Sirven para generar todo tipo de señales.

Sinks (sumideros): Se usan como salida o para visualizar la señal.

Discrete: elementos de sistemas lineales y en tiempo discreto (funciones de transferencia, diagramas de espacio-estado)

Linear: elementos y conexiones para sistemas lineales y en tiempo contínuo (sumadores, multiplicadores).

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Nonlinear: operadores no lineales (funciones arbitrarias, saturación, retrasos).

Connections: Multiplexores, Demultiplexores, etc. Además, existen una gran cantidad de Demos y de funciones complementarias.

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Bloque Integrador

El programa Simulink trata el bloque integrador como un sistema dinámico con un estado, su salida. La entrada de este bloque es la derivada en el tiempo del estado. El algoritmo de integración numérica seleccionado calcula la salida6del bloque integrador en el periodo de muestreo actual usando el valor de entrada actual y del paso anterior.

Bloque Derivativo

El bloque ‘Derivative’ aproxima la derivada de su entrada considerando los valores iniciales de la salida igual a 0. La exactitud de los resultados depende del tamaño del periodo de muestreo utilizado en la simulación.

Bloque Scope

El bloque ‘Scope’ representa gráficamente la entrada conectada a este bloque con respecto al tiempo de simulación. Este bloque permite representar varias variables a la vez para el mismo periodo de tiempo. El ‘Scope’ permite ajustar el tiempo y el rango delos valores de entrada presentados.

Bloque Gain

El bloque ’Gain’ multiplica la entrada por un valor constante (ganancia). La entrada y la ganancia pueden ser un escalar, un vector o una matriz.

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DISCUSIÓN

¿Cómo hacer una simulación en Simulink?

Acceso a la librería de bloques de Simulink:

Para acceder a la librería de Simulink se debe abrir inicialmente la ventana principal de Matlab . En esta se puede ejecutar el comando “Simulink” o hacer clic en el símbolo correspondiente en la barra de herramientas en la parte superior de esta ventana.

Al hacer esto aparecerá el listado de las librerías correspondientes a Simulink, donde se podrá tener acceso a todos los bloques que brinda esta herramienta. Para abrir una nueva hoja de trabajo se deberá acceder a través de: File ‡ New ‡ Model, o hacer clic en el símbolo de “hoja nueva”.

La librería “Simulink” contiene los bloques necesarios para simular un sistema mediante técnicas convencionales, las demás librerías son herramientas adicionales que se utilizan para aplicaciones específicas de control avanzado.

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Una vez que se hayan realizado las simulaciones, es importante analizar y visualizarla evolución de las variables del sistema en estudio, además de poder acceder a los valores de las variables en forma vectorial a través del espacio de trabajo ‘workspace’ del programa Matlab y de este modo poder utilizar todos los medios que este programa presenta para poder representar y trabajar con esas variables.

El bloque mas utilizado es el “Scope” Antes s de simular es importante verificar que los parámetros del bloque ‘Scope’ están correctamente configurados porque si no es así, las variables no se representarán de forma adecuada. Para configurar los parámetros, hacer doble clic en el bloque de ’Scope’ antes de la simulación y se abrirá una ventana

Simplemente hay que hacer clic sobre “configuración”, hay que verificar que la opción marcada en la misma figura como “puntos representados” no está seleccionada, ya que de esta manera el bloque representará todos los puntos que se calculen y no se limitará a 5000. Tener en cuenta que por defecto siempre esta opción está seleccionada.

Las variables que se han obtenido de la simulación pueden enviarse al espacio de trabajo del programa Matlab denominado ‘workspace’ mediante el bloque llamado ‘ToWorkspace’

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CONCLUSIONES

Podemos decir que el programa Simulink presenta ventajas sobre u otros programas matemáticos que podrían ser también utilizados para resolver ecuaciones de los sistemas, este presenta un entorno interactivo y un conjunto de librerías con bloques personalizados .Además se encuentra integrado a MAtlb y por ello es posible acceder a un gran cantidad de herramientas que permiten desarrollar algoritmos, analizar y visualizar simulaciones.

Fuera de alabar las ventajas del Simulink no debemos olvidar que es una simple herramienta y que el buen funcionamiento de esta depende de su operador. La ejecución y precisión de una simulación puede verse afectado por varios factores, incluyendo el diseño del modelo y la elección de los parámetros de simulación.

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BIBLIOGRAFÍA

Anónimo Introducción a Simulink [Documento en línea]. Disponible http http://prof.usb.ve/lamanna/cursos/simulink PDF [Consulta: 2014, marzo 13]

Alicia Arce Rubio Manual de Simulink [Documento en línea]. Disponible http://personal.us.es/aarce/ManualSimulink.pdf PDF [Consulta: 2014, marzo 13]

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