PRACTICA SIMULINK

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Universidad Autónoma
De
San Luis Potosí
U. A. M. Z. M.
 	Parcial 2									06/09/2019
Ingeniería Mecatrónica
Semestre VII
Materia:
Control de máquinas eléctricas
Profesor:
Dr. Roberto Martínez Montejano
Práctica 1:
Uso básico de Simulink
Profesor:
Dr. José Jimmy Jaime Rodríguez
UNIDAD ACADÉMICA MULTIDISCIPLINARIA ZONA MEDIA
INTRODUCCION.
Simulink es un entorno de simulación y diseño basado en modelos para sistemas dinámicos e integrados, integrado con MATLAB. Simulink, también desarrollado por MathWorks, es una herramienta de lenguaje de programación gráfica de flujo de datos para modelar, simular y analizar sistemas dinámicos multidominio. Básicamente es una herramienta gráfica de diagramación de bloques con un conjunto personalizable de bibliotecas de bloques. Permite incorporar algoritmos de MATLAB en los modelos, así como exportar los resultados de la simulación a MATLAB para su posterior análisis.
Simulink soporta:
· Diseño a nivel de sistema.
· Simulación.
· Generación automática de código.
· Prueba y verificación de sistemas embebidos.
Simulink es bastante intuitivo y permite a principiantes conocer rápido su interfaz y modo de programación. A continuación, se presentan algunos bloques y código básicos para iniciar y comprender su funcionamiento:
SIMULINK MATLAB
	Bloques básicos para construir un diagrama en Simulink
	Bloque
	Descripción 
	Librería
	
	Genera señal escalón. Pueden configurarse tiempo de aplicación, valor inicial y valor final.
	Sources
	
	Define una función de transferencia donde numerador y denominador están dados por vectores de coeficientes de potencias descendentes de s.
	Continuous
	
	Simula el tiempo muerto del proceso.  
	Continuous
	
MUX
	Multiplexa o transmite las señales de entrada en una señal de salida.  El número de señales de entrada puede configurarse.
	
Signal  Routing
	
	Genera una gráfica de la simulación con la señal de entrada que puede contener información de una o de varias variables (cuando recibe salida de un multiplexor previo).
	Sinks
	
	Permite transferir los resultados de la simulación al espacio de trabajo de Matlab.  Puede configurarse el nombre de la variable donde se almacenan los resultados de la simulación (simout es el nombre predefinido), y su tipo (generalmente se requiere que la variable sea un arreglo: save format: array).
	Sinks
	
	Suma señales.  El número y signo de las señales a sumar puede configurarse.
	Math Operations
	Parámetros de la simulación en Simulink
	Parámetro
	Descripción 
	Valor típico
	Start time
	Tiempo de inicio de la simulación.
	Cero
	
Stop time
	
Tiempo final de la simulación.
	Se ajusta para poder observar todo el transitorio.
	Solver options-Type
Tipo de paso 
	
Se especifica si el tamaño de paso para la simulación es fijo o variable.  
	Variable
	Solver options
Algorítmo
	
Método numérico que el simulador utilizará para la solución de ecuaciones diferenciales ordinarias.  
	ode45 (Dormand-Prince)
	Instrucciones de Matlab
	Sintaxis
	Descripción
	Ejemplo
	plot(x,y)
	Grafica la curva y(x).
	plot(tout,simout) %resultados de la simulación, notar que los colores son diferentes a los usados en el bloque Scope.
	Arreglo(:,num)
	Se hace referencia a los elementos de todas las filas de la columna num.
	simout(:,1) %observar valores de la función escalón
	plot(x, y, ‘g’)
	Grafica la curva y(x) con color verde.
	plot(tout, simout(:,1), ‘g’) %grafica escalón en color verde
	hold on
	Permite añadir curvas en el mismo espacio de graficado
	hold on %se añadirá la respuesta de los sistemas simulados ante el escalón
plot(tout, simout(:,2), ‘m’) 
% respuesta del primer sistema
	gtext(‘letrero’)
	Coloca letrero donde se posicione cursor sobre la gráfica.
	gtext(‘G1’) %identifique la curva correspondiente
plot(tout, simout(:,3), ‘b’)
gtext(‘G2’)
plot(tout, simout(:,4), ‘r’)
gtext(‘G3’)
	hold off
	Deja de añadir curvas sobre la misma gráfica.
	hold off
	grid
	Cuadricula el área de graficado.
	grid
	title(‘título’)
	Coloca título especificado en la gráfica.
	title(‘Diferentes tipos de sistemas de segundo orden’) % dé un título descriptivo a todas sus gráficas
DESARROLLO.
Primer circuito.
El objetivo de la práctica es familiarizarse tanto como Matlab como con Simulink. La práctica consistió en dos circuitos básicos, uno se trato de un sistema de control de lazo cerrado y el otro fue un circuito eléctrico RLC en paralelo.
El primer circuito es el siguiente:
Está controlado por: 
Se procedió a trabajar con Simulink abriendo las librerías para colocar los bloques, para este circuito se utilizaron los bloques ya conocidos en la teoría: función de transferencia, escalón unitario, puntos de suma, y un multiplexor. Para previsualizar nuestra salida se utilizo el bloque de Scope que prácticamente realiza la función de un osciloscopio. 
Se utilizo de igual manera un bloque llamado workspace que nos ayudara a que podamos trabajar con nuestra simulación en el área de comando de Matlab. Esto es para poder ver a detalle el resultado de nuestra salida en la gráfica y así como para poder exportar nuestros resultados. 
Teniendo armado nuestro sistema se continuo con la configuración requerida. En nuestra entrada como referencia se configuro con un valor inicial de 0 y un valor final de 1 comenzando en t=10. Para la perturbación se configuro nuevamente valores de 0 y 1 pero con t=50. Nuestra referencia inicia a los 10 segundos iniciada la simulación y nuestra perturbación fue a los 50 ms; el periodo total de la simulación fue de 100 ms.
Como final se procedió a comenzar la simulación para poder observar los resultados por medio del Scope y sacar resultados.
Segundo circuito.
El circuito RLC a diferencia del sistema de control pasado nos da señales físicas ya que estamos hablando de voltajes y corrientes. Esto es importante para Simulink ya que cuando se armó el circuito a este se le añadieron dos bloques adicionales que no usamos en el circuito pasado.
Pero algo importante en el circuito es que para poder interpretar la señal física de nuestro circuito requerimos de un bloque llamado PS-Simulink convertir que nos convierte a una señal de salida de Simulink nuestra señal física y así poder observar los resultados.
Se puede observar un bloque con una función en la parte de debajo de nuestro diagrama, este bloque llamado solver configuration nos ayuda a especificar los parámetros que nuestro modelo necesita antes de comenzar a simular. 
Cabe resaltar que, aunque Matlab sea un software de primera, no permite utilizar componentes de diferentes librerías y es por eso que al armar el circuito solo se utilizó la librería Electrical para evitar errores de programación. 
El objetivo de la simulación fue colocar el sistema RLC en 4 casos:
· R=L=C=1
· R=2, L=C=1
· R=3, L=C=1
· R=0, L=C=1
 Todos los casos con la fuente de corriente a 1 Ampe. 
Al final se reviso y comparo cada caso con la salida en Scope.
RESULTADOS Y ANALISIS.
Primer circuito.
La grafica de resultados el scope nos la puede proporcionar, sin embargo, para efectos prácticos se mando a llamar desde la interfaz de comandos de Matlab:
se mando a llamar con el comando plot, para cuadricular se uso grid, y agregamos un título con title.
Los colores de las señales corresponden a los mismo de nuestro circuito en el sistema de control. Se puede observar que el sistema comienza a trabajar a partir de los 10 ms. Ya que en la configuración inicial nuestra señal de entrada (la referencia) le dimos esta configuración. La señal verde y roja de las funciones de transferencia comienzan a estabilizarse a partir de los 18 y 20 ms aproximadamente, y a los 50 ms se alcanza a notar la perturbación dada por nuestra configuración inicial. 
La señal verde representa la retroalimentación y vemos que esta no cambia al aplicarle la perturbación ya que solo se encarga de retroalimentar. En cambio, la señal de la función (roja) es la que sufre el cambio al aplicar la perturbación ya que este es el objetivo.
 La señal del escalón unitario(cian) no sufre debido a que va directamente a la salida.
Segundo circuito.
Para los 4 casos que se requieren se utilizaron variables para cada comando de plot, esto para facilitar las etiquetas de leyenda en la gráfica. Se observa que en el comando leyend se manda a llamar las variables con su respectivo nombre.
Caber destacar que todo este proceso se puede hacer directamente en la grafica para mayor comodidad, pero para efectos prácticos se escribió código. 
En la misma grafica se muestran los 4 casos, para todos los casos los componentes L(inductor) y C (condensador) permanecen constantes y solo variamos R(resistor). Para todos los resultados obtenemos respuestas subamortiguadas. Observamos que a mayor resistencia mayor inestabilidad en el voltaje y esto es debido a que al aumentar la resistencia aumenta el paso de la corriente (conductancia) por estar en paralelo. 
En el caso de R=0 vemos en la grafica que no existe voltaje de salida y esto es debido a que se genera un corto circuito.
REFERENCIAS.
Matlab-Simulink [web]. (2019) Tutorialspoint.Recuperado de: https://www.tutorialspoint.com/matlab/matlab_simulink.htm#