Simulink-PS Converter

Convertir una señal de entrada de Simulink a una señal física

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Simscape / Utilities

Descripción

El bloque Simulink-PS Converter convierte la señal de entrada de Simulink^® a una señal física. «Utilice este bloque para conectar fuentes de Simulink u otros bloques de Simulink a las entradas de una red física de Simscape™.

Visualización del icono de bloque en el área de diseño del modelo

Para indicar la conversión de señales sin ocupar demasiado espacio en el área de diseño, el icono de bloque cambia dinámicamente en función de si está conectado a otros bloques.

Cuando el bloque...	Icono de bloque
No está conectado a otros bloques
Está conectado a otros bloques

El icono de bloque también cambia en función del valor del parámetro Input filtering order para indicar si se está aplicando filtrado a la señal de entrada.

Orden de filtrado de entrada	Icono de bloque no conectado	Icono de bloque conectado
First-order filtering
Second-order filtering

Conversión y comprobación de unidades

El administrador de unidades de Simscape gestiona automáticamente la propagación y comprobación de unidades dentro de una red física y realiza las operaciones de conversión de unidades necesarias.

La señal física en el puerto de salida del bloque Simulink-PS Converter sirve como señal de entrada para la red física de Simscape a la que está conectado el bloque. La unidad de la señal física debe corresponderse con la unidad esperada por el puerto de entrada del bloque de destino, es decir, el puerto de entrada conectado al puerto de salida del bloque Simulink-PS Converter.

Las unidades de la señal de Simulink no se propagan en las redes físicas. El parámetro Input signal unit permite especificar una unidad física para el valor de la señal de entrada, de manera que el administrador de unidades de Simscape pueda realizar las conversiones de unidades necesarias y escalar la señal física de salida en consecuencia.

Nota

Si también especifica una unidad física como un atributo de la señal de Simulink conectada al puerto de entrada del bloque, el software comprueba que ambas unidades coincidan. Para obtener más información, consulte Working with Simulink Units.

Es decir, el parámetro Input signal unit no determina las unidades de la señal física de salida, sino que únicamente proporciona un valor de escalado. La unidad de la señal física de salida se deduce del bloque de destino. Las unidades de bloque de destino predeterminadas son metro, kilogramo y segundo (MKS) según el sistema internacional de unidades. Si deja el bloque Simulink-PS Converter sin unidades, con el parámetro Input signal unit establecido en 1, el bloque no aplica escalado a la señal de entrada. Si especifica unidades diferentes, que se correspondan con las unidades predeterminadas esperadas de la entrada del bloque de destino, el administrador de unidades conecta estas unidades con el valor de la señal de entrada de Simulink y realiza la conversión de unidades necesaria a la hora de proporcionar la señal al bloque de destino.

En el siguiente diagrama, el bloque Ideal Torque Source espera una señal de par motor, en N*m, en su puerto S. El bloque de fuente Constant proporciona el valor de esta señal de entrada. Si dejara el bloque Simulink-PS Converter sin unidades, el bloque Ideal Torque Source generaría una señal de par motor de 1000 N*m. Los parámetros de otros bloques de este ejemplo se eligen de manera que el valor de salida del bloque Ideal Torque Sensor sea igual a la señal de par motor generada por el bloque Ideal Torque Source y, por lo tanto, el bloque Display mostraría el valor de 1000. Si cambia el valor del parámetro Input signal unit en el bloque Simulink-PS Converter a N*cm, el administrador de unidades realiza la conversión y el bloque Ideal Torque Source genera un par motor de 10 N*m. Y, por su parte, el valor del par motor en el bloque Display cambia a 10, como se muestra en el diagrama.

Cuando la señal de entrada está relacionada con variables termodinámicas y contiene unidades de temperatura, debe decidir si es necesario aplicar la conversión afín. Para obtener más información, consulte When to Apply Affine Conversion. Por lo general, si la señal de entrada representa una temperatura relativa, es decir, un cambio de temperatura, debe aplicar una conversión lineal, ΔT_new = L * ΔT_old (el método predeterminado). Sin embargo, si la señal de entrada representa una temperatura absoluta, debe aplicar la conversión afín, T_new = L * T_old + O.

Por ejemplo, en el bloque Simulink-PS Converter que se muestra en el siguiente diagrama, si escribe degC en el campo Input signal unit y selecciona la casilla Apply affine conversion la temperatura generada por el bloque Ideal Temperature Source es igual a 293,15 K. Sin embargo, si deja desactivada la casilla Apply affine conversion, la salida del bloque Ideal Temperature Source es de 20 K.

Nota

Las entradas no tipificadas no admiten unidades afines. Si especifica unidades afines en un bloque Simulink-PS Converter y luego lo conecta directamente a un puerto de entrada no tipificado, el valor de la señal se convierte a la unidad fundamental correspondiente y se realizan más operaciones matemáticas con ese valor.

Gestión de entradas

Cuando se simula un modelo, y especialmente si se utiliza un solver explícito, es posible que deba proporcionar derivadas de tiempo de algunas de las señales de entrada. Una forma de proporcionar las derivadas de entrada necesarias es filtrar la entrada a través de un filtro paso bajo. El filtrado de entrada suaviza la señal de entrada y generalmente mejora el rendimiento del modelo. Como ventaja adicional, el motor de Simscape calcula las derivadas de tiempo de la entrada filtrada. El filtro de primer orden proporciona una derivada, mientras que el filtro de segundo orden proporciona la primera y segunda derivadas. Si utiliza el filtrado de entrada, es muy importante seleccionar el valor apropiado para la constante de tiempo del filtro.

La constante de tiempo del filtro controla el filtrado de la señal de entrada. La entrada filtrada sigue a la entrada real, pero suavizada, con un retraso del orden de la constante de tiempo que elija. Establezca la constante de tiempo en un valor no superior al intervalo de tiempo más pequeño del sistema que le interese. Si elige una constante de tiempo muy pequeña, la señal de entrada filtrada se acercará más a la señal de entrada real. No obstante, esta señal de entrada filtrada aumenta la rigidez del sistema y ralentiza la simulación.

En lugar de utilizar el filtrado de entrada, puede proporcionar derivadas de tiempo para la señal de entrada directamente, como señales adicionales de Simulink. Si las derivadas proporcionadas no son consistentes con la señal de entrada, algunas de las magnitudes pueden ser incorrectas durante la simulación.

En el caso de señales constantes por tramos, también puede establecer explícitamente las derivadas de entrada en cero. Recurra a esta opción para señales que sean realmente constantes por partes, como es el caso de los pasos. Si tiene una señal de entrada continua muestreada con un tiempo de muestreo discreto, establecer las derivadas de entrada en cero puede producir resultados de simulación incorrectos. Utilice una de las otras dos opciones: filtrar la entrada o proporcionar las derivadas de tiempo como señales independientes.

Ejemplos

Sistema modelo de masa-resorte-amortiguador con controlador

En este ejemplo se muestra un modelo de masa-resorte-amortiguador controlado. Un controlador ajusta la fuerza sobre la masa para que su posición rastree una señal de comando. La velocidad inicial para la masa es de 10 metros por segundo. El controlador ajusta la fuerza aplicada por la fuerza de partida para rastrear los cambios de paso en la señal de entrada.

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Ventilación de edificios

En este ejemplo se muestra un circuito de ventilación de un edificio. El volumen de aire del interior del edificio se divide en cuatro zonas. La unidad de ventilación introduce aire frío en la zona 1 y extrae aire de la zona 3. Opcionalmente, el aire extraído puede reciclarse en la zona 1. En la zona 4, se puede abrir una puerta para ventilar el aire hacia la atmósfera.

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Puertos

Entrada

Port_1 — Señal de entrada de Simulink

escalar | vector | matriz

Señal de entrada de Simulink que el bloque convierte a la señal física de salida.

Tipos de datos: double

Port_2 — Primera derivada de la señal de entrada de Simulink, proporcionada como señal de Simulink independiente

escalar | vector | matriz

Señal de Simulink que proporciona la primera derivada de la señal de entrada en Port_1.

Dependencias

Para activar este puerto, establezca el parámetro Provided signals en Input and first derivative o Input and first two derivatives.

Tipos de datos: double

Port_3 — Segunda derivada de la señal de entrada de Simulink, proporcionada como señal de Simulink independiente

escalar | vector | matriz

Señal de Simulink que proporciona la segunda derivada de la señal de entrada en Port_1.

Dependencias

Para activar este puerto, establezca el parámetro Provided signals en Input and first two derivatives.

Tipos de datos: double

Salida

PS — Señal física de salida, tipificada por la señal de entrada, el puerto de destino y los valores de los parámetros del bloque

señal física

Señal física de salida. El tamaño de la señal coincide con el tamaño de la señal de entrada en Port_1. La unidad de la señal viene determinada por el bloque de destino. El parámetro Input signal unit y la casilla Apply affine conversion permiten aplicar un escalado y una compensación lineal al valor de la señal de entrada para calcular el valor de la señal de salida correcto.

Parámetros

Unidades

Unidad de la señal de entrada — Especifique el factor de escalado para la conversión del valor de la señal

1 (predeterminado) | V | A | m^3/s | Pa | N | m | m/s | N*m | rad/s | rad | K | kg/s | J/s | kg | Wb | <unit expression>

Unidades que se asignarán a la señal de entrada de Simulink para que el administrador de unidades realice la conversión de unidades necesaria y escale el valor de la señal en consecuencia. Estas unidades deben corresponderse con las unidades predeterminadas esperadas de la entrada del bloque de destino. Puede seleccionar una unidad de la lista desplegable o introducir el nombre de unidad que desee, como rpm, o una expresión válida, como mm/s. Para obtener más información o una lista de abreviaturas de unidades, consulte How to Specify Units in Block Dialogs y Unit Definitions. El valor predeterminado es 1, lo que significa que no se aplica ningún escalado. La señal física generada por el bloque como salida coincide con el valor de la señal de entrada de Simulink en Port_1, en las unidades esperadas por el bloque de destino dentro de la red física.

Aplicar una conversión afín — Seleccione el método de conversión de unidades de temperatura afines

desactivado (predeterminado) | activado

Esta casilla de verificación solo es aplicable a las unidades que pueden convertirse con o sin desplazamiento afín, como degC o degF. Seleccione esta casilla de verificación si la señal de entrada representa la temperatura absoluta en grados Celsius o grados Fahrenheit. Para obtener más información, consulte Thermal Unit Conversions.

Gestión de entradas

Filtrado y derivadas — Especifique cómo proporcionar las derivadas de tiempo de la señal de entrada

Provide signals (predeterminado) | Filter input, derivatives calculated | Zero derivatives (piecewise constant)

Este parámetro permite decidir si se proporcionan derivadas de tiempo de la señal de entrada a través de puertos de entrada adicionales o mediante filtrado:

• Provide signals: seleccione si desea proporcionar solo la señal de entrada o también derivadas de tiempo de la señal de entrada como señales de entrada adicionales, con el parámetro Provided signals. Las opciones de gestión de entradas predeterminadas son Provide signals e Input only. Si utiliza un solver explícito, se recomienda proporcionar derivadas de entrada seleccionando una de las otras opciones. Para obtener más información, consulte Filtrar señales de entrada y proporcionar derivadas de tiempo.

• Filter input, derivatives calculated: filtre la entrada a través de un filtro paso bajo, que también proporciona derivadas de entrada. En este caso, la señal de entrada se modifica (mediante filtrado) antes de convertirse a una señal física. El filtro de primer orden proporciona una derivada, mientras que el filtro de segundo orden proporciona la primera y segunda derivadas. Si utiliza esta opción, establezca el valor adecuado del parámetro Input filtering time constant.

• Zero derivatives (piecewise constant): si la señal de entrada es constante por partes (como un paso), esta opción permitirá establecer explícitamente las derivadas de entrada en cero.

Señales proporcionadas — Permita que puertos de entrada adicionales proporcionen las derivadas de tiempo de la señal de entrada

Input only (predeterminado) | Input and first derivative | Input and first two derivatives

Este parámetro permite proporcionar derivadas de tiempo de la señal de entrada como señales de entrada adicionales:

• Input only: proporcione solo la señal de entrada. Esta es la opción predeterminada. Si selecciona esta opción, el bloque tiene un puerto de entrada de Simulink y un puerto de salida de señal física.

• Input and first derivative: si selecciona esta opción, aparece un puerto de entrada de Simulink adicional en el bloque Simulink-PS Converter para que pueda conectar la señal que proporciona la derivada de entrada.

• Input and first two derivatives: si selecciona esta opción, aparecen dos puertos de entrada de Simulink adicionales en el bloque Simulink-PS Converter para que pueda conectar las señales que proporcionan las derivadas de entrada.

Dependencias

Para activar este parámetro, establezca Filtering and derivatives en Provide signals.

Orden de filtrado de entrada — Especifique el número de derivadas de tiempo de la señal de entrada proporcionadas por el filtrado

First-order filtering (predeterminado) | Second-order filtering

Este parámetro permite especificar el número de derivadas de tiempo de la señal de entrada proporcionadas por el filtrado:

• First-order filtering: proporciona solo la primera derivada.

• Second-order filtering: proporciona la primera y segunda derivadas.

Dependencias

Para activar este parámetro, establezca Filtering and derivatives en Filter input, derivatives calculated.

Constante de tiempo de filtrado de entrada (en segundos) — Constante de tiempo que controla el filtrado de la señal de entrada

0.001 (predeterminado) | escalar positivo

Especifique la constante de tiempo del filtro, en segundos, que controla el filtrado de la señal de entrada. La entrada filtrada sigue a la entrada real, pero suavizada, con un retraso del orden de la constante de tiempo. Cuando seleccione un valor para este parámetro, tenga en cuenta la dinámica del sistema y establezca la constante de tiempo en un valor no mayor que el intervalo de tiempo más pequeño que le interese durante la simulación. El tradeoff de elegir una constante de tiempo muy pequeña es que la señal de entrada filtrada se acercará más a la señal de entrada real, a costa de aumentar la rigidez del sistema y de ralentizar la simulación.

Dependencias

Para activar este parámetro, establezca Filtering and derivatives en Filter input, derivatives calculated.

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++
Genere código C y C++ mediante Simulink® Coder™.

Historial de versiones

Introducido en R2007a

Consulte también

PS-Simulink Converter

Temas

• Conectar diagramas de Simscape a Sources y Scopes de Simulink
• Crear y simular un modelo simple
• Filtrar señales de entrada y proporcionar derivadas de tiempo
• Working with Simulink Units