Técnicas esenciales de modelado físico

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Crear un modelo

Las reglas que debe seguir cuando cree un modelo físico con el software Simscape™ se describen en Basic Principles of Modeling Physical Networks. Esta sección es un breve resumen de estas reglas.

Cree un modelo físico utilizando una combinación de bloques de las bibliotecas Foundation y Utilities de Simscape. El software Simscape permite crear una representación de la red del sistema que se está diseñando, en función del método de red física. Según este método, cada sistema está representado como elementos funcionales que interactúan entre sí intercambiando energía a través de los puertos.
Cada diagrama de Simscape (o cada red física distinta en términos de estructura topológica en un diagrama) debe contener un bloque Solver Configuration de la biblioteca Utilities de Simscape.
Para el modelado de sistemas de fluidos, especifique el fluido de trabajo para cada circuito distinto en términos de estructura topológica, como se describe en Specifying the Working Fluid.
Para conectar bloques de Simulink^® simples (como fuentes o scopes) al diagrama de red física, use los bloques de conversión, como se describe en Usar puertos de señal física.
Utilice el método de modelado incremental. Comience con un modelo sencillo, ejecútelo, resuelva los problemas, y luego añada los efectos especiales deseados. Por ejemplo, puede comenzar a desarrollar un sistema con el bloque Pipe (IL) de la biblioteca Foundation, que tiene en cuenta únicamente las pérdidas de fricción y la compresión del fluido. Para tener en cuenta la inercia del fluido, puede activar este efecto después de que el modelo simplificado funcione como está previsto. En fases posterior del desarrollo, puede incorporar otros efectos, como la flexibilidad de la pared de la tubería, distintas geometrías transversales, la elevación o la curvatura. Luego, puede reemplazar el bloque de la biblioteca Foundation con uno de los bloques disponibles en las bibliotecas de bloques Fluids™ de Simscape, como Pipe (IL), Partially Filled Pipe (IL) o Pipe Bend (IL). Para todos estos modelos matemáticos distintos, la configuración del elemento (es decir, el número y el tipo de puertos, y las variables Through y Across asociadas) permanecería igual, lo que significa que el método de red física permite sustituir modelos de diferentes niveles de complejidad sin introducir cambios en el esquema.

En general, los bloques de Simscape incluyen puertos de transferencia y puertos de entrada y de salida de señal física .

Usar puertos de transferencia

Las siguientes reglas se aplican a los puertos de transferencia:

Existen diferentes tipos de puerto de transferencia físico utilizados en los diagramas de bloques de Simscape, como hidráulicos, eléctricos, mecánicos de traslación, mecánicos de rotación, etc. Cada tipo tiene variables Through y Across específicas asociadas. Para obtener más información, consulte Variable Types.
Puede conectar puertos de transferencia únicamente a otros puertos de transferencia del mismo tipo. El estilo y color de línea específicos de cada dominio ayudan a distinguir los diferentes dominios y facilitan el proceso de conexión. Para obtener más información, consulte Estilos de línea de un dominio específico.
Las líneas físicas que conectan los puertos de transferencia entre sí son líneas no direccionales que conllevan variables físicas (variables Across y Through, como se describe anteriormente) en lugar de señales. No puede conectar líneas físicas a puertos de Simulink o a puertos de señal física.
Dos puertos de transferencia conectados directamente deben tener los mismos valores para todas las variables Across (como la tensión o la velocidad angular).
Puede ramificar las líneas de conexión física. Al hacerlo, los componentes conectados directamente unos a otros continúan compartiendo las mismas variables Across. Cualquier variable Through (como la corriente o el par motor) transferida a lo largo de la línea de conexión física, se divide entre varios componentes conectados por las ramificaciones. El modo en que se divide la variable Through está determinado por la dinámica del sistema.
Para cada variable Through, la suma de todos los valores que circulan hacia un punto de ramificación es igual a la suma de todos los valores que circulan desde ese punto.

Usar puertos de señal física

Las siguientes reglas se aplican a los puertos de señal física:

Puede conectar puertos de señal física a otros puertos de señal física con líneas de conexión regulares, similares a las conexiones de señal de Simulink. Estas líneas de conexión conllevan señales físicas entre los bloques de Simscape.
Puede conectar puertos de señal física a puertos de Simulink a través de bloques de conversión especiales. Utilice el bloque Simulink-PS Converter para conectar los puertos de salida de Simulink a los puertos de entrada de señal física. Utilice el bloque PS-Simulink Converter para conectar los puertos de salida de señal física a los puertos de entrada de Simulink.
Las señales físicas pueden tener unidades asociadas a ellas. Los cuadros de diálogo de los bloques de Simscape y Property Inspector permiten especificar las unidades en los valores de todos los parámetros, cuando sea necesario. Utilice los bloques de conversión para asociar unidades con una señal de entrada y para especificar las unidades deseadas de la señal de salida.

Para ver ejemplos de aplicación de estas reglas cuando se crea un modelo físico real, consulte el tutorial Crear y simular un modelo simple.