Control System Toolbox

Diseñe y analice sistemas de control

 

Control System Toolbox™ proporciona algoritmos y apps para analizar, diseñar y ajustar sistemas de control lineales de forma metódica. Puede especificar su sistema como una función de transferencia, como un sistema de espacio de estados, ceros, polos y ganancia o como un modelo de respuesta en frecuencia. Las apps y las funciones, tales como los diagramas de respuesta escalón y los diagramas de Bode, permiten analizar y visualizar el comportamiento del sistema en los dominios del tiempo y la frecuencia.

Los parámetros del compensador se pueden ajustar mediante técnicas interactivas tales como loop shaping y el método del lugar geométrico de las raíces. Esta toolbox ajusta automáticamente compensadores SISO y MIMO, incluidos los controladores PID. Los compensadores pueden incluir varios bloques ajustables que abarquen diversos bucles de realimentación. Puede ajustar controladores de ganancia programada y especificar varios objetivos de ajuste, tales como seguimiento de referencias, anulación de perturbaciones y márgenes de estabilidad. Puede validar los diseños mediante requisitos como la verificación del tiempo de subida, el sobreimpulso, el tiempo de establecimiento, los márgenes de ganancia y fase, etc.

Modelos lineales

Cree modelos lineales de su sistema de control mediante una función de transferencia, un espacio de estados y otras representaciones. Discretice modelos. Simplifique modelos reduciendo su orden.

Modelos de funciones de transferencia y espacio de estados

Cree modelos de sistemas lineales invariantes en el tiempo mediante representaciones de funciones de transferencia o espacio de estados. Manipule los controladores PID y los datos de la respuesta en frecuencia. Modele sistemas que sean SISO o MIMO, y continuos o discretos. Cree diagramas de bloques complejos conectando modelos básicos en serie, en paralelo o con realimentación.

Discretización de modelos

Remuestree modelos de sistemas dinámicos. Convierta modelos entre los dominios de tiempo continuo y tiempo discreto. Utilice el retenedor de orden cero, la transformada bilineal (Tustin), la igualación de ceros y polos y otros métodos de conversión de tasa.

Discretización de modelos.

Reducción de modelos

Utilice la app Model Reducer o las funciones de la línea de comandos para reducir el orden de los modelos de planta o controlador mientras conserva las dinámicas que son importantes para su aplicación. Utilice las técnicas de truncamiento equilibrado, simplificación de polos y ceros o selección de modo.

Análisis lineal

Visualice el comportamiento del sistema en los dominios del tiempo y la frecuencia. Calcule características del sistema tales como el tiempo de subida, el sobreimpulso y el tiempo de establecimiento. Analice la estabilidad del sistema.

Análisis de los dominios del tiempo y la frecuencia

Utilice la app Linear System Analyzer para ver y comparar las respuestas del tiempo y la frecuencia en varios modelos mediante diagramas de respuesta escalón, respuesta de impulso, Bode, Nichols, Nyquist, valores singulares y polos y ceros. Examine características tales como el tiempo de subida, el tiempo de establecimiento y el sobreimpulso máximo.

Análisis de estabilidad

Calcule el margen de ganancia, el margen de fase y las frecuencias de cruce. Examine las ubicaciones de los polos y los ceros de los sistemas dinámicos de manera gráfica y numérica. Calcule la tasa de amortiguamiento, la frecuencia natural y la constante de tiempo de los polos de un modelo lineal.

Calculo de los márgenes de ganancia, los márgenes de fase y las frecuencias de cruce.

Pasividad y límites de sectores

Calcule diversas mediciones de la pasividad para sistemas lineales invariantes en el tiempo. Analice la pasividad y los límites arbitrarios de sectores cónicos de los sistemas.

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Control PID

Ajuste las ganancias de los controladores PID mediante herramientas de ajuste automáticas e interactivas.

Ajuste de PID

Utilice la app PID Tuner o las funciones de la línea de comandos para ajustar automáticamente las ganancias de los controladores PID con objeto de buscar un equilibrio entre rendimiento y robustez. Especifique los parámetros de ajuste, tales como el tiempo de respuesta deseado y el margen de fase. Ajuste controladores PID continuos o discretos.

Estimación interactiva de dinámica de plantas

Cree un modelo de planta a partir de los datos de entrada-salida medidos directamente en la app PID Tuner mediante System Identification Toolbox™.

Control PID de tipo 2-DOF

Ajuste controladores PID de dos grados de libertad (2-DOF). Utilice un controlador PID de tipo 2-DOF en lugar de un controlador PID de tipo 1-DOF para conseguir una mejor anulación de perturbaciones sin un incremento significativo del sobreimpulso en el seguimiento de puntos de referencia.

Ajuste de un controlador PID de tipo 2-DOF (línea continua) y comparación con un controlador PID de tipo 1-DOF (línea discontinua) en la app PID Tuner.

Diseño de compensadores

Diseñe y analice sistemas de control de manera interactiva

Diseño interactivo con lugar geométrico de las raíces y diagramas de Bode

Utilice la app Control System Designer para diseñar y analizar de manera interactiva sistemas de control SISO. Ajuste de manera gráfica componentes de control comunes, tales como PID, redes de adelanto/atraso y filtros notch mediante el lugar geométrico de las raíces, diagramas de Bode y diagramas de Nichols.

Supervisión de respuestas de lazo cerrado

Visualice respuestas de lazo cerrado y abierto con diagramas de respuesta escalón, de Nyquist, y otras representaciones que se actualizan de manera dinámica conforme ajusta su controlador. Especifique y evalúe requisitos de diseño de los dominios del tiempo y la frecuencia tales como el tiempo de subida, el sobreimpulso máximo, el margen de ganancia y el margen de fase.

Diseño multilazo

Ajuste controladores que constan de varios lazos SISO. Cierre los lazos SISO de manera secuencial, visualice las interacciones entre los lazos y ajuste de manera iterativa cada lazo para optimizar el rendimiento general.

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Ajuste automático

Ajuste automáticamente los sistemas de control para que cumplan con requisitos de diseño de alto nivel.

Lazos SISO y MIMO

Utilice la app Control System Tuner o las funciones de la línea de comandos para modelar y ajustar arquitecturas de sistemas de control SISO o MIMO con elementos simples ajustables tales como ganancias, controladores PID o filtros de orden bajo. Ajuste de manera conjunta varios lazos de un sistema de control multilazo.

Objetivos de los dominios del tiempo y la frecuencia

Especifique y visualice requisitos de ajuste tales como rendimiento del seguimiento, anulación de perturbaciones, amplificación de ruido, ubicaciones de polos de lazo cerrado y márgenes de estabilidad. Ajuste automáticamente los parámetros de los controladores para satisfacer los requisitos imprescindibles (limitaciones de diseño) y cumplir de la mejor manera posible con los requisitos restantes (objetivos).

Ajuste respecto de un conjunto de modelos de planta

Diseñe un controlador que sea robusto ante los cambios en la dinámica de una planta debidos a las variaciones de los parámetros y de las condiciones de funcionamiento, así como a fallos de sensores y actuadores.

Diseño de un controlador robusto ante las variaciones de los parámetros de la planta.

Planificación de ganancia

Diseñe y ajuste controladores con planificación de ganancia para plantas no lineales o variables en el tiempo.

Controladores con planificación de ganancia en Simulink

Modele sistemas de control con planificación de ganancia en Simulink® mediante bloques tales como Varying PID Controller, Varying Transfer Function, Varying Notch Filter y Varying Lowpass Filter.

Librería para modelar controladores con planificación de ganancia en Simulink.

Ajuste de la superficie de ganancia

Ajuste automáticamente los coeficientes de la superficie de ganancia para cumplir con los requisitos de rendimiento en toda la envolvente operativa del sistema y conseguir transiciones suaves entre los puntos operativos. Especifique los requisitos que varían con las condiciones operativas. Valide los resultados del ajuste en todo el rango operativo de su diseño.

Estimación de estados y diseño LQG

Utilice métodos de diseño de control con espacio de estados, tales como algoritmos de ubicación de polos y LQG/LQR. Diseñe observadores, incluidos filtros de Kalman lineales y no lineales.

LQR/LQG y ubicación de polos

Diseñe reguladores lineales cuadráticos (LQR) y controladores lineales cuadráticos gaussianos (LQG) continuos y discretos. Calcule las matrices de ganancia de realimentación para colocar los polos de lazo cerrado en las ubicaciones deseadas.

Filtros de Kalman

Diseñe y simule filtros de Kalman lineales estacionarios y variables en el tiempo. Genere código C/C++ para estos filtros mediante MATLAB Coder™ y Simulink Coder™.

Estimadores de estados no lineales

Realice estimaciones de los estados de sistemas no lineales mediante filtros de Kalman extendidos, filtros de Kalman "unscented" o filtros de partículas en MATLAB® y Simulink. Genere código C/C++ para estos filtros mediante MATLAB Coder y Simulink Coder.

Diseño de control en Simulink

Analice y ajuste sistemas de control modelados en Simulink.

Análisis lineal

Utilice la herramienta Linear Analysis Tool de Simulink Control Design™ para linealizar modelos de Simulink. Calcule las respuestas del tiempo y la frecuencia de los modelos linealizados mediante diagramas de respuesta escalón, respuesta de impulso, Bode, Nichols, Nyquist, valores singulares y polos y ceros.

Diseño de compensadores

Ajuste de manera gráfica lazos de realimentación SISO modelados en Simulink mediante Simulink Control Design. Diseñe controladores mediante editores gráficos interactivos de Bode, lugar geométrico de las raíces y Nichols para agregar, modificar y eliminar polos, ceros y ganancias de los controladores.

Ajuste de compensadores

Ajuste automáticamente las ganancias de los controladores PID modelados en Simulink. Utilice la app Control System Tuner o las herramientas de la línea de comandos de Simulink Control Design para ajustar automáticamente las ganancias y la dinámica de los elementos de control distribuidos en cualquier número de lazos de realimentación en Simulink.

Funcionalidades más recientes

Tareas de Live Editor

Realización interactiva de tareas de transformación de modelos y diseño de controles, así como generación de código MATLAB en un script en tiempo real.

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