Control System Toolbox
Diseñe y analice sistemas de control
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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 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. Es posible ajustar controladores de ganancia programada y especificar varios objetivos de ajuste, tales como seguimiento de referencias, anulación de perturbaciones y márgenes de estabilidad. Es posible 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.
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.
Utilice funciones de línea de comandos o tareas interactivas de Live Editor para remuestrear modelos de sistemas dinámicos y convertir modelos entre dominios de tiempo continuo y de 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.
Utilice la app Model Reducer, tareas de Live Editor o funciones de línea de comandos para reducir el orden de los modelos de plantas o controladores al tiempo que conserva las dinámicas importantes para su aplicación. Utilice las técnicas de truncamiento equilibrado, simplificación de polos y ceros o selección de modo.
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.
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.
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.
Utilice la app PID Tuner, tareas de Live Editor o funciones de línea de comandos para ajustar automáticamente las ganancias de los controladores PID y 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.
Cree un modelo de planta a partir de los datos de entrada-salida medidos directamente en la app PID Tuner mediante System Identification Toolbox. Si lo prefiere, utilice Live Editor para identificar la dinámica de la planta y ajustar un controlador PID.
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.
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.
Visualice respuestas de bucle 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.
Ajuste controladores que constan de varios bucles SISO. Cierre los bucles SISO de manera secuencial, visualice las interacciones entre los bucles y ajuste de manera iterativa cada bucle para optimizar el rendimiento general.
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 bucles de un sistema de control multibucle.
Especifique y visualice requisitos de ajuste tales como rendimiento del seguimiento, anulación de perturbaciones, amplificación de ruido, ubicaciones de polos de bucle 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).
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.
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.
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.
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 bucle cerrado en las ubicaciones deseadas.
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.
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.
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.
Ajuste de manera gráfica bucles 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 automáticamente las ganancias de los controladores PID modelados en Simulink. Utilice la app Control System Tuner o las herramientas de 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 bucles de realimentación en Simulink.