MATLAB y Simulink para sistemas de control

Diseñe, pruebe e implemente sistemas de control

Los ingenieros de sistemas de control utilizan MATLAB® y Simulink® en todas las etapas de desarrollo, desde la modelización de la planta hasta el diseño y ajuste de los algoritmos de control y la lógica de supervisión, finalizando con la implementación gracias a la generación automática de código y la verificación, validación y comprobación del sistema. MATLAB y Simulink ofrecen:

  • Un entorno de diagramas de bloques multidominio para modelizar la dinámica de la planta, diseñar algoritmos de control y ejecutar simulaciones de lazo cerrado. 
  • Modelización de plantas mediante herramientas de modelización física o identificación del sistema.
  • Funciones prediseñadas y herramientas interactivas para analizar el sobreimpulso, el tiempo de subida, el margen de fase, el margen de ganancia y otras características de rendimiento y estabilidad en los dominios de la frecuencia y el tiempo.
  • Lugar de raíces, diagramas de Bode, LQR, LQG, control robusto, control predictivo de modelos y otras técnicas de diseño y análisis.
  • Ajuste automático de sistemas de control PID, de ganancia programada y SISO/MIMO arbitrarios.
  • Modelización, diseño y simulación de la lógica de supervisión para llevar a cabo la planificación, el cambio de modo y la detección, aislamiento y recuperación de errores (FDIR).

“Mediante las herramientas de MathWorks para el diseño basado en modelos, no solo simulamos nuestros algoritmos de control, sino también el hardware físico. Gracias a la generación automática de código para el software de control y el banco de pruebas, redujimos el tiempo de desarrollo e implementamos los cambios rápidamente. Visualizamos los resultados de las pruebas y la simulación, lo que nos dio confianza en el diseño que implementamos finalmente.”

David Gendre, Astrium

Uso de MATLAB y Simulink para sistemas de control

Modelización y simulación de la dinámica de la planta 

Use MATLAB y Simulink para crear modelos precisos de plantas. Describa la dinámica compleja de la planta mediante diversos enfoques de modelización y emplee el enfoque más apropiado para cada componente de su planta a fin de crear el modelo de planta a nivel del sistema.

Calcule la dinámica de la planta a partir de los datos de entrada-salida mediante la identificación del sistema cuando no conozca la estructura detallada del modelo. Si lo prefiere, también puede crear modelos de plantas complejos multidominio sin tener que derivar las ecuaciones subyacentes de primeros principios mediante las herramientas de modelización física. Utilice bloques que representan componentes mecánicos, eléctricos, magnéticos, hidráulicos, neumáticos y térmicos para establecer la topografía de los componentes y las conexiones físicas de su sistema.

Diseño y ajuste de compensadores de retroalimentación

Analice y desarrolle compensadores de lazo cerrado y evalúe los parámetros clave de rendimiento, tales como el sobreimpulso, el tiempo de subida y los márgenes de estabilidad. Busque los puntos de equilibrio y linealice modelos de Simulink no lineales. También puede modelizar y analizar los efectos de la incertidumbre sobre el rendimiento y la estabilidad de sus modelos.

Recurra a diagramas de Bode, lugar de raíces y otras técnicas de diseño de sistemas de control lineal y ajuste automáticamente controladores PID en un modelo de simulación o en hardware de prueba. Las herramientas prediseñadas permiten ajustar automáticamente controladores multivariable descentralizados y sacar partido de estrategias de control avanzadas, tales como el control predictivo de modelos y el control robusto. Utilice métodos de optimización para calcular las ganancias del controlador a fin de satisfacer restricciones de tiempo de subida y sobreimpulso.

Diseño y simulación de la lógica de supervisión  

Utilice Stateflow para modelizar, diseñar y simular la lógica de supervisión de su sistema de control, que programa el funcionamiento del controlador, controla el modo operativo del sistema y lleva a cabo la detección, el aislamiento y la recuperación de fallos (FDIR).

Utilice el editor gráfico para crear su lógica a modo de máquina de estado o de diagrama de flujo. También es posible combinar representaciones gráficas y tabulares, incluyendo diagramas de transición de estado, diagramas de flujo, tablas de transición de estado y tablas de verdad, con el fin de modelizar la forma en que el sistema reaccionará ante los eventos, las condiciones basadas en el tiempo y las señales de entrada externas. Visualice el comportamiento del sistema durante la simulación mediante animaciones de diagramas de estado a fin de resaltar los estados y las transiciones activas en el modelo.

Implementación de diseños en controladores embebidos

Una vez que se han diseñado los algoritmos del sistema de control, es posible ajustarlos para la implementación. Puede especificar las propiedades del tipo de datos en punto fijo de su diseño a fin de prepararlo para la implementación con aritmética en punto fijo. Tras verificar los algoritmos de control en simulaciones de escritorio de lazo cerrado, podrá implementarlos en microcontroladores, PLCs y FPGAs de producción gracias a la generación automática de código Ctexto estructuradocódigo HDL.

Existe la posibilidad de probar y verificar el sistema de control de forma continua. Lleve a cabo pruebas hardware-in-the-loop (HIL) mediante la ejecución del algoritmo de control en un controlador embebido y la ejecución del modelo de planta en tiempo real en un equipo conectado al controlador. También es posible verificar y probar el sistema de control mediante métodos de verificación formal.

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