LABORATORIO DE CONTROL CLSICO PRCTICA #2MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS1 ObjetivosEl alumno reconocer la importancia y aplicacin de la simulacin de sistemas as como sus principios bsicos. El alumno identificara algunas de las herramientas computacionales disponibles para su funcin.2 IntroduccinEl propsito general del Laboratorio de Control es apoyar el desarrollo de la clase terica, mediante el uso de herramientas que permitan al alumno reafirmar lo expuesto en esta mediante observaciones directas y/o de clculo computacional. Bajo este precepto, el laboratorio de control no es propiamente un laboratorio de simulacin pero har uso de las algunas de sus bases.3 SimulacinSimulacin es la representacin de un sistema incluyendo a sus procesos dinmicos dentro de un modelo experimental, para llegar a su conocimiento y prediccin.Computacionalmente se dice que simulacin es la disciplina de diseo de un modelo de un sistema fsico real o terico, ejecutando el modelo en una computadora digital y analizando la salida de esta ejecucin (1).Se dice que la simulacin es un proceso de experimentacin que utiliza el principio de aprender haciendo o verificacin de suposiciones.Por qu realizar experimentos? Para aprender cmo funciona un sistema. Para obtener una mejor comprensin del sistema bajo estudio. Para investigar la influencia de uno o varios parmetros en el sistema. Para verificar un comportamiento dinmico.Dipl.-Ing. Lars Lindner 1

LABORATORIO DE CONTROL CLSICO PRCTICA #2 Para mejorar u optimizar un sistema. Para revisar el modelo matemtico de un sistema.No toda simulacin es realizada mediante modelos computacionales.Sistema RealMatematicamente: Modelo FormalModelo Fisico del Mismo TipoModelo Numerico o Modelo ComputacionalMiniplantaPor qu realizar simulacin computacional? Porque el sistema real no se encuentra disponible (no existe, es muy lejano, se encuentra en uso o es demasiado caro). Es demasiado peligroso realizar experimentos con el sistema real. El sistema real es demasiado rpido o demasiado lento. No existen mediciones disponibles. Los modelos contienen lo nico que conocemos de un sistema.Desventajas de la Simulacin: La simulacin es muy lenta. El programa de simulacin no puede encontrar una solucin (problemas numricos). El modelo no es lo suficientemente bueno o es demasiado complejo. Uno o varios parmetros del modelo son desconocidos. Toma demasiado tiempo la construccin de un modelo. nicamente un experto conoce como correr la simulacin de un modelo en especial.Desarrollo de un sistema de simulacin: Formulacin del problema de inters. Recoleccin y Anlisis de Informacin. Desarrollo del modelo matemtico. Validacin, Verificacin y Calibracin del Modelo. Anlisis de Entradas y Salidas. Evaluacin del Desempeo del Sistema.Dipl.-Ing. Lars Lindner 2Modelo Fisico de Distinto TipoSimulador AnalogicoComputadora Digital

LABORATORIO DE CONTROL CLSICO PRCTICA #2 Estimacin de Sensibilidad. Optimizacin Generacin de Reporte y Conclusiones.Existe en el mercado una amplia variedad de paqueteras de cmputo para simulacin de sistemas. Cada software contiene alguna ventaja de uso la cual deber ser evaluada de acuerdo al campo de aplicacin deseado. Habr as simuladores importantes para modelos econmicos, ecosistemas, mdicos, de manufactura, etc.Como ejemplos de estos tenemos FluidFlow, PSpice, SimBank, C++Sim, Simulink, etc.4 SimulinkSimulink es una extensin de MATLAB, la cual es utilizada para realizar simulaciones mediante la representacin de un proceso a travs de diagramas de bloques. A diferencia de MATLAB mismo donde debe escribir cdigo, en Simulink se conectan bloques predefinidos y determinan parmetros de los mismos, para obtener una respuesta de salida simulada.Dipl.-Ing. Lars Lindner 3

LABORATORIO DE CONTROL CLSICO PRCTICA #25 Desarrollo1. Construya en Simulink el modelo de bloques que resuelva la siguiente ecuacindiferencial:( )2. Sea el siguiente sistema mecnico mostrado en la Figura:vf(t)mb*vv = Velocidad horizontal [m/s] F = Fuerza del auto [N] b = Coeficiente de amortiguamiento (friccin). Para este caso se asume es proporcional a la velocidad [N*s/m] m = Masa del auto [kg]a) Defina la ecuacin diferencial de primer orden que representa el sistema con salidav.b) Genere el modelo en Simulink asumiendo los siguientes valores: m=1000kg; b=40N*s/m. Ajuste el nivel de Fuerza de entrada como un escaln de amplitud de 400N. Ajuste el tiempo de simulacin a 150s para observar el estado estable.c) Cambia la entrada de fuerza por una rampa con pendiente 1.d) Cambia la entrada de Fuerza por una rampa con pendiente 1 y valor de saturacinde 200.e) Encuentre la Funcin de Transferencia de acuerdo al modelo obtenido en el incisoa). Genere el modelo de Simulink correspondiente y vuelva a monitorear la salida.Dipl.-Ing. Lars Lindner 4

LABORATORIO DE CONTROL CLSICO PRCTICA #23. Sea el siguiente sistema elctrico mostrado en la Figura.RLVVC Vca) Determine la ecuacin diferencial del sistema para una salida .b) Genere el modelo en Simulink y monitoree el voltaje en . Ajuste los valores deR=3, L=1, C=0.5 y la fuente de entrada sea una funcin escaln de amplitud 2.c) Encuentre la Funcin de Transferencia de acuerdo al modelo obtenido en el inciso(a). Genere el modelo de Simulink correspondiente y vuelva a monitorear la salida.4. Sea el siguiente sistema elctrico mostrado en la figura:RVACL V L a) Encuentre la Funcin de Transferencia del sistema y genere en Simulink el modelo correspondiente. Monitoree la salida para con , y.5. Sea el siguiente sistema elctrico mostrado en la Figura.RVACL C V c a) Encuentre la funcin de transferencia del sistema y genere en Simulink el modelo correspondiente. Monitoree la salida para con , ,y .Dipl.-Ing. Lars Lindner 5

LABORATORIO DE CONTROL CLSICO PRCTICA #26. Sea el siguiente sistema elctrico mostrado en la figura:RVACC V c a) Genere el modelo en Simulink utilizando la paquetera de SimPower. Utilice un milmetro para monitorear los resultados. Elija valores de R y C de forma que posteriormente pueda construir el modelo fsicamente.7. Construya fsicamente el modelo del problema 6. Analice las salidas con ayuda delosciloscopio y compare los resultados con los obtenidos en Simulink.Dipl.-Ing. Lars Lindner 6