Simulación de sistemas de control en Matlab

Introducción

La modelización de los sistemas de control matemáticamente se hace en muchos casos muy complicada y la única manera de hacerla interactiva es mediante gráficos en 2D. Con la capacidad de procesamiento de las computadoras nace la forma más exacta, rápida e interactiva de simular sistemas de control, que se logra mediante programas de simulación. El paquete matemático MATLAB posee un módulo de simulación denominado Simulink. Este módulo es una herramienta muy potente para este objetivo.

Definiciones

• Sistema: Colección o Composición de elementos que actúan juntos y cumplen un objetivo determinado.

• Control: proceso mediante el cual se calcula la condición de entrada (variable controlada) y se varia o altera dicha condición (variable manipulada) para corregirlo o limitarlo de acuerdo al resultado requerido.

• Proceso: Es el conjunto de actividades sucesivos y continuos caracterizados por cambios progresivos y relativamente fijos y que conducen a un determinado fin o a alguna operación a controlar.

• Perturbación: Señal que actúa como una variable de entrada que afecta negativamente el resultado o valor de la salida de un sistema. Estos pueden ser internos o externos.

Sistemas de control en matlab

En la amplia posibilidad de desarrollar proyectos de simulación en matlab se tienen los siguientes ejemplos desarrollados en simulink:

Sistema de Modulación Analógica en Matlab

En los bloques de comunicaciones establecidas, Simulink incluye bloques para varios métodos de modulación. Por ejemplo se tiene la simulación de la modulación SSB (modulación de banda lateral única)

El siguiente resultado se obtiene de una simulación de modulación y desmodulación AM con la intervención del ruido:

Desarrollando El piloto automático de Módulo del Apollo Lunar Digital

En esta demostración, uno de los ingenieros que trabajó en el diseño del equipo digital del piloto automático del Apollo lunar module, describe cómo tendría que haberse utilizado Simulink si hubiera estado disponible en 1961.

Desarrollar el piloto automático en Simulink tomó sólo una fracción del tiempo que tomó para el diseño original del piloto automático Apollo Lunar Module

Simulando Controlador Automático de Temperatura

En este demo se utiliza Simulink y Stateflow para simular el funcionamiento de un controlador automático de clima en un coche. Usted puede introducir un valor de temperatura que a usted le gustaría que el aire en el coche alcance dando doble clic sobre el User Setpoint en Bloque de Centígrado e introduciendo el valor de temperatura. Usted también puede establecer la Temperatura Externa en centígrado similarmente. El despliegue numérico en el lado derecho del modelo muestra la lectura de un sensor de temperatura colocado detrás de la cabeza del conductor. Ésta es la temperatura que el conductor debería sentir.

Conclusiones

• Los sistemas de modulación mediante software son más exactos, robustos e interactivos.

• Matlab es capaz de simular sistemas grandes y complejos con una alta velocidad de procesamiento y una gran ventaja de poder interactuar con estos.

• Los procesos en sistemas complejos necesitan el control exhaustivo de todas las variables de entrada, perturbaciones, variaciones repentinas, ruidos, etc. Estos sistemas necesariamente deben ser simulados mediante un software adecuado para obtener resultados óptimos.