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FINAL PRACTICA 2

CONTROL II

PUMA CHÁVEZ VICTOR JOAQUIN HORARIO: JUEVES 13:00-15:00

SEGUNDA PRACTICA DE LABORATORIO: SIMULINK: SUBSISTEMAS Y EL ESPACIO DE TRABAJO

I.

OBJETIVOS 1. Establecer la interrelación entre Simulink y el área de trabajo de Matlab 2. Definir y utilizar subsistemas 3. Ajustar los tiempos de simulación

II.

TEMAS A TRATAR 1. El espacio de trabajo (workspace) 2. Otras librerías de simulink 3. Subsistemas

III.

CUESTIONARIO PREVIO 1. Defina el concepto de respuesta transitoria y describa claramente cada uno de sus parámetros 2. Defina el concepto de subsistema, de un ejemplo de un sistema compuesto por varios subsistemas

IV.

MARCO TEORICO

1) El Espacio de Trabajo: Se denomina ESPACIO DE TRABAJO (WORKSPACE) al puerto de interface entre Simulink y MatLab, se puede acceder en la ventana de Simulink en la librería Sinks el bloque To Workspace

CONTROL II

Ing Lucy Delgado Barra

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Al definir el nombre de la variable, se define también una variable para MatLab y por lo tanto desde el prompt de MatLab se puede llamar a la estructura de datos (y a sus campos)

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Ing Lucy Delgado Barra

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>> simout timeseries Common Properties: Name: '' Time: [51x1 double] TimeInfo: [1x1 tsdata.timemetadata] Data: [51x1 double] DataInfo: [1x1 tsdata.datametadata] More properties, Methods

IV. ACTIVIDADES

1. Construir el siguiente modelo (al configurar el modelo, la variable c en el bloque To Workspace, debe ser configurado del tipo array



Evaluar la respuesta transitoria a partir del scope



Desde el prompt de Matlab (Workspace) pregunte por c >> c



Grafique la señal usando el comando plot, aunque la señal es la misma, observe que la escala de tiempo es incorrecta, comparando el resultado obtenido con el resultado del osciloscopio, ello se debe a que no se ha enviado información sobre el tiempo de simulación al Workspace.



Corrija el defecto agregando un bloque clock, el que contiene los tiempos de simulación (no olvide configurar el bloque To Workspace como array)

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Ing Lucy Delgado Barra

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Ing Lucy Delgado Barra

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Time Series Plot: 0.7

0.6

0.5

data

0.4

0.3

0.2

0.1

0



0

1

2

3

4 5 6 Time (seconds)

7

8

9

Grafique desde el prompt de MatLab >> plot(t,c)

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Ing Lucy Delgado Barra

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6

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

2.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Construya el siguiente modelo, configurar para tener: -

El generador con una señal tren de pulsos de 6 rad/seg y amplitud 3. w=6=2*pi*f  T=2*pi/6

-

El osciloscopio para lograr visualizar 4 ciclos completos de la señal.

-

La simulación debe evaluar 100 puntos.

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Ing Lucy Delgado Barra

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7

3. Modificar el modelo del apartado anterior para: 

Tener una amplitud de ±3



Mostrar la gráfica en el Workspace (use el formato structure with time en el bloque To Workspace), a través del comando plot



Describa los campos de la estructura de datos exportada >> y

4. Construir el modelo que resuelva la siguiente ecuación, donde x1, x2 y x3 son constantes que toman los siguientes valores, mostrar el resultado en un display:

y  2 x1  x2  3x3  0.5 a) x1  2, x2  8, x3  1

b) x1  3, x2  10, x3  5 CONTROL II

Ing Lucy Delgado Barra

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5. Implementar el siguiente sistema, halle la respuesta transitoria y determine sus parámetros (Mp, tp, css, tss)

La estructura interna del proceso es

Donde el actuador es

Y la planta es

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Ing Lucy Delgado Barra

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CONTROL II

Ing Lucy Delgado Barra

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6.

Analice la respuesta transitoria del sistema, pero inyecte el escalón unitario desde el workspace

Para generar el escalón unitario x(t) se deberá ensamblar la estructura de datos con sus campos >> t=0:0.001:8; >> set=ones(size(t)); >> r.time=t' >> r.signals.values=set' además >> k=2 

Determine un valor de k que haga estable al sistema



Determine un valor de k que haga inestable al sistema

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K=10 HACE INESTABLE EL SISTEMA

V. CONCLUSIONES 

Indique cuatro conclusiones sobre el uso de los bloques “To Workspace” y “from workspace” o Se observó que al no incorporar el reloj del sistema en el modelo a través del bloque “To Workspace”, Matlab utiliza un tiempo erróneo, pero mantiene la forma del comportamiento del sistema. o Se comprobó que se puede llamar variables creadas en Simulink desde el prompt de Matlab colocando el nombre de la variable asignado en el bloque respectivo To Workspace, y la terminación data.

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o Se observó que el uso del bloque “From Workspace” es necesario en caso de que se necesite introducir expresiones matemáticas que no se halla en las librerías, tales como exponentes o raíces. o Se comprobó que también se puede crear señales con las características deseadas, desde el prompt de Matlab, anteponiendo al nombre de las variables la expresión “r.” seguida del nombre. 

Indique tres conclusiones sobre el uso de subsistemas o Se comprobó que el uso de subsistemas es necesario en caso de que el modelo sea muy grande, es decir, posea muchos bloques que podrían generar confusión e incluso resultados diferentes a los deseados si no se los usa correcta y ordenadamente. o Se observó que un subsistema puede contener otros subsistemas. o Se comprobó que al usar subsistemas el modelo funcionó correctamente, se ahorró espacio y se puso diferenciar mejor cada parte del sistema.



Indique tres conclusiones sobre las opciones de configuración de la simulación. o Se observó que, en la ventana de configuración de simulación, se halla parámetros variables que afectarán al modelo en su totalidad, la forma de solución del mismo, su respuesta ante errores, usos futuros y más.

VI. CUESTIONARIO/EJERCICIOS 1. Elija cinco bloques de tres librerías distintas de simulink y describa los parámetros que pueden ser configurados (no considerados en la práctica) 

Librería Discontinuities o Backlash

Parámetros: .

Deadband width. Especifica el tamaño de la zona de banda muerta centrada en el valor de salida.

i.

Initial output. Especifica el centro inicial de la zona de banda muerta

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ii.

Input

processing.

Especifica

si

el

bloque

realiza

procesamientos basados en muestras o en marcos. iii.

Enable zero-crossing detection. Habilita la detección de cruce por cero.

o Coulomb & Viscous Friction

Parámetros: iv.

Coulomb friction value. Especifica el desplazamiento que se aplica a todos los valores de entrada.

v.

Coefficient of viscous friction. Especifica la ganancia de señal para valores de entrada distintos de cero.

o Dead Zone

Parámetros: vi.

Start of dead zone. Especifica el límite más bajo de la zona muerta.

vii.

End of dead zone. Especifica el límite más alto de la zona muerta.

viii.

Saturate on integer overflow. Elige el comportamiento cuando ocurre el desbordamiento de enteros.

ix.

Treat as gain when linearizing. Elegir este parámetro hace que los comandos traten la ganancia como 1, sino, como 0.

x.

Enable zero-crossing detection. Habilita la detección de cruce por cero.

xi.

Sample time. Especifica el tiempo de muestreo como otro además de -1.

o Relay

Parámetros: CONTROL II

Ing Lucy Delgado Barra

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xii.

Switch on point. Valor de entrada que enciende el relé.

xiii.

Switch off point. Valor de entrada que apaga el relé.

xiv.

Output when on. Valor de salida para el que el relé está encendido.

xv.

Output when off. Valor de salida para el que el relé está apagado.

xvi.

Input

processing.

Especifica

si

el

bloque

realiza

procesamientos basados en muestras o en marcos. xvii.

Enable zero-crossing detection. Habilita la detección de cruce por cero.

xviii.

Sample time. Especifica el tiempo de muestreo como otro además de -1.

xix.

Output mínimum. Valor de salida mínimo para control de rango.

xx.

Output máximum. Valor de salida máximo para control de rango.

xxi.

Output data type. Tipo de dato de señal de salida.

xxii.

Lock data type setting against changes by the fixed-point tools. Evita que las herramientas de punto fijo anulen los tipos de datos

o Wrap to Zero

Parámetros: xxiii. 

Threshold. Umbral para la salida de cero.

Model verification o Assertion

Parámetros: xxiv.

Enable assertion. Habilita o deshabilita el chequeo.

xxv.

Simulation callback when assertion fails. Expresión para evaluar cuando la aserción falle.

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Ing Lucy Delgado Barra

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xxvi.

Stop simulation when assertion fails. Detener la simulación cuando el chequeo falle.

xxvii.

Sample time. Especifica el tiempo de muestreo como otro además de -1.

o Check Discrete Gradient

Parámetros: xxviii.

Maximum gradient. Límite superior de las diferencias permitidas.

xxix.

Enable assertion. Habilitar o deshabilitar el chequeo.

xxx.

Simulation callback when assertion fails. Expresión para evaluar cuando la aserción falle.

xxxi.

Stop simulation when assertion fails. Detener la simulación cuando el chequeo falle.

xxxii.

Output assertion signal. Crear señal de salida (1 o 0) para cuando falle o tenga éxito la aserción.

xxxiii.

Select icon type. Especifica el tipo de ícono para mostrar este bloque.

o Check Dynamic Gap

Parámetros: xxxiv.

Enable assertion. Habilitar o deshabilitar el chequeo.

xxxv.

Simulation callback when assertion fails. Expresión para evaluar cuando la aserción falle.

xxxvi.

Stop simulation when assertion fails. Detener la simulación cuando el chequeo falle.

xxxvii.

Output assertion signal. Crear señal de salida (1 o 0) para cuando falle o tenga éxito la aserción.

xxxviii.

Select icon type. Especifica el tipo de ícono para mostrar este bloque.

o Check Dynamic Upper Bound

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Ing Lucy Delgado Barra

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Parámetros: xxxix. xl.

Enable assertion. Habilitar o deshabilitar el chequeo. Simulation callback when assertion fails. Expresión para evaluar cuando la aserción falle.

xli.

Stop simulation when assertion fails. Detener la simulación cuando el chequeo falle.

xlii.

Output assertion signal. Crear señal de salida (1 o 0) para cuando falle o tenga éxito la aserción.

xliii.

Select icon type. Especifica el tipo de ícono para mostrar este bloque.

o Check Dynamic Range

Parámetros. xliv.

Enable assertion. Habilitar o deshabilitar el chequeo.

xlv.

Simulation callback when assertion fails. Expresión para evaluar cuando la aserción falle.

xlvi.

Stop simulation when assertion fails. Detener la simulación cuando el chequeo falle.

xlvii.

Output assertion signal. Crear señal de salida (1 o 0) para cuando falle o tenga éxito la aserción.

xlviii.

Select icon type. Especifica el tipo de ícono para mostrar este bloque.



User-Defined Functions o Fcn

Parámetros: xlix.

Expression. Se introduce la función deseada con variable “u”.

o Interpreted MATLAB function

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Parámetros: l.

MATLAB Function. Especifica la función o expresión.

li.

Output dimensions. Especifica las dimensiones del bloque de salida.

lii.

Output signal type. Especifica el tipo de señal del bloque de salida.

liii.

Collapse 2-D results to 1-D. Obtener un vector de 2-D como uno de 1-D.

liv.

Sample time. Especifica el tiempo de muestreo como otro además de -1.

o Level-2 MATLAB S-Function

Parámetros: lv.

S-Function Name. Especifica el nombre de la función S.

lvi.

Parameters. Especifica los valores de los parámetros de este bloque.

o S-Function

Parámetros: lvii.

S-Function name. Especifica el nombre de la función S.

lviii.

S-Function parameters. Especifica parámetros adicionales de la función S.

lix.

S-Function modules. Lista de archivos adicionales para la generación de código (sólo si la función es una C MEX)

o S-Function Builder

Parámetros:

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lx.

Número de estados discretos.

lxi.

IC de estados discretos.

lxii.

Numero de estados continuos.

lxiii.

IC de estados continuos. Ing Lucy Delgado Barra

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lxiv.

Modo de muestreo.

lxv.

Valor de tiempo de muestreo.

2. ¿Qué función cumple un multiplexor? Según los ejercicios realizados, se puede decir que el multiplexor sirve para combinar varias señales en una misma salida, que puede ser mostrada gráficamente. 3. ¿Cuál es la diferencia funcional entre el bloque display, scope y floating scope? Los tres bloques se encargan de mostrar resultados, sin embargo, el bloque “Display” muestra solo valores numéricos, los bloques “Scope” y “Floating Scope” muestran gráficas de señales, sin embargo, para el bloque “Scope”, se debe conectar físicamente las señales que se quiere mostrar, en cambio, para el bloque “Floating Scope” esto no es necesario, sino que se configura desde una interfaz separada. 4. Describa la estructura de los datos asociados a To Workspace y From Workspace. To Workspace. La entrada puede ser en series de tiempo, matrices o estructuras específicas. From Workspace. var.time = [Valores de tiempo] var.signals.values = [Valores de la señal] var.signal.dimensions = [Valores de dimensiones] 5.

¿Cuál es la diferencia de usar array o structure al configurar los bloques To Workspace y From Workspace. El formato array brinda una salida con una dimensión mayor en uno a la de la entrada.

CONTROL II

Ing Lucy Delgado Barra