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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPEL PRÁCTICA N° 1 SISTEMAS DE CONTROL CIRCUITOS ELÉCTRICOS UTILIZANDO SIMULINK Alexis Santamaría Santamaría Johnatan Herrera Ingeniería Mecatrónic Mecatrónica, a, Sexto “A”, “A”, Márquez de Maenza Maenza S/N Latacunga, Latacunga, Ecuador. Ecuador.
Fecha de presentación: 5 de septiembre del 2013 2 PROCEDIMIENTO
RESUMEN: En el siguiente documento se describe con claros ejemplos el uso de esta poderosa herramienta de simulación llamada Simulink en cual se encuentra soportada en un entorno de Matlab, simulando circuitos eléctricos de voltaje y corriente alterna en conjunto con elementos inductivos, capacitivos y resistivos.
2.1 EJEMPLO DE INICIO DE SIMULINK En el presente ejemplo se presenta los pasos a seguir para iniciar Simulink Ejemplo [1] Simular el siguiente circuito eléctrico.
PALABRAS CLAVE:
Se sugiere no más de cuatro palabras o frases cortas en orden alfabético, separadas por comas, que representen su reporte.
1 INTRODUCCIÓN Simulink es un entorno de programación visual, que funciona sobre el entorno de programación Matlab. Es un entorno de programación de más alto nivel de abstracción que el lenguaje interpretado Matlab (archivos con extensión .m). Simulink genera archivos con extensión .mdl (de "model").
Figura 1. Circuito Ejemplo 1 Pasos:
Se puede apreciar un sistema sistemas de control automático, junto a su modelización hasta un sistema de un automóvil, vinculando la simulación a un entorno de realidad virtual.
1.
Iniciar Matlab y abrir una nueva ventana de Simulink como se muestra en la figura[2]:
Simulink viene a ser una herramienta de simulación de modelos o sistemas, con cierto grado de abstracción de los fenómenos físicos involucrados en los mismos. Se hace hincapié en el análisis de sucesos, a través de la concepción de sistemas (cajas negras que realizan alguna operación). Se emplea arduamente en Ingeniería Electrónica en temas relacionados con el procesamiento digital de señales (DSP), involucrando temas específicos de ingeniería biomédica, telecomunicaciones, entre otros. También es muy utilizado en Ingeniería de Control y Robótica. Figura 2. Inicio de Simulink
1
.
2.
Escoger del árbol SimPowerSystem
de
librería
6.
Figura 3. Botón de SimPowerSystem 3.
De igual manera se edita los valores y configuración del elemento, si se deseara utilizar una resistencia los q se debería hacer es modificar en la pestaña de Brach type y seleccionar R como se muestra a continuación en la figura[9,10,11]
Del menú que presenta Simulink escoja Electrical Sources, Elements, Powergui. Correspondientes a las siguientes figuras.
Figura 4. Botón de Electrical Sources
Figura 5. Botón de Elements
Figura 9. Block Parameters Serie RLC Figura 6. Botón de Powergui. 4.
Para cada uno de los elementos anteriores y otros a continuación edite los valores para los que se cree adecuados.
Figura 10. Block Parameters Serie R
Figura 11. Elemento R 7.
De igual manera para la elección de un elemento inductivo.
Figura 7. Block Parameters. 5.
Para la elección de los elementos tanto inductivos, capacitivos y resistivos seleccione la siguiente figura:
Figura 8. Elemento en serie tipo RLC .
Figura 11. . Block Parameters Serie L
2
.
Figura 16. Scope 10. Para editar haga doble click de tal manera que se pueda añadir mas entradas de lectura.
Figura 12. Elemento L De igual manera para la elección de un capacitor. 8. Escoger elementos que permiten la medición, en este caso de voltaje, se dirige a la librería de simulink en la pestaña de SimPawerSystemsMeasurements como se muestra en la figuras[13,14].
Figura 17. Scope1
Figura 13. Árbol de SimPawerSystems
Figura 14. Current Measurements 9.
Ubicamos Scope desde la librería de simulink-Sinks-Scope Figura 18. Scope1 parameters 11. Antes de iniciar cualquier simulación verifique que su circuito contenga Continuos Powergui
Figura 19. Continuos Powergui
Figura 15. Library Simulink/Sinks
3
.
12. Al correr el programa las grafica de voltaje deberá ser la siguiente.
Figura 22. Grafica de corrientes y voltajes Ejemplo [3] Simular y obtener sus gráficas respectivas de corrientes y voltajes utilizar una frecuencia de 60Hz
Figura 20. Scope 2.2 EJEMPLOS DE SIMULINK Ejemplo [2] Simule el siguiente circuito
Figura 23. Circuito ejemplo 3 1. Escoger los elementos necesarios para la simulación.
Figura 21. Circuito ejemplo 2
1.
Escoger los elementos necesarios para la simulación.
3 Medidores de voltaje 3 Medidores de corriente 2 resistencias de 4y8 ohm 1 bobina de 15.9mH 1 capacitor de 666.13uF Fuente de voltaje AC Scope de 6 entradas Continous
2.
Una los elementos según la figura [21]
3.
Simule
1 Medidor de voltaje 2 Medidores de corriente 2 resistencias de 4y2 ohm 1 bobina de 7.957mH 1 capacitor de 2.65mF Fuente de corriente AC Scope de 3 entradas Continous
2. Una los elementos según la figura [23]
Figura 24. Circuito ejemplo 3 simulink
4
.
3. Simule
3. Simule
Figura 25. Grafica de corrientes y voltaje Ejemplo [4] Simular y obtener sus gráficas respectivas s(t) = y v(t)
Figura 28. Grafica de corrientes y voltaje
3 REFERENCIAS [1]Turrar (2013 ,Septiembre 4) [En Linea] Disponible en http://www.el.uma.es/marin/Tema7_practica4.pdf [2] G. Arent. (2013, Septiembre 4) Quegrande [En linea] Disponible en:http://quegrande.org/apuntes/grado/1/FCG/teoria/1011/te ma_2__sistema simulink.pdf .
Figura 26. Circuito ejemplo 4
4 Conclusiones
1. Escoger los elementos necesarios para la simulación.
1 Medidor de voltaje 2 Medidores de corriente 2 resistencias de 1y2 ohm 2 bobina de 10mH y 2mH 1 capacitor de 1mF Fuente de corriente AC Scope de 3 entradas Continous
2. Una los elementos según la figura [26]
Figura 27. Circuito ejemplo 4 simulink
5
Las simulaciones realizadas por Simulink herramienta soportada en el entorno Matlab son de orden matemático de tal manera que nos permite cambiar el modo de cómo el programa realiza los cálculos matemáticos para una mejor aproximación a la realidad. Hay que tomar muy encuentra al momento de realizar la simulación la configuración que se la debe cambiar para una mejor visualización de las graficas que presenta el programa para que de esta manera no tener peculiaridades.
