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Control Automático Educación

CURSO DE SIMULINK DE CERO A AVANZADO

Curso de SIMULINK

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¿Qué es SIMULINK?

Simulink es un producto complementario de MATLAB, este proporciona un entorno gráfico interactivo para modelar, simular y analizar sistemas dinámicos.

Permite la construcción rápida de prototipos virtuales para explorar conceptos de diseño en cualquier nivel de detalle con un mínimo esfuerzo.

Para el modelado, Simulink proporciona una interfaz gráfica de usuario (GUI) para construir modelos que representen un sistema del mundo real a través de un diagramas de bloques.

Para eso, el software Incluye una biblioteca completa de bloques predefinidos que se utilizarán para construir modelos gráficos de sistemas mediante operaciones de arrastrar y soltar con el mouse.

El usuario puede producir un modelo “en funcionamiento” que, de otro modo, requeriría horas para construirlo en un laboratorio físico.

Admite:

  • sistemas lineales y no lineales
  • modelos en tiempo continuo
  • modelos en tiempo discreto 
  • Modelos híbridos

Nosotros como estudiantes solemos aprender de manera mas eficiente cuando conseguimos evidenciar de una forma más interactiva los fenomenos que ocurren en la naturaleza y esa es la gran ventaja que nos proporciona Simulink pues nos anima a probar diferentes cosas, como por ejemplo cambiar los parámetros de un sistema “sobre la marcha” y ver inmediatamente que es lo que sucede, para una exploración del tipo “qué pasaría si”.

Por último, y no menos importante, Simulink está integrado con MATLAB y los datos se pueden compartir fácilmente entre los programas.

Con simulink podemos estudiar diferentes fenomenos encontrados en toda tipo de ingeniería. Por ejemplo:

  1. Podemos usarlo para el modelado de sistemas químicos como reactores o columnas de destilación.
  2. Podemos estudiar sistemas eléctricos o mecánicos como aplicaciones con motores, generadores de elctricidad como torres eolicas o paneles solares, entre otros.
  3. Podemos utilizarlo para el procesamiento y tratamiento de señales provenientes de diferentes sensores ubicados dentro de un proceso.
  4. Puede ser empleado para el Modelado, simulación y diseño de control de vuelo de una aeronave.
  5. Y es muy utilizado también para el estudio e implementación de diferentes algortimos de control clásicos y avanzados como por ejemplo controladores PID (proporcional integral derivativo), controladores con lógica difusa (Fuzzy Control) Controladores avanzados basados en modelos (Control MPC) entre otras inúmeras aplicaciones de ingeniería.

Si estás interesado en aprender simulink desde los conceptos básicos hasta conceptos avanzados principalmente enfocado al modelado de sistemas físicos y posteriormente estudiando los sistemas de control, te invito a que le des un vistazo al curso de SIMULINK DESDE CERO con más de 10 horas de videos y acceso vitalicio al tutorial de Simulink para principiantes.

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MASTERCLASS GRATUITA - Tutorial de SIMULINK

En este Tutorial vamos a aprender como usar Simulink y cual es la ventaja de aprender a programar en este software.

Para este caso, vamos a traer una implementación de modelado de un sistema de dos tanques interconectados donde nos piden realizar un modelo y posteriormente realizaremos un sistema de control dentro de Simulink.

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Para poder entender adecuadamente como utilizar el Simulink, el cual es un entorno gráfico de programación basado en MATLAB, vamos inicialmente a introducir un ejemplo para desarrollar la metodología paso a paso y explicar principalmente la importancia de usar este software.

Tanques Interconectados

En una empresa de aguas residuales y lodos fuimos contratados como ingenieros para optimizar un proceso de dos tanques interconectados como el mostrado a continuación:

SIMULINK: Tanques Interconectados

El objetivo principal de este contrato con la empresa, es que debemos estudiar el comportamiento del nivel del tanque 2, el cual está sufriendo variaciones constantes y en este caso se requiere que el nivel se mantenga constante en un punto de operación definido por la etapa de producción.

  • ¿Debemos cambiar algo en el proceso?
  • ¿Debemos adicionar algo al proceso?

Analizando el Sistema

Antes de comenzar nuestra labor será necesario entender el comportamiento dinámico y estático de nuestro sistema para posteriormente poderlo programar en Simulink y hacer los ajustes necesarios dentro del proceso.

Una de las formas de lograr este análisis es levantando un balance de masas y energia del proceso en cuestión.

Simulación del Proceso en SIMULINK

Ya hemos entendido fenomenológicamente como funcionan los dos tanques interconectados dentro de la empresa de aguas residuales y lodos.

Sin embargo, para poder proponer una solución atractiva, debemos comenzar a realizar análisis de posibles cambios que debemos efectuar dentro del proceso para conseguir los objetivos.

Estos cambios NO pueden hacerse directamente en el proceso sin tener una justificativa para la gerencia de que realmente:

  • Son necesario los cambios propuestos
  • Van a solucionar el problema actual.
  • Se tendrá un retorno de la inversión efectuada en el proceso.
  • El proceso continuará operando adecuadamente dentro de la planta.

Para resolver estas inquietudes el departamento de ingeniería se vale de softwares de simulación (como Simulink) para poder mostrar y analizar los cambios a realizar para llegar a los resultados esperados.

Propuesta de Mejora usando el SIMULINK

Por último, para mejorar el proceso, vamos a proponer la adición de un lazo cerrado de control que garantice las especificaciones pre establecidas por la producción y mantenga el nivel del tanque 2 donde ellos lo necesiten.

En este caso, podemos mostrar el impacto que tendrá la adición de un lazo cerrado usando la herramienta de Simulink para poder validar nuestra propuesta y eventualmente colocarla en operación dentro de la planta.

Final de nuestra Masterclass de Simulink

Hasta aquí vimos una de las funcionalidades que podemos realizar con Simulink / Matlab y dimos una excelente introducción en el manejo del software.

Sin embargo, la herramienta es bastante grande y nos ofrece otros métodos para realizar modelados computacionales de procesos, circuitos, señales, controladores, etc.

Pero para eso necesitamos un poco más de tiempo para seguir profundizando nuestros conocimientos dentro del Simulink por lo tanto eso lo veremos más adelante.

Así que mantente atento a tu e-mail para que sigamos mejorando nuestras habilidades en el software, donde en los próximos días te enviaré el regalo que te he prometido, dado que estoy haciendo los últimos ajustes.

Te dejo a continuación la presentación que usamos en nuestro masterclass de Simulink junto con los diagramas de simulink y el código en Matlab.

Nos vemos en otra oportunidad.

Cordialmente,

Sergio Andres Castaño Giraldo

PhD student in Chemical Engineering

MSc, in Automation and Systems Engineering

Instrumentation and Control Engineer