Uso de Simulink en Controladores

1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO MONAGAS
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
CURSO ESPECIAL DE GRADO
Uso de Simulink en Controladores
Tutor: Ing. Edgar Goncalvez
Equipo RTU
Fabiana Fajardo C.I:18.272.043
Daniela Ochoa C.I:18.825.224
Maturín, Octubre del 2014

2. INDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 3
MARCO TEÓRICO ................................................................................................................. 4
 Matlab
 Usos de Matlab
 Simulink
 Creación de un Modelo en Simulink
 Las librerías principales de SIMULINK
DISCUSIÓN ............................................................................................................................ 9
CONCLUSIÓN.......................................................................................................................10
BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................................11

3. INTRODUCCIÓN
La teoría de control pretende resolver la regulación de sistemas reales, para
ello es fundamental plantear modelos y diseñar controladores. Dichos modelos y
controladores deben ser validados para comprobar su comportamiento antes de
plantear una implementación real. Esta validación se realiza mediante
simulaciones para diferentes condiciones, es por ello necesario tener claro que
significa simular en este campo. Simular sistemas es resolver las ecuaciones que
modelan sistemas y controladores durante un periodo de tiempo y para unas
condiciones determinadas. Utilizar una buena herramienta de simulación es
importante para obtener resultados de forma fácil y rápida. Esta guía presenta el
software Simulink que es una herramienta que se utiliza por un gran número de
colectivos para realizar tareas de simulación de modelos y controladores
avanzados.
El programa Simulink presenta ventajas frente a otros programas
matemáticos que podrían ser también utilizados para resolver las ecuaciones de
los sistemas, tales como un entorno interactivo y un conjunto de librerías con
bloques personalizables que permiten simular, implementar y probar una serie de
sistemas variables con el tiempo. Además Simulink está integrado en Matlab y por
ello es posible tener acceso a una amplia gama de herramientas que permiten
desarrollar algoritmos, analizar y visualizar simulaciones.

4. MARCO TEÓRICO
Para hablar de Simulink, es necesario primero definir Matlab. Matlab es un
programa de gran aceptación en ingeniería destinado realizar cálculos técnicos
científicos y de propósito general. En él se integran operaciones de cálculo,
visualización y programación, donde la interacción con el usuario emplea una
notación matemática clásica.
Los usos y aplicaciones típicos de Matlab son:
 Matemáticas y cálculo.
 Desarrollo de algoritmos.
 Adquisición de datos.
 Modelado, simulación y prototipado.
 Análisis y procesado de datos.
 Gráficos científicos y de ingeniería.
 Desarrollo de aplicaciones.
La gestión de complementos de Matlab se realiza mediante lo que se
denominan toolboxes (paquetes de herramientas). Un Toolbox de Matlab es un
conjunto de funciones y algoritmos de cálculo especializados en un área de
conocimiento: finanzas, tratamiento de señales, teoría de sistemas, etc.
SIMULINK
El programa de MathWorks para simulación (modelización y análisis) de
sistemas dinámicos no lineales fue presentado en 1990, con el nombre de
SIMULAB para computadoras personales y con el nombre de SIMULINK para
estaciones de trabajo. Su aparición estuvo unida a la primera versión de MATLAB
para Windows. Desde mayo de 1994, que está disponible la versión 1.3,
SIMULINK tiene un tratamiento similar a los otros Toolboxes de MATLAB, en el

5. sentido que se instala de forma separada, pero sigue siendo la mejor herramienta
para aprovechar toda la potencia de MATLAB y de los otros "Toolboxes".
Simulink es una herramienta interactiva para modelar, simular y analizar
sistemas dinámicos. Nos permite construir diagramas de bloque gráficos, evaluar
el rendimiento del sistema y refinar sus diseños. Simulink está firmemente
integrado con Stateflow para modelar comportamiento even-driven. Simulink es la
herramienta a escoger para el diseño de sistemas de control, diseños DSP,
diseños de sistemas de comunicaciones y otras aplicaciones de simulación. Como
una extensión de Matlab, Simulink adiciona muchas características específicas a
los sistemas dinámicos, mientras conserva toda la funcionalidad de propósito
general de Matlab. Así Simulink no es completamente un programa separado de
Matlab, sino un anexo a él. El ambiente de Matlab está siempre disponible
mientras se ejecuta una simulación en Simulink.
Simulink tiene dos fases de uso: la definición del modelo y el análisis del
modelo. La definición del modelo significa construir el modelo a partir de
elementos básicos construidos previamente, tal como, integradores, bloques de
ganancia o servomotores. El análisis del modelo significa realizar la simulación,
linealización y determinar el punto de equilibrio de un modelo previamente
definido.
Para simplificar la definición del modelo Simulink usa diferentes clases de
ventanas llamadas ventanas de diagramas de bloques. En estas ventanas se
puede crear y editar un modelo gráficamente usando el mouse. Simulink usa un
ambiente gráfico lo que hace sencillo la creación de los modelos de sistemas.
Después de definir un modelo este puede ser analizado seleccionando una opción
desde los menús de Simulink o entrando comandos desde la línea de comandos
de Matlab.

6. Simulink puede simular cualquier sistema que pueda ser definido por
ecuaciones diferenciales continuas y ecuaciones diferenciales discretas. Esto
significa que se puede modelar sistemas continuos en el tiempo, discretos en el
tiempo o sistemas híbridos.
Simulink usa diagramas de bloques para representar sistemas dinámicos.
Mediante una interfase gráfica con el usuario se pueden arrastrar los componentes
desde una librería de bloques existentes y luego interconectarlos mediante
conectores y alambre.;
Creación de un Modelo en Simulink
Para simular un sistema, se deben insertar en las ventanas de simulación
los distintos componentes con los que se va a construir el modelo. Se pueden
seguir los siguientes pasos:
1. Crear un nuevo modelo: Para abrir una nueva ventana de simulación se
debe pulsar el botón “nuevo modelo”
2. Buscar un bloque: Se puede buscar un bloque expandiendo el árbol de la
biblioteca o buscándolo directamente por su nombre en la ventana de

7. búsqueda. En este caso, si hay más de un bloque que pueda corresponder
a ese nombre, irán apareciendo a medida que se pulse la tecla “enter”.
3. Situar un bloque: Para situar un bloque, se mantiene pulsado el botón
izquierdo del ratón sobre el icono en forma de rombo que hay junto al
nombre del bloque y se arrastra hacia la posición deseada en la ventana de
simulación.
4. Conectar bloques: En cada bloque, los puntos de salida aparecen indicados
mediante una flecha saliente del bloque “|>”, mientras que los puertos de
entrada a cada bloque se indican con una flecha entrante al mismo “>|”. Se
conecta la entrada de un bloque a la salida de otro, manteniendo pulsado el
botón izquierdo del ratón mientras se arrastra desde el símbolo de entrada
de uno de los bloques hasta el de salida de otro o viceversa.
5. Crear una bifurcación: Si se desea llevar la salida de un bloque a la entrada
de más de uno se necesita crear una bifurcación en la conexión. Para
hacerlo, se arrastra con el ratón desde la entrada del nuevo bloque a
conectar hasta la línea de la conexión que se va a bifurcar.
6. Modificar los bloques: Se pueden rotar o aplicar simetrías a los bloques
usados, según convenga la colocación de entradas/salidas para el
esquema que se esté realizando pulsando sobre él el botón derecho del
ratón y utilizando los menús desplegables o mediante la opción “Formar”
del menú principal (“Formar/Flip Block”, “Formar/Rotate Block”, etc.).
también mediante los menús o haciendo doble click sobre el bloque, se
pueden modificar sus parámetros.
7. Inserción de textos: Se puede incluir un texto aclaratorio o informativo en
cualquier parte de la ventana del modelo, haciendo doble click en una zona
libre y escribiendo directamente el texto.
Las librerías principales de SIMULINK son:
 Sources (fuentes): Sirven para generar todo tipo de señales.
 Sinks (sumideros): Se usan como salida o para visualizar la señal.

8.  Discrete: elementos de sistemas lineales y en tiempo discreto (funciones
de transferencia, diagramas de espacio-estado)
 Linear: elementos y conexiones para sistemas lineales y en tiempo
contínuo (sumadores, multiplicadores).
 Nonlinear: operadores no lineales (funciones arbitrarias, saturación,
retrasos).
 Connections: Multiplexores, Demultiplexores, etc. Además, existen una
gran cantidad de Demos y de funciones complementarias.

9. DISCUSIÓN
Para poder utilizar el programa Simulinkr correctamente es importante estar
familiarizado con las ventanas y las herramientas. Al programa Simulink se accede
a través del programa Matlab. Debe ser aclarado que simular un sistema significa
resolver unas ecuaciones que describen un sistema real o un controlador durante
un periodo de tiempo, por lo que el tiempo de simulación es el periodo total de
tiempo para el cual el programa resuelve las ecuaciones, siendo por lo tanto un
parámetro que debe ser elegido adecuadamente para poder analizar y representar
correctamente los resultados simulados.
Herramientas como Matlab y Simulink son de gran ayuda en el campo
industrial ya que permiten conocer el comportamiento de un sistema antes de su
implementación, con lo cual se evitan riesgos financieros y humanos importantes.
Para simplificar la definición del modelo Simulink usa diferentes clases de
ventanas llamadas ventanas de diagramas de bloques. En estas ventanas se
puede crear y editar un modelo gráficamente usando el mouse. Simulink usa un
ambiente gráfico lo que hace sencillo la creación de los modelos de sistemas.
Después de definir un modelo este puede ser analizado seleccionando una opción
desde los menús de Simulink o entrando comandos desde la línea de comandos
de Matlab.

10. CONCLUSIÓN
Simulink es un paquete para utilizar con MATLAB para modelar, simular y
analizar sistemas dinámicos. Su entorno de modelado gráfico usa los familiares
diagramas de bloques, de forma que los sistemas ilustrados en el texto se pueden
implementar fácilmente. Su facilidad de uso y poderosa capacidad han hecho que
Simulink sea la opción elegida por miles de ingenieros, profesores y estudiantes
en la industria y en el mundo académico.
La extensa librería de Simulink, las herramientas analíticas y su arquitectura
extensible combinan perfectamente con Matlab para proporcionar un entorno de
simulación ultimado. La librería de bloques proporciona centenares de funciones
predefinidas para la creación de modelos de diagramas-bloque de sistemas
lineales, no lineales, de tiempo discreto, tiempo continuo, híbrido, SISO, SIMO y

11. sistemas multitarea, de forma que cada usuario pueda crear sus propios bloques
modificando los ya existentes o incorporando código Matlab, C o Fortan.
Las operaciones de modelado y simulación se controlan de forma
interactiva mediante menús desplegables o empleando la línea de comando
Matlab para simulaciones en modo batch. La librería no lineal incluye un
complemento completo de componentes no lineales para modelar un
comportamiento como sistema de mundo real. Los modelos Simulink múltiples y
las capas establecidas de la jerarquía pueden permanecer abiertos
simultáneamente, facilitando así las operaciones de edición de bloques y de corte-pegado.
BIBLIOGRAFÍA
 RUBIO, Alicia. Manual de Simulink para la asignatura de teoría de sistemas.
Escuela Superior de Ingenieros. Depto. de Ingeniería de sistemas y Automática.
Universidad de Sevilla. Marzo de 2009.
 ARACIL, Javier. Introducción a Matlab y Simulink. 2006. Documento en
línea disponible en: www.esi2.us.es/~fabio/apuntes_matlab.pdf