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1 M M A A N N U U A A L L D D E E P P R R Á Á C C T T I I C C A A S S SISTEMA MODELADO Y SIMULACIÓN INGENIERÍA MECATRÓNICA

Manual de Practicas de Modelado y Simulacion Christ

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  • 1

    MMAANNUUAALL DDEE

    PPRRCCTTIICCAASS

    SISTEMA

    S HIDRULICOS Y

    NEUMTICOS

    MODELADO Y SIMULACIN

    DE SISTEMAS

    INGENIERA MECATRNICA

  • 2

  • 3

    Universidad Politcnica de Zacatecas

    Ingeniera Mecatrnica

    Manual de prcticas de Modelado y simulacin

    Elaboro: Mtro. Mbe Koua Christophe Ndjatchi.

    Fresnillo, Zac. A viernes 24 de febrero del 2010.

  • 4

    Manual de

    prcticas de

    modelado y

    simulacin.

  • 5

    INDICE.

    A. Introduccin ----------------------------------------------------------------------------6

    B. Notas sobre seguridad y funcionamiento ---------------------------------------- 7

    C. Practicas ---------------------------------------------------------------------------------8 1. Introduccin al MatLab 2. Soluciones de las ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden con el

    paquete MatLab.

    3. Soluciones de las ecuaciones diferenciales ordinarias de segundo orden con el paquete MatLab.

    4. Solucin analtica y grafica del modelado de un sistema mecnico, elctrico con MatLab.

    5. Solucin analtica y grafica del modelado de un sistema hidrulico, trmico con

    MatLab.

    6. La funcin de transferencia de un sistema fsico con MatLab.

    7. Introduccin a SimuLink.

    8. Simulacin del modelado de un sistema mecnico, elctrico con MatLab. 9. Simulacin del modelado de un sistema hidrulico, trmico con MatLab. 10. Sistemas fsicos mediante computadoras analgicas 1. 11. Sistemas fsicos mediante computadoras analgicas 2.

    D. Bibliografa-------------------------------------------------------------------------------19

  • 6

    INTRODUCCIN.

    Este manual formara parte de la enseanza de la materia de Modelado y

    simulacin de sistemas. El manual contiene ejercicios de nivel bsico y nivel

    avanzado para prcticas de modelado y simulacin de sistemas mecnicos,

    elctricos, electromecnicos, hidrulicos y trmicos. Las prcticas estn

    diseadas para que el alumno aplique lo aprendido en el aula utilizando una

    computadora.

    Para la realizacin de las prcticas que estn diseadas para trabajar con el

    siguiente equipo:

    -computadoras.

    -Programas: MatLab

    - Mesas de laboratorio.

  • 7

    ANTES DE REALIZAR CUALQUIER PRACTICA TOMAR EN CUENTA LAS SIGUIENTES

    RECOMENDACIONES.

    NOTAS SOBRE SEGURIDAD Y FUNCIONAMIENTO EN LA REALIZACIN DE LAS

    PRCTICAS DE MODELADO Y SIMULATION.

    En atencin a su propia seguridad, debera de tomarse en cuenta lo

    siguiente:

    - utilice exclusivamente la tensin de 200-220 V para alimentar los

    componentes.

    - Prender la computadora

    -Abrir el programa MatLab

  • 8

    DESARROLLO DE PRCTICA

    Fecha:

    Nombre de

    la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Modelado de Sistemas

    Nmero :

    1

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado

    de

    aprendizaje:

    El alumno conoce y usa el paquete MatLab

    Justificacin

    En esta primera prctica, el estudiante aprende a usar el paquete MatLab,

    que utilizar para el modelado de los sistemas fsicos.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    Laboratorio CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    1. Abrir el paquete MatLab 2. Aprender los comandos de MatLab 3. Aprender a graficar con MatLab

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Reporte de ejercicios de la grafica de funciones en el plano 2D, y 3D

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 9

    PROCEDIMIENTO LA PRACTICA No. 1

    DESARROLLO:

    1. Abrir software mat-lab 2. Para definir una variable se escribe en la plataforma de mat-lab la variable enseguida el

    signo = despus el valor que se le quiera asignar a dicha variable y dar enter, como se muestra en la sig. pantalla.

    NOTA: Si se van a asignar varias variables se separa por medio de ( ; ) despus de darle valor a cada variable. Este signo tambin se utiliza para dar fin a una instruccin.

    3. Para hacer cualquier funcin bsica con las variables capturadas se asignan las variables y luego se asigna la funcin que se quiera realizar como e muestra en la grafica.

    4. Para limpiar la pantalla se teclea clc con minsculas y se da un enter, automticamente la

    pantalla se limpiara de todo lo que se halla escrito anteriormente. 5. Para graficar una funcin en los ejes cartesianos x, y se asignan las funciones de la

    siguiente manera; x=0:pi/10:2*pi; y=sin(x)

  • 10

    plot(x,y) grid donde; 2*pi es la amplitud que se quiere graficar. pi/10 es el incremento de la funcin. plot(x,y) es para que aparezca la figura de la grafica en los ejes x,y. grid es para que la grafica aparezca cuadriculada en la pantalla de la figura.

    6. Para dar nombre a una grafica que se realiz con alguna funcin como la anterior dentro de la pantalla de la figura hay que agregar lo siguiente; legend('sen(x))

  • 11

    7. Para graficar una funcin con seno y coseno al mismo tiempo se procede a teclear lo ismo que en el paso anterior pero agregando la funcin coseno declarando para cada funcin una variable como, y1 para el seno(x) y y2 para la funcin coseno(x) como se muestra en la pantalla.

  • 12

    Conclusin:

    Notas:

  • 13

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Modelado de Sistemas

    Nmero :

    2

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene las soluciones de las ecuaciones

    diferenciales ordinarias de primer orden con el paquete

    MatLab

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento en el uso del paquete

    MatLab.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    Laboratorio CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    1. Abrir los paquetes MatLab 2. Resolver Ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden con MatLab

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Reporte de ejercicios resueltos con MatLab

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 2

    DESARROLLO:

    En este laboratorio se va a realizar la solucin y simulacin de funciones con el

    mtodo de RUNGE KUTTA.

    Enseguida se muestran algunos comandos de los cuales el estudiante puede

    hacer uso para tener un buen entendimiento:

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 14

    ODE23: Resuelve una ecuacin diferencial ordinaria por el mtodo de Runge

    Kutta de segundo y tercer orden.

    ODE45: Resuelve una ecuacin diferencial ordinaria por el mtodo de Runge

    Kutta de cuarto y quinto orden.

    Comandos para graficar:

    Plot(t,y)= Es el comando utilizado para despegar en la pantalla la simulacin de la

    ecuacin diferencial ordinaria.

    Grid= Muestra las divisiones del sistema de coordenada en grilla.

    Legend= Con este comando se da el nombre a la grafica.

    Xlabel=Se le da el nombre del parmetro en x con el que se est graficando.

    Ylabel= Se le da el nombre del parmetro en y con el que se est graficando.

    Nota: antes de realizar los ejemplos que a continuacin se realizaran debes tener

    muy en cuanta lo siguiente:

    [t,y]=ode23(F,[t_inicial,t_final];y0)

    F=Es la cadena de texto

    que representa en

    nombre del archivo

    donde se encuentra

    definida la ecuacin

    diferencial.

    [t_inicial,t_final]= tiempos

    iniciales y finales para simular

    la ecuacin diferencial.

    Y0= Es la condicin

    inicial.

    Es la que indica el

    orden del mtodo de

    Runge Kunta.

  • 15

    Ya teniendo los conocimientos de los comandos que vamos a utilizar ahora es

    conveniente realizar los siguientes ejemplos:

    PREPARANDO LAS VENTANAS DE TRABAJO

    Para realizar la solucin de una funcin primero es necesario abrir desde el

    programa de MATLAB la ventana de M-file, dndole click a New M-file.

    Obteniendo la siguiente ventana donde ah vas a dar de alta tu funcin a resolver.

    Obtenidas las ventanas de trabajo ahora si realizaremos los ejemplos:

    EJEMPLO 1:

    En la ventana de M-file introduce la funcin de tu ecuacin diferencial como se

    muestra a continuacin:

    New M-file

    Se define el nombre la

    funcin

    Parmetros de entrada de

    la funcin. Parmetro de

    salida

    Nombre del

    parmetro de

    salida funcin

  • 16

    Despus de haber dada de alta la funcin es necesario guardarlo con extensin .m

    para poder as utilizarlo en la ventana de funciones de MATLAB.

    En la ventana de funciones, prosiga con la solucin:

    Donde:

    (Y0=1)=es un valor inicial.

    Fido= es el llamado de funcin realizada en el M-file.

    Despus de introducir lo antes mostrado al dar , se dar cuenta de las

    interacciones que se realizan para obtener las soluciones por mtodo de Runge

    Kutta.

    Ahora pondremos en prctica los comandos para graficar y poder observar los el

    resultado con ms claridad.

    Solucin

  • 17

    Con este conjunto de comandos, se puede observar la simulacin de la Ecuacin

    diferencial ordinaria.

    EJEMPLO 2:

    Realizar con el mismo procedimiento del ejemplo1 la simulacin y solucin de la

    siguiente funcin:

    1.- Dar de alta la funcin en la ventana de M-file.

  • 18

    2.- Despus de haber realizado la dada de alta en la ventana de M-file ir a la

    ventana de funciones en la cual se realiza el proceso para obtener las soluciones.

    Grafica:

  • 19

    Conclusin: Nota:

  • 20

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Modelado de Sistemas

    Nmero :

    3

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene las soluciones de las ecuaciones

    diferenciales ordinarias de segundo orden con el paquete

    MatLab

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento en el uso del paquete

    MatLab.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    Laboratorio CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    3. Abrir los paquetes MatLab 4. Resolver Ecuaciones diferenciales ordinarias de segundo orden con

    MatLab

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Reporte de ejercicios resueltos con MatLab

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 21

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 3

    DESARROLLO:

    En este laboratorio se va a realizar la solucin y simulacin de funciones con el

    mtodo de RUNGE KUTTA.

    Enseguida se muestran algunos comandos de los cuales el estudiante puede

    hacer uso para tener un buen entendimiento:

    ODE23: Resuelve una ecuacin diferencial ordinaria por el mtodo de Runge

    Kutta de segundo y tercer orden.

    ODE45: Resuelve una ecuacin diferencial ordinaria por el mtodo de Runge

    Kutta de cuarto y quinto orden.

    Comandos para graficar:

    Plot(t,y)= Es el comando utilizado para despegar en la pantalla la simulacin de la

    ecuacin diferencial ordinaria.

    Grid= Muestra las divisiones del sistema de coordenada en grilla.

    Legend= Con este comando se da el nombre a la grafica.

    Xlabel=Se le da el nombre del parmetro en x con el que se est graficando.

    Ylabel= Se le da el nombre del parmetro en y con el que se est graficando.

    Nota: antes de realizar los ejemplos que a continuacin se realizaran debes tener

    muy en cuanta lo siguiente:

    [t,y]=ode23(F,[t_inicial,t_final];y0)

    F=Es la cadena de texto

    que representa en

    nombre del archivo

    donde se encuentra

    definida la ecuacin

    diferencial.

    [t_inicial,t_final]= tiempos

    iniciales y finales para simular

    la ecuacin diferencial.

    Y0= Es la condicin

    inicial.

    Es la que indica el

    orden del mtodo de

    Runge Kunta.

  • 22

    Ya teniendo los conocimientos de los comandos estudiados en la practica 2,

    Primero se reduce la ecuacin diferencial de 2ndo orden en un sistema de de dos

    ecuaciones de primer orden:

    Ejemplo: Sea un sistema fsico de segundo orden con una ecuacin de

    modelacin: d2y1/dt2 +3 dy1/dt +4y1=t

    2

    Se obtiene:

    dy1=y2

    dy2/dt= - 3y2-4y1+t2

    Conclusin: Nota:

  • 23

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Modelado de Sistemas

    Nmero :

    4

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene la solucin analtica y grafica con MatLab

    de los sistemas mecnicos, elctricos.

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en

    clase mediante el modelado de un sistema fsico.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    Laboratorio CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    1-Observar y Seleccionar un sistema fsico (mecnicos, elctricos) a modelar

    2-Tomar los valores necesarios para el desarrollo del modelo

    3-Investigar las ecuaciones y obtener sus soluciones mediante el paquete

    MatLab.

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Reporte de ejercicios de modelado de sistemas mecnicos, elctricos.

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 24

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 4

    Modelacin de un sistema de masa

    Primero iniciaremos haciendo el modelado del siguiente sistema de resorte

    K=0.5

    M=1

    C=0.35

    M + C + k x= F

    Se sustituyen los valores dados en la ecuacin

    + 0.35 + 0.5 x1 = 5

    x1=x2

    + 0.35 + 0.5 x1 = 5

    x2= 5 0.35x2 0.5 x1

    a continuacin vamos a meter la funcin en matlab, como:

  • 25

    Vamos a trabajar en la primer ventana de matlab

    Y vamos a escribir en la ventana lo siguiente, que nos sirve para declarar la funcin del sistema a

    simular.

    Pract3=se le puede llamar de diferentes nombres

  • 26

    Upz= es el modelado del sistema, pero ya sustituyndolo en la ecuacin general.

    Ahora vamos a trabajar en la ventana de comandos de matlab

    Y vamos a escribir lo siguiente:

    Xo=[1 1]

    *t, y+=ode23 (pract3, *0,90+, x0); es para introducir la ecuacin de 2do. o 3er. Orden con

    parmetros de 0 a 90, puede ser cualquier parmetro.

    Plot= (t,x)..nos sirve para graficar

  • 27

    Nos queda de la siguiente manera

    Aqu ya nos muestra las dos ventanas en las que trabajamos y la grafica de cmo es el

    comportamiento del sistema, con los parmetros de 0 a 90.

    Modelado de un circuito Elctrico

    En esta figura se muestra la figura del circuito LCR

    Primero se comienza por modelar el sistema.

  • 28

    =L i =C

    Nos dice que el voltaje total es igual a la suma de los voltajes

    V= + +

    V=LC + CR +

    Sustituimos los valores dados en el circuito en la ecuacin ya modelada

    t15= 2 + 3 +

    =

    2 + 3 + = t15

    = (t15 - 3 - ) / 2

    Ya modelado el sistema pasamos a Matlab para hacer el simulado.

    Abrimos matlab

  • 29

    Vamos a trabajar primero en esta ventana y vamos a escribir lo siguiente:

    Circuito: puede ser cualquier nombre

  • 30

    Sustituimos la ecuacin ya modelada

    Y la anotamos de la siguiente manera, aqu se introducen los valores.

    Ahora pasamos a la ventana de comandos

    Vamos a escribir los comandos en la ventana, para ver como es el comportamiento del sistema

  • 31

    Ode23= nos dice que es una ecuacin de 2do. o 3er. orden

    Plot= sirve para graficar

    O, 100= son para los parmetros en los que se va a mostrar la figura.

    Al momento de darle , nos aparece esta grafica

  • 32

    Conclusion :

    Nota:

  • 33

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Modelado de Sistemas

    Nmero :

    5

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene la solucin analtica y grafica con MatLab

    de los sistemas trmicos, hidrulicos.

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en

    clase mediante el modelado de un sistema fsico.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    Laboratorio CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    1-Observar y Seleccionar un sistema fsico (trmicos, hidrulicos) a modelar

    2-Tomar los valores necesarios para el desarrollo del modelo

    3-Investigar las ecuaciones y obtener sus soluciones mediante el paquete

    MatLab.

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Reporte de ejercicios de modelado de sistemas trmicos, hidrulicos.

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 34

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 5

    Sistema hidrulico

    1.- Encuentre la relacin entre la salida y la entrada en un sistema de Presin sabiendo que la

    altura vara con respecto al tiempo.

    A continuacin se escribir la funcin de transferencia resultante del proceso de modelado en un

    archivo M-FILE.

    2.- Para crear un nuevo archivo M-FILE nos dirigimos a la barra de mens: File/New/Blank M-File

  • 35

    3.- Escribimos la Funcin de la Siguiente manera:

    Donde, en la primer lnea declaramos el nombre de la variable que contendr el valor de la funcin de transferencia (upz) igualada al nombre del archivo M-File (hidraulico). En la segunda lnea igualamos la variable upz a la funcin de transferencia (upz=(4-9.81*y)/19.6;)

    4.- Ahora en el rea de trabajo de Matlab escribimos las condiciones iniciales para la simulacin:

  • 36

    Donde, en la primera lnea indicamos los valores iniciales (y0=[1,1]). En la Segunda lnea

    especificamos el tipo error que deseamos (ode23), el nombre del archivo que contiene la funcin

    de transferencia (hidraulico) y por ltimo el rango en el que esperamos el resultado ([0,20]).

    La tercera lnea pide al programa la grfica con la respuesta dinmica del sistema, mientras que la

    cuarta lnea mostrar la cuadricula en la grfica para su mejor apreciacin.

    5.- Obtendremos como resultado la grfica con el comportamiento del sistema:

    Sistema Trmico

    1.- Modelar el Siguiente sistema trmico:

  • 37

    2.- Ahora creamos el Archivo M-File

    3.- Definimos los valores iniciales para la simulacin:

  • 38

    >> y0=[1,1];

    >> [t,T]=ode23('termico',[0,20],y0);

    >>plot(t,T)

    4.- Como resultado obtendremos la siguiente curva:

  • 39

    Conclusin:

    Nota:

  • 40

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Modelado y Simulacin de Sistemas

    Nmero :

    6

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene la funcin de transferencia de un sistema

    fsico con MatLab.

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en

    clase mediante el modelado de un sistema fsico.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    Laboratorio CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    1-Representar la funcin de transferencia de un sistema en MatLab

    2-Encontrar los ceros y polos de la funcin de transferencia

    3-Simular el sistema dadas su funcin de transferencia y la entrada al

    sistema

    4- Simulacin de sistemas con diagramas de bloques con el uso de MatLab

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Reporte de ejercicios de modelado de sistemas mecnicos, elctricos.

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 41

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 6

    SECUENCIA 1 (Representacin de una funcin de trasferencia en MATLAB) 1. Proceder a encender el equipo de cmputo. 2. Abrir el Software MATLAB.

    3. Dada la funcin de trasferencia G(s) = , proceder a su representacin en MATLAB

    utilizando los comandos necesarios. SECUENCIA 2 (Encontrar los polos y los ceros de una funcin de trasferencia)

    1. Dada la funcin de trasferencia G(S) = proceder a encontrar los polos y ceros

    utilizando MATLAB. SECUENCIA 3 (Simulacin de un sistema dada su funcin de trasferencia y tipo de entrada)

    1. Dada la funcin de trasferencia G(S) = proceder a su simulacin en MATLAB

    utilizando los comandos necesarios. SECUENCIA 4 (Representacin de un sistema con realimentacin negativa) 1. Sea el siguiente sistema:

    Proceder a realizar su representacin en el software MATLAB utilizando los comandos necesarios.

    Conclusiones.

  • 42

  • 43

    Notas.

  • 44

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Simulacin de Sistemas

    Nmero :

    7

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene las respuestas de los sistemas fsicos mediante un software

    de simulacin(MatLab ):SimuLink

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en clase mediante la

    simulacin en software adecuado.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    Simular, observar la respuesta del sistema fsico con el uso del paquete SimuLink de MatLab y

    ver si el sistema es estable o inestable

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Simulacin de sistemas fsicos con SimuLink

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 7

    DESARROLLO

    Primero abrimos el programa MatLab y en lugar de comenzar con el desarrollo del

    problema introducimos lo siguiente:

    >>Simulink

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 45

    1) Create new model

    Acudimos al comando: sources y de ah escogemos sine wave; posteriormente acudimos a

    sinks y de ah tomamos scope. Despues en continous escogemos el integrator y

    posteriormente acudimos a signal routing y de ah escogemos mux.

    Para determinar los parmetros acudimos a la barra y escogemos simulation y de ah en

    configuracin de parmetros t le damos a tiempo inicial t=0 y a tiempo final t=20 y

    pulsamos en botn play. Nos queda de la siguiente manera:

    Para graficar le damos click secundario sobre la imagen de scope y nos aparece la opcin

    para graficar y nos queda de la siguiente manera:

  • 46

    2) En el segundo ejercicio consiste en simular la siguiente funcin de transferencia:

    G(s)= 10s / (s + 0.1 + 1) y deberamos simular la entrada tipo escalon para ello acudimos

    ala librera y seleccionamos step para el tipo escalon y pedimos que muestre una sine wave

    para la grafica en forma senoidal y queda de la siguiente manera:

    Para introducir la funcin de transferencia indicada la damos doble click en el recuadro de

    transfer function y le damos los valores en el numerador y en el denominador dentro de

    corchetes y con un espacio entre cada coeficiente numrico de la funcin.

  • 47

    Y para graficar la funcin de transferencia de dicha funcin, en el recuadro scope damos

    un click secundario, seleccionamos la funcin que indique para graficar y nos queda lo

    siguiente:

    Para comprobar que la grafica es la correcta de la funcin que estamos simulando,

    regresamos a la hoja principal del programa principal de MatLab y escribimos los nmeros

    de acuerdo ala funcin para graficar y obtener una grafica similar para as comprobar que

    estamos haciendo lo correcto:

    >>num [ 10 0 ];

    >>den [ 1 0.1 1 ];

    >>den= 1.000 0.1 1

    >>step ( num, den )

    >> grid

  • 48

    Los cdigos que introducimos anteriormente para comprobar que la grafica es

    correspondiente a la funcin de transferencia realizan lo siguiente:

    Num damos de alta entre corchetes los valores de los coeficientes numricos del

    numerador.

    Den damos de alta entre corchetes los valores de los coeficientes numricos del

    denominador.

    Step (num, den) estamos graficando numerador contra denominador y nos muestra la

    grafica correspondiente.

    Grid con este cdigo hacemos que la grafica se cuadricule para su mejor observacin y

    entendimiento.

    Como podemos observar la grafica obtenida a partir de scope en simulink, es igual a la

    grafica obtenida en la hoja principal del programa introduciendo los datos correspondientes

    a la funcin de transferencia; y as tenemos la seguridad que estamos haciendo lo correcto

    en nuestra simulacin.

    3) El siguiente sistema a modelar es el siguiente G(s)= s +55 s +4 / ( s +12s +44s +51

    ) y utilizando los comandos explicados anteriormente para la simulacin y grafica

    debemos llegar a lo siguiente:

  • 49

    4) El ultimo sistema de la prctica de este da es el siguiente:

    G(s)= 1* (s+10) / [( s +5 ) ( s + 15)]

    La grfica obtenida tiene que ser de tipo senoidal y cuadrada por lo que utilizaremos

    varios comandos mencionados anteriormente y nos queda de la siguiente manera con los

    dos tipos de grficas:

  • 50

    Aqui se nos presenta algo nuevo en el denominador; tenemos un producto por lo que

    para introducirlo en la transfer function primero tendremos que desarrollar el producto y

    posteriormente introducir los coeficientes de la funcin como lo hicimos ya anteriormente

    con los otros ejercicios y graficando mediante scope nos queda de la siguiente manera:

    >> sine wave

    Para la grafica de manera cuadrada en lugar de arrastrar a la pantalla el sine wave

    utilizaremos el comando step que utilizaremos para este tipo y nos queda asi:

  • 51

    >> step

  • 52

    Conclusin:

    Nota:

  • 53

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Simulacin de Sistemas

    Nmero :

    8

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene las respuestas de los sistemas fsicos de primer

    orden(hidrulicos y trmicos) en un software de simulacin(MatLab )

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en clase mediante la

    simulacin en software adecuado.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    a) Simular, observar las respuestas de los sistemas hidrulicos y trmicos , b) interpretar las respuestas de los sistemas hidrulicos y trmicos

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Simulacin de sistemas hidrulicos y trmicos

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 54

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 8

    DESARROLLO

    Interpretar los sistemas de primer orden.

    Retomar los sistemas fsicos (hidrulicos y trmicos) estudiados en la prctica 5:

    1) Encontrar en cada sistema fsico, el valor del estado estable.

    2) Hallar el factor ganancia del estado estable.

    3) Hallar la constante del tiempo.

    4) Como la respuesta dinmica es : x(t)=valor del estado estable*(1-exp(-(a0/a1)*t))

    Hallar x(t) para cada sistema fsico.

    5) Si la entrada es tipo escaln k, deducir la respuesta forzada

    Conclusin:

    Nota:

  • 55

    Fecha:

    Nombre de la

    asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Simulacin de Sistemas

    Nmero :

    9

    Duracin

    (horas) :

    2

    Resultado de

    aprendizaje:

    El alumno obtiene las respuestas de los sistemas fsicos de segundo

    orden(mecnicos, elctricos) en un software de simulacin(MatLab)

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en clase mediante la

    simulacin en software adecuado.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    a) Simular, observar las respuestas de los sistemas mecnicos y elctricos, b) interpretar las respuestas de los sistemas mecnicos y elctricos

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Simulacin de sistemas mecnicos y elctricos

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 56

    PROCEDIMIENTO LA PRCTICA No. 9

    DESARROLLO

    Interpretar los sistemas de segundo orden.

    Retomar los sistemas fsicos (mecnicos y elctricos) estudiados en la prctica 4:

    1) Encontrar en cada sistema fsico, el valor del factor de amortiguamiento.

    2) Hallar el estado del sistema.

    3) Si el sistema es sub-amortiguado:

    a) Hallar el tiempo de levantamiento tr

    b) Hallar el tiempo de sobre paso o pico tp

    c) Hallar el sobre paso

    d) Hallar la razn de decaimiento o decremento

    e) Hallar el tiempo de asentamiento ts

    f) Hallar el tiempo del periodo

    g) Hallar el numero de oscilaciones

    Conclusin:

    Nota:

  • 57

    Fecha:

    Nombre de la asignatura:

    MODELADO Y SIMULACIN DE SISTEMAS

    Nombre:

    Computador Analgico

    Nmero :

    10,11

    Duracin

    (horas) :

    6

    Resultado de aprendizaje:

    El alumno simula sistemas fsicos mediante computadoras

    analgicas

    Justificacin

    La prctica reafirmar el conocimiento que se adquiri en

    clase mediante el armado electrnico de sistemas.

    Sector o subsector para el desarrollo de la prctica:

    CIM/FMS

    Actividades a desarrollar:

    1. Analoga de sistemas fsicos. 2. Modelar un sistema fsico (a proponer) 3. Simular el sistema fsico anterior 4. Armar el sistema fsico con amplificadores operacionales 5. Analizar su comportamiento. 6. Comprobar los resultados y compararlos con la simulacin en el software.

    Evidencia a generar en el desarrollo de la prctica:

    EP: Armado de sistemas fsicos en una computadora analgica con op amps.

    DESARROLLO DE PRACTICA

  • 58

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    BIBLIOGRAFA

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    http://buscon.rae.es/diccionario/cabecera.htm.

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    2005.

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    4. Shearer, J. Lowen y Kulakowski, Bohdan T., Dynamic Modeling and Control of Engineering Systems, Segunda

    Edicin.

    5. Eronini, Umez-Eronini, Dinmica de Sistemas y Control, Primera Edicin, Thomson, Mxico.

    6. Ogata, Katsuhiko, Ingeniera de Control Moderna, Cuarta Edicin, Prentice Hall, Mxico.

    7. Lewis H. Paul y Yang Chang, Sistemas de Control en Ingeniera, Primera Edicin, Prentice Hall.

    8. Flinn y Trojan, Materiales de Ingeniera y sus Aplicaciones, Tercera edicin, Mc Graw Hill..

    9. Ogata, Katsuhiko, Problemas de Ingeniera de Control Utilizando Matlab, Primera Edicin, Prentice Hall.

    10. McGill, David J. y King, Wilton W., Mecnica para Ingeniera y sus Aplicaciones, Primera Edicin, Grupo Editorial

    Iberoamericana, Mxico.

    11. Nise. Sistemas de control para ingeniera. Editorial Patria Cultural. Mxico

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