Guia Para El Desarrollo Del Componente Practico - Laboratorio De Simulacion.docx

Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica y de Investigación Guía para el desarrollo del componente práctico 1. Descripción general del curso Escuela o Unidad Académica Nivel de formación Campo de Formación Nombre del curso Código del curso Tipo de curso Número de créditos

Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Profesional Formación disciplinar Control Análogo 203040 Metodológico 3

Habilitable

Si

No X

2. Descripción de la actividad

Tipo de práctica

Laboratorio físico

Laboratorio remoto

Trabajos de campo

Software especializado

Otro

Cuál

Tipo de actividad:

Simulador

X

Experiencias profesionales dirigidas

Individual

Colaborativa X

Número de semanas

Inicial

Intermedia, unidad: X 1, 2 y 3

Final

Momento de la evaluación:

Peso evaluativo de la actividad: Se encuentra especificado dentro de las actividades Tarea 1, Tarea 2 y Tarea 3

Entorno Entorno Entorno Entorno

donde se realiza: de aprendizaje colaborativo de aprendizaje práctico de seguimiento y evaluación

Fecha de inicio de la actividad: Fecha de cierre de la actividad: 15/02/2019 09/05/2019 Temáticas que aborda componente práctico Unidades 1, 2 y 3 Actividades a desarrollar

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Recomendaciones iniciales Para el desarrollo del componente práctico, es necesario contar con alguno de los siguientes paquetes de software:  Matlab  Octave (software libre) La Universidad Nacional Abierta y a Distancia cuenta con el paquete de Matlab licenciado. Para acceder a él, diríjase a las instalaciones del centro más cercano (Cead, CCAV o Ceres) de la universidad, y consulte con el funcionario encargado de GIDT (Gerencia de Innovación y Desarrollo Tecnológico) con el fin de poder utilizar dicho software en las salas de cómputo de la universidad. Si desea usar el Octave, puede descargarlo de la siguiente dirección: https://www.gnu.org/software/octave/download.html A continuación se darán algunas indicaciones y pautas para el uso del Matlab en el desarrollo del componente práctico. Resumen de instrucciones y comandos a utilizar en Matlab y Simulink Para simular un lazo cerrado, el estudiante puede utilizar la ventana de comandos del Matlab (Command Window) donde puede ejecutar instrucciones directamente, o puede optar por crear un archivo editable (script), donde puede desarrollar un código ejecutable y editarlo las veces que requiera realizando pruebas.

Figura 1. Ventana de comandos del Matlab

Figura 2. Archivo modificable “script” Cuando se requiere simular la respuesta de un lazo cerrado ante entrada escalón, se puede hacer uso de las siguientes instrucciones:     

tf: comando que se usa para escribir funciones de transferencia feedback: comando que se usa para realizar una realimentación entre dos sistemas. Cuando el segundo sistema que se nombra en la instrucción es un “1”, la realimentación que realiza el matlab es unitaria negativa step: comando que se usa para simular en el matlab la respuesta de un sistema ante entrada escalón. La magnitud del escalón se puede variar. pzmap: con este comando, el matlab dibuja una gráfica donde se muestra la posición de los polos y ceros de un sistema rlocus: comando que grafica el lugar geométrico de las raíces de un sistema.

Se sugiere si se desea encontrar más información sobre un comando del matlab, ejecutar en el Command Window, la instrucción: help comando Al dar enter, el matlab desplegará información sobre la forma como se usa el comando y su utilidad, ej: help rlocus Por otro lado, el estudiante también tiene la opción de usar el Simulink, una extensión del software Matlab, donde la programación se hace a través de bloques y no de códigos, es decir, es más gráfica.

Figura 3. Acceso al simulink Cuando se ingresa al simulink, se abre un buscador, donde se puede encontrar una serie de librerías dentro de las cuales se encuentran los diferentes bloques de programación disponibles y clasificados en categorías

Figura 4. Buscador de librerías del Simulink Para iniciar en simulink, se debe abrir un nuevo modelo, en el cual se deben ir agregando cada uno de los bloques necesarios para la simulación. La librería más útil para el desarrollo del componente práctico es precisamente la que se denomina “simulink”, donde encontraremos los bloques que más se usarán en el curso

Figura 5. Librería Simulink Cada librería, tiene unas sublibrerías, de las cuales las más recomendadas para realizar los montajes y comprobaciones de los problemas planteados en las diferentes guías de actividades son: 

  

Continuous: en esta librería se encuentran los bloques “Transfer Fcn” y “Zero-Pole”, los cuales son usados para ingresar funciones de transferencia o modelos de sistemas. Aquí también se encuentra el bloque “PID Controller”, el cual simulará un controlador PID y cualquiera de sus combinaciones Math Operations: en esta librería se puede utilizar el bloque “Sum” para simular sumas o restas de señales. Para ingresar bloques de ganancia, se puede usar el bloque “Gain” Sinks: aquí se puede extraer el bloque “Scope”, que simulará un osciloscopio para visualizar y medir señales Sources: Esta librería es útil para ingresar a los modelos de simulink bloques que representan señales de entrada. Los más representativos son el bloque “Step” para simular señales escalón de entrada y “Ramp” para utilizar señales tipo rampa como entrada a un sistema.

Así se verá un lazo cerrado montado en simulink:

Figura 6. Ejemplo de montaje en simulink Prácticas a desarrollar 

Práctica No. 1

En la actividad Tarea 1 – Dinámica y estabilidad de sistemas continuos, cuya guía encontrará en el entorno de aprendizaje colaborativo, para el punto 1, comprobar mediante simulación (Matlab u Octave) los parámetros encontrados en la tabla propuesta. En la misma actividad, para el punto 2, simular el sistema en Matlab u Octave, aplicar la señal escalón especificada (amplitud de 2 voltios) y comprobar los valores diligenciados en la tabla propuesta. Finalmente, para el punto 3, demostrar mediante simulación que el valor de K hallado es correcto. Cada pantallazo se debe sustentar, se debe anexar el código o diagrama empleado en la simulación. Pantallazo, código o imagen que no se sustente no será tenido en cuenta en la revisión y calificación del trabajo colaborativo 

Práctica No. 2

En la actividad Tarea 2 – Análisis de LGR y diseño de compensador, cuya guía encontrará en el entorno de aprendizaje colaborativo, para el punto 2, comprobar el diseño del compensador usando matlab u octave, a través del lugar geométrico de las raíces del sistema compensado, demostrando que los polos deseados se

encuentran en él. Demostrar igualmente que se cumple con la frecuencia natural no amortiguada y coeficiente de amortiguamiento deseados. Comprobar, igualmente, mediante simulación, los parámetros calculados en el ítem b de dicho punto de la actividad. Cada pantallazo se debe sustentar, se debe anexar el código o diagrama empleado en la simulación. Todo proceso, imagen, código o pantallazo no sustentado, no será tenido en cuenta en la calificación del trabajo colaborativo. 

Práctica No. 3

En la actividad Tarea 3 – Diseño de controladores, cuya guía encontrará en el entorno de aprendizaje colaborativo, para el punto 1, comprobar el diseño simulando el sistema compensado en Matlab u Octave y demostrando que se cumple con los requerimientos de frecuencia; simular la respuesta a escalón unitario del sistema compensado en lazo cerrado y establecer sus parámetros. En la misma actividad, para el punto 2, comprobar el diseño usando Matlab u Octave. Cada pantallazo se debe sustentar, se debe anexar el código o diagrama empleado en la simulación. Todo proceso, imagen, código o pantallazo no sustentado, no será tenido en cuenta en la calificación del trabajo colaborativo Entorno para su Entorno de aprendizaje colaborativo desarrollo: Entorno de seguimiento y evaluación Productos a entregar por el El componente práctico está inmerso en las actividades del curso estudiante: Tipo de No se entrega ningún Individual Colaborativo producto: producto Individual: NA Colaborativo El componente práctico está inmerso en las actividades del curso