Post on 01-Dec-2015
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Combine LabVIEW y Matlab para Enseñanza Práctica de Control
Arturo Vargas Marketing Manager
National Instruments Mexico
MATLAB® is a registered trademark of The MathWorks, Inc. All other trademarks are the property of their respective owners.
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Retos en la Enseñanza de Control • Modelado y diseño
– Proceso iterativo – Modelos y diseño de espacio son complejos – Prototipos no disponibles al inicio del proceso – Sintonización del modelo requerida basada en datos
empíricos
• Prototipaje de control rápido y HIL – Las plataformas de hardware son típicamente de alto
costo e inflexibles – Se requiere desarrollo significativo para cambiar de la
simulación fuera de línea a implementación en tiempo real
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¿Dónde se puede utilizar LabVIEW? • Simulación del comportamiento de
un actuador/carga básicos • Análisis del diseño de control • Identificación de modelos y
parámetros • Programación de algoritmos de
control • Experimentación con
comportamiento controlado del sistema
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Plataforma para Control de NI LabVIEW Development Environment
Control Design and Simulation Module System ID Toolkit StateChart Module
LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA
cRIO PXI sBRIO
Targets
PID and Fuzzy Logic Toolkit Simulation Interface Toolkit NI Motion Control
LV Microprocessor SDK
32-Bit µp
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LabVIEW System Identification Toolkit • Identifique modelos de sistemas
dinámicos directamente desde señales de mundo real de estímulo y respuesta
• Integre adquisición de datos perfectamente para identificación de sistemas basados en tiempo y frecuencia
• Integre con otros módulos LabVIEW para construir algoritmos de control adaptativo
• Algoritmos paramétricos, polinominales, basados en frecuencia y grey box
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Demo 1: Identificación de Sistemas con NI myDAQ
http://www.ni.com/mydaq
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LabVIEW Control Design and Simulation Module
• Análisis y diseño de control interactivo • Sistemas lineales y no lineales • Respuesta en tiempo y frecuencia • Características dinámicas • Root Locus, PID, lead/lag ... • Estado-espacio - LQR, LQG, polos, filtro Kalman ...
• Uso de scripts .m con el nodo Mathscript • Asistentes para diseño de control • Convertidor de modelos Simulink • Implementación en Tiempo Real para HIL o
prototipaje rápido
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Demo 2: Simulación de Modelos en LabVIEW
http://www.ni.com/mydaq
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Toolkit de PID y Lógica Difusa • Integre algoritmos de control P, PI,
PD y PID en sus aplicaciones de LabVIEW
• Use el Diseñador del Sistema Difuso y VIs de Lógica Difusa para diseñar y controlar sistemas difusos
• Automatice las ganancias para mejorar el rendimiento del control
• Aproveche las características avanzadas incluyendo como ajuste de ganancia y anti windup integral
Windows/Real Time
FPGA
Bloques de Función
Control y Simulación
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Demo 3: Diseño PID y Lógica Difusa
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Simulation Interface Toolkit • Conecte una interfaz de usuario de
LabVIEW con su modelo de simulación ejecutado en Simulink
• Utilice LabVIEW para interactuar con sus modelos desarrollados usando el software Simulink
• Conecte su modelo a E/S en tiempo real para generación de prototipos, despliegue y simulación HIL
• Añada fácilmente adquisición de datos, E/S CAN y FPGA a través de un diálogo basado en configuración
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LabVIEW MathScript
• Programación textual poderosa para procesamiento, análisis y matemáticas – Más de 650 funciones incluidas – Reutilice los scripts de archivos m creados
en el software MathWorks, Inc. MATLAB® y otros
– Parcialmente basado en las matemáticas originales de NI MATRIXx
• Una solución nativa de LabVIEW – Interfaces interactivas y programáticas – No requiere software de terceros
MATLAB® is a registered trademark of The MathWorks, Inc. All other trademarks are the property of their respective owners.
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Ventana Interactiva de Mathscript
Totalmente Integrada en LabVIEW – Acceso desde menú de LabVIEW
(Tools» MathScript Window…) Interfaz de Línea de Comando
– Abra y ejecute sus archivos .m – Introduzca comandos o scripts – Vea respuesta inmediata – Vea
• Salida de texto • Historial de comandos • Variables • Gráficas
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Nodo MathScript
Nodo MathScript • Combine matemática textual con desarrollo gráfico • Implemente ecuaciones y algoritmos con texto • Defina variables de entrada y salida en el borde • Depure archivos .m con paso simple, breakpoints, y sintaxis
resaltada
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Módulo LabVIEW MathScript RT
Despliegue Archivos .m Personalizados a Plataformas de NI en Tiempo Real
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Curva de Aprendizaje Poca o Nula para Clientes Familiares con la Sintaxis del Lenguaje MathWorks Inc. MATLAB®
Sintaxis de LabVIEW MathScript Sintaxis de MATLAB ®
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Demo 4: Diseño de Control con Mathscript
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¿Cómo Enseñar Control con LabVIEW? 1. Modelado – Identificar una representación matemática de la planta
2mmeq
m
KsRJK+
mV mΩ
)(MotorPlanta
Angular VelocidadEntrada Voltaje
−Ω−
m
mV
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2. Diseño de Control– Elija un método de control y diseñe un controlador
¿Cómo Enseñar Control con LabVIEW?
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3. Simulación – Emplee un enfoque punto a punto para simular la temporización del sistema con el solucionador
2mmeq
m
KsRJK+ s
1
+ _ PID
¿Cómo Enseñar Control con LabVIEW?
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4. Sintonización y Verificación– Introduzca no linearidades del mundo real, sintonización y verifique algoritmos de control
Sintonice diseños de control PID utilizando respuesta al escalón
• Empiece con ganancias en: Kc = 1, Ki = 0, y Kd = 0
• Incremente la ganancia proporcional (Kc) para obtener el tiempo de levantamiento deseado
• Disminuya la ganancia derivativa (Kd) para reducir el sobretiro y el tiempo de establecimiento
• Incremente la ganancia integral (Ki) para reducir el error en estado estacionario
¿Cómo Enseñar Control con LabVIEW?
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5. Despliegue – Implemente el sistema de control finalizado
s1+ _ PID
¿Cómo Enseñar Control con LabVIEW?
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Demo 5: Enseñando Control con LabVIEW
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Tutoriales http://www.ni.com/courseware/
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Intelligent Control Systems with LabVIEW
Incluye Ejercicios en LabVIEW de Control Inteligente:
• Lógica Difusa, procesos de razonamiento humano
• Redes Neuronales, emulación de aprendizaje
• Métodos Evolutivos, Métodos Predictivos y Más
Incluye software de Control Inteligente para LabVIEW diseñado por los autores
Ejercicios Usando
© 2009 Springer por Pedro Ponce Cruz y Fernando Ramirez Figueroa
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¿PREGUNTAS?
Arturo Vargas Marketing Manager
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arturo.vargas@ni.com 01 800 010 0793
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Foro Académico 2011