Sistemas de Control y Mathscript

National Instruments de México mexico.ni.com

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.


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


¿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


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


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


Demo 1: Identificación de Sistemas con NI myDAQ

http://www.ni.com/mydaq


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


Demo 2: Simulación de Modelos en LabVIEW

http://www.ni.com/mydaq


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


Demo 3: Diseño PID y Lógica Difusa


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


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.


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


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


Módulo LabVIEW MathScript RT

Despliegue Archivos .m Personalizados a Plataformas de NI en Tiempo Real


Curva de Aprendizaje Poca o Nula para Clientes Familiares con la Sintaxis del Lenguaje MathWorks Inc. MATLAB®

Sintaxis de LabVIEW MathScript Sintaxis de MATLAB ®


Demo 4: Diseño de Control con Mathscript


¿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


2. Diseño de Control– Elija un método de control y diseñe un controlador

¿Cómo Enseñar Control con LabVIEW?


3. Simulación – Emplee un enfoque punto a punto para simular la temporización del sistema con el solucionador

2mmeq

m

KsRJK+ s

1

+ _ PID



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



5. Despliegue – Implemente el sistema de control finalizado

s1+ _ PID



Demo 5: Enseñando Control con LabVIEW


Tutoriales http://www.ni.com/courseware/


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


¿PREGUNTAS?

Arturo Vargas Marketing Manager

National Instruments Mexico

[email protected] 01 800 010 0793

mailto:[email protected]


Foro Académico 2011

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