Cómo usar Simulink con MATLAB

Editado 1 Hace una semana por ExtremeHow Equipo Editorial

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Simulink es un entorno de diagramas de bloques para simulación multidominio y diseño basado en modelos. Soporta diseño a nivel de sistema, simulación, generación de código automatizado, y pruebas continuas y verificación de sistemas embebidos. Simulink se utiliza junto con MATLAB para proporcionar un flujo de trabajo de ingeniería completo. En esta guía, aprenderás cómo usar Simulink con MATLAB. Cubriremos los conceptos básicos de la configuración de tu entorno, la creación de modelos, su simulación y la incorporación de código MATLAB en tus modelos de Simulink.

Introducción a Simulink

Para comenzar a usar Simulink, primero debes instalar MATLAB en tu computadora, ya que Simulink es parte del entorno de MATLAB. Abre el escritorio de MATLAB y encontrarás el icono de Simulink en la barra de herramientas. Al hacer clic en este icono se abre la página de inicio de Simulink donde puedes crear un nuevo modelo o abrir un modelo existente.

En la página de inicio de Simulink, encontrarás varias plantillas y ejemplos para ayudarte a comenzar. Puedes elegir un modelo en blanco, o comenzar con uno de los modelos tutoriales. Para los principiantes, comenzaremos con un modelo en blanco para aprender sobre las funcionalidades básicas.

Creando tu primer modelo

Después de abrir el modelo en blanco, verás una ventana de diagrama de bloques sin título. Aquí es donde crearás tu modelo usando bloques de Simulink. Simulink proporciona una amplia gama de bloques que puedes usar para crear tus modelos. Estos bloques están organizados en bibliotecas de Enrutamiento de Señales, Operación de Señales, Sumideros, Fuentes, y muchas más que puedes navegar a través del Navegador de Bibliotecas o buscar directamente.

Vamos a crear un modelo simple: entrada de onda senoidal al osciloscopio. Primero, abre el Navegador de Bibliotecas y localiza el bloque de onda senoidal bajo Fuente. Arrástralo y suéltalo en tu modelo. Luego, encuentra el bloque de osciloscopio bajo Sumideros y arrástralo al modelo. Conecta las salidas del bloque de onda senoidal a las entradas del bloque de osciloscopio haciendo clic y arrastrando una línea entre ellos.

Ahora, has creado un modelo simple de la onda senoidal entrando en el osciloscopio. Puedes configurar las propiedades del bloque de onda senoidal haciendo doble clic sobre él. Puedes cambiar parámetros como amplitud, frecuencia, y fase para adecuarlos a las necesidades de tu modelo.

Ejecutando la simulación

Después de configurar tu modelo, el siguiente paso es simularlo. En Simulink, ejecutar una simulación significa resolver las ecuaciones matemáticas subyacentes en tu modelo con respecto al tiempo. Para simular tu modelo, ve a la barra de herramientas y haz clic en el botón verde de Play. Tu modelo comenzará a simularse, y el bloque Osciloscopio mostrará la salida de la onda senoidal en tiempo real.

Puedes ajustar el tiempo de simulación modificando el 'Tiempo de Detención' desde la pestaña de Simulación en la barra de herramientas. Dependiendo de la complejidad de tu modelo, puedes obtener diferentes salidas de simulación que pueden configurarse para entender mejor el comportamiento del modelo.

Incorporando funciones de MATLAB

Una de las principales ventajas de usar Simulink es que está integrado sin problemas con MATLAB. Puedes usar funciones de MATLAB en tu modelo de Simulink mediante el bloque de función MATLAB. Este bloque te permite escribir código de MATLAB dentro de él y usarlo como parte del modelo.

Por ejemplo, si deseas personalizar el procesamiento de una señal, puedes crear un script o función de MATLAB y llamarlo usando un bloque de función MATLAB. Aquí hay un ejemplo de código simple que agrega constantes a una señal:

function y = fcn(u) %#codegen y = u + 5; end

En este código, `u` es una entrada para la función, y la función agrega 5 a la señal de entrada y produce el resultado `y`. Coloca este código personalizado dentro de un bloque de función MATLAB.

Parameterización de modelos

Parametrizar modelos los hace más flexibles y reutilizables. Puedes usar variables y parámetros de MATLAB en modelos de Simulink para definir comportamientos dinámicos. Por ejemplo, puedes tener varios bloques que requieren el mismo parámetro, como un valor de ganancia que necesita ajustarse.

Supongamos que tienes un bloque de ganancia en tu modelo, y deseas usar una variable de espacio de trabajo de MATLAB para su valor. Primero, define la variable en el espacio de trabajo de MATLAB:

GainValue = 10;

Luego, en el campo de Parámetro del bloque de Ganancia, introduce `GainValue`. Simulink buscará la variable actual del espacio de trabajo cuando ejecute el modelo, permitiéndote cambiar el valor dinámicamente sin modificar el diagrama de bloques.

Usando callbacks

Los callbacks son una característica avanzada en Simulink y MATLAB que te permite ejecutar comandos en momentos específicos durante un ciclo de simulación de modelo o sesión de edición. Puedes definir código personalizado para ejecutarse cuando el modelo se carga, cuando la simulación comienza, o incluso al final de la simulación.

Los callbacks se encuentran en las Propiedades del Modelo bajo el menú Archivo, donde puedes definir acciones como configurar el entorno, verificar parámetros, o iniciar la captura de datos cada vez que el modelo se carga o simula.

Trabajando con subsistemas

Los subsistemas te ayudan a organizar un modelo complejo en una jerarquía más manejable agrupando bloques relacionados. Para crear un subsistema, selecciona varios bloques, haz clic derecho y elige 'Crear subsistema a partir de la selección'. Esta acción colapsa los elementos seleccionados en un solo bloque, simplificando la vista de nivel superior de tu modelo.

Guardando y gestionando modelos

Para guardar tu modelo de Simulink, haz clic en Archivo > Guardar como y elige un directorio y nombre para tu archivo. El formato de archivo predeterminado es .slx, que es comprimido y más eficiente que el antiguo formato .mdl.

Al trabajar con modelos de Simulink, especialmente en un entorno de equipo, se recomienda usar un sistema de control de versiones como Git. Exporta el modelo a un formato de archivo basado en texto para ayudar a rastrear cambios en el tiempo y colaborar con otros.

Depuración de modelos de Simulink

La depuración es importante para asegurar que tus modelos funcionen correctamente. Simulink proporciona varias herramientas de depuración para ayudarte a identificar y corregir problemas. Algunas de estas herramientas incluyen:

• Visor de Diagnóstico: Muestra errores y advertencias durante la simulación, y proporciona mensajes detallados para ayudar a diagnosticar problemas.
• Bloque de Osciloscopio: Úsalo para observar señales y verificar si siguen el patrón esperado.
• Aserciones: Agrega aserciones para asegurar que las señales permanezcan dentro de los límites esperados.

Características avanzadas

A medida que te familiarices más con Simulink, podrás explorar características más avanzadas, tales como:

• Stateflow: Úsalo para modelar lógica compleja para sistemas con máquinas de estado finito, diagramas de flujo, y diagramas de transición.
• Generación de Código: Genera automáticamente código C/C++ a partir de tus modelos de Simulink para integrarlos con sistemas embebidos.
• Simulink en Tiempo Real: Conéctate y utiliza modelos de Simulink con hardware en tiempo real para prototipar sistemas.

Conclusión

Simulink se integra perfectamente con MATLAB, proporcionando un entorno poderoso para modelar, simular y analizar sistemas dinámicos. Utilizando diagramas de bloques, Simulink permite a ingenieros y científicos navegar y modelar fácilmente comportamientos complejos. A medida que exploras sus capacidades e incorporas funciones de MATLAB, descubrirás su versatilidad y eficacia en la resolución de problemas complejos de ingeniería.

El aprendizaje continuo y la experimentación con diferentes bloques y herramientas aumentarán tu competencia en Simulink. Considera unirte a una comunidad o foro donde puedas compartir conocimientos, hacer preguntas y aprender de otros. ¡Disfruta modelando!

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