Matlab y Simulink

 

F CULT D DE INGENIERÍ DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS   ESCUEL PROFESION L DE INGENIERÍ ELECTRÓNIC Tercer año  Curso: Teoría de control automático 1 

Tema: Matlab Simulink y software similares Profesor: Ing. Daniel Domingo Yanyachi Aco-Cardenas Estudiante: Menendez Ramos Abel Gonzalo C.U.I.: 201627

Arequipa

 

2018

Índice

Matlab Simulink y software similares Índice 1. Matlab 1.1. ¿Qué es Matlab? 1.2. Lenguaje 1.3. Gráficos e interfaces gráficas 2. Simulink 2.1. ¿Qué es Simulink? 2.2 Creación de nuevo modelo en Simulink 3. Software similar a Matlab 3.1. Software libres 3.1.1. Octave GNU 3.2.1 Julia 3.2. Software de pagado 3.2.1 Mathematica de Wolfram 3.2.2. COMSOL Multiphysics Conclusiones Bibliografía

 

 

Introducción

Matlab fue creado en 1984 por The MathWorks, es un sotware de de cálculo muy usado en universidades, centros de investigación y por ingenieros. En los últimos años ha incluido muchas más capacidades, como la de programar directamente procesadores digitales de señal, crear código, etc. SIMULINK es una toolbox especial de MATLAB que sirve para simular el comportamiento de los sistemas dinámicos. Puede simular sistemas lineales y no lineales, modelos en tiempo continuo y tiempo discreto y sistemas híbridos de todos los anteriores. Es un entorno gráfico en el cual el modelo a simular se construye clicando y arrastrando los diferentes bloques que lo constituyen. 

 

 

1. Matlab 1.1. ¿Qué es Matlab? MATLAB (abreviatura de MATrix LABoratory, "laboratorio de matrices") es una herramienta de software matemático que ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) con un lenguaje de programación propio (lenguaje M). Está disponible para las plataformas Unix, Windows, Mac OS X y GNU/Linux . Entre sus prestaciones básicas se hallan: la manipulación de matrices, la representación de datos y funciones, f unciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario (GUI) y la comunicación con programas en otros lenguajes y con otros dispositivos hardware. El paquete MATLAB dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a saber, Simulink (plataforma de simulación multidominio) y GUIDE (editor de interfaces de usuario - GUI). Además, se pueden ampliar las capacidades de MATLAB con las cajas de herramientas (toolboxes); y las de Simulink con los paquetes de bloques (blocksets). Es un software muy usado en universidades y centros de investigación y desarrollo. En los últimos años ha aumentado el número de prestaciones, como la de programar directamente procesadores digitales digitales de señal o crear código VHDL.

1.2. Lenguaje Las aplicaciones de MATLAB se desarrollan en un lenguaje de programación propio. Este lenguaje es interpretado, y puede ejecutarse tanto en el entorno interactivo, como a través de

 

un archivo de script (archivos *.m). Este lenguaje permite operaciones de vectores y matrices, funciones, cálculo lambda, y programación programación orientada a objetos. MATLAB puede llamar funciones y subrutinas escritas en C o Fortran. Se crea una función envoltorio que permite que sean pasados y devueltos tipos de datos de MATLAB. Los archivos objeto dinámicamente cargables creados compilando esas funciones se denominan "MEXfiles", aunque la extensión de nombre de archivo depende del sistema operativo y del procesador.

1.3. Gráficos e interfaces gráficas

MATLAB provee funciones y herramientas para visualizar datos en 2D y 3D.



  Simulink   Toolboxes2



  MATLAB



  Parallel Computing



  Math, Statistics, and Optimization



  Control Systems



  Signal Processing and Communications



  Image Processing and Computer Vision



  Test and Measurement



  Computational Computational Finance



  Computational Computational Biology



 



  Code Generation and Verification



  Application Deployment



  Database Connectivity and Reporting



  MATLAB Report Generator



  Text Analytics Toolbox™ 



  Simulink



  Event-Based Event-Base d Modeling



  Physical Modeling



  Control Systems



  Signal Processing and Communications



  Code Generation



  Real-Time Simulation and Testing



  Verification, Validation, Validation, and Test



  Simulation Graphics and Reporting

2. Simulink 2.1. ¿Qué es Simulink? Simulink es un entorno de programación visual, que funciona sobre el entorno de programación Matlab. Es un entorno de programación de más alto nivel de abstracción que el lenguaje interpretado Matlab (archivos con extensión .m). Simulink genera archivos con extensión .mdl (de "model"). En las imágenes, se puede apreciar el diagrama en bloques de un rádar, en el cual se muestra que uno de sus bloques de procesamiento de señal, es un filtro f iltro Kalman realizado realizado en un script de Matlab.

Luego, se puede apreciar un sistema de control automático, junto a su modelización y finalmente un sistema de un automóvil, vinculando la simulación a un entorno de realidad virtual. Simulink viene a ser una herramienta de simulación de modelos o sistemas, con cierto grado de abstracción de los fenómenos físicos involucrados en los mismos. Se hace hincapié en el análisis de sucesos, a través de la concepción de sistemas (cajas negras que realizan alguna operación).

 

Es ampliamente usado en ingeniería electrónica en temas relacionados con el procesamiento procesamiento digital de señales (DSP), involucrando temas específicos de ingeniería biomédica, telecomunicaciones, telecomunicaci ones, entre otros. También es muy utilizado en ingeniería de control y robótica.

2.2 Creación de nuevo modelo en Simulink • Para editar un modelo

  Abrir la ventana de un nuevo modelo



  Conectar los bloques



  Añadir bloques



  Cambiar el tamaño de los bloques Simulink 3



  Modificar etiquetas y añadir anotaciones



  Parametrizar los bloques y la simulación



  Ejecutar y modificar



• Guardar un modelo (formato Simulink y .m)

  Abrir un modelo desde Matlab



• Un modelo Simulink típico consiste de tres elementos:   – Entradas, Sources o inputs

 

 • Constantes, generadores de funciones (ondas senoidales, escalón o señales creadas en Matlab ) Simulink 4 – Sistema modelado, representado por el diagrama de bloques – Salidas, Sinks u outputs

• Gráficos, osciloscopios, ficheros

• En el espacio de trabajo se colocarán los diagramas de bloque del modelo 

Para añadir un conector: Arrastrar, pulsando el botón derecho del ratón y la tecla Ctrl, desde una salida, o desde una entrada, de alguno de los bloques al otro bloque

Parametrizar los bloques

 

  Ejecución de la simulación del modelo Asignar los parámetros de la simulación

•Ejecutar una simulación desde la ventana del modelo • Poner y sacar valores en/desde los modelos   – Utilizar en Matlab los valores obtenidos en la simulación  – Variables definidas en Matlab y Simulink Simulink 18  – Variables definidas en Matlab y Simulink • Simular desde la línea de comandos

3. Software similar a Matlab 3.1. Software libres 3.1.1. Octave GNU Octave es un programa de computadora para realizar cálculos numéricos que es principalmente compatible con Pequeño icono de MATLAB. Es parte del Proyecto GNU. Es software libre bajo los términos de la Licencia Pública General de GNU.   GNU Octave es un lenguaje interpretado de alto nivel, destinado principalmente a cálculos numéricos. Proporciona capacidades para la solución numérica de problemas lineales y no lineales, y para realizar otros experimentos numéricos. También proporciona amplias

 

capacidades gráficas para la visualización y manipulación de datos. El intérprete Octave se puede ejecutar en modo GUI (nuevo en la versión 4.0.0), como una consola, o invocado como parte de un script de shell. Octave se usa normalmente a través de su interfaz interactiva, pero también se puede usar para escribir programas no interactivos.

3.2.1 Julia Julia es un lenguaje de programación homoicónico, multiplataforma y multiparadigma de tipado dinámico de alto nivel y alto desempeño para la computación genérica, técnica y científica, con una sintaxis similar a la de otros entornos de computación similares. El nombre del lenguaje Julia fue una ocurrencia de los creadores.

Dispone de un compilador avanzado (JIT), mecanismos para la ejecución en paralelo y distribuida, además de una extensa biblioteca de funciones matemáticas. La biblioteca, desarrollada fundamentalmente en Julia, también contiene código desarrollado en C o Fortran,5 para el álgebra lineal, generación de números aleatorios, procesamie procesamiento nto de señales, y procesamiento de cadenas. Adicionalmente, la comunidad de desarrolladores de Julia contribuye con la creación y distribución de paquetes externos a través del gestor de paquetes integrado de Julia a un paso acelerado. IJulia es el resultado de la colaboración entre las comunidades de IPython y Julia, provee de una poderosa interfaz gráfica basada en el navegador para Julia.

 

 

3.2. Software de pagado

3.2.1 Mathematica de Wolfram  Mathematica es un programa utilizado en áreas científicas, de ingeniería, matemática y áreas computacionales. Originalmente fue concebido por Stephen Wolfram, quien continúa siendo el líder del grupo de matemáticos y programadores que desarrollan el producto en Wolfram Research, compañía ubicada en Champaign, Illinois. Comúnmente considerado como un sistema de álgebra computacional, Mathematica es también un poderoso lenguaje de programación de propósito general. Los atributos de Mathematica incluyen: incluyen:



  Bibliotecas de funciones matemáticas elementales elementales y especiales.



  Matrices y manipulación de datos, así como soporte de matrices tipo sparse.



  Soporte para números complejos, precisión arbitraria, computación de intervalos aritméticos y simbólicos. simbólicos.



  Datos en 2D y 3D, función y visualización geográfica y herramient herramientas as de animación.



  Solucionadores Solucionadore s para sistemas de ecuaciones, ecuaciones diofánticas, diofántic as, ecuaciones diferenciales diferenciale s ordinarias, parciales, diferenciales algebraicas, de retraso, diferenciales estocásticas y relaciones de recurrencia.



  Herramientas numéricas y simbólicas simbólicas para para cálculo cálculo de variable continua o discreta. discreta.

 

 

3.2.2. COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics (antes conocido como FEMLAB) es un paquete de software de análisis y resolución por elementos finitos para varias aplicaciones físicas y de ingeniería, especialmente fenómenos acoplados, o multifísicos. COMSOL Multiphysics también ofrece una amplia y bien gestionada interfaz interf az a MATLAB y sus toolboxes que proporcionan una amplia variedad de posibilidades de programación, preprocesado y postprocesado. También proporciona una interfaz similar a COMSOL Script. Los paquetes son multiplataforma (Windows, Mac, Linux, Unix.) Además de las interfaces de usuario convencionales basadas en físicas, COMSOL Multiphysics también permite entrar sistemas acoplados de ecuaciones en derivadas parciales (EDP). Las EDP se pueden entrar directamente o utilizando la llamada forma débil (ver el Método de los elementos finitos para una descripción de la formulación débil). Existen varios módulos de aplicación específicos para COMSOL Multiphysics:



  AC/DC Module



  Acoustics Module



  Batteries Batteri es & Fuel Cells Module



  CAD Import Module

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  CFD Module



  Chemical Reaction Engineering Module



  Corrosion Module

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  ECAD Import Module

 

 

 

Conclusiones



  MATLAB es un entorno de computación numérica y lenguaje de programación. programación .



  MATLAB permite la fácil manipulación de matrices, el trazado de funciones y datos, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario y la interacción con programas en otros idiomas.



  Simulink es una plataforma para la simulación multidominio y el diseño basado en modelos de sistemas dinámicos.



  Simulink proporciona un entorno gráfico interactivo y un conjunto personalizable de bibliotecas de bloques que le permiten diseñar, simular, implementar y probar con precisión el control, el procesamiento procesamiento de señales, las comunicaciones y otros sistemas que varían en el tiempo



 

  Existen diversos software como Octave GNU COMSOL Multiphysics Multiphysics y entre otros con características similares a Matlab los cuales pueden ser empleados en caso de no contar con Matlab.

 

 

Bibliografía  

  https://es.wikipedia.org/wiki/MATLAB

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  http://www4.ujaen.e http://www4.ujaen.es/~agaspar/pract s/~agaspar/practica1_iniciacion_ma ica1_iniciacion_matlab tlab



  https://www.mathworks.com/products/matlab.html



  https://es.wikipedia.org/wiki/Simulink



  https://es.mathworks.com/products/simulink.html



  https://alternativeto.net/software/matlab/



  http://www.wolfram.com/mathematica/



  https://alternative.me/matlab