NI Academic Days 2012

Transcripción

1 ni.com

2 NI Academic Days

3 Enseñanza Práctica de Control con LabVIEW y Matlab Esteban Rivel H. Application Engineer National Instruments Costa Rica MATLAB is a registered trademark of The MathWorks, Inc. All other trademarks are the property of their respective owners.

4 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 4

5 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 5

6 Plataforma para Control de NI LabVIEW Development Environment Control Design and Simulation Module System ID Toolkit StateChart Module PID and Fuzzy Logic Toolkit Simulation Interface Toolkit NI Motion Control LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA Targets LV Microprocessor SDK PXI crio sbrio 32-Bit µp 6

7 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 7

8 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 8

9 Demo 1: Simulación de Modelos en LabVIEW 9

10 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 10

11 Demo 2: Diseño PID y Lógica Difusa 11

12 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 12

13 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. 13

14 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 14

15 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 Nodo MathScript 15

16 Módulo LabVIEW MathScript RT Despliegue Archivos.m Personalizados a Plataformas de NI en Tiempo Real 16

17 Curva de Aprendizaje Poca o Nula para Clientes Familiares con la Sintaxis del Lenguaje MathWorks Inc. MATLAB Sintaxis de LabVIEW MathScript Sintaxis de MATLAB 17

18 Demo 3: Diseño de Control con Mathscript 18

19 Cómo Enseñar Control con LabVIEW? 1. Modelado Identificar una representación matemática de la planta Vm Planta(Motor) J eq R K m m s + K 2 m Ωm V m Ω m Voltaje Entrada Velocidad Angular 19

20 Cómo Enseñar Control con LabVIEW? 2. Diseño de Control Elija un método de control y diseñe un controlador 20

21 Cómo Enseñar Control con LabVIEW? 3. Simulación Emplee un enfoque punto a punto para simular la temporización del sistema con el solucionador + _ PID J eq Km 1 R s + K s m 2 m 21

22 Cómo Enseñar Control con LabVIEW? 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: K c = 1, K i = 0, y K d = 0 Incremente la ganancia proporcional (K c ) para obtener el tiempo de levantamiento deseado Disminuya la ganancia derivativa (K d ) para reducir el sobretiro y el tiempo de establecimiento Incremente la ganancia integral (K i ) para reducir el error en estado estacionario 22

23 Cómo Enseñar Control con LabVIEW? 5. Despliegue Implemente el sistema de control finalizado + _ PID 1 s 23

24 Tutoriales 24

25 Intelligent Control Systems with LabVIEW 2009 Springer por Pedro Ponce Cruz y Fernando Ramirez Figueroa Incluye Ejercicios en LabVIEW de Control Inteligente: Lógica Difusa, procesos de razonamiento humano Redes Neuronales, emulación de aprendizaje Ejercicios Usando Métodos Evolutivos, Métodos Predictivos y Más Incluye software de Control Inteligente para LabVIEW diseñado por los autores 25

26 PREGUNTAS? Esteban Rivel H. Application Engineer National Instruments Costa Rica 26

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