programacion avanzada_04
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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MORELIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA PROGRAMACION AVANZADA REPORTE DE PRÁCTICA TRABAJO 4 “SIMULINK” M.C.VICTOR ANTONIO PRECIADO PEREZ Luis Manuel Vargas Salas Nc: 10121010 Fecha de entrega: 16 de abril del 2013
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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MORELIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROGRAMACION AVANZADA
REPORTE DE PRÁCTICA
TRABAJO 4
“SIMULINK”
M.C.VICTOR ANTONIO PRECIADO PEREZ
Luis Manuel Vargas Salas Nc: 10121010
Fecha de entrega: 16 de abril del 2013
INTRODUCCION
Simulink es una aplicación que permite construir y simular modelos de sistemas físicos
y sistemas de control mediante diagramas de bloques. El comportamiento de dichos sistemas se
define mediante funciones de transferencia, operaciones matemáticas, elementos de Matlab, etc.
Simulink dispone de una serie de utilidades que facilitan la visualización, análisis y
guardado de los resultados de simulación. Simulink se emplea profusamente en ingeniera de
control.
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).
En primer lugar, lanzaremos la aplicación escribiendo simulink en la línea de comandos
de Matlab, o abriendo desde el Explorador de Windows cualquier fichero con extensión .mdl.
Figura 1: Ventana navegación de bloques de Simulink (Simulink Library Browser).
Esta ventana inicial no está destinada a crear modelos de simulación; su función principal
consiste en navegar por la enorme librería de bloques disponibles para el modelado. En ella
distinguimos dos partes: la izquierda contiene una visión en forma de árbol de todos los Toolboxes
instalados que contienen bloques Simulink. La amplitud de este árbol dependerá de las opciones
que hayamos activado al seleccionar Matlab. De todos los nodos del árbol nos interesan, de
momento, los denominados Simulink y Control System Toolbox.
Si pulsamos en el icono superior izquierdo de la ventana de la figura 1 (página en blanco),
se abre una ventana blanca sobre la que iniciaremos la creación de un modelo de simulación.
Dicha ventana se muestra en la figura 2.
Figura 2: Espacio de trabajo de Simulink.
El programa posee una librería llamada powerlib. Una muestra de los elementos
que contiene la misma se encuentra en los grupos que se enuncian a continuación:
Fuentes eléctricas: Tensión continua y alterna, corriente alterna, fuente controlada
por tensión y por corriente, y elementos como: ramas RLC en serie y paralelo, cargas
RLC en serie y paralelo, transformadores lineal y saturable, inductancia mutua, líneas de
parámetros distribuidos y de sección PI, entre otros.
Figura 3: Librería powerlib.
Se ha estudiado el comportamiento de un inductor, un capacitor y una resistencia cuando se
conectan por separado a un generador de corriente alterna.
En esta ocasión analizaremos el comportamiento de un sistema formado por los dos elementos,
resistencia e inductor, dispuestos en serie y conectados a un generador de corriente alterna de
amplitud V0 y frecuencia angular w.
Se presentan dos formas para medir el factor de potencia.
Para obtener el factor de potencia tenemos:
𝐹𝑝 =𝑃
𝑆= cos(𝜃 − ∅) (1)
Donde:
Fp =factor de potencia
S = potencia aparente
𝜃 = ángulo del voltaje
∅ = ángulo de la corriente
Primeramente se coloca el objeto “powergui”.
Una forma de obtener el factor de potencia es mediante los bloques amp(amperimetro),
VM(voltimetro), medidor de ángulo y magnitud del faasor(Fourier) , obtenemos la diferencia de
los ángulos, ángulo del voltaje menos el ángulo de la corriente. Y le sacamos el coseno a la
diferencia de ángulos.
Figura 4: Circuito RL en sistema de bloques, factor de potencia por medio de ángulos.
𝑆 = √𝑃2 + 𝑄2
𝐹𝑝 =𝑃
𝑆
Q = potencia reactiva
En esta ocasión usaremos los bloques: Active & Reactive Power, un mux(que divide las
señales de entrada), Math function(elevamos al cuadrado) y sqrt(raiz).
Figura 5: Circuito RL en sistema de bloques, factor de potencia por potencia activa y potencia aparente.
Nótese que el valor del factor de potencia obtenido en los dos métodos es el mismo.
Figura 6: Circuito RL en sistema de bloques completo.
Cuando se conecta un circuito RLC en serie, alimentado por una señal
alterna (fuente de tensión de corriente alterna), hay un efecto de ésta en
cada uno de los componentes.
En el condensador aparecerá una reactancia capacitiva, y en la bobina
una reactancia inductiva, dadas por las siguientes fórmulas:
XL=2πfL
XC=1/(2πfC)
Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la
frecuencia de la fuente. A mayor frecuencia, XL es mayor, pero XC es
menor, y viceversa.
Hay una frecuencia para la cual el valor de la XC y XL son iguales. Esta
frecuencia se llama frecuencia de resonancia y se obtiene de la siguiente
fórmula:
FR=1/(2π√(LC))
En resonancia como los valores de XC y XL son iguales, se cancelan y en
un circuito RLC en serie la impedancia que ve la fuente es el valor de la
resistencia. A frecuencias menores a la de resonancia, el valor de la
reactancia capacitiva es grande y la impedancia es capacitiva.
A frecuencias superiores a la de resonancia, el valor de la reactancia
inductiva crece y la impedancia es inductiva.
Es importante visualizar que los efectos de la reactancia capacitiva y la
inductiva son opuestos, es por eso que se cancelan y causan la oscilación
(resonancia), provocando así, sobre voltajes o sobre corrientes según sea
el caso.
Figura 7: Circuito RLC en sistema de bloques visto desde el capacitor.
Aquí seleccionamos “impedance vs frequency measurement”
Figura 8: ventana del powergui.
Figura 9: respuesta en frecuencia de Zth1.
Comprobamos los resultados obtenidos mediante el siguiente código en Matlab.
Figura 10: Código de respuesta en frecuencia de Zth1.
Figura 11: Impedancia vs Frecuencia de Zth1.
Figura 12: parte imaginaria vs frecuencia Zth1.
Figura 13: Fase vs Frecuencia de Zth1.
Figura 14: Circuito RLC en sistema de bloques visto desde el Resistor.
Figura 15: respuesta en frecuencia de Zth2.
Figura 16: Código de respuesta en frecuencia de Zth2.
Figura 17: Impedancia vs Frecuencia de Zth2.
Figura 18: parte imaginaria vs Frecuencia de Zth2.
Figura 19: Impedancia vs Frecuencia de Zth2.
Figura 20: Circuito RLC en sistema de bloques visto desde el inductor.
Figura 21: respuesta en frecuencia de Zth3.
Figura 22: Código de respuesta en frecuencia de Zth3.
Figura 23: Impedancia vs Frecuencia de Zth3.
Figura 24 parte imaginaria vs Frecuencia de Zth3.
Figura 25: Fase vs Frecuencia de Zth3.
CONLCUSIÓN
Como hasta ahora hemos visto Matlab es un entorno muy flexible con un gran poder de
cálculo que ya se utiliza para la enseñanza de temas tan dispares como: estadísticas,
procesamiento de imágenes, simulación, matemática simbólica y en general para la visualización
de datos y obtención de gráficos de muy buena resolución. La herramienta de Simulink: la
Toolbox. Mediante esta Toolbox podemos simular en forma muy simple circuitos electrónicos de
potencia sin necesidad de conocer sus ecuaciones y características particulares.
Ayuda en las clases teóricas: por ejemplo, mostrando en forma atractiva y versátil las
diferentes topologías de los circuitos en estudio, sus diferencias y similitudes. Como
complemento de prácticas de laboratorio: a realizar por el alumno antes o después de implementar
dicha práctica con dispositivos reales y utilizarlo como método de comparación y/o verificación
de los resultados teóricos y prácticos.
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia
http://prof.usb.ve/tperez/docencia/1421/1421intro/PRACTICAS/practica2.pdf
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/alterna1/alterna1.htm
http://www.ruelsa.com/notas/armonicas/ar010.htm
http://haxr.org/omar/papers/PDF/Avelar%20&%20Romero%20-
%20Respuesta%20en%20Frecuencia%20de%20un%20Circuito%20RC.pdf
