Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
Modelado y simulación de sistemas dinámicos
para estudios de control
Por:
Arnoldo Castro Castro
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio
Diciembre de 2008
Modelado y simulación de sistemas dinámicos
para estudios de control
Por:
Arnoldo Castro Castro
Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica
de la Facultad de Ingeniería
de la Universidad de Costa Rica
como requisito parcial para optar por el grado de:
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el Tribunal:
_________________________________
Ing. Víctor M. Alfaro, M.Sc.
Profesor Guía
_________________________________
Ing. Verny Méndez
Profesor lector
_________________________________
Ing. Leonardo Marín
Profesor lector
RESUMEN
Con el fin de enriquecer el proceso de aprendizaje del modelado de sistemas
dinámicos y favorecer el estudio de los sistemas de control se crearon cinco modelos
realistas de sistemas de diversa naturaleza. Se modelaron un péndulo invertido, un sistema
de tanques interactuantes, un calentador de aire, un motor de corriente directa y un sistema
de posicionamiento de una cabeza de disco duro.
Para lograr esto, en primer lugar, se establecieron las relaciones matemáticas que
gobiernan cada sistema. Una vez obtenidas las ecuaciones diferenciales de cada sistema, se
determinaron los valores numéricos de los parámetros correspondientes. Dependiendo de
la propiedad física que representa cada sistema, así como la naturaleza de éste, se diseñaron
los elementos o bien, se buscaron los valores reales en catálogos de fabricantes.
En los casos que lo ameritaran, se obtuvieron modelos linealizados y modelos de
orden reducido. Se diseñaron sistemas de control por medio de diversas técnicas y se
obtuvieron las respuestas de lazo abierto y lazo cerrado de los modelos originales, así como
de los modelos linealizados.
Todo el trabajo realizado quedó escrito en rutinas de Matlab® acopladas a modelos
en Simulink®, de manera que para repetir las simulaciones, basta con correr dichas rutinas.
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