Tutorial de SISOTOOL

Control Automático – Ing. Eléctrica
F.R. Tucumán – Universidad Tecnológica Nacional
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Ing. Juan Jesús Luna
Tutorial de Sisotool de MatLab
1 – Desde el prompt de MatLab tipear sisotool para abrir la herramienta.
2 – Cuando se abre sisotool aparecen dos ventanas:
Control and Estimation Tools Manager (Control y Estimación)
SISO Design for SISO Design Task (Tarea de Diseño): Es una ventana
configurable.
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3 – Pestañas de Control y Estimación: En esta ventana hay 5 pestañas:
Architecture (Arquitectura)
Compensator Editor (Editor de Compensador)
Graphical Tuning (Gráficos de Sintonización)
Analisys Plots (Graficas de Análisis)
Automated Tuning (Sintonización Automática).
3a) Pestaña Architecture: Desde aquí se puede acceder al cuadro de dialogo Control
Architecture en donde se puede visualizar las arquitecturas de control disponibles.
El cuadro dispone de 2 pestañas:
Pestaña Signs (Signos): Desde aquí se pueden cambiar los signos de la realimentación.
Pestaña Blocks and Signals (Bloques y Señales): Desde aquí se puede acceder a:
Identifier (Identificador): El Identificador no se puede cambiar.
Name (Nombre): El Nombre se puede cambiar (Probar cambiando los nombres de los
bloques).
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3b) Pestaña Compensator Edit (Editor del Compensador o Controlador):
Campo Compensator (Compensador): Se puede visualizar el Nombre y el Valor.
Pestaña Pole/Zero (Polo/Cero): Haciendo Click Derecho en la zona Dynamics
(Dinamica) se puede:
Add Pole/Zero (Adicionar Polo/Cero): Estos pueden ser Real Pole (Polo Real),
Complex Pole (Polo Complejo), Integrator (Integrador o Polo en el Origen), Real Zero
(Cero Real), Complex Zero (Cero Complejo), Differentiator (Derivador o Cero en el
Origen), Lead (Adelanto) o Lag (Atraso).
Colocar un Integrator (ver como se modifica el Controlador y después borrarlo con
Delete (previo Click Derecho sobre el Integrador).
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3c) Pestaña Graphical Tuning (Gráficos de Sintonización): Desde aquí se puede
configurar la ventana Tarea de Diseño.
Hay disponibles 6 graficas (Plot1 a Plot6). Cada una se puede seleccionar Open Loop1
(Lazo Abierto1) o Closed Loop1 (Lazo Cerrado1). (Recordar que en Estructura
“Clasica” es solo Loop1).
En Open Loop1 se puede seleccionar:
None (Ninguno), Open-Loop Bode (Bode de Lazo Abierto), Root Locus (Lugar de
Raices) o Nichols.
En Closed Loop1 se puede seleccionar:
None (Ninguno) o Closed-Loop Bode (Bode de Lazo Cerrado).
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3d) Pestaña Analysis Plots (Gráficos de Análisis): Hay disponibles 6 graficas (Plot1 a
Plot6).
En cada Plot hay disponibles 7 posibilidades:
None (Ninguno), Step (Respuesta al Escalón), Impulse (Respuesta al Impulso), Bode,
Nyquist, Nichols o Pole/Zero (Diagrama de Polos y Ceros).
Después de solicitar las graficas deseadas, hacer click en el botón Add Responses…
para que se abra una ventana LTI Viewer for SISO Task Desing (Visor LTI) con las
graficas solicitadas.
Pedir:
Plot1: Step Closed Loop r to y (Respuesta al Escalón de Lazo Cerrado r a y)
Plot2: Impulse Closed Loop r to y (Respuesta al Impulso de Lazo Cerrado r
a y)
Plot3: Step Plant G (Respuesta al Escalón de la Planta)
Plot4: Pole/Zero Closed Loop r to y (Diagrama de Polos y Ceros de Lazo
Cerrado r a y)
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Observar la ventana Visor LTI y asegurarse que este tildada la casilla Real-Time
Update.
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3e) Pestaña Automated Tuning (Sintonización Automática):
En Design method (Método de Diseño) hay que elegir entre 5 métodos:
Optimization Based Tuning (Sintonización Basada en Optimización), PID Tuning
(Sintonizacion PID), Internal Model Control (IMC) Tuning y LQG Synthesis.
Seleccionando PID Tuning se modifica la apariencia y se pueden ver lo siguiente:
En Compensator (Compensador) da la Función de Transferencia del Compensador.
En el campo Specifications (Especificaciones) aparecen:
- Controller Type (Tipo de Controlador): Hay que elegir P (Proporcional), PI
(Proporcional Integral), PID (Proporcional Integral derivativo) o PID with derivative
filter 1/(1+s/N), N frequency:
- Tuning algorithm (Algoritmo de Sintonización): Se tienen disponibles 4 algoritmos:
Singular frequency based tuning, Ziegler-Nichols open loop, Ziegler-Nichols closed
loop o Internal Model Control (IMC) based tuning. Elegir Ziegler-Nichols open loop.
En Tuning Preference elegir Setpoint tracking rejection. Clickear en Update
Compensator para actualizar el Compensador.
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4 – En el prompt de MatLab Open Plantas_de_Prueba.m y ejecutarlo.
5 – Volver a la pestaña Arquitecture y click en System Data (Datos de Sistema) para
importar un modelo para la Planta. “Pararse” en G Browse… Workspace Planta1 Import OK
Para la primera demostración elegir:
Controller Type P Update Compensator
Visualizar la LTI viewer.
Click derecho en Pole-Zero Map y activar y desactivar Grid (Grilla). Ver además las
otras posibilidades:
- Plot Types (Tipo de Grafica): Ahora esta en Pole/Zero pero se puede cambiar.
- Systems (Sistemas): Ahora esta solamente en Closed Loop r to y (blue). Se pueden
agregar otros tildando lo que se necesite (en todos indica el color que hará la grafica).
Dejar solo la primera para no llenar la grafica con muchos datos.
- Grid (Grila): Activa/Desactiva la Grilla.
- Full View (Vista Completa)
- Properties (Propiedades)
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* Labels: Se pueden cambiar Title (Titulo), X-Label (Eje X) y Y-Label (Eje Y).
* Limits: X-Limits y Y-Limits (Elegir Auto-Scale para ambos)
* Units: Frequency in: rad/sec (Radianes por segundo) o Hz (Hertz)
* Options: Aparecen opciones (Si hay disponibles).
- Design Requeriments (Requerimientos de Diseño)
* New… (Nuevo Requerimiento)
* Edit… (Edita Requerimiento)
Cambiar las Properties de las otras graficas.
En la grafica del Visor LTI:
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Pedir Design Requeriments New…
Rise Time (Tiempo de Subida): Desde el 5 al 90 %.
Settling Time (Tiempo de Establecimiento): 10 % del Valor Final.
Overshoot (Sobrepico): Del 15% del Valor Final.
Acomodar las ventanas Tarea de Diseño y Visor LTI para poderlas ver
simultáneamente.
Observar la información que aparece en ambas ventanas (Estabilidad, Error en Estado
Estable, etc.)
6 – Almacenar el diseño: Hacer click en el botón Store Design, después “pararse” en
Design History Design y hacer Click derecho, elegir Rename (Renombrar) y colocar
el nuevo nombre al diseño. Observar la información proporcionada: Controlador, Filtro,
Planta y Sensor.
7 – Ir a la pestaña Automated Tuning, elegir PI en Control Type y después click en
Update Compensator para realizar la sintonización automática del nuevo tipo de
Controlador y posteriormente almacenarlo.
8 – Hacer lo mismo para PID en Control Type.