ADEX Toolkit para Simulink
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Adaptive Predictive Expert Control ADEX Controller Toolbox para Simulink Manual de Usuario Edición Abril de 2008 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Tabla de Contenido Sobre este Manual.................................................................................................................. 3 Organización de este Manual............................................................................................. 3 Convenios Utilizados en este Manual ................................................................................ 3 Documentación Relacionada.............................................................................................. 3 Sobre ADEX Controller Toolbox para Simulink....................................................................... 4 Contenido del Paquete ....................................................................................................... 4 Requisitos del Sistema........................................................................................................ 4 Procedimiento de Instalación............................................................................................. 4 Aplicaciones de ADEX Controller Toolbox para Simulink ................................................... 6 Parte I Integración de los Controladores ADEX en Simulink de The Mathworks .............................. 7 Introducción ....................................................................................................................... 7 Características básicas de ADEX Controller Toolbox para Simulink ................................... 7 Bloques ADEX ................................................................................................................... 10 ADEX Controller ............................................................................................................ 10 ADEX Reader................................................................................................................. 12 ADEX Writer.................................................................................................................. 14 Buscador de Parámetros ADEX......................................................................................... 16 Parte II Ejemplo de un problema de control simulado con ADEX Controller Toolbox ..................... 18 Descripción del Problema de Control............................................................................... 18 Representación y Simulación del Sistema en Simulink .................................................... 19 Manual de Usuario 2 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Sobre este Manual Este manual describe el Toolbox de Controladores ADEX para Simulink de The Mathworks. El Toolbox incluye todas las herramientas necesarias para la configuración y ejecución de los controladores ADEX en el entorno Simulink. Organización de este Manual El manual está dividido en dos grandes bloques: Parte I ‐ Integración de los Controladores ADEX en Simulink de The Mathworks – se describen los bloques ADEX que componen la librería del Toolbox. Parte II ‐ Desarrollo de un Ejemplo en Simulink – se describe un ejemplo de un canal de comunicación en el que se desea eliminar el ruido a través de la definición de estrategia basada en los controladores ADEX. Convenios Utilizados en este Manual Este icono denota una nota, la cual le avisa de información importante. Este icono denota una advertencia, la cual le avisa de información que no debe pasar por alto para el correcto funcionamiento del sistema. Documentación Relacionada La siguiente documentación contiene información que le puede ser de ayuda mientras lee este manual: Metodología ADEX Configurador ADEX Manual de Usuario 3 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Sobre ADEX Controller Toolbox para Simulink Esta sección lista el contenido del Toolbox de Controladores ADEX para Simulink. Describe el procedimiento de instalación y las aplicaciones de Toolbox ADEX para Simulink. Contenido del Paquete El Toolbox ADEX para Simulink contiene lo siguiente: CD de instalación de ADEX Controller Toolbox para Simulink. Manual de Usuario del Toolbox ADEX para Simulink. Llave Hardware (USB) que proporciona las licencias necesarias para el uso del sistema ADEX. Requisitos del Sistema Su ordenador debe cumplir con los siguientes requisitos mínimos para el uso del Toolbox de controladores ADEX para Simulink: Windows 2000/XP/Vista. MATLAB 7.0 o superior. Simulink 6.0 o superior. Procedimiento de Instalación Complete los siguientes pasos para la instalación del Toolbox de controladores ADEX para Simulink: 1. Inserte el CD del Toolbox de controladores ADEX para Simulink. 2. Inicie una nueva sesión en MATLAB y establezca como Current Directory aquél donde se encuentren los ficheros del paquete de instalación. 3. Ejecute el archivo setup, bien haciendo clic con el botón derecho sobre este fichero en la ficha del Directorio Actual y pulsando entonces Run, tal y como se puede apreciar en la Figura 1; o bien, escribiendo setup en la Ventana de Comandos de MATLAB. Manual de Usuario 4 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink FIGURA 1. INSTALACIÓN Pasados unos segundos, si la instalación ha sido satisfactoria aparecerá una ventana informativa, en caso contrario, la aplicación mostrará un mensaje de error. 4. Una vez se ha instalado el Toolbox propiamente dicho, el paquete de instalación permite instalar el Configurador ADEX COP 2 (ver Figura 2). FIGURA 2. VENTANA PARA INSTALAR EL CONFIGURADOR 5. Si responde afirmativamente, comenzará la instalación de la plataforma ADEX COP 2 Configurator. Tras ella, se lanzará la de los drivers de la llave Hardware, imprescindible para las simulaciones de esquemas basados en controladores ADEX. Por último, el sistema preguntará al usuario si desea instalar LabVIEW Run‐Time 7.1. Este paso se podrá cancelar si en esa máquina se encuentra ya operativo el programa LabVIEW 7.1. Manual de Usuario 5 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Para desinstalar ADEX Controller Toolbox, el procedimiento a seguir es muy parecido al anterior: 1. Iniciar una nueva sesión en MATLAB y establecer como Current Directory aquél donde se encuentren los ficheros del paquete de instalación. 2. Ejecutar el archivo uninstall, al igual que se explicó con setup. Un aspecto a tener en cuenta es que, en este caso, no se eliminan del equipo ni el Configurador, ni los drivers de la llave USB, ni LabVIEW Run‐ Time 7.1. Estos procesos deberán realizarse desde Agregar o quitar programas en el Panel de Control (Figura 3). FIGURA 3. AGREGAR O QUITAR PROGRAMAS Después de haber completado la instalación, asegúrese de conectar la llave hardware que contiene las licencias para la ejecución de los sistemas ADEX antes de usar el Toolbox de controladores ADEX para Simulink. Aplicaciones de ADEX Controller Toolbox para Simulink La misión de este Toolbox es proporcionar al cliente medios para el diseño de Sistemas ADEX sobre un entorno con el que esté familiarizado con anterioridad. Este es el motivo por el cual se ha realizado la integración de este mecanismo de control adaptativo predictivo experto en Simulink, pues se trata de un escenario común tanto en empresas como en centros de estudios de ciencia e ingeniería. ADEX Controller Toolbox para Simulink contiene las herramientas necesarias para el desarrollo de aplicaciones de control, basados en la metodología ADEX, en el entorno de programación MATLAB/Simulink, tanto para realizar desde simulaciones de modelos sencillos hasta de procesos industriales de gran complejidad. Manual de Usuario 6 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Parte I Integración de los Controladores ADEX en Simulink de The Mathworks Introducción ADEX Controller Toolbox es una herramienta que permite añadir controladores ADEX a los esquemas de Simulink para el diseño de sistemas de control basados en esta metodología. Este toolbox se integra en Simulink como una librería más, por lo que es conveniente que el usuario adquiera unos conocimientos básicos de este programa previamente a la utilización de este Toolbox. Para más información sobre Simulink, se recomienda visitar la página web de The Mathworks (http://www.mathworks.com/). En las secciones siguientes, se describe desde la instalación hasta las características del Toolbox, así como los bloques que lo componen. En la Ayuda del Toolbox que se instala en Simulink, se incluye un programa a través del cual el usuario podrá conocer los datos de los parámetros ADEX, necesarios para configurar el controlador. Características básicas de ADEX Controller Toolbox para Simulink Una vez completados estos pasos, el usuario dispondrá del Toolbox en el Explorador de Librerías de Simulink (Simulink Library Browser), como se aprecia en la Figura 4: Manual de Usuario 7 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink FIGURA 4. ADEX EN EL SIMULINK LIBRARY BROWSER La librería ADEX Controller Toolbox consta de tres elementos, que serán descritos con detalle en las secciones siguientes: Bloque ADEX Controller. Bloque ADEX Reader. Bloque ADEX Writer. El esquema más básico que podremos implementar en Simulink contendrá solamente el primer módulo, el controlador. Los bloques Reader y Writer son opcionales, aunque siempre aparecerán acompañados de un controlador en el caso de que se utilicen. Con ellos conseguiremos mejoras en el sistema, ya que su función es manipular los parámetros de configuración del controlador. Así, por ejemplo, son útiles para el tratamiento de excepciones o limitaciones del proceso real, en los que se desee actuar cambiando algún parámetro ante un evento determinado. Para crear un proceso controlado por un dispositivo ADEX, el sistema precisa de las siguientes carpetas: Directorio Ctlrs: En él se almacenarán los ficheros de los controladores pertenecientes a los modelos MDL que haya en el directorio raíz actual. Así, en cada ejecución si no existe un controlador con el nombre deseado, éste se creará en este directorio, y cada vez que se referencie se tomará este archivo. Además, en esta carpeta tiene que constar un controlador por defecto, denominado ctlrcnf.dfl. Directorio Logs: Se almacenará en él un archivo de texto cuya finalidad es registrar los mensajes de información o error generados por el/los controlador/es. Manual de Usuario 8 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink En cualquier caso, es el propio Toolbox el que se encargará de verificar su existencia (y creación si no existen), al principio del primer ciclo que se realice en cada sesión de MATLAB. En estos momentos de comprobación, la Ventana de Comandos mostrará algunos de estos mensajes según el resultado de la misma (Figuras 5 y 6): Warning(AdxCtlr): Logs not found... Creating directory... Info(AdxCtlr): Logs OK Warning(AdxCtlr): Ctlrs not found... Creating directory... Info(AdxCtlr): Ctlrs OK Warning(AdxCtlr): Default File not found... Copying file... Info(AdxCtlr): Default File OK FIGURA 5. NO EXISTEN LOS DIRECTORIOS NI ARCHIVOS Info(AdxCtlr): Logs OK Info(AdxCtlr): Ctlrs OK Info(AdxCtlr): Default File OK FIGURA 6. EXISTEN LOS DIRECCTORIOS Y ARCHIVOS Otro punto a considerar es que únicamente se pueden emplear controladores ubicados bajo el mismo directorio actual. Además, si el usuario desea realizar dos ejecuciones consecutivas (sin cerrar MATLAB) de modelos situados en diferentes carpetas, hay que eliminar las referencias que el Toolbox creó con el primer esquema, operación para la que se pide una confirmación, como la de la Figura 7: FIGURA 7. CONFIRMACIÓN CAMBIO DE SIMULACIÓN Si se responde “Yes”, el sistema romperá los lazos existentes con el modelo anterior y procederá con el último. Si se contesta “No”, el sistema abortará la ejecución y el usuario podrá volver a emplear el modelo anterior. Manual de Usuario 9 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Bloques ADEX ADEX Controller Como su propio nombre indica, este bloque representa el elemento central de un sistema ADEX, el controlador. El módulo se puede observar en la Figura inferior (8): FIGURA 8. ADEX CONTROLLER Con respecto a sus terminales de entrada: SP (Set Point): Valor de consigna o deseado para PV. PV (Process Value): Salida del proceso a controlar. PERT (Perturbation): Entrada disponible para la introducción de perturbaciones que afecten a PV. AI (Actual Input): Valor real de la última acción de control que se le aplicó a la planta. Ambos valores no tienen necesariamente que coincidir, debido a limitaciones en el sistema u otras causas. MODE: Modos de operación del controlador. RC (Rate of Change): Expresa la máxima velocidad de cambio en PV cuando se encuentra cerca de SP. CP (Control Period): Periodo de control, en segundos. Y a su salida: OUT: Acción de control que se debe aplicar a la planta. Al hacer doble clic sobre el dibujo en el esquema, obtendremos la máscara del bloque. La Figura 9 representa la interfaz que tiene el controlador con los valores por defecto. A través de ella, se introducen los valores que caracterizan el bloque: Manual de Usuario 10 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Nombre del controlador (Controller Name): Con este nombre se creará y se manipulará un archivo CLR que memorizará el estado del controlador. Además, identificará al bloque tanto para los otros dos módulos como para ADEX COP 2 Configurator. Al tratarse de MATLAB se definirá entre comillas simples (ver Figura 9). FIGURA 9. MÁSCARA DEL CONTROLADOR Parámetros iniciales (Initial Parameters): Se escriben los valores con lo que deseamos que el controlador inicie su ejecución. Por tanto, sólo es posible modificarlos antes y después de los ensayos, al igual que el nombre. Estos parámetros se introducen a través de una matriz 2xN, correspondiente a los pares índice y valor siendo N el número de parámetros a inicializar. índice_1 ...... índice_N valor _1 ...... valor_N Estos datos se pueden introducir de diversas formas: (i) Escribiéndolos manualmente en la casilla en formato MATLAB: [índice_1 índice_2 ..... índice_N ; valor_1 valor_2 ..... valor_N] (ii) O bien, mediante una variable definida “a mano” en el Workspace siguiendo las mismas normas. En esta casilla se debe escribir entonces el nombre de esta variable. Manual de Usuario 11 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink (iii) Y la última opción sería mediante una variable Simulink.Parameter con la matriz definida en el campo Value. En este caso también escribiríamos el nombre que tenga ese elemento de clase Simulink.Parameter en el Workspace de MATLAB. Periodo de muestreo (Sample Time): Este valor deberá ser aquél que corresponda al parámetro ST del controlador, expresado en segundos. Al tratarse de un módulo de Simulink, se admite también introducir ‐1 para heredarlo del resto del modelo. Puerto TCP (TCP Port): Puerto que se va a dedicar para comunicar con ADEX COP 2 Configurator. ADEX Reader El módulo ADEX Reader tiene la función de leer los valores de los parámetros especificados en su terminal de entrada mediante sus respectivos índices. Por tanto, este bloque tiene la siguiente estructura (Figura 10): FIGURA 10. ADEX READER RDIN: Es la entrada del módulo. Será un vector de N elementos, siendo N el número de parámetros de los cuales se desea conocer su valor: índice_1 ...... índice_N Al igual que para el controlador, estos índices se pueden introducir de múltiples maneras: (i) Escribiéndolos manualmente en un bloque Constant de la forma: [índice_1 índice_2 ..... índice_N] Manual de Usuario 12 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink (ii) A través de líneas provenientes de otros bloques de Simulink que tengan precisión double (es decir, por ejemplo booleanos no). (iii) Mediante una variable definida “a mano” en el Workspace siguiendo las mismas normas. Se necesita, por tanto, una instancia del módulo From Workspace. (iv) Y otra opción sería mediante una variable Simulink.Parameter con el vector definido en el campo Value. En este caso también habría que incluir el bloque From Workspace de la librería Sources de Simulink. RDOUT: Este pin es la salida del módulo. Expresa el resultado de la lectura de los valores de los parámetros especificados en la entrada. Consecuentemente, es otro vector con las mismas dimensiones que el de la entrada del bloque (para este caso sería N). valor_1 ...... valor_N De nuevo, los valores de salida son elementos de tipo numérico de doble precisión, por lo que se pueden conectar a cualquier otro bloque que admita este tipo de entradas, como los módulos Scope, Display, operaciones matemáticas, etc., o incluso conectarlos directamente al escritor de parámetros que se verá en el apartado siguiente. Una vez descrito el dibujo del lector y sus pines, el siguiente paso es conocer cómo es y qué parámetros se pueden configurar desde su máscara (Figura 11). FIGURA 11. MÁSCARA DEL LECTOR DE PARÁMETROS Manual de Usuario 13 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Nombre del controlador (Controller Name): En primer lugar se debe especificar el controlador del que se va a leer. El nombre tiene que ser el de un controlador que exista o que en esa ejecución vaya a ser creado, porque de lo contrario, el lector devolverá un error cuyo código se podrá observar en la Ventana de Comandos de MATLAB. Al igual que en ADEX Controller, el nombre deberá ir rodeado de unas comillas simples. Periodo de muestreo (Sample Time): Este valor indica el periodo de tiempo en segundos que transcurrirá entre dos lecturas. No tiene porqué ser igual al del controlador, pues ambos parámetros no tienen exactamente el mismo significado. Por ejemplo, en un proceso con un tiempo de respuesta muy pequeño, es necesario introducir un valor de ST en el controlador de una magnitud similar para poder controlar el sistema correctamente. Sin embargo, un usuario dispone de total libertad para poder leer los parámetros cuando él lo estime oportuno. Por último, con respecto a la herencia, también se puede introducir el valor ‐1 en este campo. ADEX Writer El tercer bloque del Toolbox dedicado al control adaptativo predictivo experto tiene como misión modificar los parámetros de configuración del controlador ADEX. Estos cambios, a diferencia del módulo del controlador, sí se realizan durante los ciclos que dura el ensayo. FIGURA 12. ADEX WRITER El elemento ADEX Writer únicamente posee una entrada, que se describe a continuación (ver la Figura 12): WR: En este terminal aparecen los pares índice‐valor de los parámetros que se deseen cambiar. De la misma forma que los parámetros iniciales del controlador, aquí la entrada también será una matriz 2xN, siendo N el número de parámetros a modificar. Manual de Usuario 14 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink índice_1 ...... índice_N valor _1 ...... valor_N Estos datos se pueden introducir de diversas formas: (i) Escribiéndolos manualmente en un bloque Constant de la forma: [índice_1 índice_2 ..... índice_N ; valor_1 valor_2 ..... valor_N] (ii) A través de líneas provenientes de otros bloques de Simulink que admitan precisión double (es decir, por ejemplo booleanos no). (iii) Mediante una variable definida “a mano” en el Workspace siguiendo las mismas normas. Se necesita, por tanto, una instancia del módulo From Workspace. (iv) Otra opción sería mediante una variable Simulink.Parameter con la matriz de pares índice‐valor definida en el campo Value. En este caso también habría que incluir el bloque From Workspace de la librería Sources de Simulink. FIGURA 13. MÁSCARA DEL LECTOR DE PARÁMETROS En los siguientes puntos se va a describir la máscara que tiene el módulo escritor de parámetros ADEX (Figura 13): Nombre del controlador (Controller Name): En esta casilla es donde se le indica al módulo a que controlador estará asociado. El nombre tiene que ser el de un controlador que exista o que en esa ejecución vaya a ser creado, porque de lo contrario, devolverá un error cuyo código se podrá observar en la Ventana de Comandos. El nombre tiene que ir entrecomillado simple. Manual de Usuario 15 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Periodo de muestreo (Sample Time): Este valor indica el periodo de tiempo en segundos que transcurrirá entre dos escrituras. Este tiempo representa el mismo concepto que en el lector, no es necesario ni que sea igual al del controlador o ni al del propio lector. Acerca de la herencia, también se puede escribir el valor ‐1 en esta línea. Buscador de Parámetros ADEX Una vez se ha explicado el funcionamiento de los bloques, se necesita saber el índice de un parámetro para que éste sea leído o escrito correctamente. Por ello, se ha incluido un buscador (Figura 14) que a partir del nombre del parámetro que se usa en ADEX COP 2 Configurator obtiene los índices y los nombres completos correspondientes. Se habla en plural porque aunque estemos buscando un parámetro concreto, éste podrá tener diferentes identificadores y nombres según el dominio al que pertenezca y la PV a la que afecte. En la mayor parte de los casos, la clave a introducir coincide con las iniciales del nombre del parámetro en inglés (por ejemplo, el periodo de muestreo es ST, Sampling Time). Se puede acceder a él desde la Ayuda de los módulos Read Parameter y Write Parameter. El buscador se abre entonces en una ventana del navegador predeterminado en el sistema del usuario (esto es, en Internet Explorer, Mozilla Firefox o similar), y tiene este aspecto: FIGURA 14. BUSCADOR DE PARÁMETROS ADEX Manual de Usuario 16 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Para simplificar las búsquedas, se puede especificar el tipo de controlador que estamos utilizando, pues los nombres e índices no siempre coinciden en las diferentes estructuras. Los tipos son los siguientes: 1x1: Son controladores de esta clase aquéllos con una sola PV sin perturbaciones. 6x1: Estos son aquéllos con una PV también, pero con perturbaciones, hasta 5. 9x3: Aquí se engloban todos los demás, es decir, aquéllos con un máximo de tres PVs y 6 PERTs. Por ejemplo, si deseamos conocer el nombre del parámetro asociado al Horizonte de Predicción en un controlador 6x1, deberemos escribir PH en el buscador y seleccionar la estructura adecuada, dando como resultado lo siguiente: 6x1 ADEXCOP 2 Configurator key Index Parameter name Process Var Domain Description PH 26 Pvg1.Ap1.ln PV1 AP-L Prediction horizon PH 61 Pvg1.Ap2.ln PV1 AP-C Prediction horizon PH 96 Pvg1.Ap3.ln PV1 AP-U Prediction horizon FIGURA 15. RESULTADOS BÚSQUEDA EJEMPLO Otra característica del buscador es que también funciona a la inversa: si introducimos en el cuadro de texto un índice, este programa devolverá los datos del parámetro correspondiente. Manual de Usuario 17 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink Parte II Ejemplo de un problema de control simulado con ADEX Controller Toolbox Con este apartado se pretende que el usuario del Toolbox observe cómo implementar en Simulink un ejemplo de Sistema ADEX. Por lo tanto, el fin no es el de ser una guía de configuración de controladores adaptativos predictivos expertos, aunque a menudo aparezcan sus conceptos, si no la familiarización del usuario con la herramienta sobre la que versa este manual. Se puede acceder a la demo a través de la Ayuda de ADEX Controller Toolbox. Descripción del Problema de Control El problema se basa en un canal de comunicación donde aparece un ruido acústico que se desea minimizar. Este ruido va a poder ser medido a través de un micrófono o similar, por lo que se va a tomar este valor como una perturbación medible. Por otro lado, tenemos que tener en cuenta que el objetivo es anular esta señal, por lo que deseamos que la variable del proceso sea nula, y consecuentemente, el valor de consigna también. FIGURA 16. ESQUEMA DEL SISTEMA Manual de Usuario 18 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink El papel de controlador entonces será el de generar una acción de control tal que pueda contrarrestar el efecto del ruido en la salida del proceso. Particularizando para un controlador ADEX, éste tendrá un SP de valor cero, una señal de PERT que corresponderá al ruido conocido y un OUT calculado para anular esta perturbación. Ahora la variable PV será la suma de ambos efectos, el causado por el ruido y por la acción de control. Como se puede observar en el diagrama de la Figura 16, el emisor de la señal OUT debe estar más próximo al receptor del sistema (donde se lee PV), ya que así es posible anticiparse a la perturbación y se lograrán mejores resultados. Estas distancias entre emisores y receptores se modelan incluyendo sendos retardos, Dp y Ds, tales que el de la perturbación sea mayor que el de la acción de control. Dado que es un sistema acústico cuyo medio de transporte es el aire se podrá calcular la distancia equivalente según la ecuación: Distancia = Retardo x Velocidad de propagación del sonido Por último, para poder completar este sistema en Simulink se emplearán los sistemas P(s) y S(s) (de primario y secundario, respectivamente) para modelar la relación causa‐efecto que tiene lugar desde la emisión de las señales OUT y PERT hasta su recepción en PV. Representación y Simulación del Sistema en Simulink Para hacer el modelo en Simulink, por simplicidad se ha tomado como señal de ruido una sinusoide de amplitud unitaria y con frecuencia de 300 Hz. Respecto a los sistemas P y S, estos se representan a través de modelos de segundo orden con tiempos de respuesta similares, pues ambas relaciones sólo difieren físicamente en el sistema emisor y en la influencia sobre la dinámica que pueda tener la diferencia de distancias de los dos modelos, aparte del desplazamiento temporal como tal, aquí especificado mediante Ds y Dp. En este caso, se supone que no existe ninguna limitación para que la señal Actual Input (AI) sea directamente la de OUT retardada un tiempo ST. El esquema propuesto se plasma en la Figura 17: Manual de Usuario 19 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink FIGURA 17. ESQUEMA DEL SISTEMA Teniendo en consideración los tiempos de respuesta de los sistemas primario y secundario, y la frecuencia de la perturbación, se han elegido los siguientes valores: Periodo de muestreo para el controlador (ST) igual a 80 µs. Retardo en el canal primario, Dp, de 160 µs (algo más de 54 mm). Retardo en el canal secundario, Ds, de 80 µs (cuya distancia equivalente sería aproximadamente de 27 mm). Con respecto a los retardos, el controlador una vez creado debe tener constancia de ellos: se lo haremos saber mediante el bloque ADEX Writer o a través del programa ADEX COP 2 Configurator, modificando los valores DP de OUT y PERT respectivamente (Figura 18). Estos DPs se escriben en función de CP, y éste a su vez de ST. Para este caso, se configuró el periodo de control igual al de muestreo, así que, en consecuencia, el DP de OUT es 1, y el DP de PERT es 3 (2 por el propio retardo + 1 de discretización que en OUT ya está considerado internamente). Con el Configurador cambiamos los datos de los retardos: Manual de Usuario 20 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink FIGURA 18. MECANISMO ADAPTATIVO Los bloques multiplexores actuarán como micrófonos o sensores para captar las señales y representarlas en un visor Scope. A partir de las consideraciones comentadas sobre los tiempos de retardo, el siguiente paso es realizar sucesivas simulaciones para que el controlador ADEX adapte sus coeficientes A y B, a la vez que podemos también manipular los valores del resto de parámetros mediante los métodos disponibles, el Configurador o los bloques de lectura y escritura de parámetros. Tras ajustar los parámetros, podemos alcanzar estos resultados: FIGURA 19. RESULTADOS EJEMPLO Como se observa en la gráfica de la Figura 19, no es posible eliminar completamente el ruido en estas condiciones, pero logramos una importante mejora ya que el efecto del ruido es aproximadamente unas 150 veces menor. Manual de Usuario 21 UM‐TK‐SM‐01‐ES ADEX Controller Toolbox para Simulink En la Figura 20, aparecen representadas en la gráfica superior la acción de control y su efecto sobre la salida del proceso; y en la inferior, la perturbación y su impacto sobre PV. A través de esta comparativa se puede comprobar cómo la señal OUT intenta contrarrestar el efecto del ruido: FIGURA 20. RESULTADOS EJEMPLO Este problema sirve para mostrar la versatilidad de esquemas de control y opciones adicionales que se pueden lograr mediante el uso de la herramienta ADEX Controller Toolbox. Esto le permite al usuario integrar en el entorno Simulink estrategias de control automático no convencionales, diseñadas ad hoc para el proceso a controlar. Manual de Usuario 22 UM‐TK‐SM‐01‐ES
