CONTROL SYSTEMS

Desenvolvimento, teste e implementação de sistemas de controle com MATLAB


Engenheiros de sistemas de controle utilizam o MATLAB® e Simulink® em todos os estágios do desenvolvimento – desde a modelagem da planta, passando pelo desenvolvimento e sintonia dos algoritmos de controle e lógica de supervisão, até a implementação com geração de códigos automáticos e verificação, validação e teste do sistema.

O MATLAB e o Simulink proporcionam:

  • Ambiente de diagramas de blocos multi-domínios para a modelagem de plantas dinâmicas, desenvolvimento de algoritmos de controle e execução de simulações
  • Modelagem de plantas através de identificação de sistemas ou ferramentas de modelagem física
  • Funções pré-construídas e ferramentas interativas para análise de limite, tempo de subida, fase, ganho e outras características de performance e estabilidade  nos domínios de tempo e frequência
  • Root Locus, diagramas Bode, LQR, LQG, controle robusto, controle preditivo de modelo e outros desenvolvimentos e técnicas de análise
  • Sintonia automática de PID, sistemas de controle SISO e MIMO agendados e arbitrários
  • Modelagem, desenvolvimento e simulação de lógica de supervisão para detecção de falhas, isolamento e recuperação (conhecido como FDIR – do inglês Fault Detection, Isolation and Recovery)

MODEL-BASED DESIGN PARA SISTEMAS DE CONTROLE EMBARCADOS

White paper com as melhores práticas e dicas de uso do Model-Based-Design para sistemas de controle. Inclui estudos de caso da Embraer, Bombardier, entre outros.

Modelagem e Simulação de plantas dinâmicas

 

Utilize o MATLAB e Simulink para construir modelos precisos de plantas. Descreva dinâmicas complexas utilizando uma variedade de modelos suportados, e utilize o mais apropriado para cada componente em sua planta para criar modelos em nível de sistema.

Você poderá estimar a dinâmica das plantas a partir da entrada e saída de dados utilizando identificação de sistema quando a estrutura detalhada do modelo não é conhecida. É possível também criar modelos complexos de plantas sem a necessidade de derivar equações básicas através de ferramentas de modelagem física. Utilize blocos que representam componentes mecânicos, elétricos, magnéticos, hidráulicos, pneumáticos e termais para mapear componentes topográficos e conexões físicas de seu sistema

Desenvolvimento e Sintonia de compensadores

Analise e desenvolva compensadores de circuito fechado e avalie parâmetros de performance, como limites, tempo de subida e margens de estabilidade. Apare e linearize modelos Simulink não lineares. Você pode também modelar e analisar os efeitos de incertezas na performance e estabilidade dos seus modelos.

Tire proveito de técnicas de Bode Plot, Root Locus e outras técnicas de desenvolvimento linear de controle para automaticamente sintonizar controladores PID em um modelo de simulação ou teste em hardware. ferramentas pré-construídas possibilitam a sintonia descentralizada de controladores multivariáveis e aceleram estratégias avançadas de controle, como modelos preditivos de controle e controles robustos. Utilize métodos de otimização para computar ganhos de controladores para atender as restrições de limite e tempo de subida.

Desenvolvimento e simulação de lógica de supervisão

 

Utilize o Stateflow para modelar, desenvolver e simular lógicas de supervisão no seu sistema de controle, com agendamento de operações do controlador, controle do modo operacional do sistema e detecção de falhas, isolamento e recuperação (FDIR).

Utilize o editor gráfico para construir sua lógica como estado de máquina ou diagrama de fluxo. Você pode também combinar representações gráficas e tabulares, incluindo diagramas de transição de estado, diagramas de fluxo, tabelas de transição de estado e tabelas fato para modelar como seu sistema reage a eventos, condições temporais e sinais de dados externos. Visualize o comportamento do sistema durante a simulação através de diagramas de estado animados para destacar os estados ativos e transições em seu modelo.

Implementação em controladores embarcados

 

Uma vez desenvolvidos os algoritmos de seu sistema de controle, você poderá prepará-los para a implementação. Você pode especificar as propriedades dos tipos de dados de ponto fixo de seu projeto para prepará-lo para a implementação com aritmética de ponto fixo. Depois de verificar os algoritmos de controle em simulações de circuito fechado, você poderá implementá-los na produção de microcontroladores, PLCs e FPGAs, através da geração automática de código C, texto estruturado ou HDL.

É possível realizar testes contínuos e verificar o sistema. Realize também testes HIL (hardware-in-the loop) através de algoritmos de controle em um controlador integrado e rodando o modelo da planta em tempo real em um computador conectado ao controlador. Você poderá realizar verificações e testes adicionais em seu sistema de controle utilizando métodos de verificação formais.

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