MATLAB, Simulink y Simscape para el diseño de sistemas mecatrónicos

Diseño, optimización y verificación de sistemas mecatrónicos

El desarrollo de sistemas mecatrónicos requiere la integración de subsistemas físicos con sistemas de control y software embebido. Los ingenieros utilizan el diseño basado en modelos para modelar, simular y verificar sistemas mecatrónicos multidisciplinares desde el desarrollo inicial hasta la producción.

Con MATLAB®, Simulink® y Simscape™ es posible:

  • Comprender las interacciones complejas del sistema, desde el diseño de algoritmos hasta el comportamiento de la planta.
  • Acelerar el desarrollo trabajando en paralelo con varios equipos.
  • Predecir y optimizar el rendimiento del sistema.
  • Mejorar la calidad de los sistemas mecatrónicos y probarlos utilizando menos prototipos de hardware.
  • Eliminar los errores de codificación manual mediante la generación automática de código a partir de los modelos de simulación.
  • Mantener la trazabilidad desde los requisitos al diseño y al código.
  • Reutilizar los modelos de diseño como gemelos digitales operativos.

"El uso de Simulink para el diseño basado en modelos nos permite desarrollar los sofisticados controles neumáticos necesarios para Bionic Handling Assistant y otros diseños mecatrónicos. Con Simulink PLC Coder, ahora es mucho más fácil pasar de un diseño a un producto."

Dr. Rüdiger Neumann, Festo

Uso de MATLAB, Simulink y Simscape para el diseño de sistemas mecatrónicos

Modelado

Utilice Simscape para desarrollar modelos a nivel de sistema o de componentes para representar las partes físicas del sistema en los dominios eléctrico, mecánico o de fluidos. Importe diseños de archivos CAD existentes para visualizar componentes físicos 3D y subcircuitos SPICE para incorporar el comportamiento específico del fabricante. Optimice el rendimiento del sistema y detecte los errores de integración en una fase temprana del desarrollo mediante la simulación. Reoriente los modelos de simulación para la puesta en servicio virtual o para gemelos digitales operativos.


Diseño de sistemas de control y lógica de supervisión

Linealice modelos físicos no lineales para desarrollar sistemas de control de bucle cerrado con técnicas de control lineal, como diagramas de Bode o lugar geométrico de las raíces, o bien utilice estrategias de control avanzadas, como el control predictivo de modelos o el control robusto. Aproveche las funciones prediseñadas y las herramientas interactivas para ajustar y optimizar automáticamente los controladores de forma que se cumplan los requisitos de rendimiento y las restricciones de estabilidad del sistema. Analice características de rendimiento y estabilidad clave en los dominios de la frecuencia y el tiempo, como sobreimpulso, tiempo de subida, margen de fase y margen de ganancia.

Desarrolle y verifique máquinas de estado para el control de supervisión y la gestión de errores. Utilice la animación gráfica para analizar y depurar la lógica de supervisión durante la ejecución e identificar posibles errores de diseño.


Pruebas hardware in-the-loop y prototipado de control rápido

Perfeccione sus algoritmos mediante el prototipado de control rápido (RCP, por sus siglas en inglés) y prepárelos para su entorno de producción. Utilice simulaciones hardware-in-the-loop (HIL) de su modelo de planta y entorno para reducir los prototipos físicos. Ejecute simulaciones en tiempo real en hardware Speedgoat y analice los resultados en MATLAB para mejorar el rendimiento de su sistema mecatrónico.


Generación de código de producción

Elimine los errores de codificación manual generando automáticamente código C, C++, IEC 61131-3 (texto estructurado y diagrama de escalera), CUDA®, Verilog® o VHDL directamente desde MATLAB y Simulink. Aproveche las herramientas de diseño en punto fijo y punto flotante para investigar los tradeoffs de rendimiento. Integre el código independiente de hardware generado en el entorno de desarrollo integrado (IDE) de su plataforma de PLC para el despliegue en su hardware en tiempo real y la depuración online.


Verificación y validación

Cree, importe y gestione los requisitos de su modelo para mantener la trazabilidad en diseños, pruebas y código generado. Demuestre que los diseños cumplen con los requisitos, genere automáticamente casos de prueba de cobertura de modelos y mejore la calidad de los diseños a lo largo de todo el proceso de desarrollo utilizando métodos de prueba formales. Compruebe la conformidad de modelos y código mediante métodos formales y análisis estáticos. Encuentre bugs y pruebe la ausencia de errores en tiempo de ejecución críticos con los análisis de código estático. Cree los informes y artefactos necesarios para certificar los estándares de la industria, tales como IEC 61508, ISO 26262 y DO-178.