Simulink

Características principales

  • Editor gráfico para crear y gestionar diagramas de bloques jerárquicos
  • Bibliotecas de bloques predefinidos para modelar sistemas continuos y discretos
  • Motor de simulación con solvers de ecuaciones diferenciales ordinarias de paso fijo y paso variable
  • Scopes y data displays para ver los resultados de la simulación
  • Herramientas de gestión de proyectos y datos para administrar los archivos y los datos del modelo
  • Herramientas de análisis de modelos para perfeccionar la arquitectura del modelo y aumentar la velocidad de simulación
  • Bloque MATLAB Function para importar algoritmos de MATLAB en modelos
  • Legacy Code Tool para importar código C y C++ a los modelos

Creación del modelo

Simulink® ofrece un conjunto de bloques predefinidos que se pueden combinar a fin de crear un diagrama de bloques detallado de un sistema. Las herramientas de modelado jerárquico, gestión de datos y personalización de subsistemas permiten representar hasta los sistemas más complejos de forma concisa y precisa.

Selección de bloques

Simulink Library Browser contiene una biblioteca de bloques empleados habitualmente para modelar un sistema. Esto incluye:

  • Bloques dinámicos continuos y discretos, como Integration y Unit Delay
  • Bloques de algoritmos, como Sum, Product y Lookup Table
  • Bloques estructurales, como MUX, Switch y Bus Selector

Es posible crear funciones personalizadas mediante el uso de estos bloques o a través de la incorporación de código manual de MATLAB®, C, Fortran o Ada en el modelo.

Los bloques personalizados se pueden almacenar en sus propias bibliotecas dentro de Simulink Library Browser.

Los productos complementarios de Simulink permiten incorporar componentes especializados para aplicaciones aeroespaciales, comunicaciones, control PID, lógica de control, procesamiento de señales, vídeo e imagen y otras aplicaciones. También existen productos complementarios para el modelado de sistemas físicos con componentes mecánicos, eléctricos e hidráulicos.

Simulink Library Browser
Expandir Simulink Library Browser.

Incorporación de algoritmos de MATLAB a un modelo de Simulink 2:04
Utilice el bloque MATLAB® Function para incorporar código de MATLAB a un modelo de Simulink®.

Creación y edición del modelo

Para crear un modelo, se arrastran bloques desde Simulink Library Browser hasta el Simulink Editor. A continuación, se conectan estos bloques con líneas de señales para establecer relaciones matemáticas entre los componentes del sistema. Las herramientas de formato gráficas, como las guías inteligentes y el enrutamiento de señales inteligente, le ayudarán a controlar el aspecto del modelo a medida que lo cree. Es posible agregar jerarquías mediante el encapsulamiento de un grupo de bloques y señales a modo de subsistema en un único bloque.

El Simulink Editor le ofrece un control total sobre lo que se ve y se utiliza en el modelo. Por ejemplo, permite añadir comandos y submenús a los menús del editor y los menús contextuales. También es posible agregar una interfaz personalizada a un subsistema o modelo mediante el uso de una máscara que oculte el contenido del subsistema y le proporcione su icono y un cuadro de diálogo de parámetros propios.

Introducción a Simulink 3:20
Construya y simule un modelo.

Creación y enmascaramiento de subsistemas 3:09
Cree una jerarquía y modularice el comportamiento de un sistema mediante subsistemas.

Navegación por la jerarquía del modelo

La barra Explorer y Model Browser de Simulink le ayudarán a navegar por el modelo. La barra del explorador indica el nivel de jerarquía que se está visualizando y permite moverse hacia arriba y hacia abajo por ella. Model Browser proporciona una vista completa de árbol jerárquico del modelo y, al igual que la barra del explorador, se puede utilizar para moverse por los niveles de la jerarquía.

Navegar un Modelo Jerárquico 1:46
Vea cómo la barra del explorador, las ventanas con pestañas y Model Browser le ayudan a navegar por un modelo jerárquico.

Gestión de señales y parámetros

Los modelos de Simulink contienen tanto señales como parámetros. Las señales son datos que varían con el tiempo y se representan mediante las líneas que conectan los bloques. Los parámetros son coeficientes que definen la dinámica y el comportamiento del sistema.

Simulink le ayudará a determinar los siguientes atributos de señales y parámetros:

  • Tipo de datos: single, double, enteros de 8, 16 o 32 bits con o sin signo, booleanos, enumeraciones o decoma fija
  • Dimensiones: escalares, vectoriales, matriciales, N-D o matrices de tamaño variable
  • Complejidad: valores reales o complejos
  • Rango mínimo y máximo, valor inicial y unidades de ingeniería

Si decide no especificar los atributos de datos, Simulink los determinará automáticamente mediante algoritmos de propagación y realizará pruebas de coherencia a fin de garantizar la integridad de los datos.

Los atributos de señales y parámetros pueden especificarse directamente en el modelo o en un diccionario de datos independiente. Después, se emplea Model Explorer para organizar, ver, modificar y agregar datos sin tener que navegar por todo el modelo.

Cuadro de diálogo de bloque con la pestaña de atributos de señal.
Expandir Cuadro de diálogo de bloque con la pestaña de atributos de señal.
Simulink Model Explorer.
Expandir Simulink Model Explorer.

Simulación del modelo

Es posible simular el comportamiento dinámico del sistema y ver los resultados a medida que se ejecuta la simulación. Para garantizar la velocidad y la precisión de la simulación, Simulink proporciona solvers de ecuaciones diferenciales ordinarias de paso fijo y paso variable, un depurador gráfico y un analizador de rendimiento de modelos.

Selección de un solver

Los solvers son algoritmos de integración numérica que calculan la dinámica del sistema a lo largo del tiempo utilizando la información que contiene el modelo. Simulink ofrece solvers compatibles con la simulación de una amplia gama de sistemas, incluidos sistemas de tiempo continuo (analógicos), de tiempo discreto (digitales), híbridos (señal mixta) y sistemas multifrecuencia de cualquier tamaño.

Estos solvers pueden simular sistemas stiff y sistemas con discontinuidades. Es posible especificar opciones de simulación, incluido el tipo y las propiedades del solver, los tiempos de inicio y detención de la simulación, y la opción de cargar o guardar los datos de simulación. También se puede establecer información de optimización y diagnóstico. Cabe la posibilidad de guardar distintas combinaciones de opciones con el modelo.

Cuadro de diálogo de parámetros de configuración con el panel del solver.
Expandir Cuadro de diálogo de parámetros de configuración con el panel del solver.

Ejecución de la simulación

La simulación se puede ejecutar de forma interactiva desde el editor de Simulink o de forma sistemática desde la línea de comandos de MATLAB. Existen los siguientes modos de simulación:

  • Normal (por omisión), que simula el modelo interpretándolo.
  • Accelerator, que aumenta el rendimiento de la simulación mediante la creación y ejecución de código específico compilado a la vez que ofrece aún flexibilidad para cambiar los parámetros del modelo durante la simulación.
  • Rapid Accelerator, que puede simular modelos con mayor velocidad que el modo Accelerator mediante la creación de un ejecutable que puede ejecutarse fuera de Simulink en un segundo núcleo de procesamiento.

A fin de reducir el tiempo necesario para ejecutar varias simulaciones, se pueden ejecutar en paralelo, en un equipo con varios núcleos o en un clúster.

Introducción a la ejecución de varias simulaciones de Simulink en paralelo 2:29
Uso de parfor para acelerar varias ejecuciones de simulación

Análisis de los resultados de la simulación

Tras ejecutar una simulación, se pueden analizar los resultados en MATLAB y Simulink. Simulink incluye herramientas de depuración para ayudarle a entender el comportamiento de la simulación.

Visualización de los resultados de la simulación

El comportamiento de la simulación se puede visualizar observando las señales con las pantallas y scopes que ofrece Simulink. También se pueden ver los datos de la simulación mediante Simulation Data Inspector, donde se pueden comparar varias señales de distintas ejecuciones de la simulación.

Si lo prefiere, puede crear pantallas HMI personalizadas mediante MATLAB, o bien registrar señales en el espacio de trabajo de MATLAB a fin de ver y analizar los datos a través de los algoritmos y las herramientas de visualización de MATLAB.

Visualización de resultados de simulación 2:51
Visualice los resultados de la simulación utilizando osciloscopios y visores.

Depuración de la simulación

Simulink admite la depuración mediante Simulation Stepper, que permite retroceder y avanzar por la simulación visualizando los datos en los scopes o inspeccionando cómo y cuándo cambia de estado el sistema.

Gracias al depurador de Simulink, podrá avanzar método por método en la simulación y examinar los resultados de la ejecución de cada método. A medida que avance la simulación del modelo, podrá ver información sobre los estados de los bloques, las entradas y salidas de bloques, y la ejecución de métodos de bloque en el Simulink Editor.

Rebobinado de una Simulación 1:29
Retroceda y avance paso a paso por la simulación a fin de analizar el comportamiento del sistema.

Gestión de proyectos

Simulink ofrece herramientas para ayudarle a gestionar los archivos y componentes del proyecto, así como grandes cantidades de datos.

Gestión de archivos relacionados con el proyecto

Simulink Projects es una herramienta interactiva para administrar los archivos de proyecto y conectar con el software de control de versiones. La herramienta Simulink Projects fomenta la colaboración entre equipos, ya que permite:

  • Localizar todos los archivos relacionados con el proyecto
  • Crear accesos directos para acceder a operaciones comunes, así como iniciar y cerrar proyectos
  • Etiquetar los archivos modificados con vistas a la revisión por parte de compañeros
  • Compartir proyectos mediante Apache Subversion® (SVN), una herramienta externa de control de versiones

Simulink Projects ofrece conectividad con herramientas para el control de código fuente, el control de versiones, la gestión de la configuración de software (SCM), la gestión del ciclo de vida de productos (PLM) y la gestión del ciclo de vida de aplicaciones (ALM). Es posible crear un adaptador personalizado para otras herramientas de control de fuentes mediante Source Control SDK de Simulink Projects.

Colaboración de equipos con Proyectos con Simulink 1:14
Visión general de colaboración de equipos con proyectos con Simulink

Creación de componentes de diseño

Simulink facilita el diseño modular y el modelado basado en componentes. También es posible segmentar el modelo en componentes de diseño para modelar, simular y verificar cada uno de los componentes por separado. Se pueden guardar los componentes como subsistemas en una biblioteca, o bien utilizar la referenciación de modelos para guardar los componentes como modelos independientes. Los miembros del equipo pueden entonces trabajar en estos componentes de forma paralela.

Es posible gestionar variantes de diseño en el mismo modelo mediante Model Variants y Variant Subsystems. Esta función simplifica la creación y la gestión de diseños que comparten componentes, ya que un único modelo puede representar una familia completa de diseños.

Diseño modular con modelos de referencia 2:49
Examinar el valor de referencia del modelo para modelado basado en componentes

Uso de Variant Subsystems 3:38
Uso de Variant Subsystems para cambiar entre diferentes opciones de diseño

Gestión de datos a gran escala

Simulink proporciona las señales de bus para gestionar un conjunto extenso de datos de señales en el modelo. Con las señales de bus, se pueden consolidar varias señales en un objeto, lo cual facilita la conexión de esas señales con otro bloque. También se puede definir una matriz de buses para gestionar un grupo de objetos de bus dentro de un paquete.

Model Explorer es una herramienta gráfica de diccionario de datos que ayuda a organizar, ver y modificar datos, además de añadirlos, en los modelos de Simulink. Desde Model Explorer es posible:

  • Personalizar la interfaz para mostrar únicamente los datos y las propiedades que se desea ver
  • Controlar el ámbito de los datos para definir qué componentes tienen acceso a ellos

Conexión con hardware

Cabe la posibilidad de conectar el modelo de Simulink con hardware para la generación rápida de prototipos, la simulación hardware-in the-loop (HIL) y el despliegue en un sistema embebido.

Ejecución de simulaciones en hardware

Simulink proporciona compatibilidad integrada para la creación de prototipos, la realización de tests y la ejecución de modelos en plataformas de hardware de bajo coste, como Arduino®, LEGO® MINDSTORMS® NXT, PandaBoard y BeagleBoard. Puede diseñar algoritmos en Simulink para sistemas de control, robótica, procesamiento de audio y aplicaciones de visión artificial, así como observar su rendimiento en tiempo real.

Con Real-Time Windows Target, podrá ejecutar modelos de Simulink en tiempo real en equipos con Microsoft® Windows® y conectar con diversas placas E/S a fin de crear y controlar un sistema en tiempo real. Para ejecutar el modelo en tiempo real en un equipo, se puede recurrir a xPC Target para la simulación HIL, la creación rápida de prototipos de control y otras aplicaciones de pruebas en tiempo real. Consulte xPC Target Turnkey para ver las plataformas de hardware disponibles.

Introducción al soporte de Simulink para hardware de bajo coste 1:55
Simulink proporciona soporte para prototipado, pruebas y modelos en hardware de bajo coste, como, Arduino, LEGO MINDSTRORMS NXT y Raspberry Pi.

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MATLAB and Simulink resources for Arduino, LEGO, and Raspberry Pi

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Generación de código

Los modelos de Simulink se pueden configurar y dejar listos para la generación de código. Mediante el uso de Simulink con productos de generación de código complementarios, es posible generar código C y C++, HDL o PLC directamente desde el modelo.

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