Aplicaciones y Usos de Matlab PDF

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Esta fue una investigación sobre los diferente ámbitos en los que se aprovecha el programa de Matlab como lo es en el área de sistemas de control y monitoreo, a la hora de registrar datos de un experimento y poder representarlos de manera ordenada y clara. También se explica como Matlab entra al áre...

Description

CENTRO DE ENSEÑANZA TÉCNICA Y SUPERIOR

Escuela de Ingeniería Programación Avanzada

Ejemplos de Aplicación de Matlab

Presenta: Juan Carlos Covarrubias Aladro Matrícula 29303

Mexicali, B.C., al 29 de enero del 2017

Ejemplos de Aplicación de Matlab

Ejemplo #1:

Muchas personas tienden a tener muchos problemas a la hora de llevar el registro de sus experimentos y también a la hora de tener que representarlos de una manera comprensible y ordenada. Sin embargo, este es un problema fácil de solucionar para Matlab, ya que cuenta con las herramientas necesarias para hacerlo fácil y rápido. El primer problema de aplicación de Matlab lo llamaremos, “Datos Experimentales”. Este es un ejemplo en donde Matlab nos es de gran utilidad, ya que el problema aquí es que debemos poder meter al programa datos del experimento que se está realizando y plasmarlos de una manera gráfica y simple para que la vista lo pueda analizar y comprender fácilmente. En Matlab es bastante fácil realizar esta tarea de pasar datos, ya que se pude hacer en el “guide” si es que los datos son pocos o importar los datos directamente desde Excel, ya que es más fácil hacerlo de esta manera si son muchos los datos y evita que revolvamos la información, como es en este caso particular. Este problema está metiendo los datos de una viga de concreto, en diferentes pesos, empezando desde 0 kg y se va aumentando cada intento con 2.5 kilogramos y además está llevando registro de la desviación central con 2 transductores. Por lo tanto, Matlab permite ingresar esta información en forma de vectores o matrices y una vez que el programa tiene ubicado la información en variables, se puede plasmar la información en una gráfica. Esto se realiza utilizando la función de “plot”, y nos permite modificar la gráfica de la manera que queramos para que quede más claro. Por ejemplo, en este caso, la gráfica utiliza un título, removió las líneas de la gráfica y utilizo puntos únicamente para darle otro estilo, nombro a las x como el peso que va aumentando y las y las nombro como las deflexiones, para que de esta manera la gráfica muestre la diferencia entre ambos. Me di cuenta que esta función de Matlab de poder representar los análisis y resultados de los experimentos de manera fácil, rápida y ordenada me podrá ser de gran utilidad en algún futuro en mi carrera como ingeniero, ya que así podre comparar resultados de experimentos que tenga que realizar sin problema alguno.

Ejemplo #2:

El siguiente ejemplo será sobre el diseño, pruebas y la implementación de sistemas de control. Los sistemas de control son un grupo de aparatos o dispositivos que cuya tarea es ordenar, dirigir o regular cómo se comporta un sistema, para que de esta manera disminuyan las probabilidades de fallo. Matlab cuenta con las herramientas para poder diseñar el sistema de control, dando la facilidad de la generación automática del código. Muchos ingenieros utilizan este programa ya que tiene buena flexibilidad de las herramientas para diferentes tipos de problemas en el control de sistemas. Sin embargo, si alguna tarea es complicada o más específica, Matlab te permite crear tu propia herramienta personalizada o algoritmo que se ajuste a tus necesidades. Un ejemplo más claro del control de sistemas podría ser en el campo de las energías renovables. Las turbinas eólicas llevan sistemas de control para varias cosas, una de ellas es para controlar la velocidad en la que giran las aspas. Porque las aspas de estas turbinas no están diseñadas para velocidades extremas, por lo tanto, se crea y se instala un sistema de control de potencia en el cual unos sensores detectan cuando la potencia del aire sube a un cierto nivel, en el cual el programa manda una orden de desacelerar la rotación de las aspas para que no se dañe el sistema. Por lo tanto, Matlab te permite crear el modelo que desees, diseñar el tipo de control, implementarlo en algún proceso, verifica el código para checar que este no contengo errores, y cuando todo esté listo podrás correr dicho sistema. También te permite hacer pruebas en tiempo real de tu algoritmo de control de dos maneras. La primer es implementando dicho algoritmo en algún hardware y conectando el prototipo. La segunda manera de correr pruebas en tiempo real es simulándolo en tiempo real a través de pruebas llamadas hardware-in-the-loop. Como mencione anteriormente este programa te permite buscar y verificar que no haya errores de diseño y si los hay te ayuda a corregirlos. Esto lo hace a través de una simulación en el desktop, para que no haya ningún problema y se pueda empezar a construir el hardware y empezar la producción del software. Otro ejemplo que pude encontrar del sistema de control fue el problema de tener que diseñar e implementar una válvula inteligente con un sistema de control para una maquinaria hidráulica bastante grande, una excavadora de 20 toneladas. Este problema se resolvió utilizando pruebas en tiempo real

para modelar y validar el sistema de control de dicha máquina. Después automáticamente se genera y corre un código en tiempo real con prototipos veloces. Los resultados de este experimento fueron impresionantes ya que acorto el tiempo del desarrollo del sistema en un 50 % utilizando aplicaciones de Mathworks como Matlab.

Ejemplo #3:

Matlab no solo sirve para usos de la ingeniería, sino que también tiene sus aplicaciones eficientes en el área de las finanzas. A través de Matlab se pueden desarrollar herramientas cuantitativas en un tiempo mucho más corto que si fuesen desarrolladas a través de Java, C, Visual Basic o algún otro lenguaje de menor nivel. Matlab llega a ser una herramienta que ahorra bastante tiempo en esta área, ya que cuando se está lidiando con grandes cantidades de números y con modelos analíticos sofisticados tener un programa con las herramientas con las que cuenta este es indispensable. Con Matlab podemos visualizar la información, hacer pruebas, realizar gráficas para ver los resultados de los cambios que se han hecho, todo en un mismo lugar, lo cual nos ahorra bastante tiempo y hace de la tarea algo menos tedioso. Para poder ejemplificar esta rama de Matlab veremos un problema situado en las finanzas. El problema es manejar y disminuir el riesgo en los mercados en una compañía de gran utilidad. La solución que provee Matlab es que a través del programa se puede procesar la información deseada, desarrollar el riesgo, los precios modelos y después emplear un panel de control interactivo para los analistas. Una de las ventajas de realizar estas tareas a través de este programa es que los cálculos que llevarían varias horas para completar y sin contar los errores de mano que se podrían llevar a cabo sin querer por la persona o las personas a cargo, errores que afectarían todo el proceso, en lugar de esto las tareas serian empleadas sin errores y en aproximadamente unos 30 segundos. Tambien que el programa puede reaccionar rápidamente y crear soluciones que los analistas tardarían meses en pensar y desarollar, se puede desarollar un nuevo modelo de negocios para un mercado completamente nuevo en cuestión de semanas

y si es solo una modificación relativamente pequeña al mercado, la respuesta se puede tener en pocas horas.

Imágenes

Ejemplo 1:

Ejemplo 2:

Ejemplo 3:

Referencias: Ejercicios de Matlab aplicados a la Ingeniería. (s.f). Recuperado de: http://aprendematlab.wikidot.com/ejercicios-de-matlab-aplicados-a-la-ingenieria

Verifying Control Design Through Simulation and Formal Verification Methods.(s.f). Recuperado de: https://es.mathworks.com/solutions/controlsystems/verifying-control-design-simulation.html

A2A Develops Comprehensive Risk Management Solution for Energy Markets. (s.f).Recuperado de: https://es.mathworks.com/company/user_stories/a2a-developscomprehensive-risk-management-solution-for-energy-markets.html...