Aplicaciones en tiempo real (Matlab)

Real time windows target

Resumen

Matlab presenta una aplicación para hacer simulaciones en tiempo real, esta toolbox es Real Time Windows Target. Esta herramienta presenta diferentes aplicaciones como control en tiempo real, simulación en tiempo real para plantas fisicas como por ejemplo turbinas de avion, modelamiento de sistemas fisicos.

En si, Real Time Windows Target es una solucion aplicada en computadores para prototipos y pruebas en sistema real, donde permite realizar visuallizaciones de señales con el bloque de osciloscopios de simulink, modificacion de parámetros y control en tiempo real.

Introducción

La toolbox Real time Target es una herramienta de Matlab que permite adquirir y generar señales en tiempo real. En el siguiente informe, daremos una breve explicación sobre el funcionamiento y manejo de dicha herramienta.

La comunicación entre el equipo y el hardware exterior se realiza por medio de una tarjeta de adquision de datos, en este caso DAQ (Nacional Instruments PCI 6025E) la cual permite operar con señales de entrada y/o salidas analogas y digitales.

CARACTERISTICAS Y REQUERIMIENTOS DEL REAL TIME WINDOWS TARGET

Para poder realizar aplicaciones en tiempo real es necesario que el computador pose alas siguientes características:

Un código compilador el cual es generado de un código C usando el compilador Visual C/C++
Debe tener una relación con el modelo del Simulink, el cual tiene un contenido ejecutable de todos los componentes de la herramienta simulink de matlab como :

Conexiones entre bloques

Dependencias de tiempos

Variables en los bloques del simulink

Relación con el Kernel, donde el ejecutable debe ser cargado y ejecutado directamente por el Real Time Windows Target kernel, de lo contrario no puede ser ejecutado. El driver de modo kernel intercepta llas interrupciones de tiempo del reloj de computador, manteniéndolas para operaciones del sistema windows y asegura la ejecución en tiempo real de las aplicaciones en tiempo real.
El checksum es utilizado por el kernel para determinar la estructura del modelo simulink en el momento de la generación del código, el cual es consistente con la estructura de la aplicación en tiempo real durante la ejecución, es decir, este se asegura que cuando se cambian los parámetros durante la ejecución el modelo de simulink realice un correcto mapeo de los parámetros modificados en las locaciones de memoria correctas durante la aplicación en tiempo real.

DIFERENCIAS ENTRE REAL TIME WORSHOP Y REAL TIME WINDOWS TARGET

Real Time Windows Target esta diseñado para operar con una gran flexibilidad y rapidez durante la creación de modelos a simular, esta ventaja permite modificar parámetros durante la ejecución en tiempo real, incrementando el tamaño de código generado.

Real Time Workshop posee otros códigos de formatos los cuales pueden generar códigos más compactos necesitados para aplicaciones especificas.

PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN Y ADQUISICIÓN DE SEÑALES EN TIEMPO REAL

Como primera medida debemos crarun archivo con extensión mdl en el simulink de matlab, el cual nos sirve para la generación y adquisición de las señales en tiempo real (Figura 1).

Figura 1

Cabe decir que podemos ajustar los parámetros de cada componente según sea el requerido por la aplicación, a continuación se mostrara las ventanas de configuración de los bloques descritos en la figura1

Fig 2. Configuración generador señales

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Fig 3. Configuración funcion transferencia

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Fig 4. Configuración del Osciloscopio

Fig 5. Configuración ejes del Osciloscopio

Seguidamente ingresamos en la pestaña de simulación cambiandola a modo externo y a la vez modificamos los paramentros de simulación en tiempo real entrando en solver y real time worshop (Fig 6 y Fig 7).

Aquí (fig. 6) se configura el tiempo de inicio y culminacion de la simulación. Se ajusta el tamaño de paso fijo debido a que R.T.Workshop no soporta tamaños de paso variable. En la pestaña de RTWorkshop se selecciona el archivo que genera el codigo c el cual debe ser compatible con Windows el cual es trwin.tlc .

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Fig 6 Configuracion Solver

Fig 7. Configuración RT Workshop

Una vez configurada la ventana de simulación de parámetros, accedemos al panel de control de modo externo ubicado en el menú de simulink TOOLS, en donde se configura el archivo para la interfase externa el cual será Win_tgt.

Se carga el archivo y como resultado se obtiene la visualización de la señal en tiempo real en el osciloscopio del simulink.

Para adquirir señales por el RT Windows Target se realiza lo siguiente:

En la librería de simulink seleccionamos el modo real time windows target en donde aparece los bloques de I/O analogos y digitales, seleccionamos el bloque de entrada análoga junto con un scope en un nuevo archivo .mdl como se muestra en la figura 7 y figura 8.

Fig. 7 Diagrama de bloques para adquirir datos

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Fig.8 Menu R.T.W.Target en la librería de simulink

Una vez seleccionados ambos bloques, hacemos doble clic en el bloque de entrada analoga, allí se selecciona la tarjeta con la que desea trabajar para este caso es PCI 6025E de National Instruments, hecho esto, se introduce el tiempo de muestreo, los canales a utilizar, el rango de voltaje de entrada a utilizar, tal como se muestra en la figura 9.

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

Fig.9 Configuración entrada análoga

Se configura de nuevo el archivo Win_tgt, se genera el codigo c y se ejecuta el programa.

RIGOBERTO HERNANDO OLARTE

ING Mecatrónico. BUCARAMANGA – SANTANDER – COLOMBIA