PARÁMETROS DE LA SIMULACIÓN EN TIEMPO REAL EN PC
Los parámetros principales de Simulink 6.3 de Matlab 7.1 para ejecuciones del modelo del TGC en tiempo real en PC se aprecian en la Tabla 3.4.
Tabla 3.4 Parámetros de la simulación en tiempo real
o Parámetro Especificación
Solver/Tiempo de simulación
1 Tiempo inicial t0
2 Tiempo final t1
Solver/Opciones del solucionador
3 Tipo Paso fijo
4 Método de integración Ode3 (Bogacki-Shampine)
5 Periodo de muestreo restringido Sin restricción
6 Tamaño del paso fijo h = 0.001
7 Modo de tarea para los tiempo de muestreo Auto
Real-time Workshop/Selección de target
8* Archivo de destino del sistema Real-time Windows target (rtwin.tlc)
9 Lenguaje C
Elección de la configuración del modelo
La configuración de los parámetros de las simulaciones en tiempo libre y tiempo real son los mismos, excepto por dos:
8. Archivo de destino del sistema/Real-time Windows Target. Este archivo proporciona el software necesario que provee las fuentes de tiempo real del hardware de la PC. El Real-time Windows Target cuenta con un kernel cuya función es administrar los recursos de la PC para garantizar la ejecución en tiempo real.
10. Modo de simulación/Externo. Para ejecuciones en tiempo real en PC se utiliza el modo externo. Este modo permite la comunicación entre dos sistemas separados: un host y un target. El host es la computadora donde se localiza Simulink y el target es la misma computadora, donde el ejecutable creado por el Real-Time Workshop corre. El host transmite mensajes al target para aceptar cambio de datos. El target responde ejecutando la solicitud del la comunicación del modo externo.
La explicación del resto de los parámetros se localiza en la Sección 3.3.2.
GENERACIÓN Y EJECUCIÓN DEL MODELO TGC EN TIEMPO REAL EN PC
La generación y ejecución en tiempo real del código del modelo TGC y su sistema de control se representa en la Figura 3.83.
El modelo del TGC programado en Simulink es considerado un lenguaje de muy alto nivel (Very High Level Language –VHLL-). Por lo tanto, el Real-Time Workshop toma el modelo de Simulink y el código en Matlab para convertirlos a código en Lenguaje C, el cuál es un lenguaje de alto nivel (High Level Language –HLL-). Este código es compilado para generar el código ejecutable del modelo del TGC, el cual se denomina como Aplicación de Tiempo Real.
La ejecución en tiempo real es gobernada por el Real-Time Windows Target mediante un kernel, el cuál realiza tres acciones fundamentales: 1) Gestiona los recursos de la PC para garantizar que se realice la actualización del modelo antes que cualquier tarea del sistema operativo, 2) Intercepta las interrupciones del reloj de la PC para actualizar los cálculos de la aplicación de tiempo real, y 3) Envía los datos calculados al modelo TGC del diagrama de Simulink para su visualización, el cual opera en modo externo.
USO DEL ESCTGs PARA LA EJECUCIÓN DEL MODELO TGC EN TIEMPO LIBRE EN PC El uso del ESCTGs para la ejecución del modelo TGC en tiempo real (TR) en PC se describe en el diagrama de flujo de la Figura 3.84.
Inicio
Seleccionar Etapa de Operación
¿Etapa de Generación?
No
Si
Seleccionar Punto de Operación
Especificar la prueba a realizar
¿Graficar
resultados? Desplegar variables vs tiempo
Si
No
Fin
Elegir configuración de control
Ejecutar simulación en TR Compilar el modelo TGC
Se puede apreciar que este procedimiento es similar al mostrado en la Figura 3.72. La descripción de los pasos Seleccionar etapa de operación hasta Especificar la prueba a realizar son iguales en ambos procedimientos (tiempo libre y tiempo real). Además de la graficación de resultados como figuras de Matlab. Los pasos compilación y ejecución del modelo en TR son la discrepancia entre los procedimientos de la ejecución en TL y la ejecución en TR, por esta razón, en esta sección solo se describen estos dos pasos.
La opción Ejecutar en Tiempo real del ESCTGs despliega las características del experimento de simulación y proporciona los botones Compilar y Ejecutar en TR, como se muestra en la Figura 3.85.
Figura 3.85 Interfaz del modelo TGC en la opción Ejecutar en Tiempo, botón Compilar
En general, el botón Compilar realiza la transformación del modelo completo del TGC programado en Simulink y el código de Matlab en un archivo que contiene el mismo código pero en versión ejecutable. A esta nueva versión se le conoce como Aplicación de tiempo real. Al completarse la compilación, en la ventana de comando de Matlab se despliega un mensaje que indica que la compilación ha sido exitosa (Fig. 3.86).
Cabe señalar que ésta es una fase elemental para la ejecución del modelo TGC en TR. La versión anterior del modelo no permitía completar la traducción del código. Sin embargo, con la depuración realizada en este trabajo de tesis es posible completar satisfactoriamente esta paso del procedimiento de la ejecución del modelo TGC en tiempo real.
Figura 3.86 Señalización de compilación exitosa en la ventana de comando de Matlab
El botón Ejecutar en TR ejecuta automáticamente varias tareas que se describen a continuación. Para ejecuciones en TR, la barra de herramientas de Simulink que se muestra en la Figura 3.87 tiene una apariencia diferente.
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Figura 3.87 Barra de herramientas de Simulink acondicionado para ejecución en TR.
En la Figura 3.87 se presentan cuatro elementos principales: 1) Botón para iniciar simulación en TR, 2) Conexión al destino, 3) Tiempo de simulación y 4) Modo Externo. Primero, se conecta el código de TR al reloj de la PC mediante el kernel del Real-Time Windows Target y automáticamente se habilita el botón para iniciar la simulación en TR. Al realizar la conexión de destino, el código de TR está sincronizado con el reloj de la PC para garantizar que cada segundo transcurrido en la simulación del modelo TGC es un segundo de tiempo en la vida real. Simulink entra en un modo de espera hasta que el botón de inicio de la simulación se activa y se comienza la ejecución del modelo TGC en tiempo real, como se muestra en la Figura 3.88.
Figura 3.88 Modelo TGC ejecutándose en TR en Simulink.
Así como en la ejecución del modelo en TL, durante y al final de la simulación en TR es posible visualizar el comportamiento de las variables del modelo TGC y su sistema de control, mediante el código contenido en el bloque Monitoreo.