002- Categorias De Modelos

Categorías de modelos Modelado y simulación de sistemas mecatrónicos M. en C. Juan Carlos Guzmán Salgado UPIITA - IPN

Variantes de modelos En el dominio del diseño de sistemas se emplean una gran variedad y tipos de modelos que representan diferentes perspectivas del sistema mecatrónico bajo consideración. Cada perspectiva o enfoque describe diferentes propiedades del mismo sistema. Ejemplo: Resistencia, capacitor Corriente, voltaje, temperatura, materiales, flujo, etc.

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Tipos de Modelos Modelos cualitativos Es el nivel más abstracto el sistema se describe usando sólo atributos cualitativos. Los aspectos importantes del modelo incluyen definir el comportamiento del sistema respecto al entorno (usuario) y asignación de tareas a realizar como “funciones”.

Modelos cuantitativos Se debe poner atención al flujo de energía, de la señales, la dinámica interna y entre las funciones definidas en el modelo cualitativo. Gran variedad de dominios físicos involucrados. Poner atención a la interacción entre elementos de diferentes dominios físicos.

Modelos cuantitativos Modelos cuantitativos Se debe poner atención al flujo de energía, de la señales, la dinámica interna y entre las funciones definidas en el modelo cualitativo. Gran variedad de dominios físicos involucrados. Poner atención a la interacción entre elementos de diferentes dominios físicos.

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Desarrollo de Modelos Para desarrollar modelos en varios dominios físicos existen pocos metodologías adecuadas: Modelado experimental Modelado físico Modelado de sistemas con parámetros concentrados  Sistemas en un solo dominio físico  Sistemas pequeños en 1 o 2 dimensiones  Ecuaciones lineales Basado en energía, formalismo de Lagrange  Sistemas pequeños  Ecuaciones no lineales

Modelado estructural Modelado multipuertos  Orientado a objetos  Sistemas grandes

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Modelado físico Utiliza las leyes de la física para describir el comportamiento y el mecanismo de acción de un sistema o componente. Sistema físico. Modelo físico ideal. Modelo matemático ideal. Modelo matemático reducido.

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Modelado estructural Se caracteriza por los modelos básicos utilizados y la estructura de la conexión entre los modelos básicos. Diagramas de circuitos Grafos de estados Diagramas de cuerpos múltiples Elementos finitos Diagramas de bloques Gráfos de unión (Bond graphs) Redes de petri

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Modelado experimental Consiste en el desarrollo de modelos matemáticos de sistemas dinámicos con base en datos medidos, o por lo menos, proporcionando parámetros a modelos existentes.

Identificación

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Modelos Matemáticos El resultado final de la aplicación de las metodologías de modelado

son Ecuaciones Diferenciales Algebraicas. Formulación matemática del modelo EDA representan un modelo matemático independiente del dominio y representa todos los fenómenos físicos del sistema.

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Modelos Computacionales La introducción de los sistemas de cómputo en los últimos años ha permitido que el modelado y la simulación haya tomado relevancia en la mayoría de disciplinas de la ingeniería. Los modelos permiten entender las relaciones internas de los sistemas y hacer predicciones acerca de su comportamiento. La simulación se emplea como sustituto de los experimentos.

Ventajas: Costo No destructivo Repetible Controlables Monitoreable Tiempo de ejecución Moral

Desventajas: Modelado Validación Verificación Exactitud

Sistema: Es una combinación de componentes que actúan

conjuntamente para alcanzar un objetivo específico. Modelo: representación mínima de un sistema, existen diversas clases de modelos, por ejemplo matemáticos, heurísticos, lógicos, gráficos, tabulares, mentales, etc. El modelado es de gran importancia cuando se refiere a diseño y construcción de sistemas.

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Bibliografía Sistemas mecatrónicos, modelado y simulación con HDLs; George

Pelz; Ed. Limusa. Continuous System Modeling, Francois E. Cellier, Springer Verlag Modeling of Dynamic Systems, Lennart Ljung, Ed. Prentice Hall Mechatronic system design, Methods, Models, Concepts. Klaus Janschek

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