introducciÓn a xcos (scilab) · 1. nota parte de este documento es una traducción de la página...
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INTRODUCCIÓN A XCOS (SCILAB)
CREACIÓN Y RESOLUCIÓN DE MODELOS CON XCOS (SCILAB)
Noviembre 2012
www.cacheme.org
Índice de Contenido
1. NOTA ........................................................................................................... 2
2. INTRODUCCIÓN. ........................................................................................ 2
3. “Superbloques” y “Enmascaramiento” para el RCTA. .................................. 2
3.1. Creación de un superbloque. ................................................................ 2
3.2. Enmascaramiento del superbloque. ...................................................... 5
4. UNIÓN ENTRE SCILAB Y XCOS. ............................................................. 10
4.1. Asignar contexto ................................................................................. 10
4.2. Bloques de unión ................................................................................ 11
Videos recomendados en la red: ...................................................................... 16
Bibliografía: ...................................................................................................... 16
1. NOTA
Parte de este documento es una traducción de la página de ayuda de Scilab,
http://help.scilab.org/, que explica el funcionamiento del entorno de Xcos.
Este documento pretende ayudar a los usuarios hispano hablantes a utilizar el
programa, conociendo en primer lugar las opciones y características que este
ofrece.
¡Esperamos que os sea de utilidad!
2. INTRODUCCIÓN.
Vistas en el manual anterior todas las opciones que ofrece el entorno de
programación gráfica de Xcos, se utilizará todo lo aprendido para resolver
problemas más o menos complejos de Ingeniería Química e Ingeniería
Ambiental. Este manual completa el video de enmascaramiento de
subsistemas al que se puede acceder desde www.cacheme.org.
Además siguiendo con el guion se tratarán de hacer los diagramas de bloques
más sencillos gracias a las opciones de creación y enmascaramiento de
subsistemas (superbloques), así como las opciones que aúnan los entornos de
Xcos con Scilab.
3. “Superbloques” y “Enmascaramiento” para el RCTA.
3.1. Creación de un superbloque.
Ya se vio en la unidad anterior cómo resolver las ecuaciones de un sistema
formado por un reactor continuo de tanque agitado gracias a Xcos, donde varía
la altura del nivel del líquido del tanque y su temperatura, la figura 1 muestra el
problema resuelto:
Figura 1. Resolución del diagrama RCTA.
Figura 2. Esquema de un RCTA.
No obstante, este diagrama es difícil de entender para alguien que no haya
creado el sistema, de manera que al trabajar de esta forma, para modificar
alguno de los parámetros y realizar varias simulaciones, es una tarea ardua
que requiere de un gran esfuerzo. Es por ello que el problema se va a modificar
de manera que a partir de ahora se trabajará mediante el uso de superbloques,
que dan al programa mayor claridad y facilidad de trabajo.
Recuerda: Etiqueta todas las señales para no perder información cuando se
crea el subsistema.
Se seleccionan todos los bloques y enlaces que se desean que entren dentro
del superbloque y clicamos en la pestaña “Editar” de Xcos, seleccionando la
opción “Región al Superbloque”.
Figura 3. Realizar superbloque.
Gracias a esta opción se tiene el problema resuelto de forma mucho más clara,
dónde sólo se ven las entradas y salidas del sistema, y no el método de
resolución.
Figura 4. Diagrama del RCTA con el superbloque.
Recuerda: para ver de nuevo los bloques de resolución haz doble click sobre
el subsistema y con el botón derecho sobre el bloque selecciona la opción de
mirar debajo de la máscara.
Llegados a este momento un usuario del programa podría seleccionar las
entradas y salidas del problema sin necesidad de entender cómo se ha resuelto
el problema, y sin la abrumadora visión que provoca el enredo de bloques.
3.2. Enmascaramiento del superbloque.
Mayor facilidad de manejo del programa creado tras hacer el superbloque, lo
proporciona el enmascaramiento. Esta opción de Xcos proporciona al
superbloque identidad propia, como la que tienen el resto de bloques del
programa. De esta forma se puede acceder a las opciones del bloque, una vez
desarrollaras estas, para cambiar los parámetros del sistema sin necesidad de
cambiar los bloques que componen el problema. Se puede además editar la
documentación que acompañará al bloque creado, así como la imagen (icono)
que tiene este.
Todo ello da la visión al usuario de un bloque que atiende a las necesidades
del problema, sin tener que conocer para nada cómo se resuelve este. Podrá
cambiar además de las entradas y salidas del sistema, los parámetros de este,
como podría ser en el caso del RCTA el volumen del reactor o la densidad de
líquido. Gracias a esto Xcos convierte la resolución del problema en una
potente herramienta de simulación, en la cual cambiar los parámetros del
sistema es tan sencillo como introducirlos.
Para acceder a estas opciones se pulsa con el botón derecho del ratón sobre el
subsistema y se elige la opción de “Mascara de superbloque” y “crear”.
Figura 5. Creación de la máscara del superbloque.
Tras acceder a las opciones del enmascaramiento, aparece una ventana de
diálogo que permite crear el bloque del reactor a partir del superbloque. El
cuadro de diálogo da opción de establecer los parámetros a introducir.
Figura 6. Editor de la máscara.
Al cambiar el número de filas a 2, una nueva línea para las variables aparece.
Si haces click en "nombre de la variable" bajo "los nombres de variables",
obtendrás una lista desplegable de modo que se puede elegir una variable de
la lista si hay más de una en el superbloque. Se hace doble clic en "nombre de
la variable" bajo "Descripción de variables" hecho que permite cambiar la
descripción. Si la opción "Editable" está seleccionada, se abrirá una ventana
para editar el valor de la variable.
A diferencia de Simulink®, para cambiar el aspecto del superbloque, no se
hace a través de las opciones de enmascaramiento, sino con las opciones de
edición. Para ello, se pulsa sobre el bloque con el botón derecho y en la opción
de formato se pulsa sobre “editar”.
Figura 7. Edición del superbloque.
Aparece entonces un cuadro de diálogo donde se puede editar varias
características del bloque, como el texto que muestra, o los colores de este.
Además puedes hacer que se vea un icono previamente dibujado si se
selecciona la pestaña de color de relleno incluyendo a continuación la “Image
path”, tal como se muestra en la figura 8.
Figura 8. Cambio de aspecto del superbloque.
Figura 9. Superbloque enmascarado.
4. UNIÓN ENTRE SCILAB Y XCOS.
Figura 10. Unión entre Scilab y Xcos
4.1. Asignar contexto
La opción de asignar contexto realiza un vínculo entre Xcos y Scilab, de
manera que se ejecute un archivo de función de Scilab antes de que se simule
el diagrama de bloques una vez pulsado el “ejecutar” de Xcos.
Este artículo abre el siguiente cuadro de diálogo en el que puede escribir la
secuencia de valores de los diferentes parámetros o bien el nombre del archivo
de función de Scilab que se ejecutará antes del diagrama de bloques de Xcos,
al igual que se hacía en el apartado de “InitFcn” de Simulink®.
Recuerda: Puedes introducir aquí las instrucciones de Scilab para definir los
parámetros simbólicos Xcos utilizados en las definiciones de los bloques o para
hacer lo que quieras. (InitFcn en Simulink®)
Estas instrucciones se evalúan cada vez que se carga el diagrama. Si cambias
el valor de algunos parámetros Xcos simbólicos en el contexto, todos los
bloques que contienen este parámetro simbólico se actualizan cuando se haga
‘clic’ en Aceptar.
Recuerda: Introduce en el cuadro el valor de todas los parámetros antes de
utilizar su símbolo en cualquier bloque, ya que Xcos no acepta ningún símbolo
no numérico que no haya sido definido previamente.
4.2. Bloques de unión
Bloque WFILE_f (“To File”)
Este bloque permite escribir los resultados de obtenidos en un diagrama de
bloques de Xcos a través de una señal. Al unir el enlace al bloque y ejecutar,
los datos que este transporta se guardan en un archivo de Scilab.
Figura 11. Cuadro de diálogo de bloque WFILE.
Al abrir el cuadro de diálogo se pueden seleccionar las siguientes opciones:
Tamaño de entrada
Esto fija el tamaño de entrada.
Propiedades: Tipo 'vec' de tamaño 1.
Nombre del archivo
Es una cadena de caracteres que define el nombre del archivo.
Propiedades: El tipo 'string' de tamaño 1.
Formato de salida
Es una cadena de caracteres que define el formato en que se escribe el
archivo.
Tamaño del búfer
Para mejorar la eficiencia, es posible amortiguar los datos de entrada.
Bloque TOWS_c (“To Workspace”)
Este bloque se utiliza para poder utilizar los datos de una señal en el espacio
de trabajo de Scilab.
Figura 12. Cuadro de diálogo del bloque TOWS
Tamaño del búfer
Ajusta el tamaño de la memoria de entrada que da el número total de muestras
registradas durante la simulación.
Nombre de la variable en Scilab
Establece el nombre de la variable de Scilab.
Bloque RFILE_f (“From File”)
Gracias a este bloque se puede trabajar con datos que hayan sido previamente
guardados en un archivo de Scilab. El cuadro de diálogo presenta las siguiente
opciones:
Figura 13. Cuadro de diálogo del bloque RFILE
El archivo es una secuencia de registros. Cada registro tiene el tamaño de
registro de longitud + 1 y una estructura en forma de vector.
El registro de tiempo de los parámetros permite al usuario la selección de un
campo que representa eventos de tiempo
El parámetro Formato de salida, da el formato de registro. Para un archivo
binario, este parámetro es una cadena vacía. Para un archivo de texto, este
parámetro es una cadena de formato.
Bloque FROMWSB (“From Workspace”)
El bloque FROMWSB permite trabajar con datos que están siendo utilizados o
han sido cargados previamente en el área de trabajo de Scilab, al igual que el
bloque “From Workspace” de Simulink®.
Figura 14. Ventana de diálogo del bloque FROMWSB.
Gracias a la ventana de diálogo se tienen las siguientes opciones de cambio:
Nombre de variable: Esta variable se define en Scilab y debe ser una estructura
con dos campos, es decir, un "tiempo" de tamaño (Nx1) y unos "valores"
presentados en un tamaño de (NxM). "Tiempo" es un vector columna de
tamaño Nx1 y "valores" es una matriz de tamaño "N · M".
Método de interpolación: Las variables leídas por Xcos son valores de datos
leídos en instantes discretos dados por el campo de tiempo. Esta opción hace
se interpole en pasos de tiempo para los datos del área de trabajo
correspondiente. Hay cuatro métodos de interpolación disponibles.
0: " método de orden Zero". Este método genera una señal constante por
tramos.
1: "método lineal". Este método genera una señal lineal a trozos.
2: "método natural". se calcula un Sline cúbico. Este método sólo está
disponible para los tipos de datos reales y complejos.
3: "método NOT_A_KNOT". spline cúbico. Este método sólo está disponible
para los tipos de datos reales y complejos.
Habilitar paso por cero (0: No, 1: Sí): Permite la detección del cruce por cero.
Salida al final (0: Cero, 1: Hold, 2: Repetición): Esta opción permite seleccionar
un método para generar la salida una vez alcanzado el tiempo para el cual hay
datos disponibles en el área de trabajo.
0 ("cero"): La salida se pone a cero.
1 ("Hold"): La salida se espera.
2 ("Repeat"): La salida se repite de espacio de trabajo.
Videos recomendados en la red:
EDO: http://www.youtube.com/watch?v=NPasIN3o3VU
Control: http://www.youtube.com/watch?v=nKSvAX9D1Vc
Bibliografía:
Página de ayuda de Scilab: http://help.scilab.org/