Simulación, análisis y control de una serie de actuadores neumáticos

Abstract

RESUMEN: Este proyecto trata crear una serie de cilindros, para ello tendremos que modelar cilindro y parametrizarle en sus dimensiones principales, analizaremos después su comportamiento para las diferentes parametrizaciones. Debido que vamos a hablar de cilindros neumáticos al principio de este proyecto nos encontraremos una breve introducción a la neumática con una profundización amplia en los actuadores neumáticos. Para modelizar utilizaremos el programa Solidworks, es un programa de diseño CAD 3D muy utilizado en el sector de diseño de la industria que nos compete. Es un programa que he aprendido a manejar en este proyecto en el ámbito del modelado, ensamblaje, parametrización y creación de planos. Modelaremos dos cilindros uno en detalle para la creación de planos y otro con una geometría más básica para su posterior parametrización y análisis. Para analizar el cilindro nos vamos a apoyar en la herramienta de calculo computacional Matlab, es un programa muy utilizado en el sector de la ingeniería por lo cual le hemos tratado ya en diferentes aspectos en varias asignaturas de la carrera, aunque en este proyecto he ampliado mis conocimientos en las herramientas Simulink y Simscape, que son por un lado una herramienta de programación visual (Simulink) y por otro lado una biblioteca de componentes para diferentes campos de la ingeniería (Simscape). En este proyecto se proponen dos formas de analizar el cilindro, una es importar la geometría CAD 3D con una extensión de Simscape, en Simulink con la ayuda de los Lagrangianos crearemos un diagrama de bloques que gobierne el cilindro simulando las condiciones reales de funcionamiento y analizaremos sus diferentes parametrizaciones. Este método anterior solo le expongo en el proyecto, ya que Simscape tiene un apartado en su biblioteca llamado Fluids y tiene cilindros que podemos parametrizar las mismas dimensiones que estoy parametrizando en el otro método. En este otro método tendremos que crear el circuito que gobierne el cilindro, para ello utilizare componentes de la biblioteca Simscape Fluids y de otras bibliotecas de Simscape por ejemplo sensores, generadores de señal, etc. Con esto iremos variando diferentes características del circuito y del cilindro para ver las respuestas que generan. Jorge Vega Núñez Simulación de Actuadores Neumáticos En mi aprendizaje de la herramienta de Simulink descubrí la aplicación Parameter Estimation que es una aplicación que para unas condiciones buscadas nos itera unos parámetros previamente introducidos. Esta herramienta la introduje en el proyecto con el fin de poder ofrecer al posible cliente del catálogo una opción de elegir adecuadamente su cilindro para un ciclo de trabajo determinado. Con los parámetros de funcionamiento y la geometría procedemos a crear el catalogo de dicha seria que denomine CNJV.

ABSTRACT: This project tries to create a series of cylinders, for this we will have to model the cylinder and parameterize it in its main dimensions, we will later analyze its behavior for the different parameterizations. Because we are going to talk about pneumatic cylinders at the beginning of this project we will find a brief introduction to pneumatics with a deep insight into pneumatic actuators. To model we will use the Solidworks program, it is a 3D CAD design program widely used in the industry design sector that concerns us. It is a program that I have learned to use in this project in the field of modeling, assembly, parameterization and creation of drawings. We will model two cylinders, one in detail for creating plans and the other with a more basic geometry for subsequent parameterization and analysis. To analyze the cylinder we are going to rely on the Matlab computational calculation tool, it is a program widely used in the engineering sector, which is why we have already treated you in different aspects in various subjects of the degree, although in this project I have expanded my knowledge of the Simulink and Simscape tools, which are on the one hand a visual programming tool (Simulink) and on the other hand a library of components for different fields of engineering (Simscape). In this project, two ways of analyzing the cylinder are proposed, one is to import the 3D CAD geometry with an extension from Simscape, in Simulink with the help of the Lagrangians we will create a block diagram that governs the cylinder simulating the real operating conditions and we will analyze their different settings. This previous method I only expose you in the project, since Simscape has a section in its library called Fluids and it has cylinders that we can parameterize the same dimensions that I am parameterizing in the other method. In this other method we will have to create the circuit that governs the cylinder, for this I will use components from the Simscape Fluids library and from other Simscape libraries, for example sensors, signal generators, etc. With this we will be varying different characteristics of the circuit and the cylinder to see the responses they generate. In my learning of the Simulink tool I discovered the application Parameter Estimation Jorge Vega Núñez Simulación de Actuadores Neumáticos which is an application that for some searched conditions iterates some previously introduced parameters. I introduced this tool into the project in order to be able to offer the prospective customer of the catalog an option to properly choose their cylinder for a given duty cycle. With the operating parameters and the geometry we proceed to create the catalog of said series that is called CNJV.