Práctica de identificación de sistemas

Práctica con MATLAB

Planteamiento

Seleccionar un sistema dinámico no lineal con entrada y realizar las tareas que se especifican a continuación, entregando los cálculos analíticos siempre que sea posible, así se verifiquen también con MATLAB.

Entregar un archivo comprimido (ZIP) con un archivo Live Script con los resultados del informe del trabajo en formato IMRAD y los demás archivos (diagramas de simulación, funciones, etc.). Ver los casos de estudio para entender la mejor la forma de entregar el informe.

Secciones del informe

Utilizar el formato IMRAD (ver Aspectos de metodología de la investigación).

1. Introducción

Breve planteamiento del problema y una pregunta que se quiere responder. El diagrama de simulación en Simulink se asume que es correcto, es un insumo en esta práctica y debe darse en esta sección.

    2. Métodos

    Resumen de los pasos en orden de realización, especificando claramente los detalles de la planificación experimental.

    3. Resultados

    3.1. Datos experimentales sintéticos

    • Curva de linealidad "experimental" a partir de la simulación con una entrada tipo escalera y la adición de un pequeño ruido a la salida con una varianza tal que la relación entre la desviación estándar del ruido y el valor máximo de la señal determinística sea igual a 0.05.
    • Punto de equilibrio de interés (punto de operación).
    • Período de muestreo calculado a partir del tiempo de crecimiento de la respuesta temporal con una entrada constante.
    • Gráfico de los datos de la entrada y salida para la estimación con una señal de entrada PRBS centrada en el punto de equilibrio, con una amplitud dentro del rango de linealidad y un período base igual al período de muestreo.
    • Gráfico de los datos de la entrada y salida para la validación con una señal de entrada constante (escalón sin retardo) que parte del punto de equilibrio y no se sale del rango de linealidad. Quitar el valor inicial para importar la señal en el SITB y no remover la media en el SITB. El tiempo máximo de la simulación debe ser tal que muestre la estabilización de la respuesta temporal y un poco más.
    • Gráfico de los datos de la entrada y salida para la validación con una señal de entrada sinusoidal centrada en el punto de equilibrio, con una amplitud dentro del rango de linealidad. La frecuencia de la señal debe ser baja y se deben tomar tres oscilaciones completas. La media se puede remover en el SITB. Esta señal es usada para la validación.

    3.2. Identificación con el SITB

    • Archivo del SITB.
    • Pantallazo legible de la interfaz gráfica del SITB con todos los datos y resultados.
    • Gráfico de la selección del retardo.
    • Gráfico de la selección del orden.
    • Gráfico de validación de las salidas temporales con porcentaje de ajuste. Aunque se hayan realizado muchas pruebas presentar los resultados con las estructuras más representativas.
    • Gráfico de validación del análisis residual con las estructuras más representativas.
    • Gráfico de validación con la entrada escalón sin retardo (constante) y las estructuras más representativas.
    • Gráfico de validación con la entrada constante (escalón sin retardo) y las estructuras más representativas.
    • Gráfico de comparación con el modelo por el método de correlación (porcentaje de ajuste, análisis residual y respuesta transitoria)

    3.3. Análisis de sensibilidad e incertidumbre

    Gráfico del análisis de incertidumbre de la respuesta temporal nominal del sistema con todos los parámetros estimados e intervalos de confianza del modelo y gráficos con los índices de sensibilidad de primer orden y total. Utilizar la herramienta Global sensitivity and uncertainty analysis (GSUA).

    3.4. Documentación del mejor modelo

    Mejor modelo estimado con la especificación del período de muestreo, parámetros estimados, intervalos de confianza de cada parámetro (con un error absoluto con una sola cifra significativa) y razones para su selección. Formato de cada parámetro: $ a\pm \Delta a ~ (\varepsilon \%)$.

    4. Discusión

    Interpretación de los resultados de manera resumida (un párrafo por resultado), indicando si cada resultado es correcto o no y las razones para dicha afirmación, y explicando las implicaciones y el porqué del comportamiento con base en la teoría. No se deben utilizar los parámetros verdaderos conocidos del modelo (en un sistema real no se conocen), al menos que se esté analizando un aspecto teórico.

    5. Referencias bibliográficas


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