Miguel Raúl Guzmán Prado - Modelamiento y simulación de sistemas con Simulink

Modelamiento y simulación de sistemas con Simulink . Aplicaciones en ingeniería estructural

Primera edición digital: agosto, 2020

© Miguel Raúl Guzmán Prado, Raul Franco Guzmán López

© De esta edición:

Universidad de Lima

Fondo Editorial

Av. Javier Prado Este 4600

Urb. Fundo Monterrico Chico, Lima 33

Apartado postal 852, Lima 100, Perú

Teléfono: 437-6767, anexo 30131

fondoeditorial@ulima.edu.pe www.ulima.edu.pe

Diseño, edición y carátula: Fondo Editorial de la Universidad de Lima

Versión e-book 2020

Digitalizado y distribuido por Saxo.com Perú S. A. C.

https://yopublico.saxo.com/

Teléfono: 51-1-221-9998

Avenida Dos de Mayo 534, Of. 404, Miraflores

Lima - Perú

Se prohíbe la reproducción total o parcial de este libro, por cualquier medio, sin permiso expreso del Fondo Editorial.

ISBN 978-9972-45-533-9

Prólogo

Presentación

Capítulo 1. Introducción al software Matlab

1.1 Antecedentes del Matlab

1.2 Características del Matlab

1.3 El ambiente del Matlab

1.4 Fundamentos del Matlab

1.4.1 Formato de impresión de resultados

1.4.2 Supresión de resultados

1.4.3 Precedencia de cálculo

1.4.4 Excepciones en la asignación de variables

1.4.5 Evaluación de expresiones sin asignación de variables

1.4.6 Cálculos involucrando números reales y complejos

1.4.7 Funciones matemáticas

1.4.8 Ejemplo. Expresión con funciones matemáticas

1.4.9 Creación de figuras

1.4.10 Funciones de limpieza

1.4.11 Uso del editor de Matlab

1.5 Vectores y matrices

1.5.1 Representación de un vector

1.5.2 Operador

1.5.3 Vector columna

1.5.4 Función linspace

1.5.5 Manipulación de vectores

1.5.6 Función sort

1.5.7 Mínimos y máximos de un vector

1.5.8 Representación de una matriz

1.5.9 Ejemplo. Construcción de una matriz con base en submatrices

1.5.10 Función ones y zeros

1.5.11 Ejemplo. Extracción de elementos de una matriz

1.5.12 Ejemplo. Reordenamiento de submatrices de una matriz

1.5.13 Función diag

1.5.14 Función eye

1.5.15 Función repmat

1.5.16 Función meshgrid

1.5.17 Funciones fliplr y flipud

1.5.18 Suma, resta y concatenación de matrices

1.5.19 Operador punto

1.5.20 Determinante de una matriz

1.5.21 Inversa de una matriz

1.5.22 Arreglos multidimensionales

1.6 Entradas y salidas controladas por el usuario

1.6.1 Entradas definidas por el usuario

1.6.2 Opciones de salida

1.7 Gráficos

1.7.1 Función plot

1.7.2 Título, etiquetas y cuadrícula

1.7.3 Función hold on

1.7.4 Trazos con base en vectores y matrices

1.7.5 Funcion peaks

1.7.6 Elección de colores

1.7.7 Funciones axis , legend y text

1.7.8 Función subplot

1.7.9 Funciones semilog y loglog

1.7.10 Función yyaxis

1.7.11 Función fill y fill3

1.7.12 Funciones stem y stem3

1.7.13 Función plot3

1.7.14 Funciones comet y comet3

1.8 Programación en Matlab

1.8.1 Operadores relacionales

1.8.2 Operadores lógicos

1.8.3 Orden de precedencia

1.8.4 Ejemplo. Análisis de datos

1.8.5 Estructuras de programación y sentencias de control

1.9 Polinomios

1.9.1 Operadores relacionales

1.9.2 Ejemplo. Cálculo de un polinomio

1.9.3 Suma y resta de polinomios

1.9.4 Raíces de un polinomio

1.9.5 Función poly

1.9.6 Multiplicación de polinomios

1.9.7 División de polinomios

1.10 Cálculo simbólico

1.10.1 Función sym

1.10.2 Función syms

1.10.3 Función collect

1.10.4 Función expand

1.10.5 Función factor

1.10.6 Función simplify

1.10.7 Función pretty

1.11 Interpolación

1.11.1 Función interp1 para interpolación

1.12 Extrapolación

1.12.1 Función interp1 para extrapolación

1.13 Creación de funciones

1.13.1 Archivo de funciones

1.13.2 Funciones anónimas

Capítulo 2. Entorno de desarrollo de interfaz gráfica de usuario Guide

2.1 Introducción

2.2 Diseño de interfaces gráficas de usuario mediante el empleo de Guide

2.2.1 Plantillas

2.2.2 Ventana Inspector de Guide

2.2.3 Componente Axes (ejes)

2.2.4 Componentes Push Button y Panel

2.2.5 Componente Listbox

2.2.6 Componente Table

2.2.7 Componente Slider

2.2.8 Componente Check Box

2.2.9 Componentes Radio Button y Button Group

2.2.10 Editor de barra de herramientas

2.2.11 Editor de barra de menús desplegables de Guide

Capítulo 3. Simulink

3.1 Introducción

3.2 Simulink

3.2.1 Diagramas de bloques de Simulink

3.2.2 Ventanas de trabajo de Simulink

3.2.3 Bibliotecas de bloques

3.2.4 Creacion de un modelo simple

3.3 Ejemplos de introducción a Simulink

3.3.1 Ejemplo 1

3.3.2 Ejemplo 2

3.3.3 Ejemplo 3

3.3.4 Ejemplo 4

3.3.5 Ejemplo 5

3.3.6 Ejemplo 6

3.3.7 Ejemplo 7

3.3.8 Ejemplo 8

3.3.9 Ejemplo 9

3.3.10 Ejemplo 10

3.3.11 Ejemplo 11

3.3.12 Ejemplo 12

3.3.13 Ejemplo 13

3.3.14 Ejemplo 14

3.3.15 Ejemplo 15

3.3.16 Ejemplo 16

3.3.17 Ejemplo 17

3.3.18 Ejemplo 18

3.3.19 Ejemplo 19

3.3.20 Ejemplo 20

3.3.21 Ejemplo 21

3.3.22 Ejemplo 22

3.3.23 Ejemplo 23

3.3.24 Ejemplo 24

3.3.25 Ejemplo 25

3.3.26 Ejemplo 26

3.3.27 Ejemplo 27

3.3.28 Ejemplo 28

3.3.29 Ejemplo 29

3.3.30 Ejemplo 30

Capítulo 4. Sistemas de un grado de libertad

4.1 Introducción

4.2 Sistema lineal-elástico

4.3 Amortiguamiento del sistema

4.4 Ecuación de equilibrio dinamico del sistema

4.5 Sistema con excitación sísmica

4.6 Métodos de solución de la ecuación diferencial de equilibrio del sistema

Capítulo 5. Vibración libre y respuesta a las excitaciones

5.1 Introducción

5.2 Sistema no amortiguado en vibración libre

5.3 Sistema amortiguado en vibración libre

5.4 Respuesta a excitaciones armónicas

5.5 Respuesta a excitaciones periódicas

5.6 Respuesta a excitaciones arbitrarias

5.7 Respuesta sísmica de sistemas lineales

5.8 Espectros de respuesta

5.8.1 Espectro de respuesta de desplazamiento

5.8.2 Espectro de respuesta de pseudo-velocidad

5.8.3 Espectro de respuesta de pseudo-aceleración

Capítulo 6. Vibración libre de sistemas de un grado de libertad mediante el uso de Matlab y Simulink

6.1 Introducción

6.2 Fuerzas comprendidas en un pórtico bidimensional de 1 piso

6.3 Función de transferencia

6.4 Función de espacios de estados

6.5 Vibración libre sin amortiguamiento