Software in the loop

Essay: Software, Hardware y Processor in the loop

Ing. Energías Renovables

Instituto Tecnológico de Mexicali

Resumen – En este trabajo se hablará sobre técnicas que ayudan a simular casos de la vida real por medio de un sistema como el software, el hardware y el processor in the loop, esas técnicas son aplicadas en distintas áreas de la ingeniara principalmente para hacer experimentos de sistemas innovadores, así de esta manera se estaría ahorrando el gasto de tener los sistemas en físico. En este caso nos enfocaremos más en la implementación de estas técnicas enfocadas en las energías renovables las cuales nos ayudaran a simular sistemas fotovoltaicos o turbinas eólicas flotantes para ver las mejores alternativas de uso antes de proceder a usar el sistema en físico.

1. Introducción

Con la tecnología avanzando se desarrollan nuevos sistemas con los cuales se puede hacer muchísimas cosas por medio de la programación, algunos de ellos son el software in the loop, el hardware in the loop y el processor in the loop. Estos sistemas permiten trasferir la información del modelo en la vida real a dentro de una simulación, de esta forma se puede comprobar lo que pasa en la vida real. Conociendo la función de estos podemos incluirlos en los sistemas con los cuales se genera la energía renovable, incluso no solo en esta área se pueden utilizar, pero para este caso el tema de las energías renovables será el enfoque.

1. Turbina eólica flotante utilizando un enfoque SIL

Para realizar cálculos reales de la modelización numérica multifásica del viento, oleaje, corriente, etc., de un aerogenerador flotante necesitan ser validadas mediante campañas experimentales. Por lo que se busca el desarrollo y validación de un aparato experimental dedicado a la prueba del tanque de olas de turbinas eólicas flotantes, centrándose en la representación de las fuerzas de las turbinas eólicas.  El cual este aparato usara un enfoque híbrido que combina modelado físico y numérico, denominado “software-in-the-loop” (SIL).

Este sistema este desarrollo por diferentes subsistemas en los cuales están incluidos la selección y desarrollo del modelo numérico el diseño del sistema de reproducción de fuerza, es decir los actuadores y la definición del entorno de tiempo real para la integración del modelo numérico, el control de actuadores y la adquisición de datos. Para caracterizar e identificar las actuaciones del sistema SIL, se desarrollan metodologías dedicadas para que de esta forma el sistema sea lo más parecido a la realidad posible. Por esto mismo se construyen bancos de ensayo específicos y se realizan ensayos de tanque de olas de un aerogenerador flotante, una vez teniendo estas pruebas de tanques de olas se comparan luego con simulaciones de estructuras Aero-hidro-servo acopladas para investigar las hipótesis del modelo de fuerza hidrodinámica.

Entonces podemos ver que un sistema SIL nos ayuda realizar las pruebas necesarias para comparar la realizad con una simulación haciendo que el sistema sea de alguna forma más efectivo y realice sus funciones adecuadamente.

1. Simulación de un sistema fotovoltaico en un dispositivo en tiempo real mediante un hardware in the loop

La necesidad de contar con energía limpia impulsa el uso de los paneles fotovoltaicos. Para poder implementar un proyecto es necesario validar las mejores alternativas las cuales podemos imitar el comportamiento de una planta fotovoltaica por medio de sistemas RT ya que con este tipo de sistemas podemos ver su funcionamiento y a la vez mejorarlo. La implementación en hardware, basada en procesamiento en RT es denominada como hardware in the loop (HIL), y estos procesamientos son muy utilizados a en la industria automotriz, en aplicaciones de la marina y aeroespaciales.

Por medio de los sistemas de HIL se busca implementar un modelo matemático del sistema fotovoltaico incluyendo también la estrategia de control sobre un dispositivo en RT, para lograr esta implementación se pueden usar programas como myRio un programa que esta fabricado por la compañía de National Instrument que de igual manera esta compañía nos brinda otro tipo de herramienta como el Matlab donde tiene un subprograma llamado Simulink el cual su función en este proyecto es adaptar los modelos matemáticos del ambiente para imitar el valor adecuadamente de los modelos de energía solar fotovoltaica.

Con la implementación de este hardware se pretende demostrar que mediante la simulación de un Sistema PV, se puede reducir riesgos económicos y técnicos, tanto en el diseño, implementación y prueba del sistema en un entorno requerido, antes de empezar a invertir en el gasto de adquisición de un equipo físico real. Además, el mismo sistema de simulación podría servir en la enseñanza del funcionamiento y manejo de este tipo de sistemas sin la necesidad de contar con un Sistema PV real, lo que reduciría los costos de adquisición de equipos para un laboratorio y facilitaría a los ingenieros o personal que tenga relación con este tipo de sistemas saber las características de los sistemas de PV.

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