Informacion

Desarrollo de laboratorios virtuales con aplicaci´n a la ense˜ anza o n del control usando Modelica Carla Mart´ ın-Villalba, Alfonso Urqu´ y Sebasti´n Dormido ıa a
Departamento de Inform´tica y Autom´tica, UNED a a Juan del Rosal 16, 28040 Madrid, Espa˜a n {carla, aurquia, sdormido}@dia.uned.es

Resumen
Se propone una metodolog´ para el desarrollo ıa de laboratorios virtuales, que facilita suprogramaci´n, reutilizaci´n y mantenimiento. Se o o fundamenta en posibilitar que el desarrollador pueda describir completamente el laboratorio virtual empleando el lenguaje de modelado Modelica. Con este fin: (1) se ha propuesto un procedimiento sistem´tico para adaptar a cualquier modelo escrito en Modelica para su uso como modelo interactivo de un laboratorio virtual; y (2) se ha programado unalibrer´ ıa en Modelica, denominada VirtualLabBuilder, que permite describir la vista del laboratorio virtual de manera muy vers´til y sencilla, y a enlazar las variables del modelo con los atributos gr´ficos y controles de la vista. A para tir de la descripci´n en Modelica del laboratoo rio virtual, su c´digo ejecutable es generado de o manera autom´tica por el entorno de simulaa ci´n Dymola. Unavez generado dicho c´digo, o o el laboratorio puede ser ejecutado sin necesidad de disponer del entorno Dymola. En este art´ ıculo se presenta este nuevo enfoque para el desarrollo de laboratorios virtuales y se ilustra mediante un caso de estudio: el laboratorio virtual de un evaporador industrial.

1.

Introducci´n o

Un laboratorio virtual es un entorno distribuido de herramientas desimulaci´n y animaci´n, o o cuyo prop´sito es realizar la simulaci´n intero o activa de un modelo matem´tico. Los laboraa torios virtuales proporcionan un m´todo flexie

ble y amigable para definir los experimentos que se llevan a cabo sobre el modelo, siendo por ello herramientas utiles para la ense˜an´ n za. T´ ıpicamente, la definici´n de un laboratoo rio virtual incluye las tres partes siguientes:la introducci´n, el modelo y la vista. La introduco ci´n es la documentaci´n (frecuentemente un o o conjunto de p´ginas HTML) donde se expoa nen los conceptos y fen´menos ilustrados por o el laboratorio virtual, se explica c´mo experio mentar con el laboratorio, y se proponen actividades y ejercicios. La vista es la interfaz entre el usuario y el modelo. Su objetivo es proporcionar unarepresentaci´n visual del comporo tamiento din´mico del modelo y facilitar las a acciones interactivas del usuario sobre aqu´l. e Las propiedades gr´ficas de los elementos de a la vista se enlazan a las variables del modelo, produciendo un flujo bidireccional de informaci´n entre la vista y el modelo. o Modelica [1] es una lenguaje de modelado orientado a objetos, disponible gratuitamente, que facilita elparadigma de modelado f´ ısico. Los modelos se describen matem´ticamente a por ecuaciones algebraico diferenciales (DAE) y discretas. Modelica facilita una descripci´n o declarativa (no causal) del modelo. Por tanto, el uso de Modelica reduce considerablemente el esfuerzo de modelado y permite una mejor reutilizaci´n de los modelos. o Modelica est´ orientado al modelado multia dominio. Actualmenteexisten gran n´mero de u librer´ de componentes gratuitos y comerciaıas les en diferentes dominios [1], incluyendo los dominios el´ctrico, mec´nico, termo-fluido y e a

f´ ısico-qu´ ımico. Modelica es un lenguaje adecuado para describir el tipo de modelos multidominio empleados en el ´mbito del control a autom´tico. a Sin embargo, ni el lenguaje Modelica ni los entornos de simulaci´n que soportanModelica o (Dymola [2], OpenModelica [3], etc.) posibilitan la simulaci´n interactiva. Por ello, exteno der las capacidades de Modelica para facilitar la simulaci´n interactiva (es decir, la imo plementaci´n de laboratorios virtuales) es un o campo de investigaci´n abierto. o El objetivo del trabajo presentado en este art´ ıculo es posibilitar la descripci´n de laborao torios virtuales empleando...