Arma en un mismo esquema resistencias, capacitores, diodos, transistores, amplificadores operacionales, compuertas, un PID, sensores (NTC, LM35, LDR, tacómetro, presión, ultrasónico) y actuadores (motor DC, calefactor, servo, ventilador, tanque con válvula). Simula en el tiempo con osciloscopio, comprueba si el sistema completo y cada sensor son estables, y obtén la función de transferencia, el lugar de las raíces y los márgenes de Bode.
Sí: conecta una referencia, un PID, un motor DC y un tacómetro; verás la velocidad, el par y el análisis de estabilidad.
La tabla de subsistemas muestra los polos propios de cada sensor y del lazo completo.
En un sistema real se mezclan dominios: un sensor mide temperatura, un comparador o un PID decide, un transistor o un puente H mueve un motor, y el motor cambia lo que mide el sensor. Esta herramienta simula todo junto en el tiempo. Esta guía explica las ideas que hay detrás (ecuaciones diferenciales, constantes de tiempo, polos y lazos de realimentación) con un ejemplo comprobado.
Los elementos que almacenan energía, como un capacitor (carga), una bobina (corriente), una masa que gira (velocidad) o un tanque (nivel), tienen una variable de estado que cambia según una ecuación diferencial. El simulador escribe esas ecuaciones para todo el circuito y las integra paso a paso. En un circuito eléctrico, las ecuaciones salen de las leyes de Kirchhoff y de cada componente: i = C·dv/dt en un capacitor, v = L·di/dt en una bobina.
Una fuente de 5 V carga un capacitor de 10 µF a través de una resistencia de 10 kΩ, partiendo de cero.
El simulador da v = 3.161 V e i = 183.9 µA en t = 0.1 s, el polo en −10 (τ = 100 ms) y la misma G(s). Con una fuente de onda cuadrada, se ve cómo el capacitor se carga y se descarga en cada semiperiodo.
Al linealizar el sistema en un instante, la herramienta calcula sus polos. Si todos tienen parte real negativa, cualquier perturbación se apaga: el sistema es estable. Cuanto más a la izquierda, más rápido; un par de polos complejos indica oscilación, como en un circuito RLC subamortiguado. En un lazo de control, un controlador (PID, ON/OFF) compara la medida del sensor con la referencia y actúa. Una ganancia excesiva o un retardo en el lazo pueden volverlo inestable, y la herramienta tiene ejemplos de ambos casos.
Diodos, transistores en corte o saturación, comparadores con histéresis y controladores ON/OFF no son lineales. El simulador los trata como son en el tiempo. Por eso puede ocurrir que los polos linealizados digan «estable» y la simulación oscile, como en un termostato ON/OFF; la herramienta avisa cuando pasa.
C. K. Alexander y M. N. O. Sadiku, Fundamentos de circuitos eléctricos (McGraw-Hill); K. Ogata, Dinámica de sistemas (Pearson). Simuveliq no está afiliado a estos autores ni editoriales.
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