UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO ABIERTO Y SISTEMA DE CONTROL LAZO CERRADO

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Ángela Tebar Castro
hace 6 años
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1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO ABIERTO Y SISTEMA DE CONTROL LAZO CERRADO Prof. Gloria M. Botina B

2 Contenido Sistema Clasificación de los sistemas Sistemas de control Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento Sistemas de control de lazo abierto Características Sistemas de control de lazo cerrado Clasificación Características Conceptos básicos de control Setpoint Controlador Actuador Error Variables de entrada y salida de un sistema de control Variables de entrada Variable manipulada Variable de perturbación Variable de salida Variable controlada

3 Sistema: Es la combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen determinado objetivo. Clasificación de los sistemas: Los sistemas se clasifican de acuerdo con su tipo, ya sea por sus leyes físicas o propiedades. De acuerdo con sus leyes físicas estos pueden ser: mecánicos, eléctricos, térmicos, fluidos, sociales, mezcla de sistemas. Desde el punto de vista de la ingeniería de control es importante clasificar los sistemas de acuerdo con sus propiedades; es decir, de acuerdo con el carácter de las señales de entrada y salida. Por lo cual, su clasificación puede ser: Estáticos/dinámicos. En los sistemas estáticos la relación entre la entrada y la salida son independientes del tiempo. Mientras que en un sistema dinámico el tiempo es un factor que es parte de las señales de entrada y salida. Lineal/no lineal. En el sistema lineal las variables y sus derivadas son una expresión en donde no existen multiplicaciones de variables, ni funciones trigonométricas; por ejemplo; de la relación entre las señales de entrada y salida. En los sistemas no lineales hay expresiones trascendentales de cualquier tipo de las variables de entrada y salida en forma no lineal. Invariables/variables en el tiempo. En los sistemas invariables en el tiempo los parámetros del sistema son constantes y no dependen del tiempo. Si algún a algunos parámetros varían de acuerdo con una función del tiempo se les llama sistemas variables en el tiempo. Determinísticos/estocásticos. En los sistemas determinísticos el punto de partida es que se conocen las señales y los parámetros del sistema. Si hay variaciones en las propiedades o en las señales del sistema se llama sistema estocástico. Monovariables. Sistema que tiene una sola entrada y una sola salida (SISO).

4 Multivariables. Sistema que tiene más de una entrada o una sola salida, o ambas. (MISO: sistema que tiene múltiples entradas y una salida, SIMO: sistema que tiene una entrada y múltiples salidas, MIMO: sistema que tiene múltiples entradas y múltiples salida). Continuos/Discretos. Los sistemas que se han descrito anteriormente son de tiempo continuo, esto significa que en las relaciones dinámicas se toma el tiempo como una variable continua y que las señales de entrada pueden ser definidas sobre el eje del tiempo. En los sistemas de eventos discretos o de muestreo se cambian los valores de las variables un cierto número preestablecido de veces. Sistemas de Control: Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema a fin de lograr un funcionamiento predeterminado (objetivo de control). Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento: Sistemas de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que sólo actúa el proceso sobre la señal de entrada, y que da como resultado una señal de salida independiente. En esta sistema la salida ni se mide ni se retroalimenta para compararla con la entrada. Características

5 No se compara la salida del sistema con el valor deseado de la salida del sistema (referencia). Para cada entrada de referencia le corresponde una condición de operación fijada. La exactitud de la salida del sistema depende de la calibración del controlador. En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su función adecuadamente. Sistemas de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. El término lazo cerrado implica el uso de la acción de control retroalimentado para reducir el error del sistema y efectúa una acción correctora dependiendo de la magnitud de tal error. Clasificación: Manuales: controlador: operador humano Automático: controlador: dispositivo. Neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o digital (microprocesador) Características: - La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema. - Su propiedad de retroalimentación. - Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas. - Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.

6 Conceptos básicos de control Referencia, consigna o setpoint (SP): Valor o valores en los cuales se desea que la variable controlada este. Controlador: Es la parte física de un equipo (electrónico, neumático o mecánico) que resulta de aplicar la teoría de control automático a un problema de control en un sistema industrial. Su función es mantener la variable de control del proceso en un valor predeterminado, para ello calcula el error y en función de su magnitud, controla el actuador con el fin de reducir la diferencia al valor más pequeño que le permita su capacidad. Actuador: Es un dispositivo que recibe como entrada la acción de control, la cual usa para modificar la salida, siendo esta la variable manipulada. Error: Es la diferencia algebraica entre el valor deseado para una variable del proceso (setpoint) y su valor real instantáneo, medido por un sensor y suministrado al controlador en retroalimentación negativa. Variables de entrada y salida de un sistema de control: Variables de entrada: Variable manipulada: Es la cantidad o condición modificada por el controlador a fin de afectar la variable controlada. Se utilizan para mantener a la variable controlada en un punto de control. Variable de perturbación o externas: Son señales que tienden a afectar adversamente el valor de la variable controlada de un sistema, pero que no son controladas por el sistema de control. Perturbaciones internas son las que se generan dentro del sistema, mientras que las perturbaciones externas son las que se generan fuera del sistema y constituyen entradas. Pueden ser la temperatura de entrada de un proceso, el flujo del proceso, condiciones ambientales Variable de Salida: Variable controlada: Es la variable que se mide y se controla, es decir, se debe mantener o controlar dentro de algún valor deseado. Las variables controladas más comunes son posición, velocidad, temperatura, nivel, presión y rata de flujo.

7 BIBLIOGRAFIA Ingeniería de control moderna, Katsuhiko Ogata, quinta edición. Sistemas de control automático, Benjamin C. Kuo, séptima edición.

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