EJERCICIOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL

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1 EJERCICIOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL 1. Apoyando su respuesta en la representación mediante diagramas de bloques, justifique las diferencias existentes entre un sistema de control de lazo abierto y un sistema de control de lazo cerrado. Establezca las ventajas que conozcas de un sistema respecto a otro. 2. Defina la función que un transductor puede tener en uno u otro sistema (lazo abierto o lazo cerrado). Ponga un ejemplo de transductor de temperatura explicando su principio de funcionamiento. 3. Defina qué entiende por función de transferencia de un sistema, indicando qué utilidad tiene conocer dicha función en un sistema. 4. Apoyando su respuesta con un diagrama de bloques, explique en qué consiste un sistema de control de lazo cerrado. Describa brevemente la función de los diferentes elementos que intervienen. 5. Describa brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que forman un sistema de control de lazo cerrado. 6. Ponga un ejemplo de transductor de posición justificando brevemente su principio de funcionamiento, así como su posible aplicación en un sistema de control. 7. Ponga un ejemplo de un sistema sencillo indicando su correspondiente función de transferencia. 8. Justifique el inconveniente fundamental que presenta un sistema de control de lazo abierto. 9. Qué función tiene un actuador en un sistema de control? Ponga algún ejemplo de actuador. 10. Explique el funcionamiento de un sistema de control de lazo abierto. Apoye su respuesta mediante un diagrama de bloques. 11. Ponga un ejemplo sencillo de control mediante lazo abierto. 12. Cómo reacciona un sistema controlado mediante lazo abierto frente a una perturbación en el valor de la variable controlada? Justifique la respuesta. 13. En un sistema de control de lazo cerrado, qué posiciones puede tener un transductor?, qué funciones desempeña un transductor? 14. Indique qué se entiende por perturbación y explique en qué medida puede ser controlada por medio de un sistema de lazo abierto. 15. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: a) Obtenga la función de transferencia Z=f(Y) 16. (Madrid) Obtenga el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: 17. (Madrid) Obtenga el diagrama de bloques resultante si el sistema anterior se realimenta negativamente con una red con función de transferencia: P (Madrid) Represente el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: Tecnología Industrial II Página 1

2 19. (Madrid) Represente el diagrama de bloques resultante si el sistema anterior se realimenta negativamente con una red con función de transferencia: P (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: a) Obtenga la función de transferencia Z=f(Y) 21. (Madrid) Un sistema de control de la temperatura de un horno sigue el esquema presentado en la figura. La función de transferencia del elemento calefactor es: T(ºC)=20X; (X voltios). Y la del sensor de temperatura es: Vs(voltios)=1+2T; (T: grados centígrados). Suponiendo que la temperatura del sensor es idéntica a la del calefactor, obtenga: a) La señal de entrada (E) para que la temperatura sea de 40 ºC. b) La ecuación que relaciona la temperatura (T) con la señal de entrada (E), T=f(E). 22. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: 23. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: Tecnología Industrial II Página 2

3 24. (Madrid) En los sistemas mostrados se utilizan dos comparadores con las siguientes funciones de transferencia: a) Obtenga la función de transferencia Z 1 =f(x 1 ). b) Obtenga la función de transferencia Z 2 =f(x 2 ) 25. (Madrid) La figura representa un sistema de control del llenado un depósito. El detector de nivel entrega una tensión relacionada con la altura de líquido almacenada, según la siguiente expresión: X(voltios)=0,8 h (h: altura en m alcanzada por el líquido). Esta señal es procesada y se aplica a la válvula que controla la entrada de líquido al depósito. En la figura se indica la función de transferencia de la válvula, que relaciona el caudal de entrada al depósito (C: litros/s) con la tensión Y. Resuelva las siguientes cuestiones: a) Obtenga el valor de la constante K, para que cuando el depósito esté vacío, el caudal de entrada al mismo sea máximo (40 litros/s). b) Qué altura de líquido en el depósito provoca el cierre de la válvula (caudal nulo)? Suponga un valor de K=3 26. (Madrid) a) Dibujo el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: 1 Tecnología Industrial II Página 3

4 b) Obtenga el diagrama de bloques resultante si el sistema anterior se realimenta negativamente con una red de transferencia: P (Madrid) En la figura se muestra un sistema de medida de cierta variable física y un sistema de actuación. Está compuesto por un sensor de salida X, una red de amplificación, un comparador y el sistema de actuación. La función de transferencia del comparador es: Y el actuador se activa cuando a su entrada se tiene un nivel alto (S=1) a) Obtenga la función de transferencia Y=f(X). b) Obtenga el margen de valores de la variable X que activan el actuador. 28. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: 29. (Madrid) En la figura se muestra un sistema de medida de cierta variable física con la finalidad de activar un actuador cuando la señal X (salida del sensor en voltios) supere un umbral de 10. Se utiliza un comparador con la siguiente función de transferencia: Y<4 S=1; Y 4 S=0 Y el actuador se activa cuando a su entrada se tiene un nivel bajo (S=0) a) Obtenga la función de transferencia Y=f(X). b) Obtenga el margen de valores de G para que el sistema funcione según lo indicado 30. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: Tecnología Industrial II Página 4

5 31. (Madrid) a) Dibuje el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: 1 1 b) Dibuje el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: (Madrid) Se muestra en la figura el sistema de ventilación de un túnel, que está formado básicamente por un sensor de la concentración de cierto gas contaminante, 2 ventiladores, un amplificador de ganancia G y 2 comparadores con las siguientes funciones de transferencia: El funcionamiento del sistema debe ser el siguiente: Si la concentración de gas es inferior a 10 g/m 3 ambos ventiladores deben estar desactivados. Si la concentración de gas está comprendido entre 10 y 20 g/m 3 se debe activar el ventilador número 1. Si la concentración de gas está comprendida entre 10 y 20 g/m 3 se debe activar el ventilador número 1. La función de transferencia del sensor es V(voltios)= X; (X: concentración en g/m 3 ) y los ventiladores se activan con una señal de 5 voltios. a) Obtenga el valor de la ganancia G para que el ventilador 1 se active con una concentración igual o superior a 10 g/m 3. b) Obtenga el umbral del segundo comparador (U) para que el sistema completo funcione según lo indicado. 33. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: Tecnología Industrial II Página 5

6 34. (Madrid) Un sistema de control de la temperatura de un horno sigue el esquema presentado en la figura, en el que la alarma se activa con un nivel alto. La función de transferencia del elemento calefactor es: T(ºC)=5X+10; (X voltios). Y la del sensor de temperatura es: Vs(voltios)= T; (T: grados centígrados). Suponiendo que la temperatura del sensor es idéntica a la del calefactor, obtenga: a) La señal de entrada (E) para que la temperatura sea de 100 ºC. b) La función de transferencia A del comparador para que la alarma se active a una temperatura superior a 200 ºC 35. (Madrid) a) Dibuje el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: 1 b) Dibuje el diagrama de bloques de un sistema con la siguiente función de transferencia: (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: Tecnología Industrial II Página 6

7 37. (Madrid) En la figura se muestra un sistema de medida de cierta variable física y un sistema de actuación. Está compuesto por un sensor de salida X, una red de amplificación, un comparador y el sistema de actuación. La función de transferencia del comparador es: Y el actuador se activa cuando a su entrada se tiene un nivel alto (S=1). a) Obtenga la función de transferencia Y=f(X). b) Obtenga el margen de valores de la variable X que activan el actuador 38. (Madrid) Dado el diagrama de bloques de la figura: Tecnología Industrial II Página 7