CI_1 Facultad de Informática Control Industrial Sistemas de control en lazo cerrado Curso 2007-08
Conceptos básicos CI_2 Planta: cualquier objeto físico cuya respuesta se desea controlar Las plantas se pueden representar por sistemas Señal actuante Planta salida
Ejemplo de planta CI_3 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 18, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Ejemplo de planta (II) CI_4 Fuente: Benjamin C. Kuo, Sistemas de Control Automático, p. 403, Ed. Prentice-Hall, 1995.
Ejemplo de planta (III) CI_5 Fuente: Benjamin C. Kuo, Sistemas de Control Automático, p. 4, Ed. Prentice-Hall, 1995.
Conceptos básicos CI_6 Sistema de control: conjunto de subsistemas y plantas interconectados con la intención de controlar las salidas de las plantas, i.e., que las salidas de las plantas sigan unos objetivos prefijados. Señal de referencia Sistema de control salida
Respuesta típica de un sistema de control CI_7 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 11, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Objetivos de diseño de un sistema de control CI_8 Cumplir unas especificaciones de respuesta transitoria. Cumplir unas especificaciones de respuesta en estado estable. Garantizar la estabilidad. Robustez. Consideraciones de tipo económico.
Sistemas de control en lazo abierto CI_9 Distorsión 1 Distorsión 2 Referencia Transductor Controlador Planta Salida Sistemas de control extraordinariamente sencillos Necesita una perfecta calibración de la planta No puede compensar posibles distorsiones en el sistema
CI_10 Sistemas de control en lazo cerrado Distorsión 1 Distorsión 2 Referencia Transductor Controlador Planta Salida Sensor Mayor robustez frente a imperfecciones en la caracterización de las plantas Permite compensar las distorsiones Las respuestas transitoria y permanente se pueden controlar más convenientemente y con mayor flexibilidad Es más complejo y caro que el control en lazo abierto.
Ejemplo de sistema de control en lazo cerrado CI_11 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 18, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Ejemplo sistema de control en lazo cerrado (II) CI_12 Fuente: K. Ogata, Modern Control Engineering, p. 10, Ed. Prentice-Hall, 1997.
Ejemplo de sistema de control en lazo cerrado (III) CI_13 Fuente: K. Ogata, Modern Control Engineering, p. 3, Ed. Prentice-Hall, 1997.
Ejemplo de sistema de control en lazo cerrado (IV) CI_14 Fuente: K. Ogata, Modern Control Engineering, p. 5, Ed. Prentice-Hall, 1997.
Elementos de un sistema mecánico traslacional CI_15 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 69, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Ejemplo de sistema mecánico traslacional CI_16 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 72, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Elementos de un sistema mecánico rotacional CI_17 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 77, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
CI_18 Elementos de un sistema eléctrico Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 52, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
CI_19 Respuesta natural y forzada de un sistema
CI_20 Respuesta natural y estabilidad de un sistema
Respuesta al escalón de un sistema de orden 1 CI_21 Fuente: K. Ogata, Modern Control Engineering, p. 137, Ed. Prentice-Hall, 1997.
Respuesta al escalón de un sistema de orden 2 subamortiguado CI_22 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 184, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Parámetros de la respuesta al escalón de un sistema de orden 2 subamortiguado CI_23 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 193, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
CI_24 ω = π d π ω d = 2 π ω d = 4 envolvente α = 0.2
CI_25 Respuesta al escalón de tres sistemas subamortiguados con la misma constante de amortiguamiento Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 199, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
CI_26 α=0.2 α=0.5 α=1.0 ω = d π 2
CI_27 Respuesta al escalón de dos sistemas subamortiguados con la misma frecuencia natural amortiguada Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 199, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
CI_28 ωd = π π ω d = 2 π ω d = 4 r = 0.2
CI_29 Respuesta al escalón de tres sistemas subamortiguados con el mismo cociente de amortiguamiento Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 199, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
CI_30
Clasificación de los sistemas de orden 2 CI_31 Fuente: Norman S. Nise, Control Systems Engineering, p. 190, Ed. John Wiley & Sons, 2000.
Respuesta al escalón con error en estado estable CI_32 Fuente: Benjamin C. Kuo, Sistemas de Control Automático, p. 372, Ed. Prentice-Hall, 1995.
Control de sistemas Step Response de orden 1 CI_33 1 Control PI 0.8 Control P Amplitude 0.6 Sin controlador 0.4 0.2 Polo de la planta: a=-2 Constante del controlador: K=10 Cero del controlador PI: z c =-1 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (sec)
Control P de sistemas de orden 2 Step Response CI_34 Control P (K=10) 1 0.8 Control P (K=5) Amplitude 0.6 0.4 Sin controlador 0.2 Polos de la planta: p 1 =-1 y p 2 =-3 0 0 1 2 3 4 5 6 Time (sec)
Control PD de Step sistemas Response de orden 2 (I) CI_35 1 Control PD Amplitude 0.8 0.6 Control P 0.4 0.2 Polos de la planta: p 1 =-1 y p 2 =-3 Constante del controlador: K=5 Cero del controlador PD: z c =-4 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (sec)
Control PD de sistemas Step Response de orden 2 (II) CI_36 1 Control PD Amplitude 0.8 0.6 Control P 0.4 0.2 Polos de la planta: p 1 =-1 y p 2 =-3 Constante del controlador: K=10 Cero del controlador PD: z c =-4 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (sec)
Control PID de Step sistemas Response de orden 2 (I) CI_37 1 Control PID Control PD Amplitude 0.8 0.6 Control P 0.4 0.2 Polos de la planta: p 1 =-1 y p 2 =-3 Constante del controlador: K=5 Cero del controlador PD: z d =-4 Cero del controlador PI: z i =-0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (sec)
Control PID de Step sistemas Response de orden 2 (II) CI_38 1 Control PID Control PD Amplitude 0.8 0.6 Control P 0.4 0.2 Polos de la planta: p 1 =-1 y p 2 =-3 Constante del controlador: K=10 Cero del controlador PD: z d =-4 Cero del controlador PI: z i =-0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (sec)