Ejemplos de sistemas de control
Sistemas de control Ingeniera electromecnica 604-b Materia:
Ingeniera de Control Clsico Docente: Ing. Ciro Alberto Ortega
BarrosoIntegrantes:Othoniel Hernndez GarcaOscar Eduardo Prez
HernndezJuan carlos Garca HernndezNo rojas HernndezAlberto Felipe
Castillo Rivera
Misantla ver, A 11 de marzo del 2015SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO
ABIERTO
Aquellos en los que la variable de salida (variable controlada)
no tiene efecto sobre la accin de control(variable de control).
CaractersticasNo se compara la salida delsistema con el valor
deseado de la salida del sistema (referencia).Para cada entrada de
referencia le corresponde una condicin de operacin fijada.La
exactitud de la salida del sistema depende de la calibracin del
controlador
En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no
cumplen su funcin adecuadamente.El control en lazo abierto suele
aparecer en dispositivos con control secuencial, en el que no hay
una regulacin de variables sino que se realizan una serie de
operaciones de una manera determinada. Esa secuencia de operaciones
puede venir impuesta por eventos (event-driven) o por tiempo
(time-driven). Seprograma utilizando PLCs (controladores de lgica
programable)
SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO CERRADO
Sistema de control en lazo cerrado aquellos en los que la seal
de salida del sistema (variable controlada) tiene efecto directo
sobre la accin de control (variable de control).
ClasificacinManuales: controlador operador humanoAutomtico:
controlador dispositivoControl cuyos componentes estn unos por el
hombre y los otros son naturales Definicin: control
retroalimentado
Operacin que en presencia de perturbaciones tiende a reducir la
diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de
referencia. Esta reduccin se logra manipulando alguna variable de
entrada del sistema, siendo la magnitud de dicha variable de
entrada funcin de la diferencia entre la variable de referencia y
la salida del sistema.
Ejemplos de sistemas de controlEjemplo 1:Un calentador o
calefactor controlado por medio de un termostato que regula
automticamente la temperatura de una pieza o recinto es un sistema
de control.
Ejemplo 2:El sistema de control constituido por un hombre que
maneja un automvil tiene componentes que claramente son echas tanto
por el hombre como de tipo biolgico.
Ejemplo 3:Identificar una posible entrada y una posible salida
para un generador rotacional de electricidad
Ejemplo 4:(a) explicar el funcionamiento de las seales
ordinarias del trafico que controlan los automviles en intercesin
de varias calles. (b) Por qu son estos sistemas de control de lazo
abierto?. (c) Cmo se puede controlar el trafico en forma mas
eficiente ?. (d) Por qu es el sistema en (c) de lazo cerrado?
La naturaleza de la ingeniera de los sistemas de control es la
consideracin de dos problemas:El anlisis es la investigacin de las
propiedades de un sistema de control para ejecutar una tarea
especifica.
El diseo es la escogencia y arreglo de los componentes del
sistema de control para ejecutar una tarea especifica.
Diseo o arreglo del sistema de control
Existen dos mtodos de diseo:1) diseo por anlisis:Se lleva acabo
modificando las caractersticas de un sistema existente o de un
modelo estndar del sistema.
2) El diseo por sntesis: Se lleva acabo definiendo la forma del
sistema directamente a partir de sus especificaciones.Tres
representaciones bsicas (modelos) de los componentes fsicos y de
los sistemas, en el estudio de los sistemas de control.1.
Ecuaciones diferenciales y otras relaciones matemticas. 2.
Diagramas en bloque.3. Graficas del flujo de seales.
Los diagramas en bloque y las graficas del flujo de seales son
acortamientos en forma de representaciones graficas ya sea de
diagramas esquemticos de un sistema fsico o del conjunto de
ecuaciones matemticas que caracterizan las partes del sistema.La
ingeniera de los sistemas de control abarca no solamente el campo
completo de las ciencias de la ingeniera, sino tambin las ciencias
biolgicas y sociales.DIAGRAMAS EN BLOQUEEs una representacin visual
simplificada de la relacin de causa y efecto que existen entre la
entrada y la salida de un sistema fsico.Los componentes del sistema
se conocen alternativamente con el nombre de elementos del
sistema.La forma mas sencilla del diagrama en bloque es el bloque
simple que lleva una entrada y una salida:
Diagrama en bloque de un sistema de control por retroalimentacin
Los bloques se representan los diferentes componentes de un sistema
de control estn conectados de tal manera que caracterizan su
relacin funcional dentro del sistema.
Terminologa del diagrama en bloque para lazo cerrado:La planta
g2, llamada tambin sistema controlado.Los elementos de control g1 o
llamado el controlador.Los elementos de realimentacin o
retroalimentacin h.La entrada de referencia r.La salida o variable
controlada c.La seal de retroalimentacin primaria b.La seal
impulsora e tambin denominada errer o accin de control.La variable
manipulada m o seal de control.Una perturbacin u.La trayectoria
directa.La trayectoria primaria b
Terminologa del diagrama en bloques para lazo cerradoLa planta
G2, llamada tambin sistema controlado, es el cuerpo, proceso o
maquina de la cual se va a controlar una cantidad o condicin, y
cuyo objetivo es efectuar una operacin particular.
Los elementos de control G1, tambin llamados el controlador, son
los componentes requeridos para generar la seal de control
apropiada m que se aplica a la planta.
Los elementos de realimentacin o retroalimentacin h son los
componentes que se requieren para establecer la relacin funcional
entre la seal de retroalimentacin primaria b y la salida controlada
c.
La entrada de referencia r es una seal externa aplicada a un
sistema de control por retroalimentacin con el fin de ordenar a la
planta una accin especificada. A menudo representa un
comportamiento ideal de la salida de la planta.
La salida o variable controlada c es una cantidad o condicin de
la planta que se controla. O bien es la cantidad o condicin que se
mide y controla.
La seal de retroalimentacin primaria b es una seal que es funcin
de la salida controlada c, y que se suma algebraicamente a la
entrada de referencia r para obtener la seal impulsora e.
La seal impulsora e, tambin denominada el error o accin de
control, es la suma algebraica de la entraba de referencia r mas o
menos la retroalimentacin primaria b.
La variable manipulada m (seal de control) es la cantidad o
condicin que los elementos de control G1 aplican a la planta
G2.
Una perturbacin u es una seal de entrada indeseable que afecta
el valor de la salida controlada c. Puede entrar a la planta
sumndose con m o a travs de un punto intermedio.
La trayectoria directa es la va de transmisin desde la seal
impulsora e asta la seal controlada c.
Ventajas de los sistemas de control en lazo abierto:1.-
Construccin simple y facilidad de mantenimiento.2.- El sistema es
menos costoso que un sistema de lazo cerrado.3.- No hay problemas
de estabilidad. 4.- Conveniente cuando la salida es difcil de medir
o cuando medir la salida de manera precisa no es econmicamente
viable.
Desventajas fundamentales de los sistemas de control en lazo
abierto:1.- Son mas sensibles a las perturbaciones.2.- Cambios en
la calibracin originan errores.3.- Es necesaria la recalibracion de
ves en cuando con la finalidad de mantener la calidad requerida en
la salida.
SERVOMECANISMOS
Un servomecanismo es un sistema de control por retroalimentacin
con amplificacin de potencia en el cual la variable controlada c es
una posicin mecnica o una derivada de posicin, con respecto al
tiempo tal como la velocidad o la aceleracin.
REGULADORES Un regulador o sistema regulador es un sistema de
control por retroalimentacin en el cual la entrada de referencia u
orden es constante para largos periodos de tiempo, a menudo para el
intervalo de tiempo completo, durante el cual el sistema esta en
operacin.
Un regulador se diferencia de un servomecanismos en que la
funcin primordial de un regulador es generalmente mantener
constante una salida que es controlada, mientras que la funcin de
un servomecanismo consiste muy a menudo en hacer que la salida del
sistema siga una entrada variante.
ECUACIONES DE SISTEMAS FSICOS Una propiedad comn a todas las
leyes bsicas de la fsica es que ciertas cantidades fundamentales se
pueden definir por medio de valores numricos. Las leyes fsicas
definen relaciones entre estas cantidades fundamentales y
generalmente se representan por medio de ecuaciones.
Una clase de ecuaciones que tienen amplia aplicacin en la
descripcin de las leyes fsicas es la de las ecuaciones
diferenciales. Una ecuacin diferencial es cualquier igualdad
algebraica o trascendental que involucra ya sea diferenciales o
derivadas.
CAUSALIDADLas propiedades de un sistemas fsico restringen la
forma de la salida del sistema. Esta restriccin esta comprendida
dentro del concepto de causalidad. Un sistema en el cual el tiempo
es la variable independiente se llama causal si la salida depende
solamente de los valores presente y pasado de la entrada. Es decir,
si y(t) es la salida, entonces y(t) depende solamente de la entrada
x(T) para valores de T < t. Un sistema causal, es aquel que no
pueden prever lo que ser su entrada futura. De acuerdo con esto,
los sistemas causales a veces se llaman sistemas realizables
fsicamente.
NO LINEALIDADESUn sistema lineal posee dos propiedades:
superposicin y homogeneidad. La propiedad de superposicin significa
que la respuesta de salida de un sistema a la suma de entradas es
la suma de las respuestas de las entradas individuales. As, si una
entrada de r1(t) produce una salida de c1(t) y una entrada de r2
(t) produce una salida de c2(t), entonces una entrada de r1(t) + r2
(t) produce una salida de c1 (t) + c2 (t).
LINEALIZACION Primero es reconocer el componente no lineal y
escribir la ecuacin diferencial no lineal. Cuando hacemos lineal
una ecuacin diferencial no lineal, lo hacemos para entradas a
pequea seal alrededor de la solucin en estado estable cuando la
entrada a pequea seal es igual a cero. Esta solucin en estado
estable se llama equilibrio y esta seleccionada como el segundo
escaln en el proceso de Linealizacion.
Gracias por su atencin