clase ic 1

8/18/2019 clase IC 1

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Ingeniería de Control

Dr. Celso De La Cruz Casaño

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Ingeniería deControl

• Dr. Celso De La Cruz Casaño

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Contenido del Sílabo

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Bibliografía

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Recursos Digitales

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Introducción

Dr. Celso De La Cruz Casaño

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Introducción• El control automático a

desem!eñado una función "ital en ela"ance de la ingeniera # la ciencia.

• $iene e%trema im!ortancia en lossistemas de "eículos es!aciales& de

guiado de misiles& robóticos #similares'

• (demás& el control automático se a"uelto una !arte im!ortante eintegral de los !rocesos modernos

industriales # de manufactura.

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Introducción• )or e*em!lo& el control

automático es esencial+ – en el control num,rico de las

má-uinaserramienta de lasindustrias de manufactura&

– en el diseño de sistemas de !ilotosautomáticos en la industriaaeroes!acial.

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Introducción• $ambi,n es esencial en las o!eraciones industriales como

el control de !resión& tem!eratura& umedad& "iscosidad #/u*o en las industrias de !roceso.

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Introducción

• Los a"ances en la teoría # la !ráctica del controlautomático a!ortan los medios !ara – 0btener un desem!eño ó!timo de los sistemas dinámicos& – me*orar la !roducti"idad&

– aligerar la carga de mucas o!eraciones manuales re!etiti"as #rutinarias&

• )or tal moti"o& casi todos los ingenieros # cientí1cos deben

tener un buen conocimiento de este cam!o.

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)anorama 2istórico

• El !rimer traba*o signi1cati"o en control automático fue elregulador de "elocidad centrifugo de 3ames 4att !ara el

control de la "elocidad de una má-uina de "a!or& en elsiglo 56III.

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Sistema de control de

"elocidad regulador de"elocidadcentrifugo de

3ames 4att

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)anorama istórico

• En 7899& :inors;# traba*ó en los controladoresautomáticos !ara dirigir embarcaciones& # mostró -ue la

estabilidad !uede determinarse a !artir de las ecuacionesdiferenciales -ue describen el sistema.

• En 78<9& =#-uist diseñó un !rocedimiento relati"amentesim!le !ara determinar la estabilidad de sistemas.

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)anorama istórico

• En la d,cada de los >? se desarrollaron di"ersas t,cnicasconocidas como m,todos de la res!uesta en la frecuencia

# m,todos de la res!uesta transitoria.• En la d,cada de los @? se !asó de sistemas de control -ue

traba*aban de manera a!ro!iada a sistemas de controló!timos.

• Los siguientes años se traba*aron en sistemas de control

más com!le*os como son los sistemas de mAlti!lesentradas # salidas& control robusto # control no lineal.

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6ariable controlada #

"ariable mani!ulada

• La "ariable controlada es la cantidad o condición -ue semide # controla.

• La& "ariable mani!ulada es la cantidad o condición -ue elcontrolador modi1ca !ara afectar el "alor de la "ariablecontrolada.

• )or lo comAn& la "ariable controlada es la salida elresultado del sistema.

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)lantas

• na !lanta es un con*unto de las !artes de una má-uina-ue funcionan *untas&

• el !ro!ósito de la cual es e*ecutar una o!eración !articular.

• Llamaremos !lanta a cual-uier ob*eto físico -ue se "a acontrolar tal como un dis!ositi"o mecánico& un orno decalefacción& un reactor -uímico o una na"e es!acial.

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Sistemas

• n sistema es una combinación de com!onentes -ueactAan *untos # realizan un ob*eti"o determinado.

• n sistema no necesariamente es físico.

• El conce!to de sistema se a!lica a fenómenos abstractos #dinámicos& tales como los -ue se encuentran en laeconomía.

• )or tanto& la !alabra sistema debe inter!retarse como unaim!licación de sistemas físicos& biológicos& económicos #similares.

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)rocesos

• Llamaremos !roceso a cual-uier o!eración -ue se "a acontrolar.

• (lgunos e*em!los son los !rocesos -uímicos& económicos #biológicos.

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)erturbaciones

• na !erturbación es una señal -ue tiende a afectarnegati"amente el "alor de la salida de un sistema.

• Si la !erturbación se genera dentro del sistema sedenomina interna& en tanto -ue una !erturbación e%ternase !roduce fuera del sistema # es una entrada.

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Sistemas de control en lazocerrado o control realimentado

• El control realimentado se re1ere a una o!eración -uetiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema

# alguna entrada de referencia.

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Sistema de control en lazocerrado o realimentado

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Sistemas de control en lazocerrado o realimentados

• n e*em!lo sería el sistema de control de

tem!eratura de una abitación. :idiendola tem!eratura real # com!arándola conla tem!eratura de referencia latem!eratura deseada& el termostato

acti"a o desacti"a el e-ui!o decalefacción o de enfriamiento !araasegurar -ue la tem!eratura de laabitación se conser"e en un ni"el

cómodo sin im!ortar las condiciones

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Sistemas de control en

lazo abierto

• Los sistemas en los cuales la salida no afecta la acción decontrol se denominan sistemas de control en lazo abierto.

• En otras !alabras& en un sistema de control en lazo abiertono se mide la salida ni se realimenta !ara com!ararla conla entrada.

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Es-uema de control en

lazo abierto

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lazo abierto

• n e*em!lo !ráctico es una la"adora. El remo*o& el la"ado #el en*uague en la la"adora o!eran con una base de tiem!o.

La má-uina no mide la señal de salida& -ue es la lim!iezade la ro!a.

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lazo abierto

• En cual-uier sistema de control en lazo abierto& a cadaentrada de referencia le corres!onde una condición

o!erati"a 1*a'• como resultado& la !recisión del sistema de!ende de la

calibración.

• (nte la !resencia de !erturbaciones& un sistema de controlen lazo abierto no realiza la tarea deseada.

• En la !ráctica& el control en lazo abierto sólo se usa si seconoce la relación entre la entrada # la salida # si no a#!erturbaciones internas ni e%ternas.

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com!aración entre los sistemasen lazo abierto # cerrado

• na "enta*a del sistema de control en lazo cerrado es -ueel uso de la realimentación "uel"e la res!uesta del sistema

relati"amente insensible a las perturbaciones externasy a las variaciones internas en los !arámetros delsistema.

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com!aración entre los sistemasen lazo abierto # cerrado

• Desde el !unto de "ista de la estabilidad& el sistema decontrol en lazo abierto es más fácil de desarrollar& !or-ue

la estabilidad del sistema no es un problemaimportante.

• )or otra !arte& la estabilidad es una función principal en el sistema de control en lazo cerrado& lo cual !uede!roducir a oscilaciones de am!litud creciente.

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E*em!los de Sistemas de Control

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Sistema de Control de

$em!eratura

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Robot -ue usa un !roceso de

reconocimiento de !atrones

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