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