¿Qué es control?
Controlar un proceso consiste en mantener constantes ciertas variables, prefijadas de antemano. Las variables controladas pueden ser, por ejemplo: Presión, Temperatura, Nivel, Caudal, Humedad, etc.
Un sistema de control es el conjunto de elementos, que hace posible que otro sistema, proceso o planta permanezca fiel a un programa establecido.
Ejemplo de sistema de control
Temperatura de nuestro cuerpo; si la temperatura sube por encima de 37ºC, se suda, refrescando el cuerpo.
Si la Tª tiende a bajar de 37ºC, el cuerpo, involuntariamente, comienza a temblar, contracción muscular que calienta nuestro cuerpo, haciendo que se normalice nuestra temperatura. Por tanto, en este caso:
Sistema de medida o sensores -> Células nerviosas de la piel
Señal de consigna -> 37ºC
Acción de control de la temperatura -> Sudar o temblar
Concepto de señal
En los sistemas de control, una magnitud física variable se representa generalmente mediante una señal eléctrica que varía de manera tal que describe dicha magnitud.
Por ejemplo, una señal eléctrica será la variación de la salida de tensión de un termopar que mide temperatura y la variación de temperatura la transforma en variación de tensión.
Los dispositivos, circuitos y sistemas electrónicos manipulan señales eléctricas.
Tipos de señales eléctricas
Señal analógica (nº infinito de valores) y que tiene una variación continua en el tiempo.
Señal digital (nº finito de valores) y que tiene una variación discreta de valores en el tiempo.
Señal digital binaria (dos valores concretos, 1 y 0) la señal eléctrica sólo puede adoptar dos niveles de tensión.
Ventajas de utilizar señales eléctricas
Resulta muy sencillo procesarlas mediante circuitos electrónicos, que son tanto económicos como fiables.
Pueden transmitirse sin dificultad a largas distancias.
Pueden almacenarse para ser posteriormente reproducidas.
Concepto de Sistema:
¿Qué es un sistema?
Combinación de componentes que actúan interconectados, para cumplir un determinado objetivo.
¿Cómo se representa un sistema?
Como un rectángulo o caja negra y variables que actúan sobre el sistema. Las flechas que entran (u, excitaciones o entradas). Las flechas que salen (y, variables producidas por el sistema o salidas).
Modelado de Sistemas
¿Qué es un modelo?
Es algo que nos ayuda a entender el funcionamiento de un sistema. Puede ser una placa electrónica (hardware) o un conjunto de relaciones matemáticas, en las cuales codificamos el funcionamiento del sistema (es lo que llamamos modelo matemático) y que eventualmente puede desarrollarse en un programa de ordenador.
Modelado Entrada – Salida:
Uno de los enfoques de modelado más útiles para propósitos de control es el Modelado Externo o entrada / salida. Este tipo de modelo describe la relación estímulo – respuesta del proceso y conduce a la llamada Función Transferencia del proceso.
Función de Transferencia
Función de transferencia de un sistema se indica por G(s), y es el cociente entre la transformada de Laplace de la señal de salida y la transformada de Laplace de la señal de entrada
Señales:
y: señal de salida
r: señal de referencia
e: señal de error
v: señal de realimentación
Diagramas de Bloques:
Funciones de Transferencia:
G: ganancia directa
H: ganancia de realimentación
GH: ganancia de lazo
F: ganancia de lazo cerrado
Tipos de control, atendiendo al circuito implementado
Control manual: El operador aplica las correcciones que cree necesarias.
Control automático: La acción de control se ejerce sin intervención del operador y su solución es cableada, es decir, rígida, no se puede modificar.
Control programado: Realiza todas las labores del control automático, pero su solución es programada. Se puede modificar su proceso de operación o ley de control.
Tipos de control, atendiendo al circuito implementado
Estructura de un sistema de control
Tenemos dos tipos de estructura diferente de lazo de control:
Sistemas de control en LAZO ABIERTO
Aquel en el que ni la salida ni otras variables del sistema tienen efecto sobre el control. NO TIENE REALIMENTACIÓN
Sistemas de control en LAZO CERRADO
En un sistema de control de lazo cerrado, la salida del sistema y otras variables, afectan el control del sistema. TIENE REALIMENTACIÓN
Sistemas de control de LAZO ABIERTO
Cualquier perturbación desestabiliza el sistema, y el control no tiene capacidad para responder a esta nueva situación.
Ejemplo: el aire acondicionado de un coche.
El sistema o la planta no se mide.
El control no tiene información de cómo esta la salida (Planta).
Sistemas de control de LAZO CERRADO
Una variación en la salida o en otra variable, se mide, y el controlador, modifica la señal de control, para que se estabilice, el sistema, ante la nueva situación.
Ejemplo: el climatizador de un coche.
El sistema o la planta se mide en todo momento.
El control tiene información de cómo esta la salida (Planta).
Control de temperatura.
Lazo abierto – No se mide
Lazo cerrado
Si se mide
Elementos que componen un sistema de control
Proceso
Variables
a controlar
Controlador
Valores
Deseados
Actuador
Transmisor
Valores medidos
Variables
para actuar
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