Instrumentacion

Introduccion:

En muchos procesos industriales la función de control es realizada por un operario (ser humano), este operario es el que decide cuando y como manipular las variables de modo tal que se obtenga una cadena productiva continua y eficiente.

La eficiencia productiva implica el constante aumento de los niveles de producción de la maquinaria instalada, el mejoramiento de la calidad del producto final, la disminución de los costos de producción, y la seguridad tanto para el personal como para los equipos. Para lograr esto es necesario que los procesos productivos se realicen a la mayor velocidad posible y que las variables a controlar estén dentro de valores constantes.

Debido a estas exigencias, la industria ha necesitado de la utilización de nuevos y más complejos procesos, que muchas veces el operario no puede controlar debido a la velocidad y exactitud requerida, además muchas veces las condiciones del espacio donde se lleva a cabo la tarea no son las más adecuadas para el desempeño del ser humano.

Frente a este panorama, surge la automatización y los sistemas de control como una solución que va a permitir llevar a la producción a estándares de calidad mucho mejores. Actualmente en el mundo, se ve una introducción de las computadoras y de la microelectrónica en la industria y en la sociedad, esto trae consigo una extensión del campo de la automatización industrial ya que permite a través del manejo de la información (señales, datos, mediciones, etc.) transformar los mecanismos de producción y procesos productivos de algunas industrias.

Se continúa y extiende así el proceso de automatización electromecánica que se inicia a principios del siglo, la nueva era de la automatización se basa en la fusión de la electrónica con los antiguos mecanismos automáticos que funcionaban utilizando diferentes medios mecánicos neumáticos, etc. dando origen a los robot., a las máquinas y herramientas computarizadas, a los sistemas flexibles de producción. Para el diseño y control de la producción se desarrollaron programas de computación para el dibujo (AUTOCAD), para asistir el diseño (CADICAE), para la manufactura(CAM), para asistir el manejo de proyectos, para asistir la planeación de requerimientos, para la programación de la producción, para el control de calidad, etc.

Unidad 3 .- Características del control

Existe formas y métodos a través de los cuales los sistemas de control pueden ser representados por medio de funciones matemáticas, esta representación recibe el nombre de Modelamiento Matemático, este modelo describirá las características dinámicas del sistema a través de ecuaciones diferenciales.

El modelamiento puede ser:

• Analítico: Cuando se aplica las leyes físicas correspondientes a cada componente del sistema, que en conjunto forman una estructura o función matemática.

• Experimental: Consiste en la identificación de los parámetros ,mediante el análisis de datos de entrada y salida, estimando valores posibles que se ajusten al sistema.

Apartir del modelamiento matemático, aplicando formulas matemática s, teorema s, y transformada s, se puede llega r a una función que represente la rela ción entre la salida y entrada del sistema , esta función se denomina Función de Transferencia.

El proceso experimenta les denominado Identificación de Sistemas , y corresponde a la planta o proceso que se desea analizar, consiste en recoger da tos de la variable de salida con su correspondiente dato de entrada que provocó dicha salida , para luego mediante algoritmos matemáticos aproxima r una función de transferencia , la cual debe general una salida (estimada ) similar a la salida censada, y dependiendo de la diferencia entre ambas (error) se dará validez a la función obtenida , o se tendrá que re calcular con nuevos valores en los algoritmos matemáticos de análisis.

El análisis de un sistema que se desea controlar, significa analiza r su comportamiento dinámico en el tiempo, partiendo de sus característica s matemáticas se puede llegar a conclusiones respecto al funcionamiento del sistema, tanto aislado como dentro de un lazo cerrado, afectado por ruido y gobernado por un controlador. Para conocer dicho funcionamiento se debe llegar a conclusiones puntuales respecto a las siguientes características.

Estabilidad: Se dice que un sistema es estable cuando después de transcurrido un tiempo t , su valor de respuesta (salida) permanece constante. A este tiempo se le denomina tiempo de establecimiento (time setting) , y a l valor alcanzado se le denomina valor en estado estable , el cual puede ser un valor oscilante dentro de un margen porcentual mínimo, definido a criterio del programador. Un sistema se considera inestable cuando su respuesta luego de trascurrido un tiempo t se mantiene oscilando, variando entre un rango de valores periódicos o simplemente se obtiene cualquier valor alea torio. El siguiente gráfico muestra dos curvas, una de un sistema estable, y la otra de un sistema inestable, lograda s luego de aplica r una entrada escalón unitario.

Exactitud: La exactitud del sistema se mide en base a la desviación existente entre el valor deseado (referencia) y el valor real obtenido en la respuesta del sistema (valor en estado estable), a esta diferencia se le denomina error en estado estable .

Velocidad de respuesta: Esta característica indica que tan rápidamente es capa z de llegar el sistema , a su valor en estado estable o estacionario. La gráfica siguiente muestra los tipos de respuesta que se puede obtener en función de la velocidad de respuesta.

Sensibilidad: Es e concepto explica la dependencia de unas variables con respecto a otras, puesto que en un sistema habrá algunas variables manipulada s, otras controladas, y otras perturbadoras, es inevitable que la acción de una repercuta sobre las otras, por ello la necesidad de conocer e identificar cada variable a fin de conocer su naturaleza antes mencionada.

Alcanzabilidad: Cuando un sistema cuenta con esta característica , entonces mediante un controlador se puede lleva r este sistema desde un estado inicial hasta otro estado cualquiera, en un tiempo finito

Controlabilidad: Un sistema es controlable cuando es posible llevar al sistema a una posición de equilibrio, al aplicarle una entrada y transcurrido un período de tiempo finito.

Observabilidad: Se dice que un sistema es de rango completo observable, si mediante la observación de la salida y es posible determinar cualquier estado x(t), en un tiempo finito.

3.1.- Método de control clásico

Los métodos de control clásico son aquellos que esperan a que se produzca un error para luego realiza

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