Sistemas De Control

Un proceso o sistema de control es un conjunto de elementos interrelacionados capaces de realizar una operación dada o de satisfacer una función deseada. Se pueden representar en forma de diagramas de bloques, en los que se ofrece una expresión visual y simplificada de las relaciones entre la entrada y la salida de un sistema físico. A cada componente del sistema de control se le denomina elemento, y se representa por medio de un rectángulo.

Consiste en ejercer un control en una variable controlada c, la salida, de una manera restablecida mediante la señal de acción e, la entrada, a través de los elementos controladores.

Sistemas de control automáticos:

Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí, de manera que regulen o dirijan su actuación por sí mismos, es decir sin intervención de agentes exteriores (incluido el factor humano), corrigiendo además los posibles errores que se presenten en su funcionamiento.

Actualmente, cualquier mecanismo, sistema o planta industrial presenta una parte actuadora, que corresponde al sistema físico que realiza la acción, y otra parte de mando o control, que genera las órdenes necesarias para que esa acción se lleve o no a cabo.

Para explicar el fundamento de un sistema de control se puede utilizar como ejemplo un tirador de arco. El tirador mira a la diana, apunta y dispara. Si el punto de impacto resulta bajo, en el próximo intento levantará más el arco; si la flecha va alta, en la siguiente tirada bajará algo más el arco; y así sucesivamente, hasta que consiga la diana. El tirador sería el elemento de mando (da las órdenes de subir o bajar el brazo) y su brazo el elemento actuador.

El primer trabajo significativo en control automático fue el regulador centrifugo de James Watt para el control de velocidad de la velocidad de velocidad de una máquina de vapor , en el siglo XVIII.

En 1.922, Minordky trabajo en controladores automáticos de dirección en barcos y mostro como se podría determinar la estabilidad a partir de las ecuaciones diferenciales.

Durante la década de los años 40, los métodos den frecuencia en respuesta posibilitaron a los ingenieros el diseño de sistemas lineales de control de sistemas de lazo cerrado, que satisfacían los comportamientos requeridos.

Los desarrollos más recientes en la teoría de control moderna están en el campo del control óptimo de sistemas tanto determinados como estocásticos, así como sistemas de control complejo con adaptación y aprendizaje.

CONCEPTOS

Perturbación: son las señales no deseadas que influyen de forma adversa en el funcionamiento del sistema. Por ejemplo abrir una ventana representa una perturbación en el sistema de control de temperatura mediante termostato.

Planta: es un equipo o juego de piezas de una maquina funcionando conjuntamente cuyo objetivo es realizar una operación determinada.

Unidad de control: gobierna la salida en función de una señal de activación.

Unidad de realimentación: está formada por uno o varios elementos que captan la variable de salida, la acondicionan y trasladan a la unidad de comparación.

Actuador: es un elemento que recibe una orden desde el regulador o controlador y la adapta a un nivel adecuado según la variable de salida necesaria para accionar el elemento final de control, planta o proceso.

Variables del sistema: son todas las magnitudes, sometidas a vigilancia y control, que definen el comportamiento de un sistema (velocidad, temperatura, posición, etc.).

Entrada: es la excitación que se aplica a un sistema de control desde una fuente de energía externa, con el fin de provocar una respuesta.

Salida: es la respuesta que proporciona el sistema de control.

Transductor: transforma una magnitud física en otra que es capaz de interpretar el sistema.

Amplificador: nos proporciona un nivel de señal procedente de la realimentación, entrada, comparador, etc., adecuada al elemento sobre el que actúa.

TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL

Los sistemas de regulación se pueden clasificar en:

Sistemas de bucle o lazo abierto aquellos en los que la acción de control es independiente de la salida y Sistemas de bucle o lazo cerrado aquellos en los que la acción de control depende en cierto modo, de la salida.

Sistemas de control en lazo abierto

Un sistema de control en lazo o bucle abierto es aquél en el que la señal de salida no influye sobre la señal de entrada. La exactitud de estos sistemas depende de su calibración, de manera que al calibrar se establece una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada. Este tipo de sistemas de control no se considera automático ya que no presenta realimentación su variable de salida ni se compara con la señal de mando.

El diagrama de bloque de un sistema en lazo abierto es:

El sistema se controla bien directamente, o bien mediante un transductor y un actuador. El esquema típico del sistema será, en este caso:

El transductor modifica o adapta la naturaleza de la señal de entrada al sistema de control. En el caso del sistema de control de la temperatura de una habitación, para que sea un sistema abierto es necesario que no exista termostato, de manera que siga funcionando permanentemente. La entrada del sistema sería la temperatura ideal de la habitación; la planta o proceso sería la habitación y la salida sería la temperatura real de la habitación. El transductor podría ser un dial en el que definamos el tiempo de funcionamiento y el actuador el propio foco de calefacción (caldera o radiador).

El actuador o accionador modifica la entrada del sistema entregada por el transductor (normalmente amplifica la señal).

Ejemplos:

Una lavadora automática sería un claro ejemplo de sistema de control en lazo abierto. La blancura de la ropa (señal de salida) no influye en la entrada. La variable tiempo presenta una importancia fundamental: si está bien calibrada, cada proceso durará el tiempo necesario para obtener la mejor blancura.

Otro ejemplo de sistema en lazo abierto sería el alumbrado público controlado por interruptor horario. El encendido o apagado no depende de la luz presente, sino de los tiempos fijados en el interruptor horario.

Como vemos los sistemas de lazo abierto dependen de la variable tiempo y la salida

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