Sistemas De Control

TEMA 1. Introducción a

los sistemas de control

OBJETIVOS

• Reconocer en un sistema las variables de entrada, de

salida y de perturbación.

• Distinguir un sistema de control en lazo abierto y en

lazo cerrado.

• Reconocer en un sistema de control, lazo abierto o

cerrado, las variables de entrada, salida y

perturbación.

• Reconocer las tareas que se realizan en un sistema de

control, y los elementos que lo integran.

• Distinguir el control automático del manual.

• Enumerar las ventajas y desventajas del control

automático frente al control manual.

• Enumerar las ventajas y desventajas del control en

lazo abierto frente al control en lazo cerrado.

• Clasificar los sistemas de control.

• Explicar el funcionamiento de sistemas de control

sencillos.

• Dado un sistema sencillo proponer algún sistema de

control para él.

• Saber que etapas deben seguirse en la realización de

un sistema de control.

TEMA 1. Introducción a

los sistemas de control

CONTENIDOS

– Definiciones básicas

– Sistemas de control en lazo abierto y lazo

cerrado.

– Tipos de control

– Ejemplos ilustrativos de sistemas de control.

• Sistema de control de presión

• Sistema de control de velocidad

• Servosistema (sincros)

• Sistema de control de temperatura (control por

ordenador)

• Sistema de control de temperatura en la cabina de

un coche (control prealimentado)

• Control de la posición del brazo del robot

• Control de la fuerza de agarre de la mano del

robot

– Etapas en la realización de un sistema de

control

Definiciones básicas

Sistema: es la combinación de componentes

que actúan conjuntamente y cumplen un

determinado objetivo.

Variable de entrada: es una variable del sistema

tal que una modificación de su magnitud o

condición puede alterar el estado del sistema.

Variable de salida: es una variable del sistema

cuya magnitud o condición se mide.

Perturbación: es una señal que tiende a afectar

el valor de la salida de un sistema. Si la

perturbación se genera dentro del sistema se la

denomina interna, mientras que una perturbación

externa se genera fuera del sistema y constituye

una entrada.

Ejemplos de sistema

Variables de entrada Variables de salida Perturbaciones

Tensión de armadura Velocidad de giro del eje Externa: par de carga

Posición del eje Interna: temperatura dentro del

motor

¿Intensidad de armadura?

Motor DC

Una habitación en la que se dispone de un calentador

eléctrico que se puede encender o apagar, de un

termómetro para medir la temperatura y de una puerta

que puede estar abierta o cerrada

Variables de entrada Variables de salida Perturbaciones

Interruptor del

calentador eléctrico

Temperatura en la

habitación

Externas:

• Temperatura del exterior de la

habitación

• Estado de la puerta

Interna: actividad de las personas

dentro de la habitación

Sistemas de control

• Definición

– Sistema de control es el conjunto de

dispositivos que actúan juntos para lograr

un objetivo de control

SISTEMA

perturbación

SISTEMA entrada salida

DE

CONTROL

Objetivo de

control

Sistemas de control en lazo

abierto y en lazo cerrado

• Ejemplos de sistemas con control:

– Motor DC controlado por armadura

• Objetivo: velocidad o posición deseadas

• Variables de control: voltaje o intensidad de armadura

• Perturbaciones: par de carga

– Cualquier planta de proceso continuo tiene

muchos sistemas de control

• Control de nivel en depósitos

• Control de flujo en tuberías

– Cuerpo humano:

• A nivel microscópico: planta industrial y red de

transporte con numerosos sistemas de control

• A nivel macroscópico: control de la temperatura

corporal

– Sistema económico mundial

• ¿Objetivo?, ¿Variables de control?, ¿Perturbaciones?

• Clasificación: Lazo abierto o cerrado

Sistemas de control en lazo abierto

• Aquellos en los que la variable de salida

(variable controlada) no tiene efecto sobre

la acción de control (variable de control).

• Características

– No se compara la salida del sistema con el valor

deseado de la salida del sistema (referencia).

– Para cada entrada de referencia le corresponde

una condición de operación fijada.

– La exactitud de la salida del sistema depende de

la calibración del controlador.

– En presencia de perturbaciones estos sistemas

de control no cumplen su función

adecuadamente.

• Ejemplo:

– Control en lazo abierto por tensión de armadura

de un motor DC de excitación independiente.

– El control en lazo abierto suele aparecer en

dispositivos con control secuencial, en el

que no hay una regulación 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 (timedriven).

Se programa utilizando PLCs

(controladores de lógica programable)

– Ejemplos:

• Lavadora:

– Funciona sobre una base de tiempos

– Variable de salida “limpieza de la ropa” no afecta

al funcionamiento de la lavadora.

• Semáforos de una ciudad

– Funcionan sobre una base de tiempo

– Variable de salida “estado del tráfico” no afecta la

funcionamiento del sistema.

Sistemas de control en lazo abierto

• Definición: sistema de control en lazo cerrado

– Aquellos en los que la señal de salida del

sistema (variable controlada) tiene efecto

directo sobre la acción de control (variable

de control).

Sistemas de control en

lazo cerrado

• Definición: control retrolimentado

– Operación que en presencia de

perturbaciones tiende a reducir la

diferencia entre la salida de un sistema y

alguna entrada de referencia. Esta

reducción se logra manipulando alguna

variable de entrada del sistema, siendo la

...