Conceptos Básicos de Control.

El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería yla ciencia debido a los avances en la teoría y la practica del control automático. Sonmuchas las áreas de la industria beneficiadas como por ejemplo las áreas espaciales,automotrices, médicas, etc. Ya que ya que un desempeño optimo de los sistemasdinámicos han mejorado la productividad y aligeran la carga de muchas operacionesmanuales y repetitivas. Señal de Corriente de EntradaConsiderada como estímulo aplicado a un sistema desde una fuente de energía externa con el propósito de que el sistema produzca una respuesta específica. Señal de Corriente de SalidaRespuesta obtenida por el sistema que puede o no relacionarse con larespuesta que implicaba la entrada.

Conceptos básicos de control.

PlantaSe llama planta de proceso al lugar en el que se desarrollan diversas operaciones industriales, entre ellas operaciones unitarias, con el fin de transformar, adecuar o tratar alguna materia prima en particular a fin de obtener productos de mayor valor agregado.

Todas las plantas de proceso requieren para operar, además de equipos sofisticados, instrumentos en general, materia prima y recurso humano; recursos energéticos, agua, e insumos

SISTEMA Un sistema es un conjunto de funciones, virtualmente referenciada sobre ejes, bien sean estos reales o abstractos. También suele definirse como un conjunto de elementos dinámicamente relacionados formando una actividad para alcanzar un objetivo operando sobre datos, energía y/o materia para proveer información. Un sistema siempre esta dentro de otro sistema.

CONTROLLa Ingeniería de control es una disciplina que se focaliza en modelizar matemáticamente una gama diversa de sistemas dinámicos y el diseño de controladores que harán que estos sistemas se comporten de la manera deseada. Aunque tales controladores no necesariamente son electrónicos y por lo tanto la ingeniería de control es a menudo un sub campo de otras ingenierías como la mecánica. Dispositivos tales como circuitos eléctricos, procesadores digitales y los microcontroladores son muy utilizados en todo sistema de control moderno. La ingeniería de control tiene un amplio rango de aplicación en áreas como los sistemas de vuelo y de propulsión de los aviones de aerolíneas, militares, en la carrera espacial y últimamente en la industria automotriz. El objetivo del control automático es poder manejar con una o más entradas (o referencia), una o más salidas de una planta o sistema, para hacerlo, la idea más primitiva es colocar entre la referencia y la planta.

La linealización se refiere al proceso de encontrar la aproximación lineal a una función en un punto dado.

Esta técnica es ampliamente usada en el estudio de procesos dinámicos y él en el diseño de sistemas de control por las siguientes razones:

1. Se cuenta con métodos analíticos generales para la solución de sistemas lineales. Por lo tanto se tendrá una solución general del comportamiento del proceso, independientemente de los valores de los parámetros y de las variables de entrada

2. Todos los desarrollos significativos que conllevan al diseño de un sistema de control ha sido limitado a procesos lineales.

Linealización

LAZO ABIERTO

Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera.

Esto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlador. Caracteristicas: Ser sencillos y de fácil concepto. Nada asegura su estabilidad ante una perturbación. La salida no se compara con la entrada. Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden

ser tangibles o intangibles. La precisión depende de la previa calibración del

sistema.

Lazo cerrado

Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia

Características :• Ser complejos, pero

amplios en cantidad de parámetros.

• La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.

• Su propiedad de retroalimentación.

• Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.

En procesamiento de señales,o sistema lineal e invariante en el tiempo, es aquel que, como su propio nombre indica, cumple las propiedades de linealidad e invarianza en el tiempo.

Que sea proporcional significa que cuando la entrada de un sistema es multiplicada por un factor, la salida del sistema también será multiplicada por el mismo factor.

Por otro lado, que un sistema sea aditivo significa que si la entrada es el resultado de la suma de dos entradas, la salida será la resultante de la suma de las salidas que producirían cada una de esas entradas individualmente.

Sistema lineal

Variable controlada: Es la cantidad o condición que se mide y controla, por lo

común la variable controlada es la salida del sistema. Controlar significa medir el valor de la variable controlada del sistema y aplicar la variable manipulada al sistema para corregir la desviación.

Variable manipulada: Es la cantidad o condición que el controlador modifica

para afectar el valor de la variable controlada. Sistema: Es la combinación de componentes que actúan juntos y

realizan un objetivo determinado.

Función de transferencia: La función de transferencia de un sistema

descrito mediante una ecuación diferencial lineal e invariante en el tiempo se define como: “El cociente entre la transformada de Laplace

de salida (Función respuesta) y la transformada de Laplace de la entrada (Función de excitación) cuando las condiciones iniciales son cero”.

A partir de la F.T, es posible representar la

dinámica de un sistema mediante funciones algebraicas en “S”. Si la potencia más alta de “S” en el denominador

de la función de transferencia es igual a n, el sistema se denomina de n-esimo orden.

Sistema en el dominio de tiempo (ec. dif.)

r(t) = señal, set point ó referencia e(t) = señal error c(t) = señal de control y(t) = señal de salida u(t) = señal del sensor Sistema en el dominio de la frecuencia.

(Función transferencia)

Sistemas lineales Sistemas lineales consiste en la teoría

matemática desarrollada para analizar sistemas dinámicos que cumplen con las propiedades de superposición. Los sistemas lineales son útiles para el modelado y síntesis de controladores de una gran cantidad de sistemas y fenómenos físicos que se presentan en la ingeniería, desde circuitos eléctricos, motores eléctricos de corriente continua, dinámicas térmicas e hidráulicas en equipos de proceso, etc.

Sistemas no linealesLa teoría de sistemas de control se ocupa del

análisis y el diseño de componentes interactuantes de un sistema en una configuración que brinde un comportamiento deseado, se basa en el concepto fundamental de realimentación que consiste en medir las variables de interés en el sistema y usar esa información para controlar su comportamiento