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ControladoresEs aquel instrumento que compara el valor medido con el valor deseado, con base a esta comparacin calcula el error, para luego actuar a fin de corregir este error. Tiene por objetivo elaborar la seal de control que permita que la variable controlada corresponda a la seal de referencia.Los controladores pueden ser de tipo: Manual, Neumaticos, Electronicos. Los ms usados son los electronicos:-Computadoras con adquisicin de DatosPLC (Controladores Lgicos Programables)Microcontroladores (PIC)ControladoresEl mas comun es el PLC:Basado en microprocesadores, hace uso de memorias programables y regrabables(RAM), donde se almacenan instrucciones a manera de algoritmos que van a permitir seguir una lgica de control.El controlador o regulador constituye el elemento fundamental en un sistema de control, pues determina el comportamiento del bucle, ya que condiciona la accin del elemento actuador en funcin del error obtenido. La forma en el que el regulador genera la seal de control se denomina Accin de Control.Clasificacin de los ControladoresOn-Off / On-Off con HistresisControlador de Accin Proporcional (P)Controlador de Accin Integral (I)Controlador de Accin Derivativa (D)Controlador de Accin Proporcional y Derivativa (PD)Controlador de Accin Proporcional Integral Derivativo (PID)Sistema de ControlSistema: un sistema es mdulo ordenado de elementos que se encuentran interrelacionados y que interactan entre s.

Control: Es el mecanismo para comprobar que las cosas se realicen como fueron previstas, de acuerdo con las polticas, objetivos y metas fijadas

Sisteme de Control: Es un conjunto de dispositivos encargados de administrar, ordenar, dirigir o regular el comportamiento de otro sistema, con el fin de reducir las probabilidades de fallo y obtener los resultados deseados.Sistema de Control Lazo Abierto Son aquellos en los que la variable de salida (variable controlada) no tiene efecto sobre la accin de control (variable de control).

Caractersticas

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 condicin de operacin fijada. La exactitud de la salida del sistema depende de la calibracin del controlador. En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su funcin adecuadamente. Seal de ReferenciaAccin de ControlAmplificadorActuadorPlantaCONTROLADORCronmetro (Tiempo)Seal de errorRestadorSistema de Control Lazo AbiertoEjemplos 1.Regulacin del volumen de un tanque.Los primeros son manuales pues requieren que una persona ejecute una accin que indique al sistema qu hacer. Para mantener constante el nivel del agua en el tanque es necesario que una persona accione la vlvula cuando el caudal cambie.

Ejemplos 2.Amplificador.Un ejemplo puede ser el amplificador de sonido de un equipo de msica. Cuando nosotros variamos elpotencimetro de volumen, varia la cantidad depotencia que entrega el altavoz,pero el sistema no sabe sise ha producido la variacin que deseamos o no.

Ejemplos 3. Encendedor.Un simple elemento como el encendedor trabaja como sistema, ya que est constituido bsicamente por una rueda estriada, una piedra, un envase que contiene el gas licuado, una vlvula para regular la salida del mismo; ninguna de estas partes puede por s sola conseguir el objetivo: producir fuego; pero si todas ellas funcionan adecuadamente en conjunto, es un sistema de lazo abierto ya que no importa si el fuego calienta el material a calentar de manera adecuada.

Ejemplos 4. Semforo.Un ejemplo de sistema de lazo abierto es el semforo. La seal de entrada es el tiempo asignado a cada luz (rojo, amarilla y verde) de cada una de las calles. El sistema cambia las luces segn el tiempo indicado, sin importar que la cantidad de trnsito vare en las calles

Ejemplos 5. Horno de microondasEn el horno de microondas las llaves o botones de control fijan las seales de entrada, siendo la elevacin de la temperatura de la comida o la coccin la salida. Si por cualquier razn la temperatura alcanzada, o el tiempo de aplicacin del microondas ha sido insuficiente, y como consecuencia la comida no ha alcanzado las condiciones deseadas, esto no altera el ciclo de funcionamiento; es decir que la salida no ejerce influencia sobre la entrada.

Sistema de Control Lazo Cerrado Sistema de control en lazo cerrado aquellos en los que la seal de salida del sistema (variable controlada) tiene efecto directo sobre la accin de control (variable de control).

Seal de ReferenciaAccin de ControlAmplificadorActuadorPlantaCONTROLADORKRetroalimentacinSeal de MedidaSensorSistema de Control Lazo CerradoSistema de Control Lazo CerradoControl Retroalimentado Operacin que en presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia. Esta reduccin se logra manipulando alguna variable de entrada del sistema, siendo la magnitud de dicha variable de entrada funcin de la diferencia entre la variable de referencia y la salida del sistema.

Clasificacin Manuales: controlador operador humano Automtico: controlador dispositivo Neumtico, hidrulico, elctrico, electrnico o digital (microprocesador)Ejemplos de sistemas de control en lazo cerradoControl iluminacin de calles.El sistema de control, a travs de un transductor de realimentacin, conoce en cada instante el valor de la seal de salida. De esta manera, puede intervenir si existe una desviacin en la misma.

Ejemplos de sistemas de control en lazo cerrado2. Sistema de iluminacin de un invernadero.A medida que la luz aumenta o disminuye se abrir o se cerrara el techo manteniendo cte. el nivel de luz.

Ejemplos de sistemas de control en lazo cerrado3. Sistema de refrigeracinUn sistema de refrigeracin en donde uno ingresa algn producto y el refrigerador nivela la temperatura, si ingresas algo caliente el refrigerador tendr que producir ms frio hasta conseguir la temperatura a la cual se desea tener el producto.

Ejemplos de sistemas de control en lazo cerrado4. Control de temperaturaUn ejemplo sera el sistema de control de temperatura de una habitacin. Midiendo la temperatura real y comparndola con la temperatura de referencia (la temperatura deseada), el termostato activa o desactiva el equipo de calefaccin o de enfriamiento para asegurar que la temperatura, de la habitacin se conserve en un nivel cmodo sin considerar las condiciones externas.

Control ProporcionalProporcional (algunas veces llamado ganancia o sensibilidad) es una accin de control que reproduce cambios de la entrada con cambios en la salida. La accin proporcional del controlador responde a los cambios presentes en la entrada y generara inmediatamente y proporcionalmente cambios en la salida. Cuando pensamos en una accin proporcional (P), pensamos puntualmente: esta accin de control trabaja inmediatamente (nunca muy pronto o muy tarde) para que los cambios coincidan con la seal de entrada.Matemticamente se define, como la relacin de cambio de la salida respecto al cambio de la entrada. Esto puede ser expresado como el cociente de diferencias, :Valor de Ganancia = Output / InputPor ejemplo, si la entrada PV de un controlador proporcional con ganancia de 2 repentinamente cambia (salto) a 5 por ciento, y entonces la salida inmediatamente cambiar a 10 por ciento (Output = Ganancia xInput). La direccin de este salto en la salida relacionada con la direccin del cambio en la entrada, depende si el controlador est configurado para una accin directa o inversa.Un termino que tambin se usa para expresar el mismo concepto es la banda proporcional, el inverso de la ganancia. La banda Proporcional es definida como una cantidad de cambio de entrada necesaria para evocar un cambio en la salida a granescala (100%) en un controlador proporcional:Valor de banda proporcional = Input / OutputControl IntegralLa integral (algunas veces llamado reset o control flotante) es una accin de control que provoca un cambio en la seal de salida respecto del tiempo a una razn proporcional de la cantidad de error (la diferencia entre el valor de PV y SP). La accin integral del controlador responde a un error acumulado en el tiempo, cambiando la seal de salida tanto como se necesite para eliminar completamente el error. Si la accin proporcional (P) le dice a la salida tanto desplazarse cuando un error aparece, la accin integral (I) le dice a la salida que tan rpido moverse cuando un error aparece. Si la accin proporcional (P) actua en el presente, la accin integral (I) acta en el pasado. -Por tanto, que tan rpido la seal de salida es controlada por la accin integral depende de la historia del error en el tiempo: cuanto error existi, y que duracin. Cuando pensemos en la accin integral (I), pensemos en impaciencia: esta accin de control maneja la salida para aumentar y aumentar su valor conforme haya una diferencia entre PV y SP.Matemticamente, la accin integral se define como el cociente entre la velocidad de salida y el error de entrada:El valor integral (repeticiones por minuto) = Velocidad de Salida / Error de EntradaEl valor integral (repeticiones por minuto) = (dm/dt)/eUna manera alternativa de expresar la accin integral es usar su unidad reciproca en minutos por repeticin. Si definimos la accin integral en esos trminos, la ecuacin se definiera:El valor integral (repeticiones por minuto) = Ti = Error de Entrada / Velocidad de SalidaEl valor integral (repeticiones por minuto) = Ti = e / (dm/dtPor ejemplo, si un error de 5% aparece entre PV y SP entonces un controlador integral (solo integral) con un valor integrativo de 3 repeticiones por minuto ( un tiempo integral de 0.333 minutos por repeticin), la salida empezara a cambiar a una tasa de 15% por minuto ( dm/dt = Valor_Integralx e , o dm/dt = e/Ti). En mltiples controladores PI y PID, la respuesta integral tambin es multiplicada por la ganancia proporcional, entonces para las mismas condiciones del ejemplo anterior aplicado a un controlador PI (con ganancia de 2) resultara que la salida cambiara a un tasa de 30% por minuto (dm/dt = Valor_Ganancia x Valor_Integral x e , o dm/dt = Valor_Ganancia x e/Ti). Accin derivativa (D)La derivada, algunas veces llamado rate(razn) o pre-act, es una accin de control que realiza un desplazamiento en la seal de salida proporcional a la tasa a la cual cambia la entrada. La accin derivativa del controlador reacciona a que tan rpido cambia la entrada respecto al tiempo, alterando la seal de salida en proporcin con la tasa de cambio de entrada. Si la accin proporcional (P) le dice a la salida que tan lejos ir cuando un error aparece, la accin derivativa (D) le dice a la salida que tan lejos ir cuando la entrada cambia. Si la accin proporcional (P) acta en el presente y la accin integral (I) actua en el pasado, la accin derivativa (D) actua en el futuro: eficazmente anticipa los overshoot (sobre impulso) intentando una respuesta de salida acorde que tan rpido que tan rpido la variable de proceso est creciendo o cayendo. Cuando pensamos en una accin derivativa (D), pensemos discrecin: esta accin de control actua prudente y cuidadosamente, trabajando en contra del cambio.Matemticamente, se define la accin derivativa como una relacin del desplazamiento de salida con la velocidad de entrada:Constante de tiempo derivativo (minutos) = Td = Desplazamiento_Salida / Velocidad_EntradaConstante de tiempo derivativo (minutos) = Td = Salida/ (de/dt)Por ejemplo, si la seal PV empieza a cambiar a un tasa de 5% por minuto en un controlador de procesos con un tiempo constante de 4 minutos, la salida inmediatamente tendr un desplazamiento de 20% (Salida = Valor_Derivativo x de/dt). En la mayora de controladores PD y PID, la respuesta derivativa tambin es multiplicada por la ganancia proporcional, entonces en las mismas condiciones del controlador anterior con una ganancia de 2 el resultado sera un desplazamiento inmediato de 40% (Salida = Valor_Valor_Ganancia x Derivativo x de/dt). La direccin (signo) de este desplazamiento en relacin de la direccin del cambio en la entrada depende si el controlador esta configurado para una accin directa o inversa.ModoNombre ComnParmetro de SintonizacinAplicacinProporcionalProporcionalGanancia, KpBanda Proporcional, PBGain, Kqor Prop. Band, PBUsado cuando:Una forma simple de control es deseado, los cambios de carga no son significantes, o un offset puede ser aceptado.Tambin usado cuando la dinmica del lazo de control permita una relativamente alta ganancia sin causar oscilaciones excesivas. En ese caso, incluso si cambios de carga significativos estn presentes, el offset es mnimo.IntegralResetAutomatic ResetMin./Repeticion, TiRepeticiones/Min , 1/TiUsado casi siempre junto al modo proporcional eliminando el offset en estado estacionario.Ocasionalmente es usado solo, conocido como controlador integral. Pero para casi todas las aplicaciones usar el modo integral solamente siempre provee una performance mucho menor comparado con un controlador PI.DerivativoRate ActionPre-ActTiempo Derivativo, TDUsado generalmente en combinacin con los modos P e I para mejorar la performance del lazo anticipando los efecto del cambio de carga.Usado principalmente en lazos de temperatura y otros lazos que tengan un comportamiento similar (bajo ruido, respuesta medianamente lenta)