REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”INGENIERÍA ELÉCTRICA/ELECTRÓNICA

EXTENSIÓN MATURÍN

CONTROLADORES

Tutor: Bachiller: Mariangela Pollonais

Julio Salazar. C.I.: 20.420.235

SECCIÓN: “V”

AGOSTO, 2014.

ÍNDICE

Pág.Introducción 3Desarrollo 4 Definición de un Controlador 4 Esquema de un Sistema de control 4 Control por Realimentación 5 Control de Adelanto 5 Control en Cascada 6 Control Predominante 6 Control Adaptativo 7 Compensación en Adelanto 8 Compensación en Atraso 8 Tipos de Controladores 9 Controlador de dos posiciones On-Off 9 Controlador Proporcional 9 Proporcional-Integral (PI) 10 Proporcional-Derivativo (PD) 10 Proporcional Integral Derivativo (PID) 10Conclusiones 11

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INTRODUCCIÓN

A medida de que transcurren los años, se ha desarrollado una necesidad de perfeccionamiento y disminución de errores en los procesos industriales; de manera de generar mayores ganancias y disminuir pérdidas de producción. De tal forma, el desarrollo de medidas de control ha aumentado considerablemente, llegando al desarrollo de procesos como actualmente lo conocemos.

En un sistema de control es necesario mantener una señal de salida lo más cercana posible al valor deseado, dicho proceso se logra mediante el empleo de controladores.

Los controladores son dispositivos que permiten modificar la señal y adaptarla a los requerimientos del operador para lograr un mayor nivel de optimización y reducción de errores en un sistema automatizado.

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DESARROLLO

Definición de controlador

Un controlador es la parte de un sistema que se encarga de corregir el valor de la señal medida por un sensor aproximando dicha señal a un valor programado por un operador previamente, enviando una señal de corrección hacia el actuador del sistema.

Los controladores pueden encargarse de controlar uno o más procesos de un sistema, comparando el valor de referencia de la señal con el valor medio del parámetro más importante a controlar en un proceso.

Esquema de un sistema de control:

Los sistemas de control están formados por un conjunto de dispositivos de diversa naturaleza (mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos, hidráulicos) cuya finalidad es controlar el funcionamiento de una máquina o de un proceso. Un sistema es una combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen determinado objetivo. Un sistema no está limitado a objetos físicos. El concepto de sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, como los que se encuentran en economía. Por tanto, el término sistema hay que interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos, económicos y otros.

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Control por realimentación:

El control por realimentación (feedback) constituye la infraestructura básica de casi todos los esquemas de control de procesos, corrigiendo las perturbaciones. El control por realimentación mide la variable de proceso, la compara con el punto de ajuste y manipula la salida en la dirección en que debe moverse el proceso para alcanzar el punto de ajuste.

Control de adelanto:

El control adelantado (feedforward) es una estrategia usada para compensar los disturbios en un sistema, antes que afecten la variable controlada. La idea es medir el disturbio, predecir el efecto en el proceso y aplicar la acción correctiva correspondiente. Usualmente se usa este esquema de control en combinación con el control por realimentación (feedback).

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Control de relación:

El control de relación asegura que dos o más flujos se mantengan en la misma relación aunque estos cambien. Se usa para obtener mezclas con una composición o propiedades físicas específicas, para mezclas aire/combustible. El flujo controlado equivale al flujo medido por el FT101 por algún valor previamente ajustado en FF102.Si la característica física (densidad, viscosidad, etc.) es medida, un controlador PID puede ser usado para manipular la válvula de relación.

Control en cascada:

El controlador en cascada usa la salida del controlador primario para manipular el punto de ajuste del controlador secundario. Este sistema se compone de dos estructuras de control por realimentación. El lazo secundario debe tener influencia sobre el primario y, la dinámica del proceso de este

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lazo deber ser más rápida que la del primero (por ejemplo flujo y temperatura). Este esquema de control permite una respuesta rápida de control y manipular independientemente los dos lazos si se requiere.

Control predominante:

El control predominante (override), permite seleccionar entre dos o más controladores, la salida que actuará sobre el elemento final de control, dependiendo de la importancia que se le dé a cada variable en el sistema. La realimentación externa evita que se salgan de control cualquiera de las dos variables.

Control adaptativo:

El control adaptativo es un sistema del cual se espera se adapte a los cambios en la dinámica del proceso. Es un tipo de control para procesos no lineales y cambiantes en el tiempo (envejecimiento del sistema, perturbaciones, etc.).

El Control adaptativo puede lograrse mediante:

o Sistemas Auto-Ajustables.

o Sistemas Adaptativos con Modelo de Referencia.

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Compensación en adelanto

Los compensadores en adelanto son dispositivos diseñados para crear un adelanto de fase en el sistema y así cumplir con las especificaciones de comportamiento requeridas en el proceso. La compensación de adelanto básicamente acelera la respuesta e incrementa la estabilidad del sistema, existen muchas formas de obtener compensadores de adelanto en tiempo continuo, tales como redes electrónicas que usan amplificadores operacionales, redes RC eléctricas y sistemas de amortiguadores mecánicos.

Compensación en atraso

La compensación en atraso es todo lo contrario, es decir, básicamente desacelera la respuesta de la variable que se esté controlando y disminuye la estabilidad del sistema, lo que conlleva a que la señal de salida no sea estable. Los compensadores en atraso son dispositivos diseñados para incrementar la ganancia en lazo cerrado, lo que hace que mejore el error en estado estacionario sin modificar de manera significativa el transitorio del sistema, siempre y cuando se implemente de manera adecuada.

Tipos de controladores

Controlador de dos posiciones on-off

Este controlador es la forma más simple de control por realimentación, posee solo dos posibles posiciones (encendido-apagado) en las que una salida del controlador va de un

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extremo a otro cuando el valor de la variable se desvía al valor deseado.

Controlador proporcional (P)

El sistema de control proporcional es más complejo que un sistema de control on-off como por ejemplo un termostato interno bi-metálico, pero más sencillo que un sistema de control proporcional-integral-derivativo (PID) que se puede utilizar para controlar la velocidad de crucero de un automóvil.

Expresión matemática para el controlador proporcional:

y (t )=K p e( t)

Dónde:

y(t): Señal de salida del controlador

Kp: Ganancia proporcional

e(t): Señal de error de proceso

Su transformada de laplace será

Y (s )=K p . E(s)

Y su función de transferencia:

G (s )= Y ( s)E(s)

=K p

Proporcional-Integral (PI).

El valor de salida del controlador proporcional varía en razón proporcional al tiempo en que ha permanecido el error y la magnitud del mismo, su función de transferencia es:

U ( s)E(s)

=K p .(1+ 1T N s )

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Donde Kp es la ganancia proporcional y TN se denomina tiempo de acción integral. Ambos valores son ajustables. El tiempo integral regula la velocidad de acción de control, mientras que una modificación en Kp afecta tanto a la parte integral como a la parte proporcional de la acción de control.

Proporcional-Derivativo (PD).

Por lo general una gran pendiente en e(t) en un sistema lineal correspondiente a una entrada escalón considerable produce un gran sobreimpulso en la variable controlada. El control derivativo mide la pendiente instantánea de e(t), prediciendo que tan grande será el sobreimpulso. La función de transferencia del control PD es:

U ( s)E(s)

=K p . (1+T V . s )

Donde TV se denomina duración predicha.

Proporcional-Integral-Derivativo (PID)

Esta combinación tiene la ventaja de que cada una de las tres acciones de control son individuales. La función de transferencia es:

U ( s)E(s)

=K p .(1+ 1T N s

+T V . s)CONCLUSIONES

Un controlador es un dispositivo diseñado para detectar y corregir errores producidos en la señal de un sistema.

Los controladores han representado un gran avance en la forma en que se realizan los procesos y se cumplen las tareas

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requeridas por un sistema, eliminando en gran magnitud la presencia de errores de producción

Después de que se implementaron controladores en los procesos de producción industriales, además de un aumento de producción, también se puede apreciar una mejora en el resultado del proceso.

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