SISTEMAS DE CONTROL
Tipos y Clasificación de los Sistemas de Control
Conceptos Generales
Características y Requisitos de un Sistema de Control
Automática
Es la ciencia que estudia los métodos y procedimientos para la sustitución del hombre por una máquina en la realización de una tarca física o mental con el fin de evitar riesgos y aumentar la producción.
Sistema
Es una colección compleja de elementos altamente relacionados y que realiza un determinado objetivo.
Desde el punto de vista de la ingeniería de control: un sistema se puede ver como cualquier entidad que produce una transformación de señales.
Perturbaciones
Son estímulos externos e internos que no se pueden manipular, pueden tener un carácter aleatorio (ruido) o un carácter determinista (interferencias).
Función de transferencia
Es una expresión matemática tal que explique cuantitativamente el comportamiento dinámico del sistema ante cualquier tipo de excitación temporal.
Planta
Sistema físico que se desea controlar. Por ejemplo, la temperatura en un horno de calefacción, la posición del eje de un motor, etc.
Proceso
Se entiende como cualquier operación que se va a controlar, por ejemplo, el etiquetado de las bolsas de patatas, la limpieza de la pasta de papel, etc.
Sistemas de control
Tienen como objetivo que las señales de salida sean capaces de ser gobernadas por las directrices marcadas por las señales de entrada, con independencia de las perturbaciones.
Se clasifican dependiendo del criterio elegido, como pueden ser la forma en la que procesan información, las señales que se tratan, etc.
Sistemas de control en lazo abierto
Sistemas de control en lazo cerrado
Son aquellos que actúan sobre la planta o el proceso sin considerar el valor de la señal de salida, esto es, la salida no se compara con la entrada.
Es el sistema de control mas sencillo y económico.
La precisión del sistema depende de una adecuada calibración y se basa en temporizaciones y en un conocimiento exacto entre la entrada y la salida.
En presencia de perturbaciones que se salgan de rango admitido, estos equipos de control no realizan la tarea asignada.
La señal de salida se compara con la señal de referencia para obtener una señal de error.
Algunos de los ejemplos son: la luz de escalera de un edificio, que cuando se pulsa el botón de la luz, esta estará encendida durante un tiempo determinado hasta que se oprima de nuevo.
La señal de error obtenida entra al regulador o controlador para que este actúe sobre la planta o el proceso y reducir el error.
Un sistema de control en lazo cerrado proporciona un control más preciso que otro en lazo abierto.
Los sistemas realimentados tienden a ser inestables, lo que dificulta su diseño.
Por ejemplo: emplear un termostato (controlador), el sistema de control realimentado compara la temperatura deseada con el ambiente para generar una señal de error que actúe corrigiendo la desviación.
Sistemas de control adaptativos
Las características dinámicas deben estar identificadas en todo momento, de manera que los parámetros de control puedan ajustarse para mantener el funcionamiento óptimo.
Se estudian algoritmos que permitan un conocimiento de la planta o del proceso de forma automática.
Se desarrolla básicamente en dos áreas: modelización y diseño de reguladores.
En el diseño de reguladores se intenta buscar algoritmos de control cuyos parámetros de ajuste estén directamente expresados en función de los parámetros de planta o del proceso.
Sistemas de control de aprendizaje
La idea es desarrollar un sistema formado por pequeñas unidades de cálculo, y hacer mediante conexiones entre ellas que todo el conjunto sea capaz de resolver cierta clase de problemas.
Las redes neuronales son una herramienta de análisis estadístico que permite la construcción de un modelo de comportamiento.
Las redes neuronales se pueden clasificar de acuerdo al tipo de aprendizaje:
• Aprendizaje supervisado
• Aprendizaje no supervisado
• Aprendizaje híbrido
Sistemas de control lineales y no lineales
Un sistema es lineal cuando el comportamiento de sus salida depende de la magnitud de la señal de entrada.
En los sistemas lineales se puede aplicar el principio de superposición.
Aquellos sistemas a los que no es aplicable este principio se denominan sistemas no lineales.
Sistemas de control continuos y discretos
En un sistema de control de tiempo discreto, una o varias variables son conocidas solo en instantes concretos, es decir, datos recibidos de forma intermitente.
Una señal continua puede pasar a discreta mediante un muestreador, cuya salida es una secuencia de pulsos.
El diseño de un sistema de control no corresponde con un proceso exacto de elaboración sino con aproximaciones sucesivas.
Los modelos que usa la teoría clásica de control son ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes.
Los requisitos básicos para satisfacer un sistema de control:
• Sensibilidad: determina la facilidad para responder a excitaciones muy pequeñas, así como la rapidez con que responde.
• Precisión: es la capacidad de dar el mismo resultado en instantes diferentes realizados bajo las mismas condiciones.
• Estabilidad: un sistema es inestable cuando la señal de salida oscila de forma continua y la amplitud crece con el tiempo.
Universidad Politécnica de Tlaxcala
Ingeniería de Control
Vázquez Coyotzi Miguel Ángel
De la O Escobar Jesús Yaveth
Coca Tzompa Miguel Ángel
Ingeniería Mecatrónica 8º "B"