Introducción A Los Sistemas De Control

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Instituto Técnico Industrial San Judas Tadeo – Tecnología de Control Prof. Walter Carnero INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CONTROL Antes de abordar el mundo de los sistemas de control, debemos tener en claro algunos conceptos, o sea, saber de qué estamos hablando cuando decimos "esto es un Sistema de Control", ya habrás trabajado en clase con algunas ideas básicas, definiendo palabras claves como Sistema, Control, y por supuesto Sistema de Control. Por más complejo que un Sistema de Control sea, siempre el mismo se pondrá en funcionamiento con estímulos de entrada y luego de ejecutar algún proceso nos entregará una determinada salida. Para tener claro estos conceptos diremos que: Entrada: Es el estímulo o excitación que se aplica a un sistema de control desde una fuente de energía externa, generalmente con el fin de producir una respuesta específica. Salida: Es la respuesta obtenida del sistema de control. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL a) Sistemas de control hechos por el hombre. b) Sistemas de control naturales, incluyendo a los biológicos. c) Sistemas de control mixtos. Ejemplos de sistemas de control. Un interruptor eléctrico constituye un sistema de control rudimentario. El aparato o persona que acciona dicho conmutador no forma parte del sistema. La entrada constituye la conmutación del dispositivo tanto hacia la conducción como al corte. Es decir, que la entrada puede ser la conducción o el corte. La salida constituye la presencia o ausencia de flujo eléctrico. Este es un ejemplo de sistema de control hecho por el hombre. El sistema de transpiración es una parte del sistema de control de temperatura corporal. Cuando la temperatura del aire exterior es superior que la de la piel, las glándulas sudoríparas secretan en una mayor proporción, provocando el enfriamiento de la piel por evaporación. La secreción se reduce cuando se ha obtenido el efecto de enfriamiento necesario, o cuando la temperatura del aire baja. La entrada de este sistema es la temperatura normal. La salida es la temperatura actual de la piel. El sistema de control descrito es biológico. El sistema formado por un avión y su piloto (sin que actúe el piloto automático) constituye un sistema de control mixto, ya que el comandante actúa sobre controles mecánicos para corregir el rumbo ante variaciones detectadas por su vista según lo registrado en los instrumentos de vuelo. La entrada la constituye el rumbo preciso que debe llevar el avión y la salida es la que constituye el accionamiento de los controles pertinentes. Este es un ejemplo de un sistema de control mixto. Introducción a los Sistemas de Control 1 Instituto Técnico Industrial San Judas Tadeo – Tecnología de Control Prof. Walter Carnero CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL (en función de cómo se realiza el control). a) Sistemas de control en anillo abierto. b) Sistemas de control de anillo cerrado. c) Sistemas de control con modelo de referencia. d) Sistemas de control adaptativo. e) Sistemas de control con aprendizaje. Los principales de la clasificación realizada son los dos primeros, sobre ellos ampliaremos sus principales características. Sistemas de control en anillo abierto o de lazo abierto. En este sistema la acción de control es independiente de la salida. Las características principales son que la exactitud para realizar el control es función de la calibración y no poseen el problema de inestabilidad. Ejemplos: Una tostadora eléctrica es un ejemplo de un sistema de control en anillo abierto, ya que la regulación de la temperatura es efectuada por un termostato en base a un determinado tiempo, independientemente de la "calidad" de la tostada. Un semáforo realiza el control del tránsito en base a tiempos predeterminados, independientemente del flujo de vehículos que circulen, esto constituye un sistema de control en anillo abierto. Se observa a continuación el diagrama de bloques de un Sistema de Control en lazo abierto. Entrada Proceso Salida Sistemas de control en anillo cerrado o de lazo cerrado. Es aquel en el cual la acción de control es dependiente de la salida, es decir, depende tanto de la entrada como del valor instantáneo que tome la variable de salida. En otras palabras, se hace uso del efecto de realimentación con el objeto de reducir el error que pudiera producirse en la variable de salida por la aparición de perturbaciones en el sistema. Ejemplos: El control de temperatura de un ambiente por medio de un termostato constituye un sistema de control en anillo cerrado, ya que cuando la temperatura del ambiente llegue a cierto valor Introducción a los Sistemas de Control 2 Instituto Técnico Industrial San Judas Tadeo – Tecnología de Control Prof. Walter Carnero prefijado, dicho controlador enviará una señal para que el equipo funcione, hasta que en el ambiente se reduzca la temperatura, hasta el nivel inferior previamente tabulado; ocurrido esto el equipo se detendrá hasta que se verifique la condición supuesta en el inicio de este párrafo. El acto de indicar un objeto con un dedo requiere de un sistema biológico constituido fundamentalmente por los ojos, la mano, el dedo y el cerebro. La entrada es la dirección precisa del objeto con respecto a alguna referencia y la salida es la dirección que se indica con respecto a la misma referencia. El descrito es un sistema de control biológico. Realimentación Es la característica distintiva de los sistemas de lazo cerrado y se la define como la propiedad de un sistema que permite que la salida sea comparada con la entrada al sistema, de tal manera que se pueda establecer la acción de control apropiada como función de la entrada y la salida. Entrada Salida Proceso Realimentación Complejizando un poco el diagrama anterior podemos observar a continuación el diagrama en bloques completo de un sistema de control realimentado. Entrada Elemento de Control Elemento de Corrección Elemento de Proceso Salida, Variable controlada Señal de Error Elemento de Medición Realimentación Características de la realimentación Los rasgos más importantes son: a) Aumento de exactitud. b) Sensibilidad reducida de la razón salida/entrada a las variaciones en las características. c) Efectos reducidos de la no linealidad y de la distorsión. d) Aumento del ancho de banda. (Es el intervalo de frecuencias de la entrada, en el cual el sistema responde satisfactoriamente). e) Tendencia a la oscilación o a la inestabilidad. Introducción a los Sistemas de Control 3