Sistemas de control - aplicación metodo ipler

4,694 views

Published on

  • Be the first to comment

Sistemas de control - aplicación metodo ipler

  1. 1. IntroducciónEl control automático ha desempeñado una función vital en el avance de laingeniería y la ciencia, es una parte importante e integral de los procesosmodernos industriales y de manufactura. Prácticamente, cada aspecto de lasactividades de nuestra vida diaria está afectado por algún tipo de sistema decontrol. Los sistemas de control se encuentran en gran cantidad en todos lossectores de la industria tales como control de calidad de los productosmanufacturados, líneas de ensamble automático, control de máquina-herramienta, sistemas de transporte, sistemas de potencia, robótica, etc., aúnel control de inventarios y los sistemas económicos y sociales se puedenanalizar a través de la teoría de control automático. Debido a que los avancesde la teoría y la práctica del control automático aportan los medios paraobtener un desempeño optimo de los sistemas dinámicos, tales como mejorarla productividad y eliminar muchas de las operaciones repetitivas y rutinarias,los ingenieros y científicos deben tener un buen conocimiento de este campo.En esta unidad se presentarán las definiciones, las clasificaciones, lasrepresentaciones, la bucla típica análoga y digital, y de forma general, losprocesos de análisis y diseño de los sistemas de control.
  2. 2. Objetivos Conocer la importancia de los sistemas de control en la sociedad. Emplear la terminología utilizada en los sistemas de control análogos y digitales. (Conocimiento) Identificar, diferenciar y analizar los elementos y señales de la bucla típica de control análoga y digital. (Comprensión)
  3. 3. 1.1. Importancia1. Los sistemas de control han sido de gran impacto para el desarrollo denuestra sociedad ya que han permitido: • Automatizar tareas humanas repetitivas, tediosas y/o peligrosas. • Trabajar con tolerancias mucho menores, mejorando la calidad de los productos. • Disminuir costos de producción en mano de obra e insumos. • Mejorar la seguridad de operación de las máquinas y procesos.2. Los sistemas de control tienen vastas áreas de aplicación en:Industrias del transporte, incluyendo la aeroespacial; procesos químicos ybiológicos; sistemas mecánicos, eléctricos y electromecánicos; agroindustria,industrias de procesos y de manufactura; sistemas económicos, políticos ysociales.3. Los encontramos en nuestra cotidianidad:Desde la nevera hasta el sistema de control de combustión electrónica de losautomóviles y así como en nuestro propio cuerpo: control de la temperaturacorporal, presión arterial, equilibrio. El simple acto de señalar con el dedo esun sistema de control.
  4. 4. 1.2. DefinicionesSISTEMA DE CONTROL: Arreglo de componentes físicos interconectados de forma que sepuedan comandar dinámicamente.ENTRADA: Estímulo aplicado al sistema de control para producir una respuesta especificada.SALIDA: Respuesta obtenida que puede ser diferente a la especificada.PERTURBACIÓN: Es una entrada que afecta adversamente a la salida.1.3. ClasificacionesSon muchas las clasificaciones posibles de realizar; aquí se presentan algunas de mayorinterés.DE ACUERDO A LA ACCIÓN DE CONTROL: Variable que activa el sistema a controlar.DE LAZO ABIERTO: Acción de control independiente de la salida; para su buen desempeñose requiere de una buena calibración; si el proceso a controlar es estable, no hay riesgo deinestabilidad.DE LAZO CERRADO: Se compara la entrada y la salida y usa la diferencia (error) comoacción de control; se requiere por tanto de una realimentación, la cual genera posibilidad deinestabilidad.DE ACUERDO A LA FUENTE DE ENERGÍA del elemento que genera la acción de control:  Neumáticos (Aire a presión).  Hidráulicos (Aceite o agua a presión).  Eléctricos - Electrónicos (Electricidad).DE ACUERDO A COMO SE GENERA LA ACCIÓN DE CONTROL a partir del error:  Todo - Nada (ON - OFF).  Proporcional (P), Integral (I), Proporcional Integral (PI), Proporcional Derivativo (PD), Proporcional Integral Derivativo (PID).  Adelanto y/o Atraso de Fase.  RST
  5. 5. DE ACUERDO A LA FUNCIÓN: SERVOMECANISMO: Busca seguir una entrada variante; la salida es la posición y/o sus derivadas; por ejemplo, el sistema de control de posición hidráulico. REGULADOR: Busca mantener constante la salida, principalmente ante cambios debidos a disturbios; por ejemplo, los sistemas de control de tensión y frecuencia de los sistemas de generación; el sistema de control de temperatura, la figura 1.4 muestra un regulador de temperatura.DE ACUERDO A LAS PROPIEDADES del proceso controlado: Parámetros Concentrados - Distribuidos. Determinístico - Estocástico. Continuo - Discreto (Flujo del producto). Estático - Dinámico. Variante - Invariante. Lineal - No lineal.
  6. 6. DE ACUERDO A LA APLICACIÓN INDUSTRIAL: De Procesos: temperatura, flujo, presión, PH, nivel, densidad, composición, viscosidad, color, etc. De Manufactura: Producción de partes: autos, equipos domésticos, etc.DE ACUERDO A LA ESTRATEGIA DE CONTROL: Directo (feedforward) - Realimentado (feedback). Serie - Paralelo. Centralizado - Distribuído Cascada, sobrerrango, selectivo, etc.DE ACUERDO A LAS SEÑALES INVOLUCRADAS en el sistema de control. Monovariable, si el sistema controla una sola variable. Multivariable, si tiene múltiples entradas y salidas. Sistema de control análogo, discreto, de datos muestreados o digital, dependiendo del tipo de señal presente en el sistema.
  7. 7. Para esta última clasificación, definamos los tipos de señales:Señal de tiempo continuo: Se define sobre un rango continuo del tiempo; suamplitud puede ser continua o cuantificada; por ejemplo, la salida de unconversor D/A es una señal de tiempo continuo cuantificada.Señal análoga: Señal de tiempo continuo con un rango continuo de amplitud;por ejemplo, la salida del sistema de control.Señal de tiempo discreto: Sólo está definida en instantes discretos deltiempo; el tiempo está cuantificado.Señal de datos muestreados: Señal de tiempo discreto en un rango continuode valores; por ejemplo, el muestreo de una señal análoga.Señal digital: Señal de tiempo discreto con amplitud cuantificada; por ejemplo,la salida de un conversor A/D, la cual es una secuencia de números binarios.
  8. 8. Así, a partir del tipo de señal presente en el sistema, los sistemas seclasifican en:• SISTEMAS ANÁLOGOS: Sólo contienen señales análogas; se describenmediante ecuaciones diferenciales.• SISTEMAS DISCRETOS: Sólo contienen señales discretas; se describenmediante ecuaciones de diferencia.• SISTEMAS DE DATOS MUESTREADOS: Tienen señales discretas yseñales de tiempo continuo.• SISTEMAS DIGITALES: Se incluyen señales de tiempo continuo y señalesdigitales en forma de código numérico.En este curso se despreciarán los efectos de la cuantificación de señales enlos conversores A/D y en el cálculo de la ley de control en un procesadordigital; por ello, a un sistema de control gobernado por un procesador digital deseñales (Computador, Microcontrolador, DSP, etc.) se le denominará SISTEMADE CONTROL DIGITAL SCD.
  9. 9. 1.4. RepresentaciónLa representación más usual es por DIAGRAMAS DE BLOQUES; estáncompuestos por bloques, sumadores, puntos de reparto, flechas y lasseñales o variables.BLOQUES: Dentro del bloque se tiene el nombre, la descripción, el dibujou operación matemática que realiza.SUMADORES: Suman o restan señales.PUNTOS DE REPARTO: Permiten usar una señal varias veces.FLECHAS: Representan la dirección de las señales; esta direccióncorresponde a la información de control, no de potencia.VARIABLES: o señales en el sistema; cuando haya lugar a confusión, seusará como notación:Minúsculas: Dominio del tiempo.Mayúsculas: Dominio de la frecuencia compleja (S)En proyectos de automatización, los sistemas de control se representan apartir de estándares como el Instrumentation Symbols and Identificationspreparado por la Instrument Society of America (ISA), el cual es unsistema de designación por símbolos y códigos de identificación
  10. 10. APLICACIÓN METODO IPLER1. ANTES DE LA LECTURA Inspeccionar y examinar previamente la lectura: Al leer los títulos y una observación rápida del cuerpo del capitulo al igual que del resumen se puede identificar que la lectura habla sobre los sistemas de control eléctricos dando una idea de que consisten esto y sus partes.2. PREGUNTAR Y PREDECIR LA RESPUESTA QUE DA EL TEXTO Preguntar y predecir la respuesta que da el texto: Se cambian los distintos títulos en preguntas así. I. Que importancia tienen los sistemas de control? II. Que definiciones se requieren conocer en los sistemas de control? III. Como se clasifican los sistemas de control? IV. Como se representan los sistemas de control?3. DURANTE LA LECTURA a. Se realiza la lectura del capitulo teniendo teniendo en cuenta las recomendaciones Ampliación del campo visual, Posición adecuada, Colocación adecuada del libro y Corrección de los hábitos inadecuados. b. Se encuentra la idea principal y se le da entendimiento a la lectura de acuerdo a esta.4. EJERCITAR Y EXPRESAR LO LEÍDO5. RECAPITULAR Y VERIFICAR LO APRENDIDO
  11. 11. Los sistemas de control se han convertido en una parte fundamentalde la industria moderna permitiendo mejorar los procesos y de estaforma incrementar la producción para cubrir la demanda actual.Teniendo en cuenta esto es sumamente importante para un ingenieroelectrónico o eléctrico conocer los conceptos básicos dentro de lossistemas. Como introducción a los sistemas de control debemosconocer las definiciones de los componentes del sistema, susdiferentes clasificaciones al igual que las diferentes formas derepresentarlos. Entrada Salida SISTEMA DE CONTROL Perturbación
  12. 12. De acuerdo a la acción de ControlCLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL De acuerdo a la función De acuerdo a las propiedades De acuerdo a la fuente de Energía De acuerdo a como se genera la acción de control De acuerdo a la aplicación industrial De acuerdo a la estrategia de control De acuerdo a las señales involucradas
  13. 13. De acuerdo a la acción de Control De lazo abierto De lazo cerrado De acuerdo a la función Servomecanismo Regulador De acuerdo a las propiedades Parámetros Determinístic Continuo - Estático - Variante - Lineal – NoConcentrados o- Discreto Dinámico Invariante lineal- Distribuidos Estocástico
  14. 14. De acuerdo a la aplicación industrial De procesos De manufactura De acuerdo a la estrategia de control Directo - Centralizado - Cascada – Serie - ParaleloRetroalimentado Distribuido Sobrerrango De acuerdo a las señales involucradas Sistema de control Monovariable Multivariable análogo, discreto, de datos muestreados o digital
  15. 15. BibliografíaGrupo de investigación en control industrial - Área de automáticaEscuela de ingeniería eléctrica y electrónicaUniversidad del valle – CaliJosé Miguel Ramírez S. - Esteban Emilio Rosero García

×