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Teoria de control

Conceptos de Regulación Automática. Puntos sobresalientes.

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Teoria de control

  1. 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENZUELA INSTITUTO UNIVERSITARO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA EXTENSIÓN MATURÍN Profesor(a): Mariangela Pollonais Maturín, Diciembre del 2014 Estudiante: Maryangel Malavé
  2. 2. Un sistema es un conjunto de componentes interconectados, formando un bloque coherente y cuya misión es caracterizar una función que no es posible lograr con cada una de las partes consideradas individualmente. Un Sistema de Control representa un conjunto de aparatos coordinados de tal manera que proporcionan la respuesta deseada de un determinado proceso. La base para el análisis de la Teoría de Control se encuentra en la Teoría de los Sistemas Lineales, la cual supone una relación causa-efecto para los componentes del sistema.
  3. 3. Las primeras aplicaciones de control con realimentación datan del tiempo de los griegos, en el que realizaron mecanismos regulados con flotador. Los árabes recogieron estos conocimientos y perfeccionaron la construcción de relojes de agua, cuya edad de oro finalizo en 1258. Los mecanismos de regulación volvieron a renacer en el siglo XVI en Europa, y un tiempo después, en 1770 se crea el primer regulador con realimentación automática usado en un proceso industrial y que para muchos representa el primer sistema de control automático, fue el regulador centrífugo de James Watt desarrollado para controlar la velocidad de una maquina de vapor.
  4. 4. Debido a la inestabilidad en el regulador centrifugo de Watt se iniciaron diversas investigaciones. El siglo XIX fue un periodo de muchas propuestas y descubrimientos que le dieron un empuje al área de control automático. A principios del siglo XX el desarrollo fue muy lento ya que se basaba primordialmente en sistemas mecánicos. El verdadero desarrollo de la teoría de control va acompañado del desarrollo de la Electrónica. En 1927, Harold Black invento el amplificador con realimentación negativa. El análisis de la estabilidad de este amplificador, publicado por Harry Nyquist dio origen a los métodos de la respuesta en frecuencia, utilizando el concepto de anchura de banda y otras variables dependientes de la frecuencia. Otro año importante para la Ingeniería de Control fue 1934, en el que Hazen publico el primer trabajo analítico sobre sistemas de lazo y que fue origen de los que se sucedieron después.
  5. 5. Hasta 1940, la teoría de control se desarrollo en EEUU y Europa en base a la respuesta en el dominio de la frecuencia. En la década de 1950-1960 se hizo extensivo el uso de la transformada de Laplace y el plano de la frecuencia compleja. También en esta época se hace posible la utilización de ordenadores analógicos y digitales, lo cual le proporciona rapidez y exactitud al ingeniero de control a la hora de realizar los cálculos. La teoría de control sigue incorporando nuevos métodos que se aplican a nuevas ramas del saber y son parte de un contexto más amplio. Por eso la ingeniería de control esta interesada en el análisis y diseño de sistemas dirigidos hacia un objetivo. En 1950 aparece el concepto de variables de estado para un nuevo enfoque matemático, aunque ya había sido utilizado antes por el matemático francés Poincaré en 1892. Con la llegada de Sputnik y la era espacial se hizo preciso diseñar sistemas de control complejos y altamente precisos para proyectiles y pruebas espaciales, dándole un gran impulso a la ingeniería de control.
  6. 6. El objetivo de un sistema de control es controlar las salidas en alguna forma preestablecida mediante las entradas a través de los elementos del sistema de control. Los componentes básicos de un sistema de control se pueden describir mediante: a) Objetivos de control. b) Componentes del sistema de control. c) Resultados o salidas.
  7. 7. Por ejemplo: 1. El sistema de control de Lazo Abierto, el cual es el más sencillo y económico. Elementos: a) Controlador y Proceso controlado. b) Señal de entrada o comando r que se aplica al controlador. c) Señal actuante u. d) Luego que se controla el proceso tenemos la variable controlada y.
  8. 8. 2. El siguiente ejemplo es un sistema de control más adaptable y exacto ya que consta de una conexión de realimentación de la salida a la entrada del sistema. Lazo Cerrado: A diferencia del sistema anterior, podemos destacar la presencia de un detector de error o comparador, así como de un transductor. También consta de una señal de error. El control realizará su acción correctora hasta que el error e(t) sea nulo. Este sistema se conoce también como Sistema de control automático.
  9. 9. • Montaje simple y adaptación de los elementos. • Mayor economía que un sistema de lazo cerrado equivalente. • Incremento en la exactitud • Pequeña sensibilidad a los cambios en los componentes. • Reducidos efectos de las perturbaciones. Los sistemas de control pueden clasificarse de distintas maneras, puede ser de acuerdo con su propósito principal, teniendo así sistemas de control de posición, de control de velocidad, entre otros. A continuación veremos la comparación entre los principales sistemas:
  10. 10. • Tiempo discreto y tiempo continuo. Estos difieren en que las señales en uno o más puntos del sistema son en forma de pulsos o de un código digital. • Los sistemas en tiempo discreto se subdividen en Sistemas de control de datos muestreados y Sistema de control digital. • Para sistemas lineales, existe una gran cantidad de técnicas analíticas y graficas para fines de diseño y análisis. • Los sistemas no lineales, son difíciles de tratar en forma matemática y no existen métodos generales para resolver una gran variedad de sistemas no lineales. • En la practica, la mayoría de los sistemas físicos contienen elementos que derivan o varían con el tiempo. • Un sistema variante en el tiempo sin no linealidades tiene un diseño y análisis más complejo que un sistema lineal invariante con el tiempo.

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