Automatización
:
Método y procedimiento para la sustitución del operador en tareas físicas y
Mentales previamente programadas.
Proceso
: Parte del sistema q
A partir de la entrada de material energía e información se genera una transformación sujeta a perturbaciones del entorno, que da
Lugar a la salida de material en forma de producto. Los procesos industriales
Se conocen como procesos continuos,
Discreto y Bath.
Continuo:
Salida del proceso en forma de flujo continuo de material, como
Ejemplo purificador de agua, generador de electricidad, etc.
Discreto
: Contemplan la salida de proceso en forma de unidad o numero
Finitos de piezas, ejemplo la fábrica de automóviles.
Bath:
son aquellos que se llevan a cabo en forma de cantidad o lote de
Materiales, como por ejemplo la fabricación de productos Farmacéuticos o
Cervezas.
Definiciones de Ingeniería de control y conceptos
.
Planta
: Proceso o sistema que se desea controlar, ejemplo un amplificador
Operacional, un vehículo espacial, velocidad de un tren. Etc.
Perturbaciones
: Señales o magnitudes físicas desconocidas que tienden afectar
Adversamente las salidas del sistema.
Control Realimentado:
Operación que se realiza sobre la
planta con la que se consigue que a pesar de las perturbaciones el sistema siga
Una entrada de referencia, normalmente esto se consigue comparando la señal de
Salida con la señal de entrada. Se suele trabajar con la diferencia de ambas
Señales y actuando en consecuencia.
Controlador o compensador:
Ley matemáticas que rija el comportamiento del sistema. Si una ley
De control funciona aunque no se haya equivocado en el modelo se dice que esa
Ley en “ROBUSTA”.
Servo sistema:
Sistema de control realimentado en el que se hace incapie a la
Capacidad del sistema de seguir una referencia.
Regulador:
Sistema de control realimentado en el que que se hace incapie a la
Capacidad del sistema de rechazar las perturbaciones. En los reguladores la
Referencia prácticamente no cambia, es una señal continua y si cambia, lo hace
Lentamente.
Sistema control cerrado:
La variable controlada se mide y se utiliza esa mediación para
Modificar la entrada sobre la planta, esa medida se lleva a cabo normalmente
Por un sensor.
Sistema en lazo abierto:
La variable controlada de salida no se mide, ni se utiliza para
Modificar la entrada. La entrada a la planta no es función de la salida como
Ocurría en lazo cerrado, se emplea normalmente cuando las perturbaciones en el
Sistema son pequeñas y se posee un buen modelo de planta. También se utiliza
Este sistema si la señal de la salida del sistema es imposible o muy difícil de
Medir. Como ejemplo se podrían citar una lavadora de ropa o arranque de motores
De estrella a triangulo. Si el sistema en lazo abierto cumple las
Especificaciones necesarias resulta más sencillo y barato que en lazo cerrado.
(Dibujo en lazo o bucle abierto)
La
Señal de entrada u(t) actúa directamente sobre el dispositivo de control para
Producir por medio del actuador , el efecto deseado en las variables de salida
Y(t).
“El regulador no comprueba el valor que toma la salida”
Problema
Claramente sensible a las perturbaciones que se produzcan a la planta, ejemplo:
Control en lazo abierto en una lavadora donde actúa presión, temperatura,
Detergente, cantidad de detergente, ropa, cantidad de ropa, suciedad, color.
(Dibujo en lazo o bucle abierto)
La Salida del sistema se mide por intermedio de un sensor y se compara con el Valor de entrada de referencia (u(t)). De manera intuitiva se deduce que de Este modo el sistema de control podría responder mejor antes las perturbaciones Que se produzcan el sistema.
Álgebra de bloque:
Utilizada para representar la composición e interconexión de un
Sistema, si se usan juntos con los funciones de interferencia de los
Componentes del sistema, lo que representa las causas efecto a lo largo de
Dicho sistema. Ademas el diag. Bloque de sistema representación gráfica de las funciones
Realizada por cada componente y del flujo de la información o de las señales.
Mientras que matemáticamente una representación es puramente abstracta, en el
Diag. De Bloque se tiene la ventaja de visualizar en forma mas ralista el flujo
De señales del sistema real representado, y se indica las interrelaciones que
Existe entre sus diversos componentes. Además es primordial indicar que el
Diagrama de bloque puede usarse para la representación de sistemas lineales
Como no lineales.
Elemento de representación En los diagrama de bloque:
El bloque es el símbolo
Que representa a los componentes del sistema, además de la operación matemática
Que el bloque produce a las salidas sobre la señal que tiene la entrada. Sobre
Los bloques se colocan generalmente las funciones de transferencias de los
Componentes.
Las flechas además de
Conectar a los bloques indican la dirección del flujo de señales y esta a su
Vez representa explícitamente la propiedad o carácterística unilateral de un
Diagrama de bloque, las flechas que apuntan hacia el bloque indica la entrada y
La que se aleja del bloque representa la salida.
El punto de suma en circuito q simboliza la operación de suma,
Donde el signo menor indica si la señal a la de sumar o restarse. Es importante
Que las cantidades a sumar o restar tengan las mismas unidades.
El Punto de toma o bifulcacion: Es un punto de la cual la señal de n bloque va Comúnmente a otro u otros bloques o punto de suma . Existe una terminología que Se utiliza y sigue normas internacionales para la identificación de las Variables y componentes de los diagrama De bloque.
(Dibujo n° 3)
Componentes del
Sistema:
A (S) Elemento de entrada, dispositivo que modifican las señales a valores al Sistema.
G1 (S) Elemento de control, organizan y ejecutan las funciones propias del Sistema.
G2 (S) Elemento del sistema, en el proceso que se desea automatizar.
H (S) Elemento de alimentación o transducción.
Variables
V(s)
Señal d mando, representa señal externa aplicada pa’ generar una
Salida especifica al proceso.
R(s)
Señal de referencia, constituye una variable externa dentro del
Ciclo de control.
C(s)
Señal controlada, cantidad a controlar en el proceso y no necesari%
Tienen mismas unidades.
E(s)
Señal actuante o de errores, representa la diferencia algebraica
Entre R(s) y la realimentación, se aplica directamente a los elementos q
Realizan el control G(s)
M(S)
Variable manipulada, es la q aplica las acciones de control
Directamente de la planta.
U(s)
Señal de perturbación, es una señal ajena e indeseable, puesto q
Ningún sistema esta aislada.
B(s)
Señal de retroalimentación, su función es la comparación con R(s),
Por lo que ser homogénea y por ello es necesario en ocasiones un traductor.
Transformación De los diagramas de bloque: si las relaciones matemáticas y funcionales de todos Los elementos del sistema son conocidas, el diagrama de bloque puede usarse Como referencia para la solución analítica o para computadora del sistema, Además si todos los elementos del sistema se suponen lineales pueden obtenerse Las función de transferencia mediante álgebra de los diagramas de bloque.
A)
Combinación de punto suma
: que se
Encuentran en serie y se convierte en uno, respetando los signos de las ramas
Que llegan a dichos puntos.
(dibujo n°4)
B)
Combinación de bloques en serie
: dos o
Más se convierten en uno solo mediante el producto de los valores de los
Bloques (dibujo n°5).
C)
Combinación de bloques en paralelo
: Dos
O más bloques se convierten en uno solo mediante la suma algebraica de los
Valores de bloques (dibujo n°6)
D)
Desplazamiento de un punto de toma ante de un bloque:
Los puntos de toma se consideran para su desplazamiento de forma individual,
Es decir se toma uno por uno (solamente el que nos interesa desplazar) Recordar
Que el bloque se afecta es el que se encuentra en rama que se está desplazando.
(dibujo n°7 Y 8)
El Diagrama de bloque correspondiente a un sistema de control de en lazo cerrado, Es: La salida es realimentada hacia la entrada, ambas se comparan y la Diferencia que existe entre la entrada de que es la señal de referencia o Consigna (señal de mando) y el valor de la salida (señal realimentada) es la Señal de error. Si la señal de error fuese nula, entonces la salida tendría Exactamente el valor previsto. De no ser nula, esta ataca al controlador o regulador, donde es convenientemente amplificada, si fuera necesario, Convirtiéndose en la señal activa, capaz de activar al actuador para que las Salidas alcancen el valor previsto. La señal de error o diferencia entre los Valores de la entrada y de las salidas actúan sobre los elementos de control Tratando de reducir el error a cero y llevar la salida a su valor correcto. Se intenta Que el sistema siga siempre a la señal de consigna. Un ejemplo de este control Seria el sistema de control de temperatura de una habitación, el transductor Sería un dial con el que seleccionamos el grado de calentamiento deseado, el Actuador sería una caldera y captador sería un termómetro. Este último actúa Como un sensor midiendo la temperatura de la habitación, para que pueda ser Compara con la de referencia, si la temperatura no fuese directamente Comparable por medio de transductor se convertiría en otra magnitud más Manipulable. El controlador es el componente q determina el comportamiento del Sistema, por lo q se debe diseñar con gran precisión. Es el cerebro del bucle De control, mientras q la variable controlada tenga el valor previsto, el Regulador no actuara sobre el actuador, en el momento que la variable de salida Se aleje de pretijado, surge la señal de error q ataca al regulador, Modificando su señal, ordenando al actuador q actué sobre la planta o proceso En el sentido de anular la señal de error, un termostato realizara esta Función. Los sistema de en lazo cerrado son prácticamente sensible a la Perturbación, ya que cualquier modificación del sistema que afecte a la salida Serán inmediatamente rectificada por efecto de la realimentación. Los sistemas De en lazo cerrado presentan ventajas:
–Más exacto en la obtención de Los valores requeridos para la variable controlada.
–Menos sensible a las Perturbaciones.
–Menos sensible a cambio de las Carácterísticas de los componentes.
Desventajas:
–Son significamente más Inestables.
–Son más caro.
–ser complejo + propenso a tener Averías presentando mayor dificultad en su mantenimiento.
Dibujo n°9
El detector de la señal de salida serán los ojos, que continuamente
Forman datos de la posición de las manos y la transmiten al cerebro que actúa
De comparador y controlador entre la señal de error y da órdenes a los
Actuadores que son los brazos y manos para que se redirijan a la posición del
Objeto y lo toman o lo cojan