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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
SANTIAGO MARIÑO
INGENIERIA ELECTRICA
EXTENSIÓN MATURÍN
Fundamentos de Control Automático
Profesora:
Mariangela Pollonais
Autor:
Golindano Jean Carlos
Maturín, Enero de 2015
INTRODUCCIÓN
El control automático es una pieza clave que ha contribuido con el desarrollo
de la sociedad, siendo una parte integral en las áreas industriales como petróleo
y gas, generación de energía eléctrica, textil, alimentaria, automovilística, entre
otros, mediante el control de los diversos mecanismos que regulan las variables
inherentes al producto final. Dichas variables son la presión, temperatura,
humedad, viscosidad, flujo entre muchas otras.
Es importante tener conocimiento acerca de la teoría y practica del control
automático ya que es un mecanismo capaz de abaratar el costo final del
producto y mejorar su calidad mediante la agilización de procesos manuales.
Se puede definir el sistema de control como un conjunto de dispositivos
interconectados entre si capaces de regular su conducta o la de otros sistemas
para obtener los resultados deseados.
HISTORIA DE LA INGENIERÍA DE CONTROL
Las primeras aplicaciones del control con realimentación datan del siglo 1 D.Ccuando Herón de Alejandría publicara un libro titulado “Pneumatica” en el que semostraban mecanismos reguladores de agua; esta área renace en el siglo XIX enEuropa con Cornelius Drebel1618 quien diseño el primer regulador detemperatura; Luego en 1620 Denis Papín crea un regulador presión para calderasde vapor. El primer regulador a utilizarse a nivel industrial y punto de partida deesta ciencia fue el regulador centrífugo de James Watt desarrollado en 1770 paracontrolar la velocidad de una máquina de vapor, pero este era propenso a lasoscilaciones siendo objeto de muchas investigaciones.
En 1868 J.C.Maxwell público “On Governors” articulo donde propuso lasolución al problema de los reguladores centrífugos, utilizando una ecuacióndiferencial y analizando las condiciones de un sistema de estabilidad.
En 1893 Oliver Heaviside público un trabajo titulado “On operators inmathematical physics” desarrollando teorías del cálculo operacional y permitióanalizar la ecuación diferencial lineal como una ecuación algebraica; técnica quefue justificada en 1917 por Carson y Bromwich quienes vieron que las ideas deHeaviside se fomentaban en los trabajos de Laplace siendo denominado estemétodo “Transformada de Laplace”.
HISTORIA DE LA INGENIERÍA DE CONTROL
Durante la II Guerra Mundial fue necesario diseñar y construir pilotosautomáticos para aeroplanos, sistemas de dirección y antenas de radar.Fomentando el interés en los sistemas de control y el desarrollo de nuevosmétodos e ideas.
No obstante el desarrollo de esta ciencia fue unido con el desarrollo de laelectrónica. Antes de 1940, el diseño era una arte comprendido en elprocedimiento ensayo y error, incrementando en 1950 el número y utilidadde los métodos matemáticos y analíticos, llegando a ser una disciplinacompleta siendo posible la utilización de los ordenadores analógicos ydigitales como componentes de control en proporcionando capacidad decalcular con rapidez y exactitud que no existían antes para un ingeniero decontrol. La teoría de control sigue incorporando métodos que se aplican anuevas ramas del saber “Ingeniería de Sistemas y la Robótica Industrial” porello está interesada en el análisis y diseño de sistemas dirigidos hacia unobjetivo. Dando lugar a la mecanización de planes de acción de control concualidades de auto organización, adaptación y aprendizaje.
COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA
DE CONTROL
Los componentes básicos de un sistema de control son: objetivos de control,
componentes del sistema de control y resultados o salida.
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.
Un sistema de control de lazo abierto consta de 2 partes: el controlador y el
proceso controlado. Son utilizados mayormente en aplicaciones no críticas.
COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE CONTROL
Un sistema de control de lazo cerrado consta de 4 partes: detector de error,el controlador, el proceso controlado y el transductor.
Con este sistema se obtiene un comportamiento totalmente automático por medio de la realimentación ya que no precisa de la intervención humana aunque puede provocar inestabilidad.
En estos sistemas existe la realimentación negativa (aquella en la que laseñal muestreada en la salida se resta o compara con la de entrada) y larealimentación positiva en la que la señal realimentada se suma a la de entrada.
COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMAS
DE CONTROL
La realimentación puede incrementar la ganancia del sistema en un intervalo defrecuencias, pero reducirla en otro.
La estabilidad es una noción que describe si un sistema es capaz de seguir elcomando de entrada, o en general, si dicho sistema es útil. En forma rigurosa, unsistema se dice inestable si sus salidas salen de control.
Con la realimentación se puede estabilizar un sistema inicialmente inestable o puede ser perjudicial sino se aplica adecuadamente.
La sensibilidad de un sistema puede ser mejorada o perjudicada mediante la realimentación.
Mediante esta se puede también variar el ancho de banda, las impedancias de entrada y salida de un sistema.
TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Los sistemas de control se pueden clasificar de distintas maneras de acuerdo al criterio usado. Entre ellos tenemos:
Lazo abierto y lazo cerrado:
En los sistemas de control en lazo abierto, la salida no tiene efecto alguno sobre la acción de control. Presentan ciertas ventajas con respecto a los de lazo cerrado como por ejemplo, su montaje y mantenimiento son mas simples, además de que son mas económicos con respecto al anterior.
En los sistemas de control en lazo cerrado, la señal de salida tiene efecto sobre la acción de control.
Presentan ciertas ventajas con respecto a los de lazo abierto tales como, mayor exactitud, son poco sensible a las fluctuaciones en los componentes y son mas rapidosen la respuesta y anchura de banda.
Control continuo y control discreto:
Si las señales que procesa el sistema están definidas en un intervalo continuo detiempo(aunque no necesariamente sean funciones continuas en el tiempo) el sistemase denomina sistema en tiempo continuo.
TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Un sistema en tiempo discreto viene caracterizado por magnitudes que varíansolo en instantes específicos de tiempo.
Sistemas lineales y no lineales:
Son sistemas ideales. No existen sistemas lineales estrictamente hablando, sino sistemas que exhiben una característica lineal por lo tanto se les puede aplicar el principio de superposición, también son susceptible a diversas técnicas analíticas y graficas para su diseño y análisis. Mientras que los sistemas no lineales son mas complejos con respecto a su parte matemática y no existen técnicas generales para resolverlos sino que se parte de técnicas lineales para obtener un resultado.
Sistemas variantes e invariantes con el tiempo:
Un sistema es invariante en el tiempo cuando sus parámetros de sistema de control son estáticos con el tiempo durante la operación del sistema, mientras que en sistema variante dichos parámetros de control fluctúan. En la practica todos los sistemas son variantes en el tiempo.
