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7/30/2019 Informe N1 (Introduccin_Sistemas_de_Control)_Jairo Cortez_Diego Bautista_Xavier Surez_Juan Carlos Chiza_Paol
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ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
SEDE LATACUNGA
DEPARTAMENTO DE ELCTRICA YELECTRNICA
SISTEMAS DE CONTROL
TEMA:
Resolucin de Ejercicios Para el
Reconocimiento de los Sistemas de Control
PROFESOR:
Ing. Franklin Silva
NOMBRE:
Diego Bautista
Jairo Cortez
Juan Carlos Chiza
Paola Naranjo
Xavier Surez
Latacunga, 18 de Marzo de 2013
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NDICE GENERAL
TEMA ........................................................................................................................................... 3OBJETIVOS ................................................................................................................................ 3RESUMEN ................................................................................................................................... 3ABSTRACT ................................................................................................................................. 3MARCO TERICO ................................................................................................................... 4DESARROLLO ........................................................................................................................... 5ANLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................. 9CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 10RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 10BIBLIOGRAFA ....................................................................................................................... 10
NDICE DE FIGURAS
Figura 1. Caractersticas de Respuesta de un Sistema de Control ......................................... 4Figura 2. Diagrama de Bloques de un Sistema en Lazo Abierto ............................................ 4Figura 3. Diagrama de Bloques de un Sistema en Lazo Cerrado ........................................... 5
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TEMA: Ejercicios Para el Reconocimiento de los Sistemas de Control en lazo
abierto y lazo cerrado.OBJETIVOS:
General
Resolver ejercicios Para el Reconocimiento de los Sistemas de Controlen lazo abierto y lazo cerrado.
Especficos
Investigar que es, como se forman, para que se utiliza y cmo se
comportan los distintos tipos de sistemas de control.
Reconocer la estructura bsica de los diferentes tipos de sistemas de control.
Analizar el funcionamiento de cada tipo de sistema de control.
Establecer las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de sistemas de
control.
RESUMEN
Un sistema de control es el conjunto de dispositivos que actan juntos para lograr un
objetivo de control, estn formados por varios subsistemas y procesos unidos con el fin
de controlar las salidas de los procesos.
Existen 2 tipos de Sistemas de Control:
a) Lazo Abierto.- Es aquel donde la salida no tiene efecto sobre la entrada, sirve para
regulacin.
b) Lazo Cerrado.- Es aquel donde la salida tiene efecto sobre la entrada, es decir tiene
realimentacin.
ABSTRACTA control system is the set of devices that work together to achieve a control, consist of
several subsystems and processes together to control the process outputs.
There are two types of control systems:
a) Open Loop. - is one where the output has no effect on the entry serves to regulation.
b) Closed Loop. - is one where the output has no effect on the input, have feedback.
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MARCO TERICO SISTEMAS DE CONTROL
Los sistemas de control son parte integrante de la sociedad moderna y sus numerosas
aplicaciones estn alrededor de nosotros; en los cohetes que se disparan y en los
transbordadores espaciales que se lanzan para ponerlos en rbita terrestre.
Un proceso de control est formado por subsistemas y procesos unidos con el fin de
controlar las salidas de los procesos. En la Fig. 1 podemos observar la respuesta de un
sistema [1]
Razones para construir un Sistema de Control
Amplificacin de potencia.
Control remoto.
Comodidad de forma de entrada.
Compensacin por perturbacin. [2]
CONFIGURACIN DE SISTEMAS DE CONTROL.
Sistemas en Lazo Abierto
En este tipo de sistemas, la salida no tiene efecto alguno sobre la accin de control.
Figura 1. Caractersticas de Respuesta de un Sistema de Control
Figura 2. Diagrama de Bloques de un Sistema en Lazo Abierto
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La Figura 2 muestra un sistema en lazo abierto, formado por un subsistema llamado
transductor de entrada, que convierte la forma de entrada a la empleada por el
controlador.
Una de las caractersticas en lazo abierto es que no puede compensar ninguna
perturbacin que se sume a la seal de actuacin del controlador.
Sistemas en Lazo Cerrado
En este tipo de sistemas, la salida tiene efecto alguno sobre la accin de control.
La seal controlada debe realimentarse y compararse con la entrada de referencia, tras
lo cual se enva a travs del sistema una seal de control, que ser proporcional a la
diferencia encontrada entre la seal de entrada y la seal medida a la salida, con el
objetivo de corregir el error o desviacin que pudiera existir.[3]
OBJETIVOS DE DISEO. Encontrar la respuesta deseada (comprende parte transitoria y parte estable)
El error en estado estable.
Estabilidad del proceso.
DESARROLLO
Preguntas de repaso
1.- Mencione tres aplicaciones de los sistemas de control realimentados.
Control del nivel de lquido en un tanque.
Control de la velocidad de giro de un motor AC.
Control de la temperatura interna de un automvil.
Figura 3. Diagrama de Bloques de un Sistema en Lazo Cerrado
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2.- Mencione tres razones para usar los sistemas de control realimentados y por lomenos una razn para no usarlos. Manejo a Control Remoto.
Mayor precisin.
Compensa perturbaciones.
Una razn para no usarla es debido a que son ms complejos y costosos.
3.- De tres ejemplos de sistemas en lazo abierto.
Regulacin de volumen de una radio.
Sintonizacin de un canal de TV o una estacin de radio.
Horno de microondas.
4.- Funcionalmente. Cmo difieren los sistemas en lazo cerrado respecto de aquelen lazo abierto?Fundamentalmente por la realimentacin, ya que la seal que proviene de la entrada se
suma con la seal de salida del sistema y as se corrige alguna falla que se provoque en
el sistema.
5.- Exprese una condicin bajo la cual la seal de error de un sistema de controlrealimentado no sera diferencia entre la entrada y la salida.
En sistemas donde los transductores de entrada y salida tienen ganancia unitaria (es
decir, el transductor amplifica por 1 su entrada), el valor de la seal de actuacin es
igual a la diferencia real entre la entrada y la salida.
6.- Si la seal de error no es la diferencia entre entrada y salida, Con qu nombregenrico podemos describir la seal de error?Seal de Accionamiento
7.- Mencione dos ventajas de tener una computadora en el lazo.
Muchos lazos pueden ser controlados o compensados por la misma computadora
por medio de tiempo compartido.
En el software se pueden hacer cualesquier ajustes a los parmetros
compensadores necesarios para obtener una respuesta deseada.
8.- Mencione los tres criterios de diseo principales para los sistemas de control.
Respuesta Transitoria.
Respuesta en estado estable.
Estabilidad.
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9.- Mencione las dos partes de la respuesta de un sistema.
Respuesta Transitoria.
Respuesta en Estado Estable.
10.- Fsicamente. Qu ocurre a un sistema que es inestable?
Podra llevar a la autodestruccin del dispositivo fsico, llegar a un estado de equilibrio
debido a la saturacin en la conduccin
11.- A qu parte de la respuesta total es atribuible la inestabilidad?
A la Respuesta Transitoria.
12.- Los ajustes de la ganancia de la trayectoria directa pueden causar cambios en
la respuesta transitoria. Cierto o Falso?
Verdadero.
13.- Mencione tres planteamientos del modelado matemtico de sistemas de control
Ecuacin Diferencial.
Funciones de Transferencia.
Espacio de Estados.
14.- Brevemente describa cada una de sus respuestas a la pregunta 13.
Ecuacin Diferencial.-Modelado de un sistema con su ecuacin diferencial.
Funciones de Transferencia.- Esta funcin relaciona la salida de un sistema con su
entrada, la cual nos permitir la separacin de la entrada, el sistema y la salida en tres
partes separadas y distinta diferencia de la ecuacin diferencial.
Espacio de Estados.- Es un modelo matemtico de un sistema fsico descrito mediante
un conjunto de entradas, salidas y variables de estado relacionadas porecuaciones
diferencialesde primer orden que se combinan en una ecuacin diferencialmatricialde
primer orden.
Problemas
1.- En la figura P1.1 se ilustra un resistor variable o potencimetro cuya resistencia
vara al mover un cursor a lo largo de una resistencia fija. La resistencia de A
hasta C es fija, pero la resistencia de B a C vara con la posicin del cursor. Si se
necesitan 10 vueltas para mover el cursor de A a C, trace un diagrama de bloques
del potencimetro mostrando la variable de entrada, la variable de salida y (dentro
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del bloque) la ganancia, que es constante y es la cantidad por la cual la entrada se
multiplica para obtener la salida.
Figura P1.1
2.- Un sistema de control de temperatura opera al detectar la diferencia entre el
ajuste del termostato y la temperatura real, y luego abrir una vlvula de
combustible en una cantidad proporcional a esta diferencia. Trace un diagrama de
bloques funcional en lazo cerrado, identificando los transductores de entrada y
salida, el controlador y la planta. Adems, identifique las seales de entrada y
salida de todos los subsistemas previamente descritos.
3.- La altitud de un avin vara con el alabeo, cabeceo y guiada, como se define en
la figura P1.2. Trace un diagrama de bloques funcional para un sistema en lazo
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cerrado que estabilice el alabeo como sigue: el sistema mide el ngulo real de
alabeo con un giro y compara su ngulo real con el ngulo deseado. Los alerones
responden al error de ngulo de alabeo al experimentar una desviacin angular.
La nave responde a esta deflexin angular, produciendo un porcentaje de ngulo
de alabeo. Identifique los transductores de entrada y salida, el controlador y la
planta. Adems, identifique la naturaleza de cada seal.
Figura P1.2
ANLISIS DE RESULTADOS
ANALISIS DE RESULTADOS
La desventaja de los sistemas en lazo abierto, como la sensibilidad a
perturbaciones, pueden ser corregidas por los sistemas en lazo cerrado.
La respuesta transitoria depende del sistema y la respuesta forzada depende de la
entrada.
La caracterstica distintiva de un sistema en lazo abierto es que no puede
compensar ninguna perturbacin
La seal de error actuante, que es la diferencia entre la seal de entrada y la de
retroalimentacin, entra al controlador para reducir el error y llevar la salida del
sistema a un valor deseado. La principal ventaja de los sistemas de control en lazo cerrado es que el uso de la
realimentacin hace al conjunto menos sensible a las perturbaciones externas y a
las variaciones de los parmetros internos que los sistemas en lazo abierto. Para reducir la potencia requerida por un sistema, cuando sea posible, es
conveniente usar un sistema de lazo abierto.
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Para sistemas cuyas entradas son conocidas previamente y en los que no hay
perturbaciones, es preferible utilizar el control de lazo abierto.
CONCLUSIONES
En un sistema en lazo abierto, la salida no se compara con la entrada de
referencia, por ello cada entrada corresponder a una operacin prefijada sobre
la seal de salida. En un sistema en lazo abierto, la exactitud del sistema depende en gran manera
de la calibracin del mismo y, por tanto, la presencia de perturbaciones en la
cadena provocar que ste no cumpla la funcin asignada.
La estabilidad en el sistema de control de lazo cerrado es un problemaimportante, por su tendencia a sobre corregir errores que pueden producir
oscilaciones de amplitud constante o variable.
La cantidad de componentes utilizados en un sistema de control de lazo cerrado
es mayor a la correspondiente a un sistema de control de lazo abierto.
RECOMENDACIONES
Conocer que hacen los elementos que intervienen en un sistema de control
(sensor, transmisor, transductor, planta, actuador, etc.).
Tener muy en claro cules son las principales diferencias entre un sistema de
control en lazo abierto y un sistema de control en lazo cerrado.
BIBLIOGRAFA
[1] Smith Corripio. (1991). Control Automtico de Procesos (Segunda Edicin
en espaol). Sergio D. Manzanarez, Introduccin: el sistema de control (pp. 17-
23). Mexico : Limusa, s.a
[2] Nise, Norman S. (2002). Sistemas de control para ingeniera (Primera edicin en
espaol). Javier Enrique Callejas, Introduccin: historia de los sistemas de control (pp.
4-11). Mxico:Compaa Continental
[3]
Katsuhiko, Ogata (1998). Ingeniera en control moderna (Tercera edicin en
espaol). Alice Dworkin, Introduccin de los sistemas de control: introduccin (pp. 4 -
6). Mxico: PRENTICE-HALL HISPANOAMERICA
EL XITO ESTA EN LO QUE TU PIENSAS DE TI MISMO NO EN LO QUE LOS
DEMAS PIENSAN DE TI