ingenierÍa mecatrÓnica ensayo control

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INGENIERA MECATRNICA

TESJoTECNOLGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLN

ASIGNATURA: CONTROLASESOR: ING. ALFONSO CRUZ SERRANO

SISTEMAS DE CONTROL RETROALIMENTADO: LAZO ABIERTO Y LAZO CERRADOELABORADO POR: SERGIO EDUARDO CRUZ HERNNDEZ IM-702

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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SUSTENTO DEL ENSAYO En el presente trabajo se van a explicar distintos temas sobre los elementos de los sistemas de control retroalimentado que existen en la actualidad como lo son los sistemas de control de lazo abierto y los sistemas de control de lazo cerrado. El tema parte de la necesidad por tener y adquirir el conocimiento acerca de los elementos que contiene un sistema de control en la actualidad, por conocer el tipo de sistema que es y cmo est compuesto. El tema al cual se hace referencia es: sistemas de control. En su mayor parte el ensayo contiene los temas principales a abordar:

Sistemas de control de lazo abierto Sistemas de control de lazo cerrado

PALABRAS CLAVE

Sistema: Combinacin de componentes con una accin en conjunto para un objetivo especifico. Sistema lineal: Solo contiene ecuaciones lineales e invariantes, a las cuales se les puede aplicar el principio de superposicin, es decir las soluciones de las ecuaciones se obtienen por suma de soluciones simples. Ecuacin invariante en el tiempo: La variable dependiente y sus derivados son combinaciones lineales, es decir los coeficientes son constantes. Ecuacin variante en el tiempo: Los coeficientes involucran a la variable independiente. Sistema lazo abierto: Es aquel donde la salida no tiene impacto en la entrada. Sistema lazo cerrado: La salida tiene un efecto en la entrada para mantener la salida en un valor requerido. Variable controlada: Se refiere a la variable cuyo valor debe mantenerse igual al de referencia, durante el proceso. Variable media: Es el valor de la variable que se desea controlar. Para hacerlo, es necesario conocer su valor en el proceso y compararlo con el valor de referencia.

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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RESUMEN Existen dos tipos de sistemas principalmente. Los no realimentados o de lazo abierto y los realimentados o de lazo cerrado. Los sistemas de control realimentados se llaman de lazo cerrado. El lazo cerrado funciona de tal manera que hace que el sistema se realimente, la salida vuelve al principio para que analice la diferencia y en una segunda opcin ajuste ms, as hasta que el error es 0. Cualquier concepto bsico que tenga como naturaleza una cantidad controlada como por ejemplo temperatura, velocidad, presin, caudal, fuerza, posicin, etc. Son parmetros de control de lazo cerrado. Los sistemas de lazo abierto no se comparan a la variable controlada con una entrada de referencia. Cada ajuste de entrada determina una posicin de funcionamiento fijo en los elementos de control.

(fig.1 lazo abierto)

(fig.2 lazo cerrado)

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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ABSTRACT TEST SUPPORT In this paper we will explain various topics on the elements of feedback control systems that exist today such as control systems open loop systems and closed loop control. The theme of the need to have and acquire knowledge about the elements contained in a control system at present, to know the type of system is and how it is made. The topic to which reference is control systems. For the most part the essay contains the main issues to address:

Systems open loop control Systems closed loop control

KEY WORDS

System: Combination of components together with an action for a specific objective. Linear system: It contains only linear equations and invariants, to which they can apply the superposition principle, ie the solutions of the equations are obtained by summing simple solutions. Time invariant equation: The dependent variable and its derivatives are linear combinations, ie the coefficients are constant. Time varying equation: The coefficients involve the independent variable. Open loop system: one where the output is no impact on the entry. System closed loop: the output has an effect on the input to maintain output at a required value. Controlled variable: This refers to the variable which must remain as the reference, during the process. Variable media: Is the value of the variable to be controlled. To do this, it is necessary to know its value in the process and compared with the reference value.

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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SUMMARY There are mainly two types of systems. Non fed back or fed back open loop and closed loop or. Feedback control systems are called closed loop. The closed loop works in a way that makes the system is fed the output back to the beginning to analyze the difference and a second adjustment option, so until the error is 0. Any basic concept as nature has a controlled amount such as temperature, velocity, pressure, flow, force, position, etc. Are parameters of closed-loop control. Open loop systems do not compare to the controlled variable with a reference input. Each input setting determines a fixed operating position control elements.

(fig.1 open loop)

(fig.2 closed loop)

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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ENSAYO Introduccin Un sistema de control es el conjunto de dispositivos que actan juntos para lograr un objetivo de control. Los sistemas de control realimentados se pueden clasificar en diversas formas, dependiendo del propsito de la clasificacin. Por ejemplo, de acuerdo con el mtodo de anlisis y diseo, los sistemas de control se clasifican en lineales y no lineales, variantes con el tiempo o invariables con el tiempo. De acuerdo con los tipos de seales usados en el sistema, se hace referencia a sistemas en tiempo continuo y en tiempo discreto, o sistemas modulados y no modulados. A menudo, los sistemas de control se clasifican d acuerdo con su propsito principal. Por ejemplo, un sistema de control de posicin y un sistema de velocidad controlan las variables de salida de acuerdo con la forma como su nombre lo indica. Un sistema que mantiene una relacin establecida entre la salida y la entrada de referencia, comparndolas y usando la diferencia como medio de control, se denomina sistema de control realimentado o de lazo cerrado. Tambin existen los sistemas de lazo abierto en los cuales la salida no afecta la accin de control. En esta seccin veremos las caractersticas de cada uno y tambin sus diferencias.

Desarrollo (Opinin propia) Sistemas en lazo cerrado: Definicin: Aquellos en los que la seal de salida del sistema (variable controlada) tiene efecto directo sobre la accin de control (variable de control). Definicin de control retroalimentado: Operacin que en presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia. Esta reduccin se logra manipulando alguna variable de entrada del sistema, siendo la magnitud de dicha variable de entrada funcin de la diferencia entre la variable de referencia y la salida del sistema.

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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Sistemas en lazo abierto: Definicin: Aquellos en los que la variable de salida (variable controlada) no tiene efecto sobre la accin de control (variable de control). El control en lazo abierto suele aparecer en dispositivos con control secuencial, en el que no hay una regulacin de variables sino que se realizan una serie de operaciones de una manera determinada. Esa secuencia de operaciones puede venir impuesta por eventos (event-driven) o por tiempo (timedriven). Se programa utilizando PLCs (controladores de lgica programable).

(Opinin segn otros autores) W. Bolton dice que: Existen dos formas bsicas de sistemas de control, una es la denominada en lazo abierto y la otra en lazo cerrado. Con un sistema en lazo abierto la entrada se elige con base en la experiencia que se tiene con dichos sistemas para producir el valor de salida requerido. Esta salida, sin embargo, no se ve modificada por el cambio en las condiciones de operacin externas. Los sistemas que operan mediante mecanismos de temporizacin preestablecidos son sistemas en lazo abierto. Con un sistema de control en lazo cerrado se tiene una seal de realimentacin hacia la entrada desde la salida, la cual se utiliza para modificar la entrada de modo que la salida se mantenga constante a pesar de los cambios en las condiciones de operacin . En un sistema de control en lazo abierto la salida del sistema no tiene efecto sobre la seal de entrada. En un sistema de control en lazo cerrado la salida si tiene efecto sobre la seal de entrada, y la modifica para mantener una seal de salida en el valor requerido.

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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Katsuhiko Ogata dice que: Sistemas de control en lazo cerrado: los sistemas de control realimentados se denominan tambin sistemas de control en lazo cerrado. En un sistema de control de lazo cerrado, se alimenta al controlador la seal de error de actuacin, que es la diferencia entre la seal de entrada y la seal de realimentacin (que puede ser la propia seal de salida o una funcin de la seal de salida y sus derivadas y/o integrales), con el fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor deseado. El termino control en lazo cerrado siempre implica el uso de una accin de control realimentado para reducir el error del sistema.

Sistemas de control en lazo abierto: los sistemas en los cuales la salida no tiene efecto sobre la accin de control se denomina se denominan sistemas de control en lazo abierto. En otras palabras, en un sistema de control de lazo abierto no se mide la salida ni se realimenta para compararla con la entrada. En cualquier sistema de control en lazo abierto, la salida no se compara con la entrad de referencia. As, a cada entrada de referencia le corresponde una condicin de operacin fija; como resultado de ello, la precisin del sistema depende de la calibracin. Ante la presencia de perturbaciones, un sistema de control en lazo abierto no realiza la tarea deseada.

Sistemas de control en lazo cerrado contra los sistemas de control en lazo abierto: Las ventajas de tener una trayectoria de realimentacin y, por lo tanto, un sistema en lazo cerrado en lugar de un sistema en lazo abierto son: 1. Ms exacto en la igualacin de los valores real y requerido para la variable. 2. Menos sensible a las perturbaciones. 3. Menos sensible a cambios en las caractersticas de los componentes. 4. La velocidad de respuesta se incrementa y, por lo tanto, el ancho de banda es mayor, es decir, el intervalo de frecuencias en los que el sistema responder.

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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Pero hay algunas desventajas: 1. Hay una prdida en la ganancia en cuanto a que la funcin de transferencia de un sistema en lazo abierto, se reduce de G a G/(1+GH) por una trayectoria de realimentacin con una funcin de transferencia H. 2. Existe una gran posibilidad de inestabilidad. 3. El sistema es ms complejo y, por lo tanto, no slo ms caro, sino ms propenso a descomposturas.

Ejemplos de sistemas de lazo abierto y lazo cerrado aplicados en la vida real: SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO ABIERTO Los sistemas de control bsico de la inyeccin de combustible son los de una va controles de lazo abierto. Estos toman la informacin acerca de las condiciones de operacin que reciben de varios sensores y entonces usan esa informacin para determinar sea por medios mecnicos o usando medios electrnicos programados exactamente cunto combustible debe dispensarse para alcanzar la mezcla deseada airecombustible. La precisin en la medicin del combustible y la mezcla resultante dependen enteramente de qu tan bien el sistema de cualquier tipo que sea pueda predecir las necesidades del motor basado en su conocimiento de las condiciones de operacin. Un enorme avance en los sistemas de control de la inyeccin de combustible ha sido el advenimiento de los controles de lazo cerrado (sistemas que no solo tratan de predecir las necesidades del motor basndose en las condiciones de operacin), sino que adems miden los resultados de su clculo del combustible, usando esa informacin como un dato de entrada para alcanzar un control an ms preciso.

SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO CERRADO En un sistema de lazo cerrado de retroalimentacin, la informacin acerca de cualquier cosa que est siendo controlada es continuamente retro-alimentada al sistema como un dato de entrada. La operacin de un termostato en un sistema de calefaccin automtico es un ejemplo de control de lazo cerrado. Conforme baja la temperatura, el termostato siente el descenso y le indica al horno que aada calor. Tan pronto como la temperatura sube ms all de lo previsto, el termostato siente el resultado de su propia accin de control el calor producido por el horno y le indica a ste que corte el calor.

Un sistema de lazo abierto puede, por ejemplo, sentir la baja de temperatura y simplemente encender el calor por un predeterminado lapso de tiempo; sin embargo el Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez Pgina 9

control de lazo cerrado es automtico, la temperatura permanece relativamente constante, y el consumo de energa probablemente se reduce.

Conclusin Para finalizar este breve ensayo se llego a que los sistemas retroalimentados son muy usados dentro de cualquier tipo de proceso que existe en cualquier rea industrial o dentro de cualquier componente que necesite de un sistema de control capaz de resolver las necesidades que surjan durante el proceso de funcionamiento. Como tambin se sabe que un sistema puede ser de lazo abierto o de lazo cerrado segn sean las caractersticas que llegue a presentar a la hora de que el sistema se encuentre en operacin. La condicin bsica de estos sistemas es que: Para los de lazo cerrado siempre va e existir una respuesta de la variable de salida sobre la variable de entrada. Para los de lazo abierto nunca existe una respuesta de la variable de salida sobre la variable de entrada.

Bibliografa - Ingeniera de control moderna, Katsuhiko Ogata, 4 edicin, Editorial Prentice Hall Pg. 6 y 7 - Ingeniera de control, W. Bolton, 2 edicin, Editorial Alfaomega, pg. 4 y 5 - http://mx.kalipedia.com/tecnologia/tema/robotica/sistemas-control-lazoabierto.html?x=20070821klpinginf_85.Kes&ap=1 - http://www.fullmecanica.com/s/sistemas-de-control-lazo-cerrado-y-lazo-abierto - http://usuarios.multimania.es/automatica/temas/tema2/pags/la_lc/lalc.htm - Sistema de control - Wikipedia, la enciclopedia libre.mht - Realimentacin - Wikipedia, la enciclopedia libre.mht

Por: Sergio Eduardo Cruz Hernndez

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