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Introducción a Los Sistemas de Control

El control automatico ha desempeñado un papel vital en el avance de la ingenieria y la ciencia.

Demuestra su gran importancia en los sistemas de vehiculos espaciales, de guiados de misiles, robóticos y análogos.

El control automático se ha convertido en una parte importante integral de los procesos modernos industriales y de fabricación.

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Introducción a Los Sistemas de Control – Ejemplos

El control automático es esencial en el control numérico de las máquinas- herramientas de las industrias de manufactura.

En el diseño de sistemas de pilotos automáticos en la industria aeroespacial.

Es esencial en las operaciones industriales en el control de variables como presión, temperatura, humedad, viscosidad, etc.

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Conceptos fundamentales

¿Qué es control? Es evitar......e implementar

Errores Fallas Rapidez

Disponibilidad Supervisión Bajo Costo

Velocidad

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Definiciones

Automático: Que obra o se regula por sí mismo

Automática: Conjunto de las técnicas desarrolladas con el fin de reducir y eliminar la intervención humana en la producción o en el funcionamiento de bienes y servicios.

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¿Por qué controlar?

PROCESO

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Razones para implementar un sistema de control

Productividad Bajar costos Ahorro de recursos Disminución de tiempos

Calidad Uniformidad y estandarización Mayor precisión y menores errores

Seguridad Menores riesgos a personas Mayor protección a las mismas máquinas

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Aspectos a considerar

¿Necesidad de controlar y/o automatizar? Tipo de tecnología Proyección al futuro Personal calificado (mantenimiento) Tiempo de retorno de la inversión Crear valor agregado

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S. XVIII (James Watt):Primer trabajo significativo en control automático fue el regulador de velocidad centrífugo, para el control de la velocidad de una máquina de vapor,

Revisión Histórica

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Revisión Histórica 1922 (Minorsky): Trabajó en controladores

automáticos para el guiado de embarcaciones.

1932 (Nyquist): Diseño un procedimiento relativamente simple para determinar la estabilidad de sistemas en lazo cerrado.

1934 (Hazen): Introdujo el termino servomecanismo para los sistemas de control de posición, analizo el diseño de los servomecanismos con relé, capaces de seguir con precisión una entrada cambiante.

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Revisión Histórica

1940´s: Sist. de control realimentado lineal

1950´s: Teoría de control clásica. (1 entrada /1 salida)

1960´s: Teoría de control moderna (múltiples entradas y salidas)

1980´s: PC´s, Microcontroladores más económicas más rápidas mayor capacidad

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Tendencias actuales y futuras

1990´s: Control óptimo de sistemas Sist. de control complejos Sist. expertos, inteligencia artificial Aplicaciones en más áreas

2000´s: Comunicación abierta, automatización inalámbrica, elementos “inteligentes” de control,

2010´s en adelante: Informática omnipresente, robots quasi humanos, tecnología genética estándar...

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Definiciónes

SistemaSistemaSistemaSistema

Planta

+ Proceso

= Sistema

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Planta

PlantaPlanta: Horno Auto Reactor Nuclear Fábrica ...

Una planta puede ser una parte de un equipo, tal vez un conjunto de los elementos de una máquina que funcionan juntos, y cuyo objetivo es efectuar una operación particular

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Proceso Es una operación artificial o

voluntaria que se hace en forma progresiva que consta un serie de acciones o movimientos controlados, sistemáticamente dirigidos hacia un resultado o propósito determinado.

Es cualquier operación que se va a controlar

ProcesoProceso: Físico Químico Mecánico Eléctrico Biológico Económico ...

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Sistema• Es una combinación de componentes que actúan

juntos y realizan un objetivo determinado. Un sistema no esta necesariamente limitado a los sistemas físicos.

• El concepto de sistema se puede aplicar a fenómenos abstractos y dinámicos, como los que se encuentran en la economía.

• La palabra sistema debe interpretarse en un sentido amplio que comprenda sistemas físicos, biológicos, económicos y similares.

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Sistema Dinámico

SistemaSistemaSistemaSistemaEntrada(s) Salida(s)

Perturbaciones •Internas•Externas

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Perturbaciones

Una perturbación es una señal que tiende a afectar negativamente el valor de la salida de un sistema.

Si la perturbación se genera dentro del sistema se denomina Interna, mientras que una perturbación Externa se genera fuera del sistema y es una entrada.

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Control Manual

•Control Bueno o Errático•Dificultad de toma de datos•Limitación de núm. de variables

Pero....

Salida

de VaporEntrada

de Vapor

Agua

Caliente

Agua

Fria.

Temp.

Operador

SensorIndicador

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Control Automático

E.V.

• Velocidad• Número de variables• Almacenamiento

Ahora..

Sensor

T

Operador

ControladorIndicador

Ses

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Manual vs. Automático Proceso físico / Planta

Impresión sensorial(sentidos)

Raciocinio(cerebro)

Acción(manos, voz)

Manual

Información(sensor)

Análisis y decisión(Unidad de Control)

Acción de control(Actuador)

Automático

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El Ciclo de Control

ProcesoProceso

Perturbaciones

Sensor/Transductor

Sensor/Transductor

Acondicionador/Transmisor

Acondicionador/Transmisor

Mando dePotencia

Mando dePotencia

ActuadorActuador

ControladorControladorControladorControladorInterfaz

deEntrada

Interfazde

Salida

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Ejemplo: Ciclo de control

sensor fuente deenergía

mando depotencia

actuadoracondicionadorcontrolador

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Entrada

Unidad de control

Unidad de control

Unidad de corrección

Unidad de corrección ProcesoProceso

Sistema de control de lazo abierto

Variable

controlada

- Se realiza una vez- Sin retroalimentación

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Sistema de control de lazo cerrado

Valor medido

Consigna +

Elemento decomparación

Señal

de error- Unidad

de control

Unidad de control

Unidad de corrección

Unidad de corrección ProcesoProceso

Dispositivode medida

Dispositivode medida

Variable

controlada

- Con retroalimentación- Se monitorea continuamente la variable