1. CONTROLES
Presentación del Curso
Introducción a la Automatización
Definiciones y Términos Asociados a
Sistemas de Control
Ing., M.Sc., Ph.D. Diego Alejandro Patiño Guevara

2. 2
Asignaturas Sección Controles
CICLO BÁSICO
ELECTIVAS
ÉNFASIS
ASIGNATURA
S
MAESTRÍA

3. 3
Asignaturas Sección Controles
Ciclo Básico
SISTEMAS
DINÁMICOS
CONTROLES
Análisis y diseño sistemas de
control en tiempo continuo y
discreto (teoría clásica)

4. 4
Asignaturas Sección Controles
Electivas Énfasis
LABORATORIO
DE CONTROL
Modelado sistemas,
Implementación
COTS,
controladores
industriales, SW
CONTROL DE
PROCESOS
Control aplicado a
procesos químicos
CONTROL
LÓGICO Y
SECUENCIAL
Análisis y diseño de
controladores para
procesos discretos
y secuenciales
VISIÓN
ARTIFICIAL
Sistema visual
humano,
Análisis de
estrategias de
visión artificial
AUTOMATIZACIÓN
DE EDIFICIOS
HVAC, Life Safety,
Security

5. 5
Asignaturas Sección Controles
Asignaturas Maestría
SISTEMAS
LINEALES
Fundamentos
matemáticos de
representación en
variables de estado,
análisis y diseño
CONTROL
ROBUSTO
Elementos
introductorios,
técnicas
optimización (LQ,
LQG, H∞) y μ
análisis
IDENTIFICACIÓN
DE SISTEMAS
Estima de modelos,
método error de
predicción, método
set membership,
sistemas no
lineales
AUTOMATIZACIÓN
INDUSTRIAL
Automatización en
procesos c ontinuos
y manufactura,
buses de campo,
control avanzado
INSTRUMENTACIÓ
N INDUSTRIAL
Principios de
instrumentación,
tecnologías
disponibles, criterios
de selección
CONTROL DIGITAL
Análisis, diseño e
implementación de
sistemas en tiempo
discreto.
CONTROL ÓPTIMO
Fundamentos de la
técnica de control
óptimo.

6. Introducción a los sistemas
automáticos
➢La automatica o control (automático) de
sistemas trata de regular, con la mínima intervención
humana, el comportamiento dinámico de un sistema
mediante órdenes de mando
➢Sistema: Conjunto de elementos, físicos o
abstractos, relacionados entre sí de forma que
modificaciones o alteraciones en determinadas
magnitudes en uno de ellos pueden influir o ser
influidas por los demás.
➢Variables del sistema: Magnitudes que definen el
comportamiento de un sistema. Su naturaleza define
el tipo de sistema: mecánico, químico, eléctrico,
electrónico, económico, término,...
Introducción a los sistemas
automáticos
6

7. Introducción a los sistemas
automáticos
➢Control manual:
7

8. Introducción a los sistemas
automáticos
➢Variables de un sistema:
➢Variables de estado: Conjunto mínimo de variables
tal que, conocido su valor en un instante dado
permiten conocer la respuesta (variables del salida)
del mismo ante cualquier señal de entrada o
perturbación.
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9. Introducción a los sistemas
automáticos
➢Otras definiciones de interés.
✔ Planta: equipo con el objetivo de realizar una operación
o función determinada. Es cualquier equipo físico que se
pueda controlar (motor, horno, reactor, ...).
✔ Proceso: cualquier serie de operaciones que se desea
controlar con un fin determinado.
✔ Perturbación: señal de comportamiento no previsible
que tiende a afectar adversamente al valor de la salida
de un sistema.
✔ Realimentación: operación que, en presencia de
perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la
salida y la entrada de referencia, utilizando la diferencia
entre ambas como parámetro de control.
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10. Introducción a los sistemas
automáticos
➢Otras definiciones de interés.
✔ Servomecanismo: sistema de control realimentado en
el cual la salida es una magnitud de tipo mecánico
(posición, velocidad o aceleración).
✔ Sistema de regulación automática: sistema de
control realimentado en el que la entrada de referencia
y/o la salida deseada varían lentamente con el tiempo.
✔ Control en lazo (bucle) abierto: señal de control el
que la salida no tiene efecto sobre la acción de control.
✔ Control en lazo (bucle) cerrado: aquel en el que la
salida tiene efecto directo sobre la señal de control.
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11. Introducción a los sistemas
automáticos
➢Primeros ejemplos (griegos y árabes) de
control automático
✔ Reloj de agua, Ktesibio (flotador): 270 a.c.
✔ Lámpara de aceite de nivel constante, Philon de
Byzantinum: 250 a.c.
11
Lámpara de aceite
Reloj de agua

12. Introducción a los sistemas
automáticos
➢Revolución Industrial:
✔ J. Watt inventó, en 1769, la máquina de vapor con
regulador automático de velocidad.
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13. Introducción a los sistemas
automáticos
13
➢Revolución “electrónica”
✔ G. Philbrick comercializó, en 1952, el primer
amplificador operacional (electrónica analógica).
✔ T. Hoff (Intel) desarrolla, en 1971, el microprocesador
4004 (electrónica digital)
Amplificador operacional
Microprocesador

14. Control en lazo abierto
✔ La señal de entrada (o referencia) u(t) actúa
directamente sobre dispositivos de control (regulador),
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 sobre la planta.
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15. Control en lazo abierto (Ejemplos)
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16. Control en lazo cerrado
✔ La salida del sistema se mide por medio de un
sensor y se compara con el valor de referencia u(t).
✔ De manera intuitiva se deduce, de este modo, el
sistema de control podría responder mejor ante las
perturbaciones que se produzcan sobre el sistema.
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17. Control en lazo cerrado (ejemplos)
17

18. Control en lazo cerrado (ejemplos)
18

19. Realización tecnológica del control
➢ Control Todo/Nada
✔ Lógica de control cableada (electrotecnia).
Elementos todo/nada: relés, termopares,
etc.
➢ Control digital con datos muestrados:
✔ Uso de teclogía digital (microprocesador).
✔ Mayor flexibilidad en el control.
➢Control de eventos discretos:
✔ Respuesta ante eventos. Señales binarias.
✔ Teoría de estados: Sistema PLC.
➢ Control análogico:
✔ Circuito electrónicos analógicos. Aparece PID.
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20. Tipos de sistemas de automatización
industrial.
➢Procesos industrales continuos:
✔ Químicos, farmacéuticos, metales básicos, petróleo,
comida, bebidas, generación de energía eléctrica...
➢Procesos industrales discretos:
✔ Automóviles, aviones, aparatos, computadores,
maquinaria y en general otros componentes con los
cuales estos productos son ensamblados.

21. 21
Introducción a la Automatización
Estructura Jerárquica

22. 22
Introducción a la Automatización
Dominios de Control
•Control Regulatorio
•Control Lógico
•Control Secuencial

23. 23
Introducción a la Automatización
Dominios de Control
Control Regulatorio (Continuo)
• Multilazo.
• Lazo sencillo (single loop controller –
SLC).
• Controladores de tres términos (PID).
• Estrategias de control basadas en error.
• Ajuste de variables de proceso a
valores deseados.

24. • Cascada, relación, gama partida, sobre
mando.
• Autosintonía, alarmas, límites de salida,
seguimiento, etc.
Introducción a la Automatización
Dominios de Control
Control Regulatorio (Continuo)

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Introducción a la Automatización
Dominios de Control
Control Lógico (Discreto)
• Manejo por eventos: controlador responde
a eventos que modifican el estado del
sistema – control combinatorio
• Programa de control de ejecución cíclica.
• Las variables cambian en instantes
discretos de tiempo.

26. 26
Introducción a la Automatización
Dominios de Control
Control Secuencial
• Recetas de control (recipes)
• Manejo de operaciones por tandas.
• Manejo por tiempo: los cambios se
ejecutan en un intervalo dado o después
de un ΔT determinado – control secuencial.

27. 27
Estructura de un sistema de control de
lazo cerrado
El objetivo del control automático de procesos es mantener
en determinado valor de operación las variables del proceso.
Sistema de Control: Interconexión de componentes que
conforman un sistema, el cual puede proveer una respuesta
deseada.
Dado que la señal deseada se conoce, se emplea una señal
proporcional al error (diferencia) entre la señal deseada y la
respuesta real generada.
Sistema
Retroalimentado

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Estructura de un sistema de control de
lazo cerrado
Sistemas de Control en Lazo Cerrado:
ut =f r t , y t 
Características
•Reducción del error en estado
estacionario.
•Mejoramiento del rechazo a ruido.
•Facilidad en el control y ajuste de la respuesta transitoria.
•Atenuación de la sensibilidad de disturbios y perturbaciones en el
sistema.

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Definición de Bloques y de Variables
 Variable controlada y variable manipulada: la variable
controlada es la cantidad o condición que se mide y
controla. La variable manipulada es la cantidad o condición
que el controlador modifica para afectar el valor de la
variable controlada. Normalmente, la variable controlada es
la salida (el resultado) del sistema.
 Punto de Control (Set – Point): es el valor que se desea
que tenga la variable controlada.
 Perturbación: es cualquier variable (interna o externa) que
ocasiona que la variable de control se desvíe del punto de
control.
El objetivo del sistema de control automático de proceso es
utilizar la variable manipulada para mantener a la variable
controlada en el punto de control a pesar de las
perturbaciones.