Controles Automaticos

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍN
CONTROLADORES AUTOMATICOS
Bachilleres:
Pérez, Ricardo
Profesora:
Mariangela Pollonais
Maturín, Febrero de 2013

2. INTRODUCCION
El Control Automático juega un papel fundamental en los sistemas y procesos
tecnológicos modernos. Los beneficios que se obtienen con un buen control son
enormes. Estos beneficios incluyen productos de mejor calidad, menor consumo
de energía, minimización de desechos, mayores niveles de seguridad y reducción
de la polución. Es evidente que el especialista en control automático puede
contribuir significativamente en diversas áreas de la tecnología moderna. El área
de mayor impacto en la actualidad es la de automatización de procesos de
manufactura.
El control automático estudia los modelos matemáticos de sistemas dinámicos,
sus propiedades y el cómo modificar éstas mediante el uso de otro sistema
dinámico llamado controlador. El ser humano utiliza constantemente sistemas de
control en su vida cotidiana, como en su vista, en su caminar, al conducir un
automóvil, al regular la temperatura de su cuerpo y otros. De igual manera, en el
mundo tecnológico constantemente se utilizan sistemas de control. Los
conocimientos de esta disciplina se aplican para controlar procesos químicos, todo
tipo de maquinaria industrial, vehículos terrestres y aeroespaciales, robots
industriales, plantas generatrices de electricidad y otros.
El control ha evolucionado desde básicos sistemas mecánicos, hasta modernos
controladores digitales. En un principio, los sistemas de control se reducían
prácticamente a reacciones; éstas eran provocadas mediante contrapesos, poleas,
fluidos, etc. A principios del siglo pasado, se comenzó el trabajo con modelos
matemáticos más estrictos para realizar el control automático. Se inició por
ecuaciones diferenciales; a mediados de siglo, surgió el análisis de la respuesta
en frecuencia y lugar geométrico de las raíces. Con el surgimiento de sistemas
digitales que posibilitan el análisis en el dominio del tiempo, los sistemas de
control moderno se basaron en éste y las variables de estado. Surgió en el último
cuarto del siglo XX el control difuso, basado en la lógica difusa y toma de
decisiones. El control difuso posee técnicamente la capacidad de tomar decisiones
imitando el comportamiento humano y no basándose en estrictos modelos
matemáticos. En la actualidad la automática se concibe como la construcción de
autómatas, máquinas a las que considera dotadas de una “vida” en relación con el
entorno que las rodea.

3. INDICE
ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CONTROL………………………………………..1
CONTROLADOR………………………………………………………………………..1
COMPENSACIÓN EN ADELANTO…………………………………………………..1
COMPENSACIÓN EN ATRASO………………………………………………………1
TIPOS DE CONTROLADORES……………………………………………………….1
MODELO MATEMÁTICO QUE DEFINE A CADA UNO……………………………2
EJEMPLOS PRÁCTICOS……………………………………………………………..3

4. ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CONTROL
Aquí vemos la estructura básica de un sistema de control
CONTROLADOR
Es un elemento del sistema que controla según un conjunto de reglas (algoritmo
de control) ejecuta acciones sobre el actuador para lograr el control de variables
controlada.
COMPENSACIÓN EN ADELANTO
Se utiliza cuando el sistema no cumple las especificaciones transitorias y un solo
ajuste de ganancia no es suficiente. La compensación de adelanto produce, en
esencia, un mejoramiento razonable en la respuesta transitoria y un cambio
pequeño en la precisión en estado estable.
COMPENSACIÓN EN ATRASO
Se utiliza cuando el sistema cumple las especificaciones transitorias y no las
de estado estacionario (error). La compensación de atraso produce un
mejoramiento notable en la precisión en estado estable a costa de aumentar el
tiempo de respuesta transitoria.
TIPOS DE CONTROLADORES
Los controles típicos en sistemas de control son:
Control Proporcional (P).
Control Proporcional Derivativo (PD).
Control Proporcional Integral (PI).
Control Proporcional Integral Derivativo (PID).

5. MODELO MATEMÁTICO QUE DEFINE A CADA UNO
- Control Proporcional (P).
- Control Proporcional Derivativo (PD).
Acción de control derivativa
Acción de control proporcional derivativa
- Control Proporcional Integral (PI).
Acción de control integral
Acción de control proporcional integral
- Control Proporcional Integral Derivativo (PID).

6. EJEMPLOS PRÁCTICOS
EJEMPLO 1
A continuación se expone un breve ejemplo en el que se pondrán de manifiesto
las propiedades anteriormente comentadas; el sistema a controlar es:
Obsérvese que esta planta posee un polo en el origen, por tanto tiene carácter
integrativo, lo que proporciona un error estacionario nulo a una entrada de tipo
escalón. Observando este lugar geométrico de raíces, se puede ver que el sistema
tendrá, para una ganancia mayor que la ganancia para la cual ocurre el punto de
ruptura, dos polos complejos conjugados cercanos al eje imaginario y un polo real
más alejado. Ante esta situación, para simplificar el diseño del control, se puede
utilizar una aproximación de polo dominante, tomando los polos complejos
conjugados como los que caracterizan el comportamiento dinámico del sistema en
lazo cerrado y despreciando el polo real, debido a su breve contribución sobre la
respuesta transitoria.
Si una de las especificaciones de diseño es la precisión en estado estacionario y
se impone un error estacionario ante una entrada del tipo rampa del 20% (el error
estacionario ante una entrada del tipo escalón es nulo), se obtiene una K= 0.5.
Con este valor de K, los polos en lazo cerrado del sistema se hallarían en:

7. Considerando polos dominantes, tendremos las siguientes características de
respuesta transitoria:
EJEMPLO 2
El sistema a controlar se muestra en la figura 3.16:
EJEMPLO 3
Primer método. El sistema a controlar se muestra en la figura 3.26.

8. Se impone al sistema unas especificaciones de respuesta temporal transitoria de:
Para cumplir dichas especificaciones los polos dominantes del sistema en lazo
cerrado deben estar situados en:

9. CONCLUSIÓN
Hoy en día se disponen de una gran variedad de sistemas automáticos que nos
facilitan las tareas cotidianas o que los utilizamos para nuestro ocio y
entretenimiento.
Los sistemas demóticos son uno de ellos y cada día están más presentes en
nuestras viviendas. Muchos de los grandes edificios ya cuentan con sistemas de
control que ayudan a que sean más eficientes e inteligentes y esa tendencia se
está trasladando a los hogares.
La instalación de estos sistemas requiere habitualmente de una preinstalación que
permita la interconexión de los dispositivos y la integración con otras
funcionalidades.
Las redes de sensores y su capacidad de comunicación inalámbrica facilita esas
labores de infraestructura por lo que permiten disponer de todas las
funcionalidades requeridas en viviendas inicialmente no preparadas para ello.
Muchos de los conceptos, características, propiedades y recomendaciones de
carácter genéricos para los sistemas demóticos son aplicables si se utilizan redes
de sensores para su implantación, con las particularidades propias de las
características de las tecnologías involucradas.
Otra ventaja de la utilización de redes de sensores para estas aplicaciones es la
posibilidad de poder instalar sensores en lugares donde antes no merecía la pena
o no se podía debido a los conexionados eléctricos necesarios. Esta característica
puede hacer que se mejore la eficiencia de los sistemas con el consiguiente
ahorro energético (o de cualquier otro tipo) o bien que se utilicen para automatizar
o controlar elementos que antes era inviable.