Acciones de Control

1. INDICE
Pág.
Introducción……………………………………………………………………… 1
Esquema de un Sistema de Control……………………………………………… 3
Definición de Controlador………………………………………………………. 3
Compensación en Adelanto……………………………………………………… 4
Compensación en Atraso………………………………………………………… 5
Tipos de Controladores………………………………………………………….. 6
Modelo Matemático que Define cada Uno……………………………………… 7
Derivativo……………………………………………………………………….. 7
Conclusión………………………………………………………………………. 12

3. INTRODUCCION.
Este tutorial le mostrará las características de los controladores proporcional (P),
integral (I), y derivativo (D) , y cómo usarlos para obtener una respuesta deseada.
Un controlador de dispositivo, llamado normalmente controlador es un programa
informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo una
abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada- para
usarlo. Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica al sistema
operativo, cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular. Por tanto,
es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el hardware.
Existen tantos tipos de controladores como tipos de periféricos, y es común
encontrar más de un controlador posible para el mismo dispositivo, cada uno ofreciendo un
nivel distinto de funcionalidades. Por ejemplo, aparte de los oficiales (normalmente
disponibles en la página web del fabricante), se pueden encontrar también los
proporcionados por el sistema operativo, o también versiones no oficiales hechas por
terceros.
Debido a que el software de controladores de dispositivos se ejecuta como parte del
sistema operativo, con acceso sin restricciones a todo el equipo, resulta esencial que sólo se
permitan los controladores de dispositivos autorizados.
1

4. ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CONTROL:
DEFINICION DE CONTROLADOR: Para la informática, un controlador o driver, es un
programa informático que posibilita la interacción entre el sistema operativo de una computadora
y un periférico o hardware . El controlador ofrece una interfaz que permite el uso del periférico. Lo
que hace el controlador es indicarle al sistema operativo cómo debe controlar el periférico y cómo
comunicarse con él. Por eso existen tantos controladores como periféricos.
COMPENSACION EN ADELANTO: Un compensador de adelanto de fase hará
descender la ganancia de baja frecuencia y elevará el ángulo de fase de la frecuencia media
total, relativas a la frecuencia de corte determinada por la constante de tiempo T.
Normalmente se utiliza para mejorar el margen de fase. Es decir, puede mejorar la
estabilidad relativa del sistema. Para compensar la pérdida de ganancia, es común aplicar
una compensación de ganancia. El efecto combinado de estos dos compensadores se puede
utilizar para incrementar el ancho de banda del sistema y, por ende, la velocidad de
respuesta.
EJEMPLO:
2

5. COMPENSACION EN ATRASO:
El efecto principal de la compensación en atraso es reducir la ganancia de alta
frecuencia (acrecentar la atenuación) en tanto que el ángulo de fase decrece en la
región de frecuencia baja a media (aumenta el atraso de fase). Asimismo, un
compensador de atraso puede hacer que disminuya el ancho de banda del sistema y/o
los márgenes de ganancia, y en general puede ocasionar que un sistema sea más lento.
Generalmente se utiliza para mejorar el comportamiento en estado estacionario (el error
permisible o la precisión del sistema).
EJEMPLO:
TIPOS DE CONTROLADORES:
Controlador PID:
Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por
realimentación que calcula la desviación o error entre un valor medido y el valor que se
quiere obtener, para aplicar una acción correctora que ajuste el proceso. El algoritmo de
cálculo del control PID se da en tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el
derivativo. El valor Proporcional determina la reacción del error actual. El Integral genera
una corrección proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un
esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo
determina la reacción del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres
acciones es usada para ajustar al proceso vía un elemento de control como la posición de
3

6. una válvula de control o la energía suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustando
estas tres variables en el algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer un
control diseñado para lo que requiera el proceso a realizar. La respuesta del controlador
puede ser descrita en términos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el
controlador llega al "set point", y el grado de oscilación del sistema. Nótese que el uso del
PID para control no garantiza control óptimo del sistema o la estabilidad del mismo.
Algunas aplicaciones pueden solo requerir de uno o dos modos de los que provee este
sistema de control. Un controlador PID puede ser llamado también PI, PD, P o I en la
ausencia de las acciones de control respectivas.
Controlador PI: Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la acción
derivativa es muy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance
al valor deseado debido a la acción de control.
MODELO MATEMATICO QUE DEFINE CADA UNO:
Controlador PID:
Controlador PI:
CONTROLADOR P:
(D) DERIVATIVO: La acción derivativa se manifiesta cuando hay un cambio en el valor
absoluto del error; (si el error es constante, solamente actúan los modos proporcional e integral).
El error es la desviación existente entre el punto de medida y el valor consigna, o
"Set Point".
4

7. La función de la acción derivativa es mantener el error al mínimo corrigiéndolo
proporcionalmente con la misma velocidad que se produce; de esta manera evita que el
error se incremente.
Se deriva con respecto al tiempo y se multiplica por una constante D y luego se
suma a las señales anteriores (P+I). Es importante adaptar la respuesta de control a los
cambios en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a un cambio más rápido y
el controlador puede responder acordemente.
La fórmula del derivativo está dada por:
El control derivativo se caracteriza por el tiempo de acción derivada en minutos de
anticipo. La acción derivada es adecuada cuando hay retraso entre el movimiento de la
válvula de control y su repercusión a la variable controlada.
Cuando el tiempo de acción derivada es grande, hay inestabilidad en el proceso.
Cuando el tiempo de acción derivada es pequeño la variable oscila demasiado con relación
al punto de consigna. Suele ser poco utilizada debido a la sensibilidad al ruido que
manifiesta y a las complicaciones que ello conlleva.
El tiempo óptimo de acción derivativa es el que retorna la variable al punto de
consigna con las mínimas oscilacione. Ejemplo: Corrige la posición de la válvula (elemento
final de control) proporcionalmente a la velocidad de cambio de la variable controlada. La
acción derivada puede ayudar a disminuir el rebasamiento de la variable durante el
arranque del proceso. Puede emplearse en sistemas con tiempo de retardo considerables,
porque permite una repercusión rápida de la variable después de presentarse una
perturbación en el proceso.
5

8. ACCIONES DE CONTROL EN LA RESPUESTA DE SISTEMA:
Los sistemas de control, según la teoría cibernética, se aplican en esencia para los
organismos vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados
por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y Sociedad con
aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema de control está definido
como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro
sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan
las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:
1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.
2. Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e
irreales.
1. Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre
la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de
entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentación hacia el
controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no
se convierte en señal de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque
usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura
del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un
proceso que necesite de un control de contenido o concentración. Ejemplo 2: Al hacer una
tostada, lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella misma entrando una
variable (en este caso el grado de tostado que queremos). En definitiva, el que nosotros
introducimos como parámetro es el tiempo. Estos sistemas se caracterizan por:
Ser sencillos y de fácil concepto.
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.
La salida no se compara con la entrada.
6

9. Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles.
La precisión depende de la previa calibración del sistema.
2. Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acción de control
está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la
retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en
consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las
siguientes circunstancias:
- Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.
- Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de
manejar.
- Vigilar un proceso es especialmente dificil en algunos casos y requiere una atención que
el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos
que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso. Sus características son:
Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.
La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.
Su propiedad de retroalimentación.
Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.
Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua
que utilizamos para bañarnos. Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad
de un depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro
de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan a la
membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca se encuentre
del nivel máximo.
7

10. CONCLUSION.
Se llego a las siguientes conclusiones sobre los controladores:
Los controladores de dispositivo (device drivers en inglés) son programas añadidos
al núcleo del sistema operativo, concebidos inicialmente para gestionar periféricos y
dispositivos especiales. Pueden ser de dos tipos: orientados a caracteres (tales como los
dispositivos NUL, AUX, PRN, del sistema) o bien orientados a bloques, constituyendo las
conocidas unidades de disco. La diferencia fundamental entre ambos tipos de controladores
es que los primeros reciben o envían la información carácter a carácter; en cambio, los
controladores de dispositivo de bloques procesan, como su propio nombre indica, bloques
de cierta longitud en bytes (sectores). Los controladores de dispositivo, aparecidos con el
DOS 2.0, permiten añadir nuevos componentes al ordenador sin necesidad de rediseñar el
sistema operativo.
Hoy en día los procesos de control son síntomas del proceso industrial que estamos
viviendo. Estos sistemas se usan típicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla
una determinado sistema ( ya sea eléctrico, mecánico, etc. ) con una posibilidad nula o casi
nula de error, y un grado de eficiencia mucho más grande que el de un trabajador. Los
sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan procesos en base a muchos
parámetros y reciben el nombre de controladores de automatización programables (PAC).
8