Este documento describe los conceptos básicos de los sistemas de control y los controladores. 1) Explica los elementos clave de un sistema de control como sensores, controladores y actuadores. 2) Define un controlador como un bloque electrónico que controla uno o más procesos. 3) Describe las compensaciones en adelanto y atraso y cómo afectan la respuesta del sistema.

1. Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio de Educación para el Poder Popular
I.U.P “Santiago Mariño”
ING. ELÈCTRICA.
Extensión - Maturín
Profesor:
Ing. Mariangela Pollonais
Autor:
Milagros Villafranca
Sección “V”
Maturín, Febrero Del 2013

2. INDICE
Pág.
Introducción……………………………………………………………………1
Esquema de un Sistema de Control…………………………………………2
Definición de Controlador……………………………………………………3
Compensación en Adelanto………………………………………………… 3
Compensación en Atraso…………………………………………………… 4
Tipos de Controladores…………………………………………………….. 4,5
Modelo Matemático que Define cada Uno…………………………………5,6
Acciones de control en la respuesta del sistema……….………………….. 7,8
Conclusión…………………………………………………………………….9

3. INTRODUCCIÒN
Los controladores es aquel instrumento que compara el valor medido con el
valor deseado, en base a esta comparación calcula un error, diferencia entre
valor medido y deseado, para luego actuar a fin de corregir este error. El
cerebro de todos los sistemas de control se encuentra ubicado en el
controlador como tal; estos dispositivos son los encargados de impartir las
órdenes para lograr ejercer las acciones de control. Un buen diseño de los
controladores asegura ahorro de dinero y tiempo en toda industria. En la
presente sección, se encuentra información al respecto de las estrategias de
control más usadas a nivel mundial; como: Esquema de un sistema de control,
Controlador,Compensación en adelanto y atraso y tipos de controladores.

4. DESARROLLO
¿QUÉ ES UN SISTEMA DE CONTROL?
Los sistemas de control están formados por un conjunto de dispositivos de
diversa naturaleza (mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos,
hidráulicos) cuya finalidad es controlar el funcionamiento de una máquina o de
un proceso.
En todo sistema de control podemos considerar una señal de entrada que
actúa sobre el mismo y una señal de salida proporcionada por el sistema,
según el siguiente esquema:
Esquema de un Sistema de Control
Pensemos, por ejemplo, en un sistema de control destinado a verificar la
temperatura en una habitación: la temperatura es la magnitud variable que
queremos controlar y para regularla hay que aplicar una señal de entrada al
sistema de calefacción; como resultado se alcanza un determinado valor en la
temperatura de la habitación que constituye la señal de salida del sistema.
Los elementos básicos que forman parte de un sistema de control y permiten
su manipulación son los siguientes:
Sensores: Permiten conocer los valores de las variables medidas del
sistema.
Controlador: Utilizando los valores determinados por los sensores y la
consigna impuesta, calcula la acción que debe aplicarse para modificar
las variables de control en base a cierta estrategia.

5. Actuador: Es el mecanismo que ejecuta la acción calculada por el
controlador y que modifica las variables de control.
La Figura 4 ilustra el esquema de funcionamiento de un sistema de control
genérico.
2) QUE ES UN CONTROLADOR.
Un controlador es un bloque electrónico encargado de controlar uno o más
procesos. Al principio los controladores estaban formados exclusivamente por
componentes discretos, conforme la tecnología fue desarrollándose se
emplearon procesadores rodeados de memorias, circuitos de entrada y
salida.Actualmente los controladores integran todos los dispositivos
mencionados en circuitos integrados que conocemos con el nombre de micros
controladores.
3). COMPESACION EN ADELANTO.
La compensación de adelanto produce, en esencia, un mejoramiento razonable
en la respuesta transitoria y un cambiopequeño en la precisión en estado
estable.

6. 4). COMPENSACIÓN DE ATRASO
La compensación de atraso produce un mejoramiento notable en la precisión
en estado estable a costa de aumentar eltiempo de respuesta transitoria.
5). TIPOS DE CONTROLADORES
Controlador PID:
Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control
porrealimentación que calcula la desviación o error entre un valor medido y el
valor que sequiere obtener, para aplicar una acción correctora que ajuste
elproceso. El algoritmo decálculo del control PID se da en tres parámetros
distintos: el proporcional, el integral, y elderivativo. El valor Proporcional
determina la reacción del error actual.

7. El Integral generauna corrección proporcional a la integral del error, esto nos
asegura que aplicando unesfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento
se reduce a cero. El Derivativodetermina la reacción del tiempo en el que el
error se produce. La suma de estas tresacciones es usada para ajustar
alproceso vía un elemento de control como la posición deuna válvula de control
o la energía suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustandoestas tres
variables en el algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer
uncontrol diseñado para lo que requiera el proceso a realizar.
Controlador PI:
Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la acción derivativa
esmuy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puedeevitar que se
alcance alvalor deseado debido a la acción de control.
 MODELO MATEMATICO.
Controlador PID:
Controlador PI:
Controlador P:
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".

8. La función de la acción derivativa es mantener el error al mínimo corrigiéndolo
proporcionalmente con la mismavelocidad 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
sesuma a las señales anteriores (P+I). Es importante adaptar la respuesta de
control a loscambios en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a
uncambio más rápido yel controlador puede responder acordemente.
La formula está dada por:
El control derivativo se caracteriza por el tiempo de acción derivada en minutos
deanticipo. La acción derivada es adecuada cuando hay retraso entre el
movimiento de laválvula 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 relaciónal punto de consigna. Suele ser poco utilizada debido a la
sensibilidad al ruido quemanifiesta y a las complicaciones que ello conlleva.
El tiempo óptimo de acción derivativa es el que retorna la variable al punto
deconsigna con las mínimas oscilacionesEjemplo: Corrige la posición de la
válvula (elemento final de control) proporcionalmente ala velocidad de cambio
de la variable controlada.
La acción derivada puede ayudar a disminuir el rebasamiento de la variable
duranteel arranque del proceso.
Puede emplearse en sistemas con tiempo de retardo considerables,porque
permite una repercusión rápida de la variable después de presentarse
unaperturbación en el proceso.

9. 6). ACCIONES DE CONTROL EN LA RESPUESTA DEL SISTEMA Y
EJEMPLOS PRÁCTICOS.
Los miembros de la familia de controladores PID, incluyen tres acciones:
proporcional (P), integral (I) y derivativa (D). Estos controladores son los
denominados P, I, PI, PD y PID.
P: Acción de control proporcional, da una salida del controlador que es
proporcional al error, es decir: u (t)=Kp.e (t), que describe desde su función
transferencia queda:
Cp(s) =K p
Donde Kp esuna ganancia proporcional ajustable.Un controlador proporcional
puede controlar cualquier planta estable, pero posee desempeño limitado y
error en régimen permanente (off- set).
I: Acción de control integral, da una salida del controlador que es proporcional
al error acumulado, lo que implica que es un modo de controlarlento.
La señal de control u (t) tiene un valor diferente de cero cuando la señal de
error e(t) es cero. Por lo que se concluye que dada una referencia constante, o
perturbaciones, el error enrégimen permanente es cero.

10. PI: acción de control proporcional-integral, se define mediante:
Donde Ti se denomina tiempo integral y es quien ajusta la acción integral.
La función resulta:
Con un control proporcional, es necesario que exista error para tener una
acción de control distinta de cero. Con acción integral, un error pequeño
positivo siempre nos daría una acción de control creciente, y si fuera negativa
la señal de control seria decreciente. Este razonamiento sencillo nos muestra
que el error en régimen permanente será siempre cero.
Muchos controladores industriales tienen solo acción PI. Se puede demostrar
que un control PI es adecuado para todos los procesos donde la dinámica es
esencialmente de primer orden. Lo que puede demostrarse en forma sencilla,
por ejemplo, si aplicamos un control proporcional- integral para controlar el
posicionamiento de un brazo robot de una cadena de montaje, al recibir una
señal de error para desplazar el brazo un centímetro en el eje X, se produce un
desplazamiento brusco provocado por el control proporcional que lo acercará,
con mayor o menor precisión al punto deseado y, posteriormente, el control
integral continuará con el control del brazo hasta posicionarlo el punto exacto,
momento en el que desaparecerá totalmente laseñal de error y, por tanto,
eliminando totalmente el posible error remanente del sistema.
PD: acción de control proporcional-derivativa,se define:
Donde Td es una constante de denominada tiempo derivativo.

11. CONCLUSION
En la actualidad los sistemas automáticos juegan un gran papel en muchos
campos, mejorando nuestra calidad de vida. En los procesos industriales,
aumentando las cantidades y mejorando la calidad del producto, gracias a la
producción en serie y a las cadenas de montaje, reduciendo los costes de
producción, fabricando artículos que no se pueden obtener por otros medios.En
los hogares: Mejorando la calidad de vida. Podríamos citar desde una lavadora
hasta un controlinteligente de edificios (domótica). Para los avances científicos:
Un claro ejemplo lo constituyen las misiones espaciales.- Para los avances
tecnológicos: por ejemplo en automoción es de todos conocidos los limpios
parabrisas inteligentes, etc. Como se puede observar las aplicaciones son
innumerables. De esta manera surge toda una teoría, LaRegulación
Automática, dedicada al estudio de lossistemas automáticos de control.