Este documento presenta una introducción a los sistemas de control automático. Explica los componentes clave de un sistema de control como sensores, controladores y actuadores. Describe los diferentes tipos de controladores como proporcional, integral, derivativo y PID. También cubre conceptos como compensación de adelanto y atraso. El control automático juega un papel vital en la ingeniería moderna al mejorar el desempeño de sistemas dinámicos y reducir tareas manuales.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
EXTENSIÓN MATURÍN
Controles Automáticos
Profesora: Realizado por:
Mariangela Pollonais Luis Betancourt CI: 19663990
Materia:
Teoría de Control Semestre: VI
Lapso: 2012- II Sección: Nocturno - D
Maturín, Febrero de 2013

2. ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE CONTROL
CONTROLADOR
TIPOS DE CONTROLADORES
MODELO MATEMÁTICO
COMPENSACIÓN DE ADELANTO
COMPENSACIÓN DE ATRASO
CONCLUSIÓN

3. INTRODUCCIÓN
Los sistemas controlados han estado evolucionando de forma acelerada los
últimos días y hoy en día pasan desapercibidos para mucha gente, pues presentan pocos
o ningún problema, las técnicas de control se han mejorado a través de los años, sin
embargo es muy importante que se conozca la teoría básica de control, debido a que
esto ayuda a facilitar su comprensión en la práctica.
El control automático desempeña una función vital en el avance de la ingeniería
y la Ciencia, ya que el control automático se ha vuelto una parte importante e integral de
los procesos modernos industriales y de manufactura. Por lo cual la teoría de control es
un tema de interés para muchos científicos e ingenieros que desean dar nuevas ideas,
para obtener un desempeño óptimo de los sistemas dinámicos y disminuir tareas
manuales o repetitivas.

4. SISTEMA DE CONTROL
Un sistema dinámico puede definirse conceptualmente como un ente que recibe unas
acciones externas o variables de entrada, y cuya respuesta a estas acciones externas son
las denominadas variables de salida.
Las acciones externas al sistema se dividen en dos grupos, variables de control, que se
pueden manipular, y perturbaciones sobre las que no es posible ningún tipo de control.
El ilustra de un modo conceptual el funcionamiento de un sistema.
Esquema general de un sistema
Dentro de los sistemas se encuentra el concepto de sistema de control. Un
sistema de control es un tipo de sistema que se caracteriza por la presencia de una serie
de elementos que permiten influir en el funcionamiento del sistema. La finalidad de un
sistema de control es conseguir, mediante la manipulación de las variables de control,
un dominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos valores
prefijados (consigna).
Un sistema de control ideal debe ser capaz de conseguir su objetivo cumpliendo
los siguientes requisitos:
1. Garantizar la estabilidad y, particularmente, ser robusto frente a perturbaciones y
errores en los modelos.
2. Ser tan eficiente como sea posible, según un criterio preestablecido. Normalmente
este criterio consiste en que la acción de control sobre las variables de entrada sea
realizable, evitando comportamientos bruscos e irreales.
3. Ser fácilmente implementable y cómodo de operar en tiempo real con ayuda de un
ordenador.
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

5. 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.
Actuador. Es el mecanismo que ejecuta la acción calculada por el controlador y
que modifica las variables de control.
El ilustra el esquema de funcionamiento de un sistema de control genérico.
Esquema general de un sistema de control
CONTROLADOR
El controlador es una componente del sistema de control que detecta los desvíos
existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado o “set point”,
programado por un operador; emitiendo una señal de corrección hacia el actuador.
Señal Eléctrica Señal Eléctrica
Controlador
Sensor Transductror
Actuador
Señal Neumática
PROCESO
Válvula Neumática
Sistema de control de nivel sencillo

6. 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 microcontroladores. Los controladores son los instrumentos diseñados
para detectar y corregir los errores producidos al comparar y computar el valor de
referencia o “Set point”, con el valor medido del parámetro más importante a controlar
en un proceso
La actuación puede ser de forma clásica de acuerdo al tamaño y tiempo de duración del
error, así como la razón de cambio existente entre ambos o aplicando sistemas expertos
a través de la lógica difusa y redes neuronales. Cada proceso tiene una dinámica propia,
única, que lo diferencia de todos los demás; es como la personalidad, la huella digital de
cada persona, como su ADN... Por lo tanto, cuando en un Lazo de control sintonizamos
los algoritmos P (Proporcional), I (Integral) y D (Derivativo) de un Controlador,
debemos investigar, probar, compenetrarnos con la „personalidad‟ del proceso que
deseamos controlar, debemos medir calibrar y mantener todo tipo de variables de
proceso, y sintonizar los parámetros de los algoritmos de control. Por consiguiente, la
sintonización de los parámetros P, I y D debe realizarse en tal forma que calce en la
forma más perfecta posible con la dinámica propia del proceso en el cual hemos
instalado un lazo de control, sea éste simple o complejo”. Los conceptos de “Tiempo
Muerto”, “Constante de Tiempo”, “Ganancia del Proceso”, “Ganancia Última” y
“Período Último”, nos da la idea de la diferencia entre los procesos, aunque sean del
mismo tipo, La figura muestra un Lazo de Control en el que se aplica la estrategia de
“Control Realimentado”. Como sabemos, el concepto central de esta estrategia es medir
en forma continua el valor de aquella variable del proceso que nos interesa controlar y
compararla con el Valor Deseado (“Set Point”) de esa variable que hemos ajustado en el
Controlador. Cualquier diferencia entre ambos valores, el medido y el deseado,
constituye un “error”, que será utilizado por el controlador
Tipos de Controladores
Un controlador automático compara el valor real de la salida de una planta con
la entrada de referencia (el valor deseado), determina la desviación y produce una señal
de control que reducirá la desviación a cero o a un valor pequeño. La manera en la cual
el controlador automático produce la señal de control se denomina acción de control.
Clasificación de los controladores industriales.
Los controladores industriales se clasifican, de acuerdo con sus acciones de control,
como:

7. A. De dos posiciones o de encendido y apagado (on/of)
B. Proporcionales
C. Integrales
D. Proporcionales-integrales
E. Proporcionales-derivativos
F. Proporcionales-integrales-derivativos
Casi todos los controladores industriales emplean como fuente de energía la
electricidad o un fluido presurizado, tal como el aceite o el aire. Los controladores
también pueden clasificarse, de acuerdo con el tipo de energía que utilizan en su
operación, como neumáticos, hidráulicos o electrónicos. El tipo de controlador que se
use debe decidirse con base en la naturaleza de la planta y las condiciones
operacionales, incluyendo consideraciones tales como seguridad, costo, disponibilidad,
confiabilidad, precisión, peso y tamaño.
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).

8. COMPENSACIÓN DE ADELANTO
La compensación de adelanto produce, en esencia, un mejoramiento razonable en la
respuesta transitoria y un cambio pequeño en la precisión en estado estable.
Características de los compensadores de adelanto
Gráfico de Compensación en Adelanto
COMPENSACIÓN DE ATRASO
La compensación de atraso produce un mejoramiento notable en la precisión en estado
estable a costa de aumentar el tiempo de respuesta transitoria.
Características de los compensadores de atraso

9. Gráfico de Compensación en Atraso

10. CONCLUSIÓN
El control automático es de vital importancia en el mundo de la ingeniería.
Además de resultar imprescindible en sistemas robóticos o de procesos de manufactura
moderna, entre otras aplicaciones se ha vuelto esencial en operaciones industriales como
el control de presión, temperatura, humedad, viscosidad flujo en las industrias de
transformación.
El sistema de control automático de proceso es una disciplina que se ha
desarrollado a una velocidad vertiginosa, dando las bases a lo que hoy algunos autores
llaman la segunda revolución industrial.
El control es de vital importancia dado que:
Establece medidas para corregir las actividades, de tal forma que se almacenen planes
exitosos.
Determina y analizan rápidamente las causas que pueden originar desviaciones, para
que no se vuelvan a presentar en el futuro.
Proporciona información acerca de la situación de la ejecución de los planes,
sirviendo como fundamento al reiniciarse el proceso de planeación.
Reduce costos y ahorra tiempo al evitar errores.
Su aplicación incide directamente en la racionalización de la administración y
consecuentemente, en el logro de la productividad de todos los recursos de la
empresa.
El controlador automático compara el valor real de la salida de una planta con la
entrada de referencia (el valor deseado), determina la desviación y produce una señal de
control, que reducirá la desviación a cero o a un valor pequeño.