Este documento describe las limitaciones fundamentales del control debido a perturbaciones. Explica que existen dos tipos de perturbaciones: perturbaciones del proceso, que afectan directamente al proceso controlado, y perturbaciones en la medición, que introducen errores en la medición de la señal de salida. También describe diferentes características de las perturbaciones, como su frecuencia y naturaleza, y cómo estas afectan el análisis y diseño de sistemas de control.

1. LIMITACIONES FUNDAMENTALES DEL CONTROL Prof. Paolo Castillo Rubio

2. PERTURBACIONES Una característica importante de los sistemas de control es la capacidad de reducir los efectos inferidos por las perturbaciones o disturbios. Se debe diferenciar entre las perturbaciones del proceso y las perturbaciones en la medición.

3. Perturbaciones del Proceso Las perturbaciones del proceso, son aquellas que afectan el control del proceso. Dan siempre fluctuaciones en la señal de salida del proceso, no importando si el sistema está realimentado o no. Normalmente es una tarea primordial del sistema de control el que los disturbios tengan tanj poco efecto negativo como sea posible en la señal de salida. Con respecto a su punto de influencia, pueden entrar en ciertas partes del proceso, tal como se muestra en la siguiente figura:

4. El carácter o tipo de disturbio puede ser muy diferente en cada caso, la figura muestra algunos ejemplos de disturbios comunes. Cuando se hace el análisis de las características del sistema es obvio que hay que tomar en cuenta el carácter y la dimensión de estos disturbios.

5. Cuando los disturbios son principalmente de baja frecuencia (casos a) y b) de la figura siguiente) puede ser suficiente con estudiar la influencia de regulado teniendo cambios en la forma de escalón en los disturbios. Si un regulador puede compensar un disturbio en forma de escalón, debe también poder compensar la mayoría de los disturbios de baja frecuencia y lentos. Cuando los disturbios son de alta frecuencia (casos c) y d) de la figura siguiente), se debe analizar cómo el sistema puede estas frecuencias de los disturbios.

6. Diferente carácter de disturbios: a) Variación lenta de disturbios sin una frecuencia especial. b) Variación lenta de disturbios, con ciertas frecuencias pico. c) Variación rápida de disturbios con alguna frecuencia pico. d) Variación rápida de disturbios.

7. Perturbaciones en la Medición Los disturbios en la medición, son aquellos que pueden encontrarse por causa de exactitud y variaciones al medir la señal de salida de un proceso. Cuando el sistema no está realimentado, los errores en la medición no pueden de ninguna manera afectar la señal de salida del proceso, como se muestra en la siguiente figura. Los errores en la medición pueden afectar de forma negativa, ya que engañan a la lectura dando un valor diferente al verdadero.

8. En el sistema de lazo abierto, el ruido no influye en la señal de salida del proceso. En el sistema de lazo cerrado, el ruido influye en la señal de salida del proceso. Error en la medición

9. Para un sistema retroalimentado, la situación es diferente, ya que el regulador utiliza la señal de medición, por lo que el error influye en la señal de salida, debido a que el regulador no puede saber si las fluctuaciones en la señal de medición se deben a cambios en la señal de salida o se trata de un medidor defectuoso. En cualquier caso, el regulador debe tratar con estas fluctuaciones y con ello dar verdaderas variaciones en la señal de salida.

10. Desafortunadamente, uno debe suponer que no se puede medir la señal de salida exactamente. El carácter de los disturbios, pueden ser por diferentes razones, por ejemplo: Desviaciones estocásticas. Variaciones rápidas y aleatorias en los instrumentos de medición. Se encuentran en la mayoría de los transductores. Redondeo en el convertidor A/D. Cuando una señal analógica se convierte en digital. El error se toma como aleatorio. Desgaste. Disturbios de naturaleza de bajas frecuencias. El desgaste puede ser por uso, influencia de la temperatura, humedad, variaciones de frecuencia, etc. Se puede compensar con calibración.

11. Como estos disturbios hacen que el regulador trabaje con valores erróneos, es naturalmente de suma importancia que se escoja el tipo de medidor y transductor con la mayor exactitud posible. También es importante que se tenga conocimiento sobre cómo los disturbios afectan al sistema.