Este documento describe los sistemas de regulación automática y control. Explica que estos sistemas tratan de regular el comportamiento dinámico de un sistema con mínima intervención humana mediante órdenes de control. También describe los conceptos clave como variables de estado, planta, proceso, perturbaciones y realimentación. Además, proporciona ejemplos históricos de control automático y diagramas de bloques para representar modelos matemáticos de sistemas.

1. REGULACIÓN AUTOMÁTICA Sistemas Automáticos

2. Del control manual al Automático

3. La Automática o Control (automático) de Sistemas trata de regular, con la mínima intervención humana, el comportamiento dinámico de un sistema mediante órdenes de Sistema: Sistema: conjunto de elementos, físicos o abstractos, relacionados entre sí de forma que modificaciones o alteraciones en determinadas magnitudes en uno de ellos pueden influir o ser influidas por los demás. mando. Variables del sistema: magnitudes que definen el comportamiento de un sistema. Su naturaleza define el tipo de sistema: mecánico, químico, eléctrico, electrónico, económico, térmico, ...

4. Variables de Estado: conjunto mínimo de variables del sistema tal que, conocido su valor en un instante dado, permiten conocer la respuesta (variables de salida) del mismo ante cualquier señal de entrada o perturbación. Otras definiciones de interés. Planta:equipo con el objetivo de realizar una operación o función determinada. Es cualquier equipo físico que se desea controlar (motor, horno, reactor, caldera, ...). Proceso: cualquier serie de operaciones que se desea controlar con un fin determinado. Perturbación: señal de comportamiento no previsible que tiende a afectar adversamente al valor de la salida de un sistema. Realimentación: operación que, en presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida y la entrada de referencia, utilizando la diferencia entre ambas como parámetro de control.

5. Primeros ejemplos (griegos y árabes) deControl automático: Lámpara aceite (Philon, 250 a.C.) Reloj de agua (Ktesibio, 270 a.C.)

6. Máquina de vapor con Regulador automático de velocidad J. Watt-1769

7. Revolución Electrónica El Microprocesador “4004” (Intel, 1971) Amplificador Operacional (Philbrick, 1952)

8. Control en lazo (o bucle) abierto perturbaciones Regulador o Controlador Actuador Proceso o Planta Ent. Sal. La señal de entrada actúa directamente sobre el dispositivo de control (Regulador), para producir por medio del Actuador, el efecto deseado en las variables de salida. El regulador NO comprueba el valor que toma la salida. El sistema es claramente sensible a las perturbaciones que se produzcan sobre la planta. El sistema de calefacción del IES es claramente de lazo abierto

9. Ejemplos de Control en lazo abierto Lavadora Secuencia determinada Selección Programa Tráfico (cantidad?, origen?, destino?, ...) Ropa (cantidad?, grado suciedad?, color? ...) Cruce Semaforizado En ambos Ej. La salida sólo depende de la entrada y de las actuaciones que se hacen sobre ella

10. Control en lazo (o bucle) cerrado perturbaciones Ent. Regulador o Controlador Actuador Proceso o Planta Sal. Sensor La salida del sistema se mide por medio de un Sensor, Y se compara con el valor de la entrada de referencia. El sistema de control podría responder mejor ante las perturbaciones que se produzcan sobre el sistema. El sistema de calefacción de una vivienda individual, con termostato, es un sistema de lazo cerrado

11. Control en lazo (o bucle) cerrado Sensores de Humedad, nivel Temperatura, ... Caldera Calefacción

12. Ejemplos de sistemas de Automatización Industrial Ensamblaje de piezas Dosificación y embalaje Generación de energía

13. Diagramas de Bloques Un diagrama de bloques es una representación gráfica del modelo matemático de un sistema. En muchos casos, estos diagramasnos permiten entender el comportamiento y conexión del sistema. 1.- Bloques en serie

14. Diagramas de Bloques 2.- Bloques en paralelo

15. Diagramas de Bloques 3.- Transposición de sumadores

16. Diagramas de Bloques 4.- Transposición de puntos de bifurcación

17. Diagramas de Bloques 5.- Sistema realimentado G(S) R(S) C(S) E(S) x + - C(S) R(S)

18. Diagramas de Bloques 5.- Sistema realimentado R(S) C(S)