Este documento describe diferentes tipos de controladores y sus funciones. Define un controlador como un dispositivo que corrige la señal medida por un sensor para aproximarla a un valor programado previamente. Explica esquemas de control como realimentación, adelanto y cascada, así como controladores proporcionales, PI, PD y PID. Concluye que los controladores han mejorado los procesos industriales al eliminar errores y aumentar la producción.

1. CONTROLADORES
Tutor: Bachiller:
Mariangela
Pollonais
Julio Salazar. C.I.: 20.420.235
SECCIÓN: “V”
AGOSTO, 2014.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
INGENIERÍA ELÉCTRICA/ELECTRÓNICA
EXTENSIÓN MATURÍN

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ÍNDICE
Pág.
Introducción 3
Desarrollo 4
Definición de un Controlador 4
Esquema de un Sistema de control 4
Control por Realimentación 5
Control de Adelanto 5
Control en Cascada 6
Control Predominante 6
Control Adaptativo 7
Compensación en Adelanto 8
Compensación en Atraso 8
Tipos de Controladores 9
Controlador de dos posiciones On-Off 9
Controlador Proporcional 9
Proporcional-Integral (PI) 10
Proporcional-Derivativo (PD) 10
Proporcional Integral Derivativo (PID) 10
Conclusiones 11

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INTRODUCCIÓN
A medida de que transcurren los años, se ha desarrollado
una necesidad de perfeccionamiento y disminución de errores en
los procesos industriales; de manera de generar mayores
ganancias y disminuir pérdidas de producción. De tal forma, el
desarrollo de medidas de control ha aumentado
considerablemente, llegando al desarrollo de procesos como
actualmente lo conocemos.
En un sistema de control es necesario mantener una señal
de salida lo más cercana posible al valor deseado, dicho proceso
se logra mediante el empleo de controladores.
Los controladores son dispositivos que permiten modificar
la señal y adaptarla a los requerimientos del operador para
lograr un mayor nivel de optimización y reducción de errores en
un sistema automatizado.

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DESARROLLO
Definición de controlador
Un controlador es la parte de un sistema que se encarga
de corregir el valor de la señal medida por un sensor
aproximando dicha señal a un valor programado por un
operador previamente, enviando una señal de corrección hacia
el actuador del sistema.
Los controladores pueden encargarse de controlar uno o
más procesos de un sistema, comparando el valor de referencia
de la señal con el valor medio del parámetro más importante a
controlar en un proceso.
Esquema de 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. Un sistema
es una combinación de componentes que actúan conjuntamente
y cumplen determinado objetivo. Un sistema no está limitado a
objetos físicos. El concepto de sistema puede aplicarse a
fenómenos dinámicos abstractos, como los que se encuentran
en economía. Por tanto, el término sistema hay que

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interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos,
económicos y otros.
 Control por realimentación:
El control por realimentación (feedback) constituye la
infraestructura básica de casi todos los esquemas de control de
procesos, corrigiendo las perturbaciones. El control por
realimentación mide la variable de proceso, la compara con el
punto de ajuste y manipula la salida en la dirección en que debe
moverse el proceso para alcanzar el punto de ajuste.
 Control de adelanto:
El control adelantado (feedforward) es una estrategia
usada para compensar los disturbios en un sistema, antes que

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afecten la variable controlada. La idea es medir el disturbio,
predecir el efecto en el proceso y aplicar la acción correctiva
correspondiente. Usualmente se usa este esquema de control en
combinación con el control por realimentación (feedback).
 Control de relación:
El control de relación asegura que dos o más flujos se
mantengan en la misma relación aunque estos cambien. Se usa
para obtener mezclas con una composición o propiedades físicas
específicas, para mezclas aire/combustible. El flujo controlado
equivale al flujo medido por el FT101 por algún valor
previamente ajustado en FF102.Si la característica física
(densidad, viscosidad, etc.) es medida, un controlador PID
puede ser usado para manipular la válvula de relación.
 Control en cascada:

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El controlador en cascada usa la salida del controlador
primario para manipular el punto de ajuste del controlador
secundario. Este sistema se compone de dos estructuras de
control por realimentación. El lazo secundario debe tener
influencia sobre el primario y, la dinámica del proceso de este
lazo deber ser más rápida que la del primero (por ejemplo flujo
y temperatura). Este esquema de control permite una respuesta
rápida de control y manipular independientemente los dos lazos
si se requiere.
 Control predominante:
El control predominante (override), permite seleccionar
entre dos o más controladores, la salida que actuará sobre el
elemento final de control, dependiendo de la importancia que se
le dé a cada variable en el sistema. La realimentación externa
evita que se salgan de control cualquiera de las dos variables.
 Control adaptativo:
El control adaptativo es un sistema del cual se espera se
adapte a los cambios en la dinámica del proceso. Es un tipo de
control para procesos no lineales y cambiantes en el tiempo
(envejecimiento del sistema, perturbaciones, etc.).

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El Control adaptativo puede lograrse mediante:
o Sistemas Auto-Ajustables.
o Sistemas Adaptativos con Modelo de Referencia.
Compensación en adelanto
Los compensadores en adelanto son dispositivos diseñados
para crear un adelanto de fase en el sistema y así cumplir con
las especificaciones de comportamiento requeridas en el
proceso. La compensación de adelanto básicamente acelera la
respuesta e incrementa la estabilidad del sistema, existen
muchas formas de obtener compensadores de adelanto en
tiempo continuo, tales como redes electrónicas que usan
amplificadores operacionales, redes RC eléctricas y sistemas de
amortiguadores mecánicos.
Compensación en atraso
La compensación en atraso es todo lo contrario, es decir,
básicamente desacelera la respuesta de la variable que se esté
controlando y disminuye la estabilidad del sistema, lo que
conlleva a que la señal de salida no sea estable. Los
compensadores en atraso son dispositivos diseñados para
incrementar la ganancia en lazo cerrado, lo que hace que
mejore el error en estado estacionario sin modificar de manera
significativa el transitorio del sistema, siempre y cuando se
implemente de manera adecuada.

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Tipos de controladores
 Controlador de dos posiciones on-off
Este controlador es la forma más simple de control por
realimentación, posee solo dos posibles posiciones (encendido-
apagado) en las que una salida del controlador va de un
extremo a otro cuando el valor de la variable se desvía al valor
deseado.
 Controlador proporcional (P)
El sistema de control proporcional es más complejo que un
sistema de control on-off como por ejemplo un termostato
interno bi-metálico, pero más sencillo que un sistema de control
proporcional-integral-derivativo (PID) que se puede utilizar para
controlar la velocidad de crucero de un automóvil.
Expresión matemática para el controlador proporcional:
𝒚(𝒕) = 𝑲 𝒑 𝒆(𝒕)
Dónde:
y(t): Señal de salida del controlador
Kp: Ganancia proporcional
e(t): Señal de error de proceso
Su transformada de laplace será
𝒀(𝒔) = 𝑲 𝒑. 𝑬(𝒔)
Y su función de transferencia:
𝑮(𝒔) =
𝒀(𝒔)
𝑬(𝒔)
= 𝑲 𝒑

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 Proporcional-Integral (PI).
El valor de salida del controlador proporcional varía en
razón proporcional al tiempo en que ha permanecido el error y
la magnitud del mismo, su función de transferencia es:
𝑼(𝒔)
𝑬(𝒔)
= 𝑲 𝒑. (𝟏 +
𝟏
𝑻 𝑵 𝒔
)
Donde Kp es la ganancia proporcional y TN se denomina
tiempo de acción integral. Ambos valores son ajustables. El
tiempo integral regula la velocidad de acción de control,
mientras que una modificación en Kp afecta tanto a la parte
integral como a la parte proporcional de la acción de control.
 Proporcional-Derivativo (PD).
Por lo general una gran pendiente en e(t) en un sistema
lineal correspondiente a una entrada escalón considerable
produce un gran sobreimpulso en la variable controlada. El
control derivativo mide la pendiente instantánea de e(t),
prediciendo que tan grande será el sobreimpulso. La función de
transferencia del control PD es:
𝑼(𝒔)
𝑬(𝒔)
= 𝑲 𝒑. (𝟏 + 𝑻 𝑽. 𝒔)
Donde TV se denomina duración predicha.
 Proporcional-Integral-Derivativo (PID)
Esta combinación tiene la ventaja de que cada una de las
tres acciones de control son individuales. La función de
transferencia es:
𝑼(𝒔)
𝑬(𝒔)
= 𝑲 𝒑. (𝟏 +
𝟏
𝑻 𝑵 𝒔
+ 𝑻 𝑽. 𝒔)

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CONCLUSIONES
Un controlador es un dispositivo diseñado para detectar y
corregir errores producidos en la señal de un sistema.
Los controladores han representado un gran avance en la
forma en que se realizan los procesos y se cumplen las tareas
requeridas por un sistema, eliminando en gran magnitud la
presencia de errores de producción
Después de que se implementaron controladores en los
procesos de producción industriales, además de un aumento de
producción, también se puede apreciar una mejora en el
resultado del proceso.