El documento habla sobre controladores automáticos. Explica que los controladores son programas que le dicen al sistema operativo cómo identificar y comunicarse con el hardware. Describe los tipos de controladores como proporcional, integral, derivativo y combinaciones de estos. También explica conceptos como compensación en adelanto y atraso, y presenta ejemplos prácticos de sistemas de control.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRICA
EXTENSIÓN - MATURÍN
CONTROLADORES
AUTOMÁTICOS
Profesora: Realizado por:
Ing° Mariangela Pollonais Antonio Rodríguez
Maturín, 26 Febrero 2017

2. Índice
Introducción 2
Esquema de un Sistema de Control. 3
¿Qué es un Controlador? 3
Compensación en Adelanto. 4
Compensación en Atraso. 4-5
Tipos de Controladores. 5
Modelo matemático que define a cada uno. 5-6
Acciones de Control en la respuesta del sistema. 6-7-8
Ejemplos Prácticos. 8
Conclusión 9

3. Introducción
En lo que respecta a los sistemas de controladores es importante mencionar que han
estado evolucionando de forma acelerada en los últimos años y hoy en día los
profesionales en ingeniería reconocen el valor que es para las empresas e industrias
el uso de los sistemas controlados.
Existen técnicas de control que se han mejorados a través de los años, pero es de
suma importancia que se conozca la teoría básicas de control. Todos los sistemas de
controladores automáticos están en un avanzado progreso, ya que estos funcionan
de forma automática y es de mucha utilidad en los procesos industriales, de
manufacturas, petroleras, siderúrgicas entre otros; por lo cual tiene la necesidad de
que su producto final se realice con mayor velocidad y precisión.
Este trabajo de investigación forma parte de la educación en el estudiante o alumno
en el curso de teoría de control, siendo este tema una herramienta más para el buen
desenvolvimiento en el área de operativa de procesos industriales.
Los sistemas de control automático desempeñan una función vital en el crecimiento y
avance de la ingeniería y la ciencia, todo esto con el propósito de seguir avanzando
e innovando nuevos sistemas operativos de controladores.

4. Desarrollo
Esquema de un Sistema de Control.
¿Qué es un Controlador?
Los controladores de dispositivos son pequeños programas de utilidades que le
dicen al sistema operativo como identificar y comunicarse con el hardware.
Los controladores de dispositivos se conocen también como drivers del sistema.
También los controladores de dispositivo sirven como enlace entre el sistema
operativo y un dispositivo conectado al computador, ya sea teclado, monitor,
impresora u cualquier otro.
Un controlador de dispositivo es parte del software del sistema. Normalmente, el
sistema operativo incluye los controladores de dispositivo para los componentes
básicos, como el ratón y el teclado, mientras que los fabricantes de periféricos a
menudo ofrecen discos con los controladores que permiten instalar su producto.
Por ejemplo:
Todas las impresoras deben contener un CD para su reconocimiento en el PC, esta
instalación contiene los drivers o controladores de la misma, al ejecutar el programa
el sistema operativo reconoce la impresora y comienza el proceso de impresión.
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5. Compensación en Adelanto.
El compensador de adelanto de fase persigue el aumento del margen de fase
mediante la superposición de la curva de fase del diagrama de bode sobre el
diagrama de bode del sistema a compensar. El diagrama de bode del compensador
se sitúa de manera que el valor máximo de adelanto de fase. (Situado en la media
geométrica de las frecuencias ω1 y ω2 de la figura.
 Se encuentre donde se espera tener la frecuencia de cruce de ganancia.
Figura 1: Diagrama de Bode de un compensador de adelanto de fase
Compensación en Atraso.
El compensador de atraso igualmente persigue el aumento del margen de fase pero
mediante otra estrategia. El efecto primero del compensador es disminuir la ganancia
del sistema compensado para frecuencias iguales o superiores a las frecuencias
características del sistema, con lo que supuestamente debería trasladar la frecuencia
de cruce de ganancia hacia valores menores. Como el margen de fase se mide a la
frecuencia del cruce de ganancia, y esta se conseguirá reducir, es previsible que
dicho margen aumente. El diagrama de Bode de un compensador de retardo con
ganancia unitaria puede ser como el mostrado en la figura 2
Figura 2: Diagrama de Bode de un compensador de retardo
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6. El compensador de adelanto de fase tiene la forma general:
A frecuencias suficientemente altas, el sistema original vera atenuada su amplitud
en:
Que para el caso de la figura 2, vale −20 dB. Conviene tener en cuenta que el
compensador de retardo sumará fases negativas sobre el sistema original. Un
adecuado diseño del compensador supone que 1/T es suficientemente menor que
las frecuencias características del sistema. De esta forma, para frecuencias del
orden de la frecuencia de cruce de ganancia, la cantidad de fase negativa que se
sumará en la frecuencia de cruce de ganancia no será significativa, y se podrá
compensar con un cierto margen adicional entre 5° y 12°.
Tipos de Controladores.
En controles industriales es muy común encontrar los siguientes 5 tipos:
• Dos posiciones (ON-OFF).
• Proporcional (P).
• Proporcional-Integral (PI).
• Proporcional-Derivativo (PD).
• Proporcional Integral Derivativo (PID).
Modelo matemático que define a cada uno.
Control Proporcional:
La función de transferencia entre la salida del controlador U(t) y la señal de error E(t)
es:
Dónde,
 KP: se denomina ganancia proporcional.
Otro parámetro importante en la acción de este controlador, es la denominada banda
proporcional que expresa que tan grande será la acción de control ante una señal de
error en la entrada, y es igual a:
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7. Control Proporcional – Integral.
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:
Dónde:
 KP: es la ganancia proporcional y
 TN: se denomina tiempo de acción integral.
Ambos valores son ajustables. El tiempo de acción integral TN 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.
Control Proporcional – Derivativo.
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 aplicando las correcciones apropiadas antes de
que se presente ese sobreimpulso. La función de transferencia del control PD es:
Dónde,
 TV: se denomina duración predicha.
Control Proporcional – Integral – Derivativo.
Esta combinación tiene la ventaja de que cada una de las tres acciones de control
son individuales. La función de transferencia es:
Acciones de Control en la respuesta del sistema.
Por acción básica se entiende que el controlador amplifique, integre o derive la
información de entrada o desarrolle una suma entre algunas de estas acciones.
De acuerdo a esto, los controladores que usualmente se incluyen dentro de un
proceso son:
Los de acciones proporcional (P), proporcional – integral (PI), proporcional –
derivativo (PD) y proporcional – integral – derivativo (PID).
Para algunas situaciones se justifica un control denominado de dos posiciones o de
encendido y apagado (On/Off).
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8. Las acciones que realiza un controlador son las decisiones que se requieren para
compensar las perturbaciones observadas en la variable de proceso y que son
transmitidas al elemento de control final para que las ejecute.
Los de acciones proporcional (P)
Teóricamente, en este tipo de controlador, si la señal
de error es cero, también lo será la salida del
controlador. La respuesta, en teoría es instantánea,
con lo cual el tiempo no intervendría en el control. En
la práctica, no ocurre esto, si la variación de la señal
de entrada es muy rápida, el controlador no puede
seguir dicha variación y presentará una trayectoria
exponencial hasta alcanzar la salida deseada.
Los de acciones de acción Integral (I)
La velocidad de respuesta del sistema de control
dependerá del valor de Ki que es la pendiente de la
rampa de acción integral. El inconveniente del
controlador integral es que la respuesta inicial es muy
lenta, y, el controlador no empieza a ser efectivo hasta
haber transcurrido un cierto tiempo. En cambio anula
el error remanente que presenta el controlador
proporcional. La respuesta temporal de un regulador
integral es:
Los de acciones proporcional e integral (PI)
Por lo tanto la respuesta de un regulador PI será la
suma de las respuestas debidas a un control
proporcional P, que será instantánea a detección de la
señal de error, y con un cierto retardo entrará en
acción el control integral I, que será el encargado de
anular totalmente la señal de error. Respuesta
temporal de un regulador PI.
Los de acciones proporcional y derivativa (PD)
La respuesta temporal de un regulador PD sería la
mostrada en la figura siguiente:
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9. Los de acciones proporcional, integral y derivativa (PID)
La respuesta temporal de un regulador PID sería la
mostrada en la figura siguiente:
Ejemplos Prácticos:
Demuestre que el sistema con un controlador I-PD que se muestra en la Figura 8-
60(a) equivale al sistema con un controlador PID con filtro de entrada que aparece
en la Figura 8-60(b).
Figuras: (a) Sistema de control I-PD; (b) sistema controlado PID con filtro de entrada.
 La función de transferencia en lazo cerrado C(s)/R(s) del sistema con un
controlador I-PD se muestra:
 La función de transferencia en lazo cerrado C(s)/R(s) del sistema con un
controlador PID con el filtro de entrada que se muestra en la Figura (b):
 Las funciones de transferencia en lazo cerrado de ambos sistemas son
iguales. Por tanto, los dos sistemas son equivalentes.
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10. Conclusión
Lo que he aprendido en este tema, todo sobre las acciones de los controladores
automáticos que empieza su funcionamiento en dispositivos periféricos de entrada y
salida, drivers como saber el funcionamiento de los controladores, también a poder
conocer los esquemas de un sistema de control, que es la representación de un
diagrama de bloque. Además muchos sistemas diferentes se representan por el
mismo diagrama de bloques, así como diferentes diagramas de bloques pueden
representar el mismo sistema, desde diferentes puntos de vista.
En los diagramas de bloques funcionales se pueden describir el comportamiento de
sistemas físicos o reales descritos por un modelo matemático no obstante es muy
importante utilizar estos diagramas. Estos diagramas y sus relaciones están
definidas y tienen reglas básicas que mejoran el análisis mediante su comprensión.
Un modelo matemático lineal en el dominio de la frecuencia puede tener
representación mediante los elementos que se describieron en tema anteriormente.
También se involucra en los sistema de controladores los compensador de adelanto
de fase persigue el aumento del margen de fase mediante la superposición de la
curva de fase del diagrama de bode sobre el diagrama de bode del sistema a
compensar. Y el compensador de atraso igualmente persigue el aumento del margen
de fase pero mediante otra estrategia, que son técnicas como el diagrama de Bode
de un compensador de retardo con ganancia unitaria.