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Presentación Teoria de Control

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SISTEMAS DE CONTROL,
INTRODUCCION Y ELEMENTOS.
ASESOR: AUTOR:
Mariangela Pollonais Héctor Canales
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO.
“SANTIAGO MARIÑO”.
MATURÍN – EDO. MONAGAS
INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONTROLTROL
Sistema de control
Es el conjunto de dispositivos que actúan
juntos para lograr un objetivo de control.
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Es la combinación de
componentes que actúan
conjuntamente y cumplen un
determinado objetivo.
En el “sistema” están presente
• Variable de entrada: es una
variable del sistema tal que una
modificación de su magnitud o
condición puede alterar el
estado del sistema.
• Variable de salida: es una
variable del sistema cuya
magnitud o condición se mide.
• Perturbación: es una señal que
tiende a afectar el valor de la
salida de un sistema. Si la
perturbación se genera dentro
del sistema se la denomina
interna, mientras que una
perturbación externa se genera
fuera del sistema y constituye
una entrada.
Sistemas de control de
lazo abierto
Aquellos en los que la variable de
salida (variable controlada) no tiene
efecto sobre la acción de control
(variable de control). El control en lazo
abierto suele aparecer en dispositivos
con control secuencial, en el que no
hay una regulación de variables sino
que se realizan una serie de
operaciones de una manera
determinada. Esa secuencia de
operaciones puede venir impuesta por
eventos (event-driven) o por tiempo
(timedriven). Se programa utilizando
PLCs (controladores de lógica
programable).
Sistemas de control
de lazo cerrado
Aquellos en los que la señal de
salida del sistema (variable
controlada) tiene efecto directo
sobre la acción de control
(variable de control).
Características
• No se compara la salida del
sistema con el valor deseado de
la salida del sistema
(referencia).
• Para cada entrada de referencia
le corresponde una condición
de operación fijada.
• La exactitud de la salida del
sistema depende de la
calibración del controlador.
• En presencia de perturbaciones
estos sistemas de control no
cumplen su función
adecuadamente.
Control de retroalimentación
Operación que en presencia de
perturbaciones tiende a reducir
la diferencia entre la salida de
un sistema y alguna entrada de
referencia.
Ventaja
Respuesta del sistema se hace
relativamente insensible a
perturbaciones externas y a
variaciones internas de los
parámetros del sistema.
El control de lazo cerrado
presenta tanto ventajas como
desventajas, estas puede ser
Desventaja
Aparece el problema de la
estabilidad, ya que si el
controlador no está bien
ajustado puede tener tendencia
a sobrecorregir errores, que
pueden llegar a producir en la
salida del sistema oscilaciones
de amplitud creciente llegando
a inestabilizar el sistema.
Clasificación
• Manual: controlador
operador humano.
• Automático: controlador
dispositivo.
Conversión de manual a automático
• Reemplazar el operario por un
controlador automático en el que
se pueda fijar la señal de
referencia.
• Acoplar un transductor (elemento
que transforma un tipo de señal
en otra) al elemento que mide la
temperatura de forma que la señal
de salida del transductor se
introduzca al elemento
controlador y sea del mismo tipo
que la señal de referencia.
• Reemplazar la válvula de vapor
manual por una automática y
conectar la salida del controlador
a la entrada de control de la
válvula de regulación.
Lazo de control
INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONTROLTROL
Lazo de control Tipos de control
Elementos de un
lazo de control
• Sistema a controlar.
• Controlador.
• Actuador (puede
incluirse en el sistema
a controlar).
• Medidor: sensor +
transductor.
Funciones de un
lazo de control
• Medir el valor de la
variable controlada
(medida y transmisión).
• Detectar el error y generar
una acción de control
(decisión).
• Usar la acción de control
para manipular alguna
variable en el proceso de
modo que tienda a reducir
el error (manipulación).
Realimentación
de la salida
• Lazo abierto.
• Lazo cerrado.
Comportamiento de
la señal de referencia.
• Sistemas seguidores: La
entrada de referencia cambia
de valor frecuentemente.
• Sistemas de regulación
automática: La entrada de
referencia es o bien constante
o bien varía lentamente con el
tiempo, y donde la tarea
fundamental consiste en
mantener la salida en el valor
deseado a pesar de las
perturbaciones presentes.
En función de
la industria
Control de procesos.
• Los sistemas de control de
procesos son aquellos que
requieren la regulación de
variables de proceso
(temperaturas, concentraciones,
caudales, niveles entre otros).
Control de máquinas
manufactureras.
• Control Numérico: Usa un
programa para controlar la
secuencia de operaciones una
máquina, dicho programa
contiene instrucciones que
especifican posiciones,
direcciones, velocidades y
velocidad de corte.
• Control de robots: Un
manipulador programable
diseñado para mover materiales,
herramientas en una secuencia
determinada para realizar una
tarea específica.
Etapas en la realización
de un sistema de control
Análisis del sistema que se quiere
controlar (objetivos de control)
Establecer la estructura de regulación.
• Especificar que variables se van a
realimentar y que variables se van a
manipular para lograr los objetivos
de control.
Seleccionar, diseñar y sintonizar los
reguladores seleccionados.
• La correcta ejecución de este paso es
función de haber establecido antes los
criterios de control.
• Un correcto diseño de los reguladores
puede requerir el disponer de un
modelo lineal del proceso a controlar.
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un modelo matemático adecuado para
los fines de control.
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control, utilizando técnicas de
simulación dinámica.
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punto del sistema de control
diseñado.
ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL
Sistema de control
El control automatizado en bucle
cerrado, presenta los siguientes
elementos fundamentales
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fundamental en un sistema
de control, pues determina
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actuador en función del
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Comparador
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salida del transductor se compara con la señal de
salida medida por el captador, con lo que se
genera la señal de error. Este elemento aparece
solamente en los sistemas de control en bucle
cerrado, donde existe un bloque de
realimentación de la señal de salida. Esta
integrado, normalmente, dentro del bloque del
regulador.
Accionador
Es el órgano de mando de
una válvula, una compuerta,
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eléctrica o neumática
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fundamentales de
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Transductor y
captador
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que el captador tiene la misión
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información en el sistema, para
realimentarla. A pesar de su
diferente utilidad, la naturaleza
de ambos es la misma siendo así
que los transductores pueden
ser usados como captadores. Su
única diferencia es la ubicación
de cada uno en el sistema.
Válvula de control
La válvula de controles un
elemento esencial en el control
automático de los procesos
industriales y realiza la
función de variar el caudal del
fluido de control para que este
modifique a su vez el valor de
la variable de medida.
Se componen básicamente de
Cuerpo
En el se encuentran el obturador y el
asiento, que constituyen el corazón
de la válvula, puesto que controlan
el caudal por medio del orificio de
paso variable que forman al
modificar su posición relativa.
Servomotor
Se encarga de accionar el vastago
que hace que el obturador suba o
baje, realizando así el control del
audal. Pueden ser neumáticos,
eléctricos, hidráulicos y digitales,
aunque prácticamente el 90% de
las válvulas industriales son
accionadas neumáticamente.
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señal se denomina Acción de
control las cuales pueden ser.
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Presentación Teoria de Control

  • 1. SISTEMAS DE CONTROL, INTRODUCCION Y ELEMENTOS. ASESOR: AUTOR: Mariangela Pollonais Héctor Canales REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO. “SANTIAGO MARIÑO”. MATURÍN – EDO. MONAGAS
  • 2. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONTROLTROL Sistema de control Es el conjunto de dispositivos que actúan juntos para lograr un objetivo de control. Sistema Es la combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo. En el “sistema” están presente • Variable de entrada: es una variable del sistema tal que una modificación de su magnitud o condición puede alterar el estado del sistema. • Variable de salida: es una variable del sistema cuya magnitud o condición se mide. • Perturbación: es una señal que tiende a afectar el valor de la salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema se la denomina interna, mientras que una perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada. Sistemas de control de lazo abierto Aquellos en los que la variable de salida (variable controlada) no tiene efecto sobre la acción de control (variable de control). El control en lazo abierto suele aparecer en dispositivos con control secuencial, en el que no hay una regulación de variables sino que se realizan una serie de operaciones de una manera determinada. Esa secuencia de operaciones puede venir impuesta por eventos (event-driven) o por tiempo (timedriven). Se programa utilizando PLCs (controladores de lógica programable). Sistemas de control de lazo cerrado Aquellos en los que la señal de salida del sistema (variable controlada) tiene efecto directo sobre la acción de control (variable de control). Características • No se compara la salida del sistema con el valor deseado de la salida del sistema (referencia). • Para cada entrada de referencia le corresponde una condición de operación fijada. • La exactitud de la salida del sistema depende de la calibración del controlador. • En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su función adecuadamente. Control de retroalimentación Operación que en presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia. Ventaja Respuesta del sistema se hace relativamente insensible a perturbaciones externas y a variaciones internas de los parámetros del sistema. El control de lazo cerrado presenta tanto ventajas como desventajas, estas puede ser Desventaja Aparece el problema de la estabilidad, ya que si el controlador no está bien ajustado puede tener tendencia a sobrecorregir errores, que pueden llegar a producir en la salida del sistema oscilaciones de amplitud creciente llegando a inestabilizar el sistema. Clasificación • Manual: controlador operador humano. • Automático: controlador dispositivo. Conversión de manual a automático • Reemplazar el operario por un controlador automático en el que se pueda fijar la señal de referencia. • Acoplar un transductor (elemento que transforma un tipo de señal en otra) al elemento que mide la temperatura de forma que la señal de salida del transductor se introduzca al elemento controlador y sea del mismo tipo que la señal de referencia. • Reemplazar la válvula de vapor manual por una automática y conectar la salida del controlador a la entrada de control de la válvula de regulación. Lazo de control
  • 3. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONTROLTROL Lazo de control Tipos de control Elementos de un lazo de control • Sistema a controlar. • Controlador. • Actuador (puede incluirse en el sistema a controlar). • Medidor: sensor + transductor. Funciones de un lazo de control • Medir el valor de la variable controlada (medida y transmisión). • Detectar el error y generar una acción de control (decisión). • Usar la acción de control para manipular alguna variable en el proceso de modo que tienda a reducir el error (manipulación). Realimentación de la salida • Lazo abierto. • Lazo cerrado. Comportamiento de la señal de referencia. • Sistemas seguidores: La entrada de referencia cambia de valor frecuentemente. • Sistemas de regulación automática: La entrada de referencia es o bien constante o bien varía lentamente con el tiempo, y donde la tarea fundamental consiste en mantener la salida en el valor deseado a pesar de las perturbaciones presentes. En función de la industria Control de procesos. • Los sistemas de control de procesos son aquellos que requieren la regulación de variables de proceso (temperaturas, concentraciones, caudales, niveles entre otros). Control de máquinas manufactureras. • Control Numérico: Usa un programa para controlar la secuencia de operaciones una máquina, dicho programa contiene instrucciones que especifican posiciones, direcciones, velocidades y velocidad de corte. • Control de robots: Un manipulador programable diseñado para mover materiales, herramientas en una secuencia determinada para realizar una tarea específica. Etapas en la realización de un sistema de control Análisis del sistema que se quiere controlar (objetivos de control) Establecer la estructura de regulación. • Especificar que variables se van a realimentar y que variables se van a manipular para lograr los objetivos de control. Seleccionar, diseñar y sintonizar los reguladores seleccionados. • La correcta ejecución de este paso es función de haber establecido antes los criterios de control. • Un correcto diseño de los reguladores puede requerir el disponer de un modelo lineal del proceso a controlar. Así una etapa previa es el desarrollo de un modelo matemático adecuado para los fines de control. Evaluar el diseño del sistema de control, utilizando técnicas de simulación dinámica. Realización práctica y puesta a punto del sistema de control diseñado.
  • 4. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL Sistema de control El control automatizado en bucle cerrado, presenta los siguientes elementos fundamentales Regulador Constituye el elemento fundamental en un sistema de control, pues determina el comportamiento del bucle, ya que condiciona la acción del elemento actuador en función del error obtenido. Comparador En el comparador, la señal de consigna que es la salida del transductor se compara con la señal de salida medida por el captador, con lo que se genera la señal de error. Este elemento aparece solamente en los sistemas de control en bucle cerrado, donde existe un bloque de realimentación de la señal de salida. Esta integrado, normalmente, dentro del bloque del regulador. Accionador Es el órgano de mando de una válvula, una compuerta, en el que se encuentran interruptores y relés capaces de obedecer a una señal eléctrica o neumática procedente del regulador y de actuar sobre la planta o proceso modificando alguno de sus parámetros fundamentales de funcionamiento. Transductor y captador El transductor permite traducir o adaptar un tipo de energía a otra mas adecuada, mientras que el captador tiene la misión de captar una determinada información en el sistema, para realimentarla. A pesar de su diferente utilidad, la naturaleza de ambos es la misma siendo así que los transductores pueden ser usados como captadores. Su única diferencia es la ubicación de cada uno en el sistema. Válvula de control La válvula de controles un elemento esencial en el control automático de los procesos industriales y realiza la función de variar el caudal del fluido de control para que este modifique a su vez el valor de la variable de medida. Se componen básicamente de Cuerpo En el se encuentran el obturador y el asiento, que constituyen el corazón de la válvula, puesto que controlan el caudal por medio del orificio de paso variable que forman al modificar su posición relativa. Servomotor Se encarga de accionar el vastago que hace que el obturador suba o baje, realizando así el control del audal. Pueden ser neumáticos, eléctricos, hidráulicos y digitales, aunque prácticamente el 90% de las válvulas industriales son accionadas neumáticamente. La forma en la que genera la señal se denomina Acción de control las cuales pueden ser. • Acción Proporcional. • Acción Integral . • Acción Diferencial. • Control PD. • Control PI. • Control PID. Transductores de Posición, Proximidad y Desplazamiento • Transductores Resistivo. • Transductores Inductivo. • Transductores Capacitivo. • Ultrasonido. • Radar. Transductores de Velocidad • Tacómetro Mecánico. • Tacómetro Eléctrico. Transductores de Temperatura • Termoresistencia. • Termistores. • Termopares. Transductores de Presión • Transductores Mecánico. • Transductores Electromecánicos. • Transductores de Vacío.