Sistemas de control en lazo aberto

A Automática
Teoría de sistemas:
Campo que se ocupa de estudiar el comportamiento temporal de los sistemas.
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Primero se ha de establecer la dependencia entre las variables de
salida y de entrada.
Segundo, tenemos que decidir como variará la variable de salida que
sea precisa o no...
 Sistema: conjunto de componentes interactuantes.
La interacción de los componentes en el sistema genera señales observables.
Las señales observables que son de nuestro interés son usualmente denominadas
salidas del sistema y las denotaremos con y.
El sistema está también afectado por estímulos externos. Las señales externas
que pueden ser manipuladas son usualmente
llamadas entradas , que denotamos con u , mientras que las que no pueden ser
manipuladas son llamadas perturbaciones.
Las perturbaciones suelen dividirse en aquellas que pueden medirse directamente
y aquellas que se ponen en evidencia sólo
a través de su influencia en las salidas.
Sistemas con una sola entrada y una sola salida se denominan SISO (Single- Input/
Single- Output), o escalares, o monovariables.
Sistemas con varias entradas y varias salidas se denominan MIMO (Multiple- Input/
Multiple- Output), o multivariables.
Los sistemas no necesariamente están restringidos a sistemas físicos. Pueden ser
biológicos, económicos, computacionales, informáticos, sociales, etc.
Ejemplo: Sistema de calefacción solar
O control automático
Trátase do control dos parámetros físicos coma presión, temperatura ou humidade que
interveñen nos procesos industriais.
Un sistema ten un sistema de regulación automático se é capaz de variar o seu
comportamento frente a algunha perturbación dos parámetros físicos a controlar.
O campo de aplicación do control automático é moi amplo, e non se restrinxe
únicamente a industria.
Constaría duns sensores ou captadores que recibirían a información de entrada. Uns
transductores que transformarían a sinal de entrada nunha adecuada para o sistema que
é onde se desenrolaría o proceso e os actuadores que son os operadores que
interaccionarían có exterior.
El control automático es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidad o condición
, midiendo el valor existente , comparándolo con el valor deseado , y utilizando la diferencia para
proceder a reducirla . En consecuencia , el control automático exige un lazo cerrado de acción y
reacción que funcione sin intervención humana .
Sinal É a magnitude física a controlar, trátase da información que decidirá o
comportamento do sistema. Soe estudarse a súa evolución o longo do tempo.
Sinal analóxico A magnitude da sinal é continua o longo do tempo. Polo tanto presenta
un valor en calquera instante de tempo.
Sinal dixital A sinal pasa dun valor a outro sen ter valores intermedio. Estes valores
representanse mediante o código binario.
Planta ou sistema controlado O espacio onde encóntranse os compoñentes onde se
realiza a actuación do sistema de control e onde se leva a cabo o proceso
Proceso Conxunto de operacións que realiza o sistema de control automático. Son a
consecuencia de accións ou operacións que se desenvolven na planta que teñen como
obxeto tratar a sinal e obter os resultados adecuados.
Sistema de control Conxunto ou combinación de compoñentes que realizarán a acción
de control. Nun sistema por exemplo os sensores obterán unha sinai que aportarán a
información que necesita o sistema para realizar unha determinada acción.
Unidade de control É donde se xera a accion a realizar polo sistema.
Perturbacións Son sinais indeseados e que haberá que tratar para non producir
resultados anómalos. Estas poden ser internas ou externas o sistema.
Captador É un elemento que mide o valor que pode ter unha variable.
Actuador É un elemento que vai serar a acción sobre o elemento a controlar.
Comparador Nos sistemas realimentados calcula a diferenza entre os valores de entrada
e saída.
Amplificador Adecúa a sinal de entrada o proceso.
Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo
de energía de entrada, en otra diferente de salida. El nombre del transductor ya nos
indica cual es la transformación que realiza, aunque no necesariamente la dirección de
la misma. Es un dispositivo usado principalmente en la industria,en la medicina, en la
agricultura, en robótica,en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos
físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos
o viceversa.
Sistemas de control en lazo aberto
Neste tipo de sistema a sinal que entra no sistema transfórmase e prepara para que sexa
adecuada para o proceso e iste xera as saídas.
Estes tipos de sistemas soen constar dun transductor un amplificador e o proceso que
pode estar exposto as perturbacións.
DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS
Son los sistemas en los cuales la salida no afecta la acción de control. En un sistema en
lazo abierto no se mide la salida ni se realimenta para compararla con la entrada.
En cualquier sistema de control en lazo abierto, la salida no se compara con la entrada
de referencia. Por tanto a cada entrada de referencia le corresponde una condición
operativa fija; como resultado, la precisión del sistema depende de la calibración. Ante
la presencia de perturbaciones, un sistema de control en lazo abierto no realiza la tarea
deseada. En la práctica, el control en lazo abierto sólo se utiliza si se conoce la relación
entre la entrada y la salida y si no hay perturbaciones internas ni externas. Es evidente
que estos sistemas no son de control realimentado.
ELEMENTOS BÁSICOS
1. Elemento de control: Este elemento determina qué acción se va a tomar dada una
entrada al sistema de control.
2. Elemento de corrección: Este elemento responde a la entrada que viene del
elemento de control e inicia la acción para producir el cambio en la variable controlada
al valor requerido.
3. Proceso: El proceso o planta en el sistema en el que se va a controlar la variable.
Sistemas en lazo cerrado:
DEFINICION Y CARACTERÍSTICAS
Los sistemas de control realimentados se denominan también sistemas de control de
lazo cerrado. En la práctica, los términos control realimentado y control en lazo cerrado
se usan indistintamente.
En un sistema de control en lazo cerrado, se alimenta al controlador la señal de error de
actuación, que es la diferencia entre la señal de entrada y la salida de realimentación
(que puede ser la señal de salida misma o una función de la señal de salida y sus
derivadas o/y integrales) a fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor
conveniente. El término control en lazo cerrado siempre implica el uso de una acción de
control realimentando para reducir el error del sistema.
ELEMENTOS BÁSICOS
1. Elemento de comparación: Este elemento compara el valor requerido o de
referencia de la variable por controlar con el valor medido de lo que se obtiene a la
salida, y produce una señal de error la cual indica la diferencia del valor obtenido a la
salida y el valor requerido.
2. Elemento de control: Este elemento decide que acción tomar cuando se recibe una
señal de error.
3. Elemento de corrección: Este elemento se utiliza para producir un cambio en el
proceso al eliminar el error.
4. Elemento de proceso: El proceso o planta, es el sistema dónde se va a controlar la
variable.
5. Elemento de medición: Este elemento produce una señal relacionada con la
condición de la variable controlada, y proporciona la señal de realimentación al
elemento de comparación para determinar si hay o no error.
Aplicación de la transformada de Laplace
El método de la transformada de Laplace aporta muchas ventajas cuando se usa para
resolver ecuaciones diferenciales lineales, mediante su uso es posible convertir
funciones tales como senoidales, exponenciales, en funciones algebraicas de una
variable s compleja. Las operaciones como la integración y la diferenciación se
sustituyen por operaciones algebraicas en el plano complejo
La función de transferencia:
La aplicación del concepto de función de transferencia está limitada los sistemas
descritos mediante ecuaciones diferenciales lineales invariantes con el tiempo. Sin
embargo el enfoque de la función de transferencia se usa extensamente en el análisis
y diseño de dichos sitemas.