UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA DEPARTAMENTO DE MECATRÓNICA SEMESTRE AGOSTO-DICIEMBRE 2019-2 CARRERA: INGENIERÍA EN MECATRÓNICA MATERIA: CONTROL CLASICO UNIDAD I. CONCEPTOS BASICOS DE CONTROL TÍTULO: TAREA NO. 1: COMPONENTES DE UN SISTEMA DE CONTROL. ELABORADO POR: NOMBRE: _JIMENEZ PEREZ DALADIER_ — NO. CONTROL: _1250715__ NOMBRE DEL PROFESOR: JOVÁN OSEAS MÉRIDA RUBIO FECHA: _21 / 08 / 2019____ TIJUANA, B. C., MÉXICO Indice Fundamento teórico ................................................................................................................................................ 3 Ejercicios .................................................................................................................................................................. 4 E1.1. ..................................................................................................................................................................... 4 E 1.2. .................................................................................................................................................................... 5 E 1.3 ..................................................................................................................................................................... 5 E 1. 4 .................................................................................................................................................................... 6 E 1. 5. ................................................................................................................................................................... 7 Problema propuesto en el hogar. Control de temperatura Cafetera ...................................................................... 8 Conclusión: .............................................................................................................................................................. 8 Bibliografía: .............................................................................................................................................................. 8 2 Fundamento teórico Un sistema de control puede estar compuesto por numerosos mecanismos eléctricos, (resistencias), electrónicos (un amplificador operacional), electromecánicos (motores). Para representar todos estos componentes y la manera como fluye la información entre ellos, los ingenieros de control se valen de Los Diagramas de Bloques. Esta representación permite desarrollar esquemas para comprender más fácilmente las operaciones de control en el sistema, representando pictóricamente la función de cada elemento físico de dicho sistema. Planta: se designará como planta a cualquier objeto físico que pueda ser controlado. Puede ser un equipo, quizás simplemente un juego de piezas de una máquina funcionando juntas, cuyo objetivo es realizar una operación determinada Proceso: se definirá como una operación o conjuntos de pasos con una secuencia determinada, que producen una serie de cambios graduales que llevan de un estado a otro, y que tienden a un determinado resultado final. Sistema: de forma más general, podemos definir a un sistema como un arreglo, conjunto o combinación de cosas conectadas o relacionadas de manera que constituyen un todo. Control: esta palabra se usa para designar regulación, gobierno, dirección o comando. Sistema de control: es un arreglo de componentes físicos conectados de tal manera que el arreglo pueda comandar, dirigir o regular, asimismo o a otro sistema. Estos sistemas comandan dirigen o controlan dinámicamente. Entrada de un sistema: Es una variable del sistema elegida de tal manera que se la utiliza como excitación del mismo. Salida de un sistema: Es una variable del sistema elegida de tal modo que se la utiliza para analizar los efectos que produjo una excitación en la entrada del mismo. Entrada de un sistema de control: Es una variable del sistema controlado que se elige de modo tal que mediante su manipulación se logra que el sistema cumpla un objetivo determinado. Las variables de entrada, son variables que ingresan al sistema y no dependen de ninguna otra variable interna del mismo. Salida de un sistema de control: Es una variable del sistema controlado que se elige de modo tal que mediante su estudio se analiza si el sistema cumple o no con los objetivos propuestos. Se verá más adelante que en los sistemas realimentados esta señal de salida contribuye a realizar el control propuesto. Realimentación: es una propiedad de los sistemas que permiten que la salida del sistema o cualquier variable del mismo sea comparada con la entrada al sistema o con cualquier componente del sistema, de tal manera que pueda establecerse la acción de control apropiada entre la entrada y la salida. 3 Ejercicios E1.1. Una fuente precisa de señales ópticas puede controlar el nivel de potencia de salida dentro de un margen del 1% [32]. Un rayo láser se controla mediante una entrada de corriente que produce la salida de potencia. Un microprocesador controla la corriente de entrada al láser. El microprocesador compara el nivel de potencia deseado con una señal medida proporcional a la salida de potencia del láser, que se obtiene de un sensor. Complétese el diagrama de bloques que representa este sistema de control de lazo cerrado que se muestra en la Figura E l.I, identificando las variables de salida, entrada y medida y el dispositivo de control. Potencia requerida o deseada del laser Error + Potencia obtenida Microprocesador Laser - Sensor de potencia proporcionada Variable controlada: Potencia del laser Variable manipulada: potencia medida Actuador: Laser Controlador: Microprocesador Sensor: Potencia proporcionada Entrada: Potencia requerida o deseada Salida: Potencia obtenida 4 E 1.2. Como un velero no puede navegar directamente siguiendo la dirección del viento y si lo hace en contra del viento es normalmente lento, la distancia de navegación más corta no suele ser la línea recta. A sí pues, los veleros cambian de bordada en la dirección del viento — el familiar rumbo en zigzag— y cambian la escota de una vela cuando van contra el viento. Una decisión táctica de cuándo cambiar de virada y hacia dónde ir puede determinar el resultado de una carrera. Describir el proceso del cambio de virada de un velero cuando el viento modifica su dirección. Represéntese en un diagrama de bloques este proceso. Cambio de virada deseada Modificacion de virada Error + Conductor del velero Direccion Obtenida Timon, mecanismo de direccion - Velas Variable controlada: Virada del velero Variable manipulada: Virada a generar, por perturbación del viento. Actuador: Conductor del velero Entrada: Virada deseada del velero Salida: Dirección obtenida Controlador: Timón Sensor: Velas E 1.3. Muchos automóviles de lujo tienen sistemas de acondicionamiento de aire controlados termostáticamente para el confort de los pasajeros. Represéntese un diagrama de bloques de un sistema de acondicionamiento de aire donde el conductor fija en el panel de instrumentación la temperatura interior deseada. Identíquese la función de cada elemento del sistema de enfriamiento controlado termostáticamente. Temperatura deseada Temperatura obtenida (real). Error + Controlador termostato Aire acondicionado - Sensor de temperatura Entrada: Temperatura deseada Salida: Temperatura real obtenida Variable controlada: temperatura Variable manipulada: temperatura inicial Actuador: Aire acondicionado Controlador: Controlador termostato Sensor: Sensor de temperatura 5 E 1. 4. En un sistema de control de un proceso químico es importante controlar la composición química del producto. Para controlar la composición, puede obtenerse una medición de ésta usando un analizador de infrarrojos del flujo, tal como se muestra en la Figura P1.3. Puede controlarse la válvula del flujo de aditivo. Complétese el lazo del control con realimentación y dibújese un diagrama de bloques que describa la operación del lazo de control. Compuesto químico deseado Control + - Valvula de flujo auditivo Tubo muestra Composicion quimica obtenida (real). Analizador infrarrojos Entrada: Compuesto químico deseado Salida: Compuesto químico real obtenido Variable controlada: Proceso químico Variable manipulada: Químico inicial. Actuador: Tubo muestra Controlador: Válvula de flujo auditivo. Sensor: Sensor de temperatura 6 E 1. 5. En la Figura P1.5 se muestra un sistema de control mediante una luz que se emplea para rastrear el sol. El eje de salida accionado por el motor mediante un engranaje de reducción, tiene unida una ménsula sobre la cual se montan dos fotocélulas. Complétese el sistema de lazo cerrado de forma que dicho sistema siga la fuente luminosa. Fuente luminosa deseada a seguir Fuente luminosa centrada (real). Control + Motor Engranajes - Tubo de folecula Entrada: Fuente luminosa a seguir (deseada) Salida: Fuente luminosa obtenida (real). Variable controlada: Velocidad de giro (detector). Variable manipulada: Fuente de luz. Actuador: Engranajes reductor de giro Controlador: Motor Sensor: Tubo de folecula centra la luminosidad. 7 Problema propuesto en el hogar. Control de temperatura Cafetera Temperatura del agua deseada Temperatura del agua terminado (real). Error + - Ragulador de temperatura Valvula de agua Resistencia electrica Sensor de temperatura Entrada: Temperatura de agua deseada Salida: Temperatura de agua requerida Variable controlada: Agua Variable manipulada: Resistencia electrica Actuador: Valvula de agua Controlador: Regulador de temperatura Sensor: Sensor de temperatura Conclusión: Estos ejercicios me ayudo a comprender mejor sobre los explicados en clases, además ver más a fondo de como un mecanismo funciona basándose mediante diagramas de bloque . Declarando sus variables, como su entrada, controlador, su sistema, actuador, salida, sensores, error. Bibliografía: Dorf, Bishop, Sistemas de control moderno, editorial Pearson Prentice hall, pág. 30,2005. Benjamín C. Kuo. Sistemas de Control Automático Séptima Edición Prentice Hall Hispanoamericana S.A” ,1996. Alberto Perez , Analia Perez. Introduccion a los sitemas de control y modelo matemático pags 5-8 , 2008. 8
