Sistemas de Control

Sistemas de Control

1. Los sistemas de control son un conjunto de dispositivos encargados de administrar, ordenar, dirigir o regular el comportamiento de otro sistema, con el fin de reducir las probabilidades de fallo y obtener los resultados deseados. Los sistemas de control se dividen en dos clases comunes de sistemas de control, sistemas de lazo abierto (la salida no interviene en la acción de control) y sistemas de lazo cerrado o con realimentación(se requiere conocer la salida para ejercer el control del sistema).

   • Diseño de un sistema de Control
     • El diseño de sistemas de control es un ejemplo específico de diseño en ingeniería. Otra vez, el objetivo del diseño en ingeniería de control es obtener la configuración, especificaciones e identificación de los parámetros claves de un sistema propuesto para satisfacer una necesidad real. Pasos:
       • 1) El primer paso en el proceso de diseño consiste en establecer los El primer paso en el proceso de diseño consiste en establecer los objetivos del sistema. del sistema. .
       • 2) El segundo paso es identificar las variables que se desean controlar (por ejemplo, la velocidad del motor)
       • 3) El tercer paso es escribir las especificaciones en función de la precisión que se debe alcanzar. Esta precisión de control requerida conducirá entonces a la identificación de un sensor para medir la variable controlada.
       • En resumen, el problema de diseño del controlador consiste en lo siguiente: Dado un modelo del sistema que se desea controlar (incluyendo sus sensores y actuadores) y un conjunto de objetivos de diseño, encontrar un controlador apropiado o determinar si no existe ninguno. Como sucede con la mayoría de los diseños en ingeniería, el diseño de un sistema de control con realimentación es un proceso iterativo y no lineal. Un buen diseñador debe considerar los fundamentos físicos de la planta que está bajo control, la estrategia de diseño del control, la arquitectura del controlador (esto es, qué tipo de controlador se va a emplear) y estrategias eficaces para la sintonía del controlador.
   • Realimentación y sus efectos
     • La realimentación es un mecanismo por el cual una cierta proporción de la salida de un sistema se redirige a la entrada, con señales de controlar su comportamiento. Como se indico antes en este mapa existen dos tipos de sistemas principalmente: Los no realimentados o de lazo abierto y los realimentados o de lazo cerrado. El lazo cerrado funciona de tal manera que hace que el sistema se realimente, es decir que la salida vuelve al principio para que analice la diferencia y en una segunda opción ajuste más, así hasta que el error es 0.
       • Efectos de la realimantación
         • 1) Realimentación en la Ganancia Global: La realimentación afecta la ganancia G de un sistema no realimentado por un factor de 1+GH. Un sistema puede tener una realimentación negativa ya que un signo menos se asigna a la señal realimentada. En consecuencia, la realimentación puede incrementar la ganancia del sistema en un intervalo de frecuencia pero reducirla en otro
         • 2) Realimentación en la estabilidad: La estabilidad es una noción que describe si un sistema es capaz de seguir el comando de entrada o si dicho sistema es útil. Dicho de otra forma: un sistema se dice inestable si sus salidas salen de control. El efecto de la realimentación sobre la estabilidad se defina mediante la ecuación (1-1). Si GH=-1, la salida del sistema es infinita para cualquier entrada infinita y el sistema es inestable. Por tanto se dice que la realimentación puede hacer que un sistema estable se convierta en inestable y al contrario. Ahora se dara un ejemplo de como usando la realimentación se hace un sistema inestable estable simplemente agregando otro lazo de realimentación de ganancia negativa F
         • 3) Realimentación en la sensibilidad: Un buen sistema de control debe ser insensible a la variación de los parámetros pero sensible a los comandos de entrada. La sensibilidad de la ganancia del sistema total, M, con respecto a la variación de G se define como: ?_^(?/?)=(??⁄?)/(??⁄?)=1/(1+??) dM/M: porcentaje de cambio en M dG/G: porcentaje de cambio en G Esta relación muestra que si GH es una constante positiva, la magnitud de la función de sensibilidad se hace pequeña cuando GH se incrementa, mientras el sistema permanece estable. En general, la sensibilidad de la ganancia de un sistema realimentado a la variación de los parámetros depende de donde esten localizados los parámetros.
         • 4) Realimentacion en las perturbaciones externas o ruidos: el efecto de la realimentación sobre el ruido y perturbaciones depende grandemente de en qué parte del sistema ocurren las señales exógenas. En muchas situaciones, la realimentación puede reducir los efectos del ruido y las perturbaciones en el desempeño del sistema. En un sistema donde r denota la señal de comando y n es la señal de ruido, en ausencia de realimentacion H=0, la salida y debida a n actuando sola es: ?=?_2 ? Con la presencia de realimentación, la salida del sistema debido a n actuando sola es: ?=?_2/(1+?_1 ?_2 ?) ?
   • Etapa transistaria y estado estable
     • La etapa transistora es cuando un sistema es obligado a cambiar desde una condición inicial hasta otra, sufre una etapa transitoria que se ve reflejada en sus variables
     • El tiempo que pasa después si las variables del sistema logran estabilizarse en otra condición, se dice que están en una etapa de estado estable