Componentes de un sistema de control

Regulador

Determina el comportamiento del bucle, condiciona la acción del elemento actuador en función del error obtenido. La forma en que el regulador genera la señal de control se denomina acción de control. Son las siguientes: –
Acción proporcional(P): consiste en una amplificación de la señal de error. El elemento se modifica de forma proporcional al error: si es peqeño, el controlador dará origen a un peqeño cambio en la salida;
Si es grande, el cambio en la salida tmb sera elevado. Se le conoce como regulador P, cuyo funcionamiento se puede comprender imaginando un sistema en bucle cerrado con acción proporcional. El inconveniente principal de este tipo de control es el error permanente con el que se va a trabajar. –
Acción integral(I): suministra una acción de control cuyo valor es proporcional a la integral de la señal de error. Esto implica que, mientras que el control es proporcional no influía el tiempo. En este tipo de control la acción varia según la desviación de la señal de salida y el tiempo durante esta desviación.
El controlador integral posee tmb una acción proporcional. Elimina los errores permanentes que se observan en el control proporcional. –
Acción diferencial(D): no se emplea sola sino que va unida a la acción prop. O a ambas. La eficiencia de estos reguladores se puede aumentar variando la señal de mando, no solo proporcionalmente a la señal de error, sino tmb a su derivada.

Transductores y captadores

El transductor tiene la misión de transformar la entrada en una salida entendible por el sistema. El captador tiene la misión de captar una determinada información en el sistema para realimentarlo. Hay 5 tipos de transductores:

– T. De posición, proximidad y desplazamiento:

Resistivos

Basados en la variación de la resistencia eléctrica. Potenciómetro (resistencia sobre la que se mueve un cursor).

Inductivos

Basado en al medida de la autoinducción que depende del entrehierro.

Capacitativos

Basado en la modificación de los parámetros geométricos del condensador. Proximidad o desplazamiento.

Final de carrera

Basado en la posición de un objeto móvil, cuando alcanza uno de los extremos de su movimiento cambian los contactos.

Ultrasonidos

Basados en vibraciones de un medio material cuya frecuencia es superior a 20kHz.

Radar

Sistema para detectar mediante ondas eléctricas, la presencia y la distancia a la que se encuentran objetos que interceptan su propagación.

– T. De velocidad angular(tacomentros):

Mecánicos

Contador de revoluciones: tornillo sin fin que se acopla al eje cuya velocidad se qiere medir y hace rotar a dos diales calibrados. Centrifugo: provisto de dos bolas que se alejan tanto mas cuanto mayor sea su velocidad angular, así se comprime un resorte que mueve una aguja.

Eléctricos

Utilizan transductores que convierten la velocidad de giro en señal eléctrica: de arrastre, de inducción, de corriente alterna, dinamo y de frecuencia.

– T. De Tª:
Termorresistencias(RTD): puente de Wheatstone.

Termistores

NTC, PTC.
Termopares(Constatan, niqel y cobre): basado efecto Seebeck.

Pirometros de radiación

– T. De presión:

Mecánicos

Manómetro de tubo en U, tubo Bourdon, elementos en espiral y en hélice, diafragma, fuelle.

Electromecánicos

Resistivos, capacitativos, galgas extensiometricas (cementadas y no cementadas), piezoelectricos.

De vacío

Manómetro McLeod, trans. Térmicos, trans. Ionización.

– T. Para medir la iluminación:
Fotorresistencias(LDR): células fotorresistivas cuya resistencia eléctrica varia conforme al flujo luminoso por unidad de superficie.

Fotodiodos

Fototransistores

Sensores ópticos (de barrera, de reflexión en el espacio, de proximidad).

Comparadores

La señal de consigna se compara con la de salida, generando la señal de error. Esta se puede obtener por diferentes procedimientos: neumáticos, mecánicos, eléctricos y electrónicos.

Actuadores

Funcionan como órganos de mando. El relé obedece a una señal procedente del regulador.

Las válvulas de control

Elemento esencial en el control automático de los procesos y su función es variar el caudal para que se modifiqe a su vez el valor de la variable medida. Se compone de; cuerpo: en el se encuentran el obturador y el asiento, que controlan el caudal por medio del orificio de paso. Servomotor: se encarga de accionar el vástago realizando así el control del caudal. Una tapa une el cuerpo al servomotor.

La función de transferencia;
Se define la función de transferencia g(s) de un sistema como el cociente entre las transformadas de laplace de las señales de salida y de entrada.

Las carácterísticas de la función de transferencia dependen únicamente de las propiedades físicas de los compuestos del sistema no de la señal de entrada. Es muy útil para conocer de forma inmediata la transformada de laplace de la salida. Calculando la transformada de laplace inversa se obtiene la respuesta en el tiempo. G(s)=N(s)/D(s)

-El denominador de la función de transferencia, D (r), se conoce como función carácterística. Esta igualada a cero. Se conoce como ecuación carácterística del sistema. Las raíces se denominan polos del sistema, las del numerador, el de ceros. Para que un sistema sea físicamente realizable el número de polos debe ser mayor-o al menos igual- que el número de ceros.

Estabilidad

Un sistema es estable es aquel que permanece en reposo a no ser que se excite por una fuente externa, en cuyo caso alcanzara de nuevo el reposo una vez que desaparezcan todas las excitaciones. Paraqué un sistema de regulación sea estable, los polos deben estar situados en la parte negativa del plano complejo de laplace.

Tipos de un sistema de regulación

Permanente

Es la que ofrece un sistema en el momento en que sus variables se han estabilizado y presentan un valor normal de funcionamiento.

Transitoria

Se produce en un sistema cuando, al estar sus variables sin estabilizar aun no alcanzo el régimen permanente. Esta de la respuesta tiende a anularse a medida que va transcurriendo el tiempo.

Sistemas automáticos de control

Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí, de manera que regulen o redirijan su actuación por sí mismo, es decir, sin intervención de agentes exteriores, corrigiendo además los posibles errores que se presenten en su funcionamiento. Se usan en procesos industriales, en el hogar, para avances científicos y avances tecnológicos.

Conceptos

Las variables del sistema son magnitudes que se someten a vigilancia y control y definen el comportamiento de un sistema.

Entrada excitación o señal que se aplica a un sistema de control desde una fuente de energía externa, con el fin de provocar una respuesta

Salida

Respuestas del sistema de control.

Perturbación señales no deseadas que influyen de forma adversa en el funcionamiento del sistema. Según la naturaleza de los sistemas hay: naturales, artificiales o mixtos. Se suelen representar en forma de diagrama de bloques, en los que se ofrece una expresión visual y simplificada de las relaciones entre la entrada y la salida de un sistema físico.

Tipos

De bucle abierto

Aquel en el que la señal de salida no influye sobre la de entrada. De esta manera la señal de entrada actúa directamente sobre los elementos que controlan el comportamiento del sistema sin verse afectada por la salida. La exactitud depende de su calibración.

-(1) modifica o adapta la naturaleza de la señal de entrada al sistema de control.

-(2) modifica la entrada al sistema comandado por la salida del transcriptor.

El principal inconveniente que presentan los sistemas de bucle abierto es que son extremadamente sensibles a las perturbaciones.

De bucle cerrado

Aquel en el que la acción de control es, en cierto modo, dependiente de la salida; en los que existe una realimentación sobre la señal de salida, de manera que esta ejerce un efecto sobre la acción de control

-(3) diferencia entre los valores de la entrada y de la salida, actúa sobre los elementos de control en el sentido de reducirse a cero y llevar la salida a su lugar correcto.

-(4) elemento que determina el comportamiento del bucle, por lo que debe estar diseñado con gran precisión. Es el cerebro del bucle de control.

Los sistemas en bucle cerrado serán mucho menos sensibles a las perturbaciones, ya que cualquier modificación de las coacciones afectara a la salida y esta se autorregula