República Bolivariana de Venezuela

Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño”

Extensión Maturín

Profesor: Bachiller:

Mariangela pollonais Luciano, Pereira C.I 18.173.392

Maturín, Julio del 2013.

ACCIONES DE

CONTROL

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de control son aquellos dedicados a obtener la salida deseada de un

sistema o proceso. En el presente trabajo se estudió más a fondo el estudio de las acciones

de control sobre lo que es los esquemas de un sistema de control, definición de

controlador, compensación en adelanto la función principal del compensador de adelanto es

volver a dar forma a la curva compensación en atraso el cual se encarga del efecto principal

de la compensación en atraso es reducir la ganancia de alta frecuencia y se estudió también

sobre los tipos de controladores los cuales nos permiten tener un mayor control de las

operaciones que se desean realizar.

INDICE

N°

PORTADA I

INTRODUCCIÓN II

ÍNDICE III

ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CONTROL 1

DEFINICIÓN DE CONTROLADOR, 2

COMPENSACIÓN EN ADELANTO 2

COMPENSACIÓN EN ATRASO 3

TIPOS DE CONTROLADORES 3

BIBLIOGRAFÍA 10

CONCLUSIÓN 11

ESQUEMA DE UN SISTEMA D CONTROL

Una primera extensión del esquema de retroalimentación sencillo consiste en añadir

un nuevo lazo de retroalimentación contenido dentro del lazo original que regule el

comportamiento de alguna variable intermedia en el proceso. El principal propósito de este

nuevo esquema es eliminar los efectos de perturbaciones menores haciendo la respuesta de

regulación del sistema más estable y más rápida. Constituido por el horno en el cual se

quema gas, para calentar una cierta corriente y elevar su temperatura desde Te hasta TS .

Supongamos que disminuye de pronto la presión de alimentación del gas combustible.

Ejemplo de sistema de control de cascada

Considérese el sistema de control de temperatura del cuarto mostrado en la figura 6.

Por simplicidad consideremos que solo se necesita calentamiento y que este es provisto por

el vapor caliente de un sistema de aire circulante. En la figura 6 (a) , un termómetro

convencional mide la temperatura del cuarto y fija el flujo de vapor dentro de un rango

convencional de retroalimentación.

Fig. 6 Sistema De Control De Temperatura Del Cuarto

Una inspección reflexiva de la figura 6 conduce a la conclusión de que el tiempo de

retraso asociado con el control de temperatura en el cuarto es considerable. El largo tiempo

de retraso es asociado con el tiempo que le toma al cuarto cambiar de temperatura, éste

podría ser 15 o 20 minutos. También hay un retraso en la acción correctiva asociado con el

cambio de temperatura del vapor, calentando el serpentín. Intuitivamente se podría pensar

que éste es de 2 o 3 minutos. El tiempo de retraso asociado con la válvula de vapor y el

termómetro es ignorado. La figura 6(b) muestra un arreglo en cascada en el cual un lazo

secundario de control de retroalimentación de temperatura , mide y controla la temperatura

del aire entrante.

Un lazo primario de control de temperatura mide y controla la temperatura del

cuarto manipulando el punto de referencia o valor deseado sobre el lazo de control

secundario para la temperatura del aire entrante.

DEFINICIÓN DE CONTROLADOR

Son los encargados de actuar como interfaz entre el sistema operativo y los

dispositivos que componen un ordenador, es así como todos los componentes se entienden

y trabajan conjuntamente. En el caso de una tarjeta gráfica, es el driver el que informa al

sistema operativo sobre las distintas resoluciones que soporta ésta, el número de colores,

frecuencia de actualización, resolución, entre otros.

COMPENSACIÓN DE ADELANTO

La compensación de adelanto produce, en esencia, un mejoramiento razonable en la

respuesta transitoria y un cambio pequeño en la precisión en estado estable. Puede acentuar

los efectos del ruido de alta frecuencia. Técnica de compensación de adelanto basadas en el

enfoque de la respuesta. La función principal del compensador de adelanto es volver a dar

forma a la curva de respuesta en frecuencia a fin de ofrecer un ángulo de adelanto de fase

suficiente para compensar el atraso de fase excesivo asociado con los componentes del

sistema fijo.

COMPENSACIÓN EN ATRASO

El efecto principal de la compensación en atraso es reducir la ganancia de alta

frecuencia (acrecentar la atenuación) en tanto que el ángulo de fase decrece en la región de

frecuencia baja a media (aumenta el atraso de fase). Asimismo, un compensador de atraso

puede hacer que disminuya el ancho de banda del sistema y/o los márgenes de ganancia, y

en general puede ocasionar que un sistema sea más lento. Generalmente se utiliza para

mejorar el comportamiento en estado estacionario (el error permisible o la precisión del

sistema).

Función de Transferencia

Respuesta en Frecuencia

TIPOS DE CONTROLADORES

1.- Controlador De Acción Proporcional (P)

Ejemplo

Más que un ejercicio te proponemos, antes de ver teóricamente qué es un

controlador de acción proporcional, un ejemplo. El control de nivel por flotador que ves en

la figura, es un ejemplo de regulación proporcional (que esencialmente es cómo funciona la

cisterna del baño de tu casa)

La válvula de control Ve consigue que el caudal de entrada de fluido en el depósito

sea igual al flujo de salida, a base de mantener el nivel constante en el depósito. Regulando

la posición del tornillo T, ajustamos el nivel deseado.Si ocurre un aumento del caudal de

salida (por abrir Vs), disminuye el nivel del depósito, que es detectado por el flotador, que

por medio de una palanca, modifica la posición la válvula Ve, aumentando el caudal de

entrada hasta conseguir que sea igual al de salida. Entonces, el flotador estará más bajo que

al principio, produciéndose un error permanente. El regulador de acción proporcional

responde bien a las necesidades operativas, siempre que el error producido sea tolerable En

estos controladores la señal de accionamiento es proporcional a la señal de error del

sistema. Recuerda: La Señal de error es la obtenida en la salida del comparador entre la

señal de referencia y la señal realimentada, como vimos en el tema 1. La función de

transferencia de este tipo de reguladores es una variable real, denominada Kp (constante de

proporcionalidad) que determinará el grado de amplificación del elemento de control. Si

y(t) es la señal de salida (salida del controlador) y e(t) la señal de error (entrada al

controlador), en un sistema de control proporcional tendremos:

Que en el dominio de Laplace, será:

Por lo que su función de transferencia será:

Donde Y(s) es la salida del regulador o controlador, E(s) la señal de error y Kp la

ganancia del bloque de control.

Image 03. Elaboración propia

2.- Controlador de acción Integral (I)

En estos reguladores el valor de la acción de control es proporcional a la integral de

la señal de error, por lo que en este tipo de control la acción varía en función de la

desviación de la salida y del tiempo en el que se mantiene esta desviación. Si consideramos

que:

y(t) = Salida integral

e(t) = Error (diferencia entre el valor medido medición y el punto de consigna PC)

Ti = Tiempo integral

La salida de este regulador es:

Por lo que su función de transferencia será:

La respuesta temporal de un regulador integral es:

Imagen 06. Elaboración propia

La velocidad de respuesta del sistema de control dependerá del valor de Ki que es

la pendiente de la rampa de acción integral. El inconveniente del controlador integral

es que la respuesta inicial es muy lenta, y, el controlador no empieza a ser efectivo

hasta haber transcurrido un cierto tiempo. En cambio anula el error remanente que

presenta el controlador proporcional.

3.-) Controlador de acción proporcional e integral (PI)

En realidad no existen controladores que actúen únicamente con acción integral,

siempre actúan en combinación con reguladores de una acción proporcional,

complementándose los dos tipos de reguladores, primero entra en acción el regulador

proporcional (instantáneamente) mientras que el integral actúa durante un intervalo de

tiempo. (Ti= tiempo integral) La Función de transferencia del bloque de control PI

responde a la ecuación:

Donde Kp y Ti son parámetros que se pueden modificar según las necesidades del

sistema. Si Ti es grande la pendiente de la rampa, correspondiente al efecto integral será

pequeña y, su efecto será atenuado, y viceversa.

Respuesta temporal de un regulador PI.

Imagen 07. Elaboración propia

Por lo tanto la respuesta de un regulador PI será la suma de las respuestas debidas

a un control proporcional P, que será instantánea a detección de la señal de error, y con

un cierto retardo entrará en acción el control integral I, que será el encargado de anular

totalmente la señal de error

4.-) Controlador de acción proporcional y derivativa (PD)

El controlador derivativo se opone a desviaciones de la señal de entrada, con una

respuesta que es proporcional a la rapidez con que se producen éstas.

Si consideramos que:

-y(t) = Salida diferencial.

-e(t) = Error (diferencia entre medición y punto de consigna [PC]. El PC no es otra

cosa que el nivel deseado al que queremos que vuelva el sistema)

-Td = Tiempo diferencial, se usa para dar mayor o menor trascendencia a la acción

derivativa.

Si la variable de entrada es constante, no da lugar a respuesta del regulador

diferencial, cuando las modificaciones de la entrada son instantáneas, la velocidad de

variación será muy elevada, por lo que la respuesta del regulador diferencial será muy

brusca, lo que haría desaconsejable su empleo. El regulador diferencial tampoco actúa

exclusivamente (por eso no lo hemos vuelto a explicar separadamente como si hemos

hecho con el integral -aunque el integral puro tampoco existe-), si no que siempre lleva

asociada la actuación de un regulador proporcional (y por eso hablamos de regulador

PD), la salida del bloque de control responde a la siguiente ecuación:

Kp y Td son parámetros ajustables del sistema. A Td es llamado tiempo derivativo y es

una medida de la rapidez con que un controlador PD compensa un cambio en la

variable regulada, comparado con un controlador P puro.

Que en el dominio de Laplace, será:

Ejemplo:

Durante la conducción de un automóvil, cuando los ojos (sensores/transductores)

detectan la aparición de un obstáculo imprevisto en la carretera, o algún vehículo que

invade parcialmente nuestra calzada, de forma intuitiva, el cerebro (controlador) envía

una respuesta instantánea a las piernas y brazos (actuadores), al objeto de corregir la

velocidad y dirección de nuestro vehículo y así evitar el choque. Al ser muy pequeño el

tiempo de actuación, el cerebro tiene que actuar muy rápidamente (control derivativo),

por lo que la precisión de la maniobra es muy escasa, lo que provocará que bruscos

movimientos oscilatorios, (inestabilidad en el sistema) pudiendo ser causa un accidente

de tráfico. En este ejemplo, el tiempo de respuesta y la experiencia en la conducción

(ajuste del controlador derivativo) provocan que el control derivativo producido por el

cerebro del conductor sea o no efectivo.

5.-) Controlador de acción proporcional, integral y derivativa (PID)

Es un sistema de regulación que trata de aprovechar las ventajas de cada uno de los

controladores de acciones básicas, de manera, que si la señal de error varía lentamente en el

tiempo, predomina la acción proporcional e integral y, mientras que si la señal de error

varía rápidamente, predomina la acción derivativa. Tiene la ventaja de ofrecer una

respuesta muy rápida y una compensación de la señal de error inmediata en el caso de

perturbaciones. Presenta el inconveniente de que este sistema es muy propenso a oscilar y

los ajustes de los parámetros son mucho más difíciles de realizar.

Un ejemplo:

Un sistema de control PID, sería la conducción de un automóvil. Cuando el cerebro

(controlador) da una orden de cambio de dirección o velocidad a las manos y/o los pies

(actuadores), si la maniobra corresponde con una situación normal de conducción, el

control predominante del sistema es el proporcional, que modificará la dirección hasta la

deseada con más o menos precisión. Una vez que la dirección esté próxima al valor

deseado, entra en acción el control integral que reducirá el posible error debido al control

proporcional, hasta posicionar el volante en el punto preciso. Si la maniobra se efectúa

lentamente, la acción del control diferencial no tendrá apenas efecto. Si por el contrario es

preciso que la maniobra se realice rápidamente, entonces, el control derivativo adquirirá

mayor importancia, aumentando la velocidad de respuesta inicial del sistema, para a

posteriori entrar en acción el control proporcional y finalmente el integral. Si fuese

necesaria una respuesta muy rápida, entonces prácticamente solo intervendría el sistema de

control derivativo, quedando casi anulados los efectos de un control proporcional e integral,

con ello se consigue una gran inmediatez en la respuesta, aunque como se prima la

velocidad de respuesta es a costa de que se pierda precisión en la maniobra.

BIBLIOGRAFIA

PAG WEB

- https://www.google.co.ve/search?

newwindow=1&q=SISTEMA+DE+CONTROL+&oq=SISTEMA+DE+CONTRO

L+&gs_l=serp.12...7297.12337.0.13774.32.15.0.0.0.0.0.0..0.0....0.0..1c.1.20.serp.m

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- http://prof.usb.ve/lamanna/cursos/Esquemas-de-control.pd

CONCLUSIÓN

Los comportamientos de los sistemas de control en donde sus componentes están

debidamente relacionados entre sí. Estos sistemas hoy en día son eficientes pero con el

pasar del tiempo seguirán avanzando innovándose minimizando cada vez el margen de

error.

Se conocen como el conjunto de políticas, reglas, leyes, entre otros. que tienen

como único fin, controlar área de una empresa; y sirven para comparar controlar

acciones, con el fin de mejorar el sistema general de la empresa; ya sea en el área de

producción, ventas, finanzas, compras. Dependiendo del tamaño de la empresa. O

simplemente te sirven para que cada uno de tus planes se cumplan con éxito.