ANTONIO GONZALEZ FERNANDEZ Copia - Genially Profesor T1RA

TOOC Regulación Automática 22/23

Carlos de Castro LozanoJoaquin Aguilar Cordón

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Tema 1 Introducción a los sistemas de control

Regulación Automática

EMPEZAR

T1

T1

ÍNDICE de Lecciones

T1L4

T1L3

T1L1

T1L2

COMPETENCIAS Y OBJETIVOS

Introducción

Componentes

Clasificación

Ciclos

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T1L1

T1

SUBMENU T1L1. Etapas de la metodología SIALU

Estudio

COMPETENCIAS Y OBJETIVOS

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L1

Introducción

Carlos de Castro Lozano

L1

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COMPETENCIAS Y OBJETIVOS

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Simulaciones

Problemas

MatLab

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COLABORADORES

T1L1

Definiciones

Definición de Regulación Automática

Es una rama de la ingeniería que estudia el control de un proceso para que funcione de una manera determinada:

+ info

T1L1

Definiciones

Es la acción o el efecto de poder decidir sobre el desarrollo de un proceso o sistema. También se puede entender como la forma de manipular ciertas variables para conseguir que ellas u otras variables actúen en la forma deseada.

T1L1

Areas de aplicación

Industria del transporte

• tierra, mar
• aeroespacial

• Químicos
• Biológicos

Procesos

• Mecanicos, electricos, electromecánicos
• económicos, politicos y sociales

Sistemas

• Agroalimentaria
• Manufactura

Industria

T1L1C1

Importancia de los sistemas de control

Trabajar con tolerancias menores

Automatización de las tareas:

Disminuir los costes

Repetitivas Peligrosas Difíciles

de producción en mano de obras e insumos

mejorar la calidad del producto mejora la calidad

T1L1

Objetivos

T1L1

Sistemas dinámicos

T1L1

Señales

SISO. Cuando un sistema recibe una única señal de entrada y produce una única señal de salida, (del inglés Single Input Single Output), MIMO. si recibe varias entradas y produce varias salidas, (del inglés Multiple Input Multiple Output). MISO para sistemas de varias entradas y una sola salida, y SIMO para el caso con una entrada y varias salidas, este último poco frecuente.

T1L1

Definición de modelo

T1L1

pregunta 01 de 05

¿En qué sector está más desarrollado los sistemas de control?

En la industria

En la vida diaria

En el campo en militar

pregunta 02 de 05

¡MUY BIEN!

¿Recuerdas en que año nacio y murió maxwel?, pulsa en el botón

SIGUIENTE CONCEPTO

¡QUÉ MAL!

¿Recuerdas en que año nacio y murió maxwel?, pulsa en el botón

VOLVER A INTENTARLO

T1L1

Componentes de un modelo

T1L1

Exposición: ¿Que es un SISTEMA?

FUENTE

T1L1C1

Conceptos fundamentales en los sistemas de contol

Planta

Proceso

Sistema

Control

Fuente: ING. GERARDO ALBERTO LEAL, MSc

T1L1C1

¿Que es un SISTEMA?

Info

T1L1C1

Ejemplo de Sistema (1)

Los tipos de sistemas empleados en esta rama de ingeniería los conoceremos como aquellos procesos que tienen una o más entradas, las cuales manipulan física, química, eléctrica o mecánicamente el proceso para obtener una variación en su salida. A modo de ejemplo veamos el siguiente sistema que representa la alimentación de agua en el interior de una casa, donde el sistema será todos los elementos hidráulicos (tanque, tubos), en este caso tomaremos como entrada, la manipulación de la llave en el interior del baño y como salida, la razón de flujo que sale por la ducha del baño.Note que, en este sistema, a través de la entrada, tengo la capacidad de manipular la taza de flujo que recibo a través de la regadera.                Un segundo ejemplo de un sistema, se puede dar en un invernadero, donde como variables de salida o variables de interés serían la humedad relativa y la temperatura al interior del invernadero y como variables de entrada, podríamos tener un sistema de pulverización de agua (para manipular la humedad relativa) y un sistema de calefacción (para manipular la temperatura).

Un segundo ejemplo de un sistema, se puede dar en un invernadero, donde como variables de salida o variables de interés serían la humedad relativa y la temperatura al interior del invernadero y como variables de entrada, podríamos tener un sistema de pulverización de agua (para manipular la humedad relativa) y un sistema de calefacción (para manipular la temperatura).

T1L1C1

T1L1C1

¿Que es un PROCESO?

Fabrica de Manufactura

T1L1C1

¿Que es una PLANTA

Planta de Hidrocarburos

T1L1C1

Definición de CONTROL

T1L1C1

Control de nivel de un tanque

T1L1C1

Ejemplos de sistemas de control

L2

Historia

T1L1C2

timeline Historia

1690-1960

1800

1690

1948

torno

máquina de vapor

estabilidad de un sistema gráfica

mudslay

denis papin

w.r evans

1868

1872

1788

1932

regulador centrífugo

determinacion de estabilidad de sistemas

james watt

nyquist

@nombredelacompañía

L3

Control de lazo cerrado y abierto

SISTEMA DE CONTROL POR SOFTWARE

Parámetros de los sistemas

Componentes básicos de un sistema de control

objetivo

Perturbaciones

Componentes básicos de un sistema de control

Clasificación de los sistemas

Sistemas de Control de Lazo Abierto

Sistemas de Control de Lazo Cerrado

Ventajas del lazo abierto y el lazo cerrado

La principal ventaja de los sistemas de control en lazo cerrado sobre los de lazo abierto es que el uso de la realimentación hace al sistema

1. Menos ruidoso
2. Relativamente insensible a perturbaciones externas y a posibles variaciones internas de los parámetros del sistema
3. Relativamente sensible a perturbaciones externas y a posibles variaciones internas de los parámetros del sistema
4. Ninguna de las anteriores

Desventajas del lazo abierto y el lazo cerrado

Ejemplos de control en lazo cerrado

CONTROL DE FAROS XENÓN

Ver

Ejemplos de control en lazo cerrado

DEPÓSITO DE LÍQUIDO

Ejemplos de control en lazo cerrado

CONTROL AUTOMÁTICO DE LA TEMPERATURA

Ciclo de diseño de un sistema de control

Pirámide de control industrial

Componentes básicos

• Componentes básicos de un lazo de control

• “El objetivo principal es conseguir que las salidas del sistema evolucionen de una forma adecuada para unas

entradas determinadas.”

Señal de salida / PV

• Señal de referencia
• Señal de error

• Variable manipulada
• Señal de perturbaciones / carga

• Proceso / Planta •

• •

Controlador Actuador

Sensor

Señal de control

REGULACIÓN AUTOMÁTICA ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Componentes básicos de un lazo de control

• “El objetivo principal es conseguir que las salidas del sistema evolucionen de una forma adecuada para unas

entradas determinadas.”

• Proceso / Planta •

• •

Señal de salida / PV

• Señal de referencia
• Señal de error

• Variable manipulada
• Señal de perturbaciones / carga

Controlador Actuador

Sensor

Señal de control

PLANTA : Conjunto de piezas de una maquinaria que tienen por objetivo realizar cierta actividad en conjunto. En sistemas de control, por planta se entiende el sistema que se quiere controlar SISTEMA DE CONTROL : Conjunto de dispositivos, componentes y/o equipos que realizan la tarea de medir, comparar, tomar decisiones y regular las variable físicas que se controlan

PROCESO: El proceso es cualquier serie de operaciones que se desea controlar con un fin determinado. En Textiles algunos procesos que se realizan son carda y peinado, hilado y torcido, tejido y tejedura de punto, lavado y otras operaciones de limpieza, blanqueado, tratamientos varios, teñido y estampación y acabado.

Componentes básicos

• Proceso:
• Conjunto de operaciones consistente en acciones o movimientos dirigidos a la consecución de un determinado fin.
• En algunos casos se habla de planta en lugar de proceso, sobre todo en la industria, como el objeto físico a ser controlado.
• El objetivo de control se impondrá sobre una o varias de las salidas del sistema y el Ingeniero de Control deberá determinar sobre que entradas actuar.

– Su estructura física no es modificable.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Controlador:
• Se encarga de conseguir el objetivo de control fijado
• Recibe la señal de error y en función de la misma, determina la señal de control adecuada para que el sistema evolucione en función de los objetivos de control.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Actuador:
• Convierte la señal de control (generalmente eléctrica) en otra magnitud física.
• La elección del actuador más adecuado también es una labor del Ingeniero de Control.

ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Sensor:
• Convierte la señal de salida en una magnitud física que pueda ser comparada con la señal de referencia o consigna.
• Puede incorporar la adaptación y el acondicionamiento de la señal de salida, como puede ser, por ejemplo el filtrado de ruidos

ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Salida o Variable de Proceso (PV)
• Variable del proceso que se desea controlar.
• Se denota con la letra y o con las siglas PV.
• Es la señal o variable del sistema sobre la que se impone el objetivo de control.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Referencia o consigna:
• Representa en todo instante el valor deseado para la variable de proceso.
• Se denota con la letra r o con las siglas SP.
• Puede venir dada por un valor fijo (constante) o variable.

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Componentes básicos

• Señal de error:
• Diferencia entre la referencia y la salida medida
• Típicamente es la entrada del controlador.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Señal de control:
• Señal generada por el controlador encargada de gobernar el actuador.
• Dependiendo de la naturaleza del sistema de control, el controlador puede ser analógico (continuo) o digital (discreto).

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Componentes básicos

• Variable Manipulada:
• Variable de entrada al proceso afectada por el actuador

para conseguir que la salida siga a la referencia.

• Cuando tiene un valor estacionario se habla de punto de trabajo u OP.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Componentes básicos

• Señales de Perturbaciones o de Carga:
• Cualquier variable (medible o no) del sistema que pueda provocar una desviación de la salida respecto a la referencia.
• Son el motivo del Control Automático, ya que si no existieran perturbaciones no existiría la necesidad de control de un proceso.

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ING SISTEMAS Y AUTOMÁTICA

Revisión

• ¿Qué es el control automático?
• Componentes de un lazo de control
• Ejemplos de aplicación
• Diferencia entre lazo abierto y lazo cerrado
• Objetivos de control
• Ciclo de diseño de un sistema de control

Competencias cubiertas: un poco de todas a nivel de introducción Objetivos cubiertos:

• Conocer el concepto de control automático de sistemas y sus aplicaciones industriales.
• Entender conceptos tales como estabilidad, realimentación y control.

Bibliografía: cualquier tema introductorio de un libro de control

• Tema 1 de los apuntes de clase.
• Tema 1 de “Ingeniería de control moderna” de K. Ogata.REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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