Introducción a la teoría de control

Introducción a la teoría de control

Introducción

la teoría de control se centra en el diseño y análisis de sistemas de control, que son conjuntos de componentes interconectados que trabajan juntos para mantener o modificar el comportamiento de un sistema dinámico. Estos sistemas de control se utilizan para regular variables como la temperatura, la velocidad, la presión, entre otras, y asegurar que se mantengan dentro de rangos específicos.

Desarrollo de los sistemas de control

1932

Siglo I

1778

1960

1922

1934

Definiciones

• Control

• Variable controlada

• Proceso

• Variable manipulada

• Sistema

• Planta

• Lazo cerrado

• Lazo abierto

Control clásico VS control moderno

Control moderno:

• Está pensado para sistemas Digitales-lineales o no lineales. Generalmente usan técnicas de espacio de estado.
• Se diferencia del control clásico desde la llegada de lossistemas digitales.
• El procesador es la principal herramienta del Control Moderno, dando la posibilidad de implementarcontroles de sistemas no lineales y multivariables.

Control clásico:

• Está pensado para sistemas continuos-Lineales invariantes en el tiempo.
• Métodos de regulación tales como:sistemas mecánicos, hidráulicos, neumáticos o eléctricos y electrónicos.
• Todas las señales soncontinuas y que los sistemas son lineales.

Conclusión

la teoría de control es esencial para el desarrollo y la mejora de sistemas en diversos campos de la ingeniería y la tecnología. Nos permite regular y ajustar variables importantes para lograr un funcionamiento óptimo y estable.

• 1.1 Resaña del desarrollo de los sistemas de control. - Ensayos - 1987 palabras. (s. f.). Buenas Tareas.
• Mundoestudiante. (2023, 22 mayo). Elementos de un sistema de control. mundoestudiante.
• Herrero, A. B. P. S. S. Y. R. (s. f.). 1.5 Sistemas de control | Introducción a la automatización industrial.
• Hidalgo., I. A. P., & Año:, B. E. P. (s/f). “INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONTROL Y MODELO MATEMÁTICO PARA SISTEMAS LINEALES INVARIANTES EN EL TIEMPO.” Edu.ar.

Fuentes

Dispositivo de Herón

Uno de los primeros sistemas de control fue el dispositivo de Herón para la apertura de puertas en un templo en el siglo primero. La señal de mando del sistema fue el encendido del fuego, el aire se calienta, dilatándose y produce el traslado del agua de un tanque de depósito a una cuba. Al aumentar la cuba de peso, desciende y abre la puerta del altar por medio de una cuerda, dando lugar a la subida de un contrapeso; la puerta puede cerrarse apagando o atenuando el fuego. Al enfriarse el aire en el recipiente y reducirse su presión, el agua de la cuba por efecto sifón, vuelve al depósito; así la cuba se hace más liviana y al ser mayor el contrapeso se cierra la puerta. Esto tiene lugar siempre que la cuba esté más alta que el depósito.

Teoría de Servomecanismos

Hazen publica el artículo “Teoría de Servomecanismos”, relacionado con dispositivos de control de posición, marcando el principio de esta nueva actividad, el nombre empleado para describir tales mecanismos proviene de las palabras siervo y mecanismo, así la palabra servomecanismo significa un mecanismo esclavo o servidor.

Teoría de control moderna

La teoría del control clásica que trata de sistemas de entrada y salida únicas se vuelve obsoleta ante sistemas de múltiples entradas y salidas. Desde aproximadamente 1960 se ha desarrollado la teoría del control moderna para afrontar la creciente complejidad de las plantas modernas y las necesidades rigurosas en exactitud, peso, costo en aplicaciones militares, espaciales e industriales. El uso de computadoras digitales cada vez más potentes, de menor costo, y fácil disponibilidad se ha convertido en una práctica habitual para la realización de cálculos complejos y la implementación de algoritmos de control en el proyecto de sistemas de control. Los desarrollos más recientes en la teoría de control moderna se hallan orientados en la dirección del control óptimo de sistemas tanto determinísticos como estocásticos, así como en sistemas decontrol moderno a campos no ingenieriles como la biología, economía y sociología.

Lazo abierto

Se conforma por:

• Nivel de referencia: Es el valor deseado de la variable que está siendo controlada.
• Elemento de control: Dispositivo que manipula una variable que tiene influencia directa sobre la variable controlada.

• Perturbaciones: Condiciones variantes que causan que la variable controlada se aleje del nivel de referencia.

• Proceso: Es una operación o secuencia de operaciones que involucran un cambio en la variable controlada.

• Variable controlada: Es una función de la variable manipulada y de las perturbaciones.

La desventaja del control en Lazo Abierto es que el valor real de la variable controlada no se toma en cuenta. Si existen perturbaciones que ocasionen que la variable controlada se aleje del nivel de referencia, no se toma ninguna medida que corrija la desviación. Debido a esto, este tipo de sistema, es usado en aplicaciones en las cuales los requerimientos de control sobre la variable no son críticos.

Ejemplo

Lazo cerrado

En lazo cerrado, un controlador y un lazo de realimentación son adicionados al sistema.

• Lazo de realimentación: Contiene un sensor que mide el valor real de la variable controlada y genera una señal proporcional, la cual es enviada de vuelta al controlador.

• Controlador: Compara el nivel de referencia con la variable medida y corrige cualquier diferencia entre los dos, reajustando el elemento de control hasta que el lazo alcance un estado de equilibrio llamado estado estable.

Debido a que usa un controlador y un lazo de realimentación, el sistema puede medir y corregir las variaciones en la variable controlada causadas por las perturbaciones.Por esta razón el lazo cerrado provee una regulación más exacta de la variablecontrolada.

Ejemplo