Introducción a la teoría de control
INTRODUCCION
01
REFERENCIAS
Los sistemas de control desempeñan un papel fundamental en la regulación y gestión de una amplia variedad de procesos y sistemas en nuestra vida cotidiana, desde electrodomésticos y vehículos hasta procesos industriales y sistemas de comunicación. Estos sistemas están diseñados para mantener o ajustar variables específicas dentro de un rango deseado, asegurando así un funcionamiento eficiente y preciso.
Reseña del desarrollo de los sistemas de control
Definiciones
02
03
Elementos que conforman los sistemas de control
Lazo Abierto
04
05
Control Clasico contra Control Moderno
Lazo Cerrado
06
08
Ejemplos de sistemas de control
07
CONCLUSION
En resumen, los sistemas de control son elementos esenciales en la ingeniería y la automatización, desempeñando un papel crucial en la regulación y gestión de procesos y sistemas diversos. Desde la estabilización de temperatura en un hogar hasta el control de vuelo en aeronaves, estos sistemas utilizan principios matemáticos y técnicas de ingeniería para mantener variables clave dentro de rangos deseados.
El desarrollo de sistemas de control implica una serie de pasos para diseñar, implementar y mantener sistemas que regulan el comportamiento de otros sistemas. Comienza con la definición de objetivos y requisitos, seguido por el modelado matemático del sistema a controlar. Luego, se selecciona y ajusta un controlador adecuado, se implementa en software o hardware, y se prueba tanto en simulaciones como en el mundo real. El proceso es iterativo, con optimizaciones continuas y actualizaciones. Los elementos clave incluyen el sistema a controlar, sensores, controladores, actuadores, procesos, realimentación, referencias y una interfaz de usuario. La retroalimentación constante y la adaptabilidad son fundamentales para mantener el sistema en un estado deseado.
- Sistema: Conjunto ordenado de reglas, principios y procedimientos relacionadosentre sí para funcionar orgánicamente. Este conjunto sistemático puede regular elfuncionamiento de una cosa, de un grupo o colectividad.
- Proceso: Conjunto de fases sucesivas o serie de pasos organizados ysistematizados cuyo fin es alcanzar un objetivo determinado, se trate de unaplanificación científica, técnica, social, política, de empresa, o simplemente de lavida cotidiana.
- Sistema de control: Un sistema de control está definido como un conjunto decomponentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el finde lograr un funcionamiento predeterminado.
- Entrada de referencia: Considerada como la señal de estímulo aplicado a unsistema desde una fuente de energía externa con el propósito de que el sistemaproduzca una respuesta específica
Elementos
Es el objeto o proceso que está siendo regulado por el sistema de control. Puede ser un sistema mecánico, electrónico, químico, biológico, etc.
Mide la variable o variables de interés del sistema y convierte esta información en una señal eléctrica o de otro tipo que el sistema de control pueda entender.
Es la parte del sistema de control que determina cómo debe actuar el sistema para reducir el error y mantener el sistema en un estado deseado.
Recibe la señal de control generada por el controlador y produce la acción necesaria para afectar el sistema físico.
Es el sistema físico real que se está controlando. Recibe la acción del actuador y produce una salida que es medida por el sensor.
El sistema de control utiliza la información de retroalimentación para comparar la salida real con la salida deseada y ajustar el controlador en consecuencia.
Es el valor deseado para la variable controlada. El controlador compara este valor con la realimentación para determinar el error y realizar ajustes.
Lazo Abierto
Un sistema de control en lazo abierto es aquel sistema que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada, sin tener encuenta lo que ocurra en la señal de salida. Son sistemas que no tienen realimentación, es decir, la salida no actúa sobre los valores de la señal de entrada. Un ejemplo puede ser un sistema de riego con reloj que riegue una jardinera todos los días del año, haya humedad o no en la jardinera. Los elementos que lo integran son:
- Señal de entyada: Señal fijada en el sistema de control
- Controlador: Dispositivos encargados de controlar el proceso
- Actuador: Dispositivos que realizan el proceso
- Perturbaciones: Señales no deseadas que afectan al funcionamiento del sistema
- Salida: Señal que controla el sistema
Lazo Cerrado
Los sistemas de control en lazo cerrado: Son los en los que la señal de salida actúa sobre los valores de referencia para generar la señal de control sobre el sistema. Son sistemas que realimentan la señal de salida hacia la entrada. Estos sistemas si son capaces de corregir de una forma automática posibles anomalias o perturbaciones que puedan afectar al sistema. Los elementos que lo integran son:
- Señal de entrada: Señal de referencia fijada
- Comparador: Dispositivo que compara la señal de referencia fijada con la señal medida de salida a controlar
- Controlador: Dispositivo encargado de controlar el proceso
- Actuador: Dispositivo mecánico encargador de realizar laoperación del proceso
- Sensor: Dispositivo encargado de medir la señal de salida para realimentarla y compararla con la señal de referencia
- Perturbaciones: Señales no deseadas que afectan al funcionamiento del proceso
Ejemplos de Sistemas
Un termostato en un sistema de calefacción y refrigeración de una casa actúa como un sistema de control. Mide la temperatura ambiente y ajusta automáticamente el sistema para mantener la temperatura deseada.
- Control de Velocidad en un Automóvil:
El sistema de control de velocidad en un automóvil ajusta automáticamente la cantidad de combustible suministrado al motor para mantener una velocidad constante establecida por el conductor.
El termostato de un horno controla la temperatura interna para alcanzar y mantener el valor deseado mientras se cocina.
- Control de Nivel en un Tanque de Agua:
Un sistema de control de nivel en un tanque regula el flujo de entrada y salida para mantener constante el nivel de agua.
- Control de Vuelo en Aviación:
Los sistemas de control de vuelo en aeronaves ajustan automáticamente los alerones, timones y motores para mantener la estabilidad y la trayectoria deseada.
En la industria, sistemas de control supervisan y ajustan procesos como la producción química, la fabricación de productos, y la generación de energía.
Control clasico contra control moderno
La teoría de control clásica utiliza extensamente el concepto de función de transferencia (o transmitancia). Se realiza el análisis y el diseño en el dominio de s (Laplace) y/o en el dominio de la frecuencia. La teoría de control moderna que está basada en el concepto del espacio de estado, utiliza extensamente el análisis vectorial-matricial. El análisis y el diseño se realizan en el dominio del tiempo. La teoría de control clásica brinda generalmente buenos resultados para sistemas de control de una entrada y una salida. Sin embargo, la teoría clásica no puede manejar los sistemas de control de múltiples entradas y múltiples salidas.
REFERENCIAS
Guest. (n.d.). Control Clasico vs Control Moderno - PDFCOFFEE.COM. pdfcoffee.com. https://pdfcoffee.com/control-clasico-vs-control-moderno-7-pdf-free.htmlStudocu. (n.d.). Unidad 1 - Control introduccion - 1. Introducción a la teoría de control 1 Reseña del desarrollo de - Studocu. https://www.studocu.com/es-mx/document/instituto-tecnologico-de-torreon/ciencias/unidad-1-control-introduccion/44902357 Palacios, R. (2017). Ensayo Reseña del desarrollo de los sistemas de control 1.3Control clásico contra control moderno Control. www.academia.edu. https://www.academia.edu/34834885/Ensayo_Rese%C3%B1a_del_desarrollo_de_los_sistemas_de_control_1_3Control_cl%C3%A1sico_contra_control_moderno_Control
Introducción a la teoría de control - Diego Alberto Salazar Cantillo
DIEGO ALBERTO SALAZAR CANTILLO
Created on February 5, 2024
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Transcript
Introducción a la teoría de control
INTRODUCCION
01
REFERENCIAS
Los sistemas de control desempeñan un papel fundamental en la regulación y gestión de una amplia variedad de procesos y sistemas en nuestra vida cotidiana, desde electrodomésticos y vehículos hasta procesos industriales y sistemas de comunicación. Estos sistemas están diseñados para mantener o ajustar variables específicas dentro de un rango deseado, asegurando así un funcionamiento eficiente y preciso.
Reseña del desarrollo de los sistemas de control
Definiciones
02
03
Elementos que conforman los sistemas de control
Lazo Abierto
04
05
Control Clasico contra Control Moderno
Lazo Cerrado
06
08
Ejemplos de sistemas de control
07
CONCLUSION
En resumen, los sistemas de control son elementos esenciales en la ingeniería y la automatización, desempeñando un papel crucial en la regulación y gestión de procesos y sistemas diversos. Desde la estabilización de temperatura en un hogar hasta el control de vuelo en aeronaves, estos sistemas utilizan principios matemáticos y técnicas de ingeniería para mantener variables clave dentro de rangos deseados.
El desarrollo de sistemas de control implica una serie de pasos para diseñar, implementar y mantener sistemas que regulan el comportamiento de otros sistemas. Comienza con la definición de objetivos y requisitos, seguido por el modelado matemático del sistema a controlar. Luego, se selecciona y ajusta un controlador adecuado, se implementa en software o hardware, y se prueba tanto en simulaciones como en el mundo real. El proceso es iterativo, con optimizaciones continuas y actualizaciones. Los elementos clave incluyen el sistema a controlar, sensores, controladores, actuadores, procesos, realimentación, referencias y una interfaz de usuario. La retroalimentación constante y la adaptabilidad son fundamentales para mantener el sistema en un estado deseado.
Elementos
- Sistema a controlar
Es el objeto o proceso que está siendo regulado por el sistema de control. Puede ser un sistema mecánico, electrónico, químico, biológico, etc.- Sensor
Mide la variable o variables de interés del sistema y convierte esta información en una señal eléctrica o de otro tipo que el sistema de control pueda entender.- Controlador
Es la parte del sistema de control que determina cómo debe actuar el sistema para reducir el error y mantener el sistema en un estado deseado.- Actuador
Recibe la señal de control generada por el controlador y produce la acción necesaria para afectar el sistema físico.- Planta
Es el sistema físico real que se está controlando. Recibe la acción del actuador y produce una salida que es medida por el sensor.- Realimentacion
El sistema de control utiliza la información de retroalimentación para comparar la salida real con la salida deseada y ajustar el controlador en consecuencia.- Referencia
Es el valor deseado para la variable controlada. El controlador compara este valor con la realimentación para determinar el error y realizar ajustes.Lazo Abierto
Un sistema de control en lazo abierto es aquel sistema que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada, sin tener encuenta lo que ocurra en la señal de salida. Son sistemas que no tienen realimentación, es decir, la salida no actúa sobre los valores de la señal de entrada. Un ejemplo puede ser un sistema de riego con reloj que riegue una jardinera todos los días del año, haya humedad o no en la jardinera. Los elementos que lo integran son:
Lazo Cerrado
Los sistemas de control en lazo cerrado: Son los en los que la señal de salida actúa sobre los valores de referencia para generar la señal de control sobre el sistema. Son sistemas que realimentan la señal de salida hacia la entrada. Estos sistemas si son capaces de corregir de una forma automática posibles anomalias o perturbaciones que puedan afectar al sistema. Los elementos que lo integran son:
Ejemplos de Sistemas
- Termostato Residencial:
Un termostato en un sistema de calefacción y refrigeración de una casa actúa como un sistema de control. Mide la temperatura ambiente y ajusta automáticamente el sistema para mantener la temperatura deseada.- Control de Velocidad en un Automóvil:
El sistema de control de velocidad en un automóvil ajusta automáticamente la cantidad de combustible suministrado al motor para mantener una velocidad constante establecida por el conductor.- Horno Doméstico:
El termostato de un horno controla la temperatura interna para alcanzar y mantener el valor deseado mientras se cocina.- Control de Nivel en un Tanque de Agua:
Un sistema de control de nivel en un tanque regula el flujo de entrada y salida para mantener constante el nivel de agua.- Control de Vuelo en Aviación:
Los sistemas de control de vuelo en aeronaves ajustan automáticamente los alerones, timones y motores para mantener la estabilidad y la trayectoria deseada.- Procesos Industriales:
En la industria, sistemas de control supervisan y ajustan procesos como la producción química, la fabricación de productos, y la generación de energía.Control clasico contra control moderno
La teoría de control clásica utiliza extensamente el concepto de función de transferencia (o transmitancia). Se realiza el análisis y el diseño en el dominio de s (Laplace) y/o en el dominio de la frecuencia. La teoría de control moderna que está basada en el concepto del espacio de estado, utiliza extensamente el análisis vectorial-matricial. El análisis y el diseño se realizan en el dominio del tiempo. La teoría de control clásica brinda generalmente buenos resultados para sistemas de control de una entrada y una salida. Sin embargo, la teoría clásica no puede manejar los sistemas de control de múltiples entradas y múltiples salidas.
REFERENCIAS
Guest. (n.d.). Control Clasico vs Control Moderno - PDFCOFFEE.COM. pdfcoffee.com. https://pdfcoffee.com/control-clasico-vs-control-moderno-7-pdf-free.htmlStudocu. (n.d.). Unidad 1 - Control introduccion - 1. Introducción a la teoría de control 1 Reseña del desarrollo de - Studocu. https://www.studocu.com/es-mx/document/instituto-tecnologico-de-torreon/ciencias/unidad-1-control-introduccion/44902357 Palacios, R. (2017). Ensayo Reseña del desarrollo de los sistemas de control 1.3Control clásico contra control moderno Control. www.academia.edu. https://www.academia.edu/34834885/Ensayo_Rese%C3%B1a_del_desarrollo_de_los_sistemas_de_control_1_3Control_cl%C3%A1sico_contra_control_moderno_Control