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SISTEMAS DE REGULACIÓN Y CONTROL AUTOMÁTICOS. El Control automático trata de regular, con la mínima intervención humana, el comportamiento dinámico de.

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Presentación del tema: "SISTEMAS DE REGULACIÓN Y CONTROL AUTOMÁTICOS. El Control automático trata de regular, con la mínima intervención humana, el comportamiento dinámico de."— Transcripción de la presentación:

1 SISTEMAS DE REGULACIÓN Y CONTROL AUTOMÁTICOS

2 El Control automático trata de regular, con la mínima intervención humana, el comportamiento dinámico de un sistema mediante órdenes de mando.

3 Sistema de control conjunto de componentes físicos conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí conectados o relacionados entre sí regulan o dirigen su actuación por sí mismos regulan o dirigen su actuación por sí mismos corrigiendo los posibles errores corrigiendo los posibles errores

4 Ejemplo histórico

5

6 Algunas ventajas Aumentar las cantidades, y calidad del producto fabricado Aumentar las cantidades, y calidad del producto fabricado Reducir costes de producción Reducir costes de producción Mejorar los sistemas de seguridad y control del proceso Mejorar los sistemas de seguridad y control del proceso

7 Tecnologías empleadas Electrónica analógica y digital. Sistemas programables, PLC, microcontroladores, PC.

8 Aeronáutica Seguimiento de una trayectoria o ruta

9 Misiles Control de la trayectoria predefinida a seguir y la velocidad sin que le afecten perturbaciones como el viento.

10 Robótica

11 Máquinas herramienta Posicionamiento de herramienta control de velocidad.

12 Automoción la inyección electrónica de combustibles, frenos abs, bolsas de aire, control de velocidad de crucero

13 Sistema de control Conjunto o combinación de componentes que actúan juntos para realizar el control

14 VARIABLES DEL SISTEMA O SEÑALES Magnitudes físicas que se someten a vigilancia y control. Magnitudes físicas que se someten a vigilancia y control. Definen el comportamiento del sistema. Definen el comportamiento del sistema. Velocidad, caudal, intensidad, presión, temperatura etc... Velocidad, caudal, intensidad, presión, temperatura etc...

15 ENTRADA O SEÑAL DE MANDO Es la señal que se aplica a un sistema de control, mediante distintos procedimientos, con el fin de provocar una respuesta.

16 SALIDA respuesta que proporciona el sistema de control, ejemplos, temperatura de una habitación, posición de un eje, etc.

17 SENSORES elemento que capta una magnitud del sistema para su procesamiento,

18 ACTUADORES modifican las variables del sistema, ejemplos, motores, cilindros neumáticos, válvulas para control de líquidos, resistencias, etc.

19 PERTURBACIÓN señales no deseadas que influyen de forma adversa en el funcionamiento del sistema

20 UNIDAD DE CONTROL Es la parte encargada de gobernar el sistema controlado para producir la salida deseada. El cerebro del sistema

21 PLANTA cualquier objeto físico que se va a controlar (motor, horno, caldera,..)

22 PROCESO Conjunto de operaciones que se desean controlar con un fin determinado

23 SISTEMA DE LAZO ABIERTO la acción de control es independiente de la salida. Elemento de control ActuadorProceso EntradaSalida

24 SISTEMA DE LAZO CERRADO Elemento de control ActuadorProceso EntradaSalida Captadortransductor + - error la acción de control depende de la comparación entre la señal de entrada y la señal de salida

25 Sistemas realimentados Ventajas Más exacto en la salida. Más exacto en la salida. Menos sensible a las perturbaciones. Menos sensible a las perturbaciones. Menos sensible a cambios en las características de los componentes. Menos sensible a cambios en las características de los componentes. Inconvenientes Posibilidad de inestabilidad. Posibilidad de inestabilidad. Más complejo, más caro y más propenso a averías. Más complejo, más caro y más propenso a averías.

26 Control de caudal en lazo abierto

27 Elemento de control ActuadorProceso EntradaSalida PotenciómetroAmplificador, imán proporcional, Válvula Sistema de tubería Presión del fluido

28 Control de caudal en lazo cerrado

29 Elemento de control ActuadorProceso Entrada Salida Captadortransductor + - error Potenciómetro Comparador Amplificador, imán proporcional, Válvula Sistema de tubería Presión del fluido Medidor de presión con transductor

30 Sistema de regulación de temperatura sin termostato Elemento de control ActuadorProceso EntradaSalida Llave de paso radiadores RadiadorAula de clase. Mantenimiento de la temperatura Temperatura

31 Sistema de regulación de temperatura con termostato. Elemento de control ActuadorProceso Entrada Salida Captador + - error Termostato Bomba de la caldera Vivienda Temperatura de la vivienda Perturbaciones: cambios de temperatura exterior, apertura de ventanas

32 Lavadora Elemento de control ActuadorProceso EntradaSalida Programador Lavadora Motor del tambor, válvula de entrada agua, dosificador detergente, resistencia calentamiento Lavado de la ropa dentro de la lavadora Nivel de limpieza de la ropa Selector programa lavado Perturbaciones: nivel y tipo de suciedad

33 Sistema de dirección conductor-coche Elemento de control ActuadorProceso Entrada Salida Captador + - error Visión Conductor- volante- sistema de dirección Circulación de coche por la carretera Trayectoria del vehículo Perturbaciones: cambios de temperatura exterior, apertura de ventanas Trayectoria deseada Cerebro de la persona

34 Sistema de regulación de temperatura del cuerpo Elemento de control ActuadorProceso Salida Captador + - error Detección de la temperatura corporal Circulación sangre, músculos, piel, sudoración Regulación de temperatura corporal Temperatura corporal Perturbaciones: cambios de temperatura exterior Cerebro de la persona Temperatura normal

35 Sistema de aprendizaje profesor-alumnos. Elemento de control ActuadorProceso EntradaSalida Decisiones del profesor, explicaciones, ejercicios Clases del profesor, tiempo de estudio de alumnos Calificaciones alumnos Programa de la asignatura Aprendizaje de los alumnos

36 Sistema de aprendizaje profesor-alumnos. Elemento de control ActuadorProceso Salida Captador + - error Exámenes Acciones del profesor, acciones de alumnos Aprendizaje de los alumnos Calificaciones Decisiones del profesor Programa de la asignatura

37 Sistema para cocinar Elemento de control ActuadorProceso Salida Captador + - error Presión Placa vitrocerámica Cocción en olla a presión Temperatura de cocción Controlador de la placa Temperatura deseada

38 Modelo. Representación aproximada de un sistema que se utiliza para comprender, reproducir y controlar el funcionamiento del mismo. Los modelos se utilizan para saber cómo va a comportarse un sistema.

39 Sistema suspensión

40 Transformada de Laplace

41 Sistema de suspensión Transformada de Laplace, permite transformar ecuaciones diferenciales en ecuaciones algebraicas. La variable t (tiempo) se transforma en la variable compleja s. Número complejo: formado por parte real y parte imaginaria: a+bj

42 Función de transferencia Elemento r(t) c(t) G(s) R(s) C(s)

43 Función de transferencia Comportamiento del sistema ante cualquier entrada. Estabilidad del sistema. Depende sólo de las características del sistema G(s) R(s) C(s)

44 Función de transferencia Función característica Ecuación característica Raíces de la ecuación característica: polos Raíces del denominador: ceros Un sistema físico es realizable si a i y b i son números reales y (tiene igual o mayor número de polos que de ceros) n>=m

45 Simplificación de bloques G1(s) R(s) G2(s) G3(s) C(s) G(s)=G1(s).G2(s).G3(s) Bloques en serie Bloques en paralelo R(s) G2(s) G3(s ) C(s) G1(s ) G(s)=G1(s)+G2(s)+G3(s)

46 Transposición de sumadores

47 Transposición de bifurcaciones

48 Simplificación de sistema en lazo cerrado

49 Respuesta transitoria a una entrada en escalón Mp: Sobreoscilación máxima tr: Tiempo de subida tp: Tiempo de pico ts: Tiempo de establecimiento

50 Sistema estable En reposo si no se aplica una excitación En reposo si no se aplica una excitación A una entrada limitada da una salida limitada A una entrada limitada da una salida limitada

51 Sistemas inestables

52 Sistemas estables

53 Estabilidad de un sistema Para que un sistema sea estable las raíces de la ecuación característica deben estar situadas en el semiplano complejo de Laplace Para que un sistema sea estable las raíces de la ecuación característica deben estar situadas en el semiplano complejo de Laplace

54 Estabilidad, criterio de Routh Indica si hay o no raíces positivas en una ecuación polínómica de cualquier grado sin tener que resolverla

55 /4 -12/ /15 4 Cambio de signo luego el sistema es inestable Dada la ecuación función característica determinar la estabilidad mediante el criterio de Routh


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