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Sistemas de Control Introducción al control automatico Ing. Humberto Garcia Zamorano
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1. Introducción ▪ ¿Qué es controlar? Viene del francés contröler, “Ejercer el control sobre alguien o algo” Moderarse [RAE] “Acción o resultado de comprobar o examinar una cosa” [Larouse] ▪ Comprobar, inspeccionar ▪ Examinar, revisar ▪ Tener bajo su dominio ▪ Dominar, dirigir
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1. Introducción ▪ ¿Qué es automático? Del gr. autómatos, “Que actúa por sí mismo” [RAE] “Que funciona por si solo” [Larouse] ▪ Ejecución sin la intervención humana de ciertas labores industriales, administrativas o científicas. ▪ Dicho de un mecanismo o un aparato: Que funciona en todo o en parte por si solo. (lavadora, expendedora automática) ▪ Un arma de fuego: que tiene enteramente automático el ciclo completo de cargar, amartillar, disparar y extraer, pistola, ametralladora aut.
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1. Introducción ▪ Producido sin necesidad de intervención directa del interesado. Renovación automática de la suscripción. ▪ Que se produce inmediatamente después de un hecho y como consecuencia de él. Después de una excelente gestión, su ascenso fue automático. ▪ Perteneciente o relativo al autómata
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2. Sistemas de Ingeniería de control automático ▪ Sistema: Componentes interconectados, con objetivo de alcanzar un propósito deseado. ▪ Ingeniería: Concierne a entender y controlar los materiales y fuerzas de la naturaleza para beneficio de la humanidad. ▪ Ingeniero de control: entender y controlar elementos de su entorno, llamados sistemas, usualmente para proveer productos económicos para la sociedad. ▪ Es CIENCIA + ARTE Aplicado a procesos: Químicos, mecánicos, elécricos, metalúrgicos, ambientales, aeronáuticos, económicos, civiles, etc,etc.
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2. Sistemas de Ingeniería de control automático ▪ Sistema de control: Una interconexión de c omponentes formando una configuración de sistema, que dará una respuesta deseada.. ▪ Como se basa en los fundamentos de la teoría de realimentación y el análisis de sistemas lineales, se asume la relación causa – efecto, para los componenetes. ▪ Las variables (I/O) de entrada y salida son variables de información PROCESO ENTRADASALIDA
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3. Sistemas de control de lazo abierto ▪ Un sistema de control de lazo abierto utiliza un actuador para controlar el proceso directamente, sin usar retroalimentación. Respuesta de Salida salida deseada ACTUADORPROCESO
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4. Sistemas de control de lazo cerrado ▪ Un sistema de control de lazo cerrado utiliza una medidad de salida y realimenta esta señal para comparar con la entrada deseada (referencia) ▪ Salida Respuesta de salida deseada COMPARACION CONTROLADORPROCESO SENSOR
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4. Sistemas de control de lazo cerrado ▪ Debido al incremento en la complejidad de los sistemas de control, se pueden tener muchas variables interrelacionadas y por tanto un control multivariable. ▪ Salida Respuesta de salida deseada CONTROLADOR PROCESO SENSOR
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5. Historia del Control Automático ▪ Primeras aplicaciones: Mecanismos de control de flotación, Grecia relog de Ktesibios, Lámpara de Philon (250 a.C.) ▪ Heron de Alejandría en “Pneumática”, describe varios sistemas de control de nivel mediante reguladores de flotación.
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5. Historia del Control Automático ▪ Primer sistema realimentado: regulador de temperatura de Cornelis Drebbel (1572-1633). ▪ Denis Papin: primer regulador de presión ▪ Primer controlador automático: Gobernador de bolas flotantes de James Watt en 1769.
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5. Historia del Control Automático
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▪ En Rusia el regulador de flotación de nivel de agua I. Polzunov en 1765 ▪ 1868: J.C. Maxwell formula la teoría matemática relacionda al control utilizando el modelo de las ecuaciones diferenciales ▪ 1950 – 1960: Teorema de estabilidad de Nyquist. Investigaciones relacionado a problemas prácticos: aviones y pilotos automáticos. Reglass de Ziegler – Nichols. ▪ 1960 – 1970: Explosión de la Teoría de Control: Estabilidad de sistemas no-lineales, control digital, diseño de sistemas lineales, identificación. ▪ Dificultades en la implementación.
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5. Historia del Control Automático ▪ 1970 – 1980: Mayores desarrollos en los métodos de la teoría de optimización. Estabilidad de sistemas adaptativos. Aplicaciones a la industria aeronáutica y espacial. ▪ 1980 – 2000: Madurez en control adaptativo (MRAC=Control adaptativo por modelo de referencia. STC=Síntesis de controlador mínima), unificación de métodos, robustez, control predictivo, etc. Muchas plicaciones: procesos industriales, robótica. ▪ SOFTWARE + HARDWARE
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5. Historia del Control Automático
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Un sistema realimentado: + Error Output Input Desired Output Measured output Feedback CONTROL DEVICE ACTUATOR PROCESS SENSOR
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Harold S. Black: Amplificador realimentado American Telephone and Telegraph (1927)
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Conducción de un automóvil
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Conducción de un automóvil
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control de nivel:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control de temperatura:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control de temperatura en movilidades:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control de tres ejes:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control multivariable turbina generador:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control ingresos nacionales:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control de nivel caldero:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Sistemas de control Relog de agua:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Control de un servo de posición Diagrama esquemático:
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6. Ejemplos de Sistemas de control realimentdos ▪ Control de una unidad de proceso:
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