Control Ing. en Sistemas Automotrices Instituto Tecnológico Superior de Abasolo Ing. Omar Corral Abasolo, Guanajuato Agosto.

Presentación del tema: "Control Ing. en Sistemas Automotrices Instituto Tecnológico Superior de Abasolo Ing. Omar Corral Abasolo, Guanajuato Agosto."— Transcripción de la presentación:

1 Control Ing. en Sistemas Automotrices Instituto Tecnológico Superior de Abasolo Ing. Omar Corral omar.corral@tecabasolo.edu.mx Abasolo, Guanajuato Agosto de 2018

2 Control Unidad 1. Introducción al control. Unidad 2. Tópicos selectos de control. Unidad 3. Desarrollo de controladores. Unidad 4. Implementación de un sistema de control de lazo cerrado.

3 Unidad 1. Introducción al control. 1.1 Terminología de control. 1.2 Diagramas a bloques.

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5 1.1 Terminología de control. Sistema: Es la combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo. Variable de entrada: Es una variable del sistema tal que una modificación de su magnitud o condición puede alterar el estado del sistema. Variable de salida: Es una variable del sistema cuya magnitud o condición se mide. Perturbación: Señal que tiende a afectar el valor de salida del sistema. Hay dos tipos, interna y externa.

6 Ejemplo de sistema: Variables de Entrada: Variables de Salida: Perturbaciones:

7 Ejemplo de sistema: Variables de Entrada: Variables de Salida: Perturbaciones:

8 Sistema de Control Es el conjunto de dispositivos que actúan juntos para lograr un objetivo de control

9 Control Manipulación indirecta de las magnitudes de un sistema denominado PLANTA a través de otro sistema llamado CONTROLADOR o SISTEMA DE CONTROL.

10 Objetivo de un Sistema de Control Gobernar la respuesta de una planta, sin que el operador intervenga directamente sobre sus elementos de salida. Dicho operador manipula únicamente las magnitudes denominadas de consigna y el sistema de control se encarga de gobernar dicha salida a través de los accionamientos. Planta o proceso de fabricación Sensores Actuadores Sistema de Control InformaciónConsignas InformacionesÓrdenes Entradas Salidas

11 Control en Lazo Abierto Control en Lazo Cerrado Según la información que recibe el sistema de control: Sistemas Analógicos Sistemas Digitales Sistemas Híbridos Analógicos- Digitales Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso: Control de Procesos Continuos Control de Procesos Discretos Según el sistema de producción que se quiere controlar: Centralizado Distribuido Según la distribución de los elementos de control: Clasificación de los sistemas de control

12 Según la información que recibe el sistema de control: Lazo Abierto o Lazo Cerrado LAZO ABIERTO La salida no tiene efecto sobre la acción de control. Así, en estos sistemas, a cada valor de referencia le corresponde una operación fija. El sistema de control no reacciona ante las perturbaciones. CONTROLSISTEMA perturbación LAZO CERRADO Se mantiene una relación determinada entre la salida y la entrada de referencia, comparándolas y usando el error (diferencia) como medio de control. El sistema de control reacciona ante las perturbaciones corrigiéndolas. CONTROLSISTEMA perturbación salida consigna + -

13 Lazo Abierto Sistema de Control Accionamient os Planta Elementos de Señal Señales de Control Respuesta Energía Elementos de Potencia Señales de Consigna No recibe ningún tipo de información del comportamiento de la planta

14 Lazo Cerrado Sistema de Control Accionamientos Elementos de Señal Señales de Control Respuesta Energía Elementos de Potencia Señales de Consigna Interfaces Sensores Entradas Salidas Señales de Realimentación Planta

15 Lazo Abierto o Lazo Cerrado

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17 Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso: Señales de tipo continuo, con un margen de variación determinado Suelen representar magnitudes físicas del proceso:  presión,  temperatura,  velocidad, etc Mediante una tensión o corriente proporcionales a su valor:  0 a 10 V,  4 a 20 mA, etc. Sistemas Analógicos

18 Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso: Señales todo o nada, o Señales binarias, que sólo pueden presentar dos estados o niveles:  abierto o cerrado,  conduce o no conduce,  mayor o menor, etc. Estos niveles o estados se suelen representar por variables lógicas o bits, cuyo valor puede ser sólo 1 o 0 (álgebra de Boole). Se pueden distinguir dos grupos:  Automatismos Lógicos: trabajan con variables de un solo bit  Automatismos Digitales: procesan señales de varios bits Sistemas Digitales

19 Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso: Sistemas Híbridos Digital - Analógico Procesan a la vez señales analógicas y digitales. Se tiende a que la unidad de control sea totalmente digital y basada en un microprocesador.  Señales todo o nada en forma de bits.  Señales analógicas numéricamente. Conversión analógico-digital (A/D). Conversión digital-analógica (D/A).

20 Según el sistema de producción que se quiere controlar: CONTROL DE PROCESOS CONTINUOS Las industrias de proceso continuo fueron el Motor del desarrollo de la instrumentación y el control automático En los procesos continuos la principal fuente de información es la medida de las variables del proceso Objetivo: mantener bajo control las variables del proceso Elementos básicos de control: reguladores (PD, PI, PID,...) Auge: años 60 (con el auge de la teoría de control automático) CONTROL DE PROCESOS DISCRETOS Las industrias manufactureras originaban largas cadenas de producción. Motor del diseño de grandes tableros de relés En los procesos discretos adquiere mayor relieve la información procedente del trabajo de las personas: diseños, órdenes de fabricación... Objetivo: disminuir al máximo los tiempos muertos y manejar etapas en paralelo. Auge: años 70 (con los avances en electrónica e informática) Control Digital: Uso de Multiplexores, Contadores, Microcontroladores, etc.

21 Según el sistema de producción que se quiere controlar:

22 Según la distribución de los elementos de control: Centralizado Electronic Control Unit (ECU). Long, Medium, Short Range Radar (SRR). Ultrasonic Sonar (US). Ultra Wide Field Of View (UWFOW). Laser Imaging Detection and Ranging (LIDAR)

23 Según la distribución de los elementos de control: Distribuido

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26 Advanced Driver Assistance Systems

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28 Unidad 1. Introducción al control. 1.2 Diagramas a bloques. Es una representación gráfica y abreviada de la relación de causa y efecto entre la entrada y la salida de un sistema físico. Método para caracterizar la relación de componentes de un sistema de control.

29 Diagramas a bloques Las operaciones de adición y sustracción tienen una representación especial. El bloque se convierte en un pequeño círculo, llamado punto de suma Para hacer que la misma señal o variable sea una entrada a más de un bloque o punto de suma, se utiliza un punto de bifurcación.

30 Terminología de diagramas a bloques

31  La planta (proceso o sistema controlado) g2 es el sistema, subsistema, proceso u objeto comandado por el sistema de control con retroalimentación.  La salida controlada c es la variable de salida de la planta, bajo el mando del sistema de control con retroalimentación.  La trayectoria directa es la ruta de transmisión del punto de suma al punto de salida controlada c.  Los elementos anticipativos (de control) g1 son los componentes de la trayectoria directa que generan las señales de control u o m aplicadas a la planta. Nota: Entre los elementos anticipativos de control corrientemente se encuentran controladores, compensadores (o elementos de ecualización) y/o amplificadores.  La señal de control u (o la variable manipulada m) es la señal de salida de. Los elementos anticipativos g1, aplicada como entrada en la planta g2.  La trayectoria de retroalimentación es la ruta de transmisión de la salida controlada c que regresa al punto de suma.  Los elementos de retroalimentación h establecen la relación funcionar entre la salida controlada c y la señal primaria de retroalimentación b.

32 Entre los elementos de retroalimentación normalmente se encuentran sensores de la salida controlada c, compensadores y/o elementos controladores.  La entrada de referencia r es una señal externa aplicada al sistema de control con retroalimentación, usualmente en el primer punto de suma, para ordenar una acción específica a la planta. A menudo representa el comportamiento ideal (o deseado) de  la salida en la planta.  La señal primaria de retroalimentación b es una función de la salida controlada c, sumada algebraicamente con la entrada de referencia r para obtener la señal actuante (error) e, esto es, r ± b = e. Nota: Un sistema en malla abierta no tiene señal primaria de retroalimentación.  La señal actuante (error) es la señal de entrada de referencia r más o menos la señal primaria de retroalimentación b. La acción de control se genera por la señal actuante (error) en un sistema de control con retroalimentación.  Retroalimentación negativa significa que el punto de suma es un sustractor, esto es e = r –  Retroalimentación positiva significa que el punto de suma es un sumador, es decir, e = r + b.

33 Control continuo Control discreto Muestreador Retenedor Convertidor A/D Convertidor D/A Transductor Detector de error Estímulo o entrada de prueba Perturbación o ruido Respuesta en tiempo Respuesta en frecuencia MEMS Terminología suplementaria de diagramas a bloques

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