1.3 control en lazo cerrado y lazo abierto

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CONTROL MECATRONICO I 1.3 CONTROL EN LAZO CERRADO Y LAZO ABIERTO. Autor: MARCELO JAIME QUISPE CCACHUCO

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CONTROL MECATRONICO I

1.3 CONTROL EN LAZO CERRADO Y LAZOABIERTO.

Autor: MARCELO JAIME QUISPE CCACHUCO

Contenidos.

Historia del control automático.

Ejemplos de sistemas de control.

Control en lazo cerrado y control enlazo abierto.

Sistemas mecatrónicos.

Diseño de Sistemas de control.

Ejemplos y problemas.

1.- Historia del Control Automático

El control por realimentación tiene una larga historia quecomenzó con el deseo primordial de los seres humanos dedominar los materiales y las fuerzas de la naturaleza en suprovecho.

Los primeros ejemplos de dispositivos de control incluyen lossistemas de regulación de relojes y los mecanismos paramantener los molinos de viento orientados en la dirección delviento.

Las plantas industriales modernas poseen sofisticadossistemas de control que son cruciales para su operacióncorrecta.

Sistemas de control

• Definición– Sistema de control es el conjunto de dispositivos que actúanjuntos para lograr un objetivo de control• Ejemplos de sistemas con control:– Motor DC controlado por armadura

• Objetivo: velocidad o posición deseadas• Variables de control: voltaje o intensidad de armadura• Perturbaciones: par de carga

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

• Ejemplos de sistemas con control:– Cualquier planta de proceso continuo tiene muchos sistemas decontrol

• Control de nivel en depósitos• Control de flujo en tuberías

– Cuerpo humano:• A nivel microscópico: planta industrial y red de transporte connumerosos sistemas de control• A nivel macroscópico: control de la temperatura corporal

– Sistema económico mundial• ¿Objetivo?, ¿Variables de control?, ¿Perturbaciones?

Clasificación: Lazo abierto o cerrado

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.1. . - Sistema de control en Lazo abierto.

Aquellos en los que la variable de salida (variable controlada) notiene efecto sobre la acción de control (variable de control).• Características– No se compara la salida del sistema con el valor deseado de lasalida del sistema (referencia).– Para cada entrada de referencia le corresponde una condición deoperación fijada.– La exactitud de la salida del sistema depende de la calibración delcontrolador.– En presencia de perturbaciones estos sistemas de control nocumplen su función adecuadamente.

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.1. . - Sistema de control en Lazo abierto.• Ejemplo:– Control en lazo abierto de un motor Dc controlador por campoo inductor.

Diagrama de bloques de un motor DC controlado por campo o inductor.

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.1. . - Sistema de control en Lazo abierto.El control en lazo abierto suele aparecer en dispositivos concontrol secuencial, en el que no hay una regulación de variablessino que se realizan una serie de operaciones de una maneradeterminada. Esa secuencia de operaciones puede venir impuestapor eventos (event-driven) o por tiempo (timedriven).Se programa utilizando PLCs.– Ejemplos:• Lavadora:

– Funciona sobre una base de tiempos– Variable de salida “limpieza de la ropa” no afecta al funcionamiento de lalavadora.

• Semáforos de una ciudad– Funcionan sobre una base de tiempo–Variable de salida “estado del tráfico” no afecta la funcionamiento delsistema.

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.• Definición: sistema de control en lazo cerrado– Aquellos en los que la señal de salida del sistema (variablecontrolada) tiene efecto directo sobre la acción de control(variable de control).

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.Definición: control retroalimentado– Operación que en presencia de perturbaciones tiende a reducirla diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada dereferencia. Esta reducción se logra manipulando alguna variablede entrada del sistema, siendo la magnitud de dicha variable deentrada función de la diferencia entre la variable de referencia yla salida del sistema.

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.• Ej: Reloj de agua– Probablemente el primer sistema de retroalimentación creadopor el hombre.– Inventado por Ctesibios de Alejandria (Egipto, aprox. 260 a.c.)

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.• Clasificación

– Manuales: controlador operador humano– Automático: controlador dispositivo• Neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o digital (microprocesador).

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.• Clasificación

– Manuales: controlador operador humano– Automático: controlador dispositivo• Neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o digital (microprocesador).

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.• Ejemplo– Control de temperatura de un intercambiador de calor usandovapor como medio calefactor

3.- Control en lazo abierto y cerrado.

3.2. . - Sistema de control en Lazo Cerrado.• Conversión de manual a automático– Reemplazar el operario por un controlador automático en el que sepueda fijar la señal de referencia.– Acoplar un transductor (elemento que transforma un tipo de señal enotra) al elemento que mide la temperatura de forma que la señal desalida del transductor se introduzca al elemento controlador y sea delmismo tipo que la señal de referencia.– Reemplazar la válvulade vapor manual por unaautomática y conectar lasalida del controlador a laentrada de control de la

válvula de regulación.

3.- Control en lazo abierto y cerrado.