INTRODUCCION AL CONTROL AUTOMATICO

tomado de las notas de clase: Alexander Ramirez Politecnico Colombiano JIC Medellín 2017

 
¿QUE ES UN SISTEMA DE CONTROL?
 una aproximación puede mostrarse en la siguiente figura
 
Resultado de imagen para sistema de control
         fuente: https://gabriellacayo.files.wordpress.com/2011/07/sistema-de-control.jpg
En la figura, las salidas deben cumplir algunos comportamientos esperados “objetivos”. El sistema de control deberá actuar o tener la capacidad de cumplir con los objetivos manipulando ciertas variables las cuales permitirán controlar las variables de salida.
 
LAS VARIABLES CONTROLADAS SON EN GENERAL:
-PRESION
-TEMPERATURA
-FLUJO
-NIVEL
 
las anteriores son consideradas VARIABLES DE INSTRUMENTACIÓN.
 
la combinación de varias áreas aplicadas de la ingeniería han generado la necesidad de controlar otras variables como:
-altitud
-velocidad
-posición
-desplazamiento
-humedad
-corriente
-ph
-viscocidad
-altitud
-luminosidad.
OBJETIVOS A CUMPLIR: generalmente se definen como funciones objetivo que relacionan el desempeño del controlador. Por ejemplo:
 
ERROR EN ESTADO ESTABLE
MÁXIMO SOBRE IMPULSO
TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO
CONSUMO ENERGETIVO
 
INDICE DE DESEMPEÑO: permite evaluar el desempeño de un sistema de control
 
UN POCO DE RESEÑA HISTÓRICA.
 
uno de los primeros trabajos significantes en el control automático por el regulador de velocidad centrífuga, lo implementó James Watt para el control de velocidad de una máquina de vapor. (siglo XVIII)
 
Minorsky trabaja en controladores automáticos para el guiado de embarcaciones. También se tiene evidencia del concepto de realimentación para controlar sistemas en el periodo 300AC donde se usaron mecanismos con flotador como reguladores.
Durante la década de los 40s los métodos de respuesta en frecuencia hicieron posible el diseño de controladores en lazo cerrado.
Ziegler Nichols estabeció en la década de los 40s reglas para la sintonización de controladores.
 
Durante el año 1950 el diseño de controladores se centró en el desarrollo y uso de los métodos en el plano “S” en especial el lugar geométrico de las raices.
Entre 1960 y 1980 se investigó el control óptimo, el control adaptativo y el control de sistemas complejos además de la introducción de la inteligencia artificial aplicada a los sistemas de control.
 
En 1990, las empresas de fabricación orientadas a la exportación, le apuntan al control automático.
 
DEFINICIONES CLAVE
 
SISTEMA: es una totalidad conformada por elementos interrelacionados que persiguen un objetivo identificable o finalidad. Esta cantidad puede ser concreta o abstracta, natural o artificial. Por lo tanto los sistemas pueden ser: Físicos, Químicos, Económicos, Biológicos etc.
 
PLANTA: es cualquier objeto físico que se desea controlar: un horno eléctrico, un moto-generador, etc.
 
PROCESO: Se puede entender como una operación progresiva en la cual se presenta una serie de cambios que se suceden uno a otro en forma relativamente fija y que conducen a un resultado determinado.
 
VARIABLE CONTROLADA: Variable que se desea monitorear en un punto de operación bajo índices establecidos.
 
VARIABLE MANIPULADA: variable que se modifica y que es usada para mantener la variable controlada en el punto de operación deseado
 
PERTURBACIÓN: es una señal o acción que tiende a afectar negativamente la variable controlada.
 
las perturbaciones pueden ser internas o externas
 
PERTURBACIÓN INTERNA: afectada por la dinámica del sistema, degradación del sensor, degradación del controlador e incluso por desgaste mecánico.
 
PERTURBACIÓN EXTERNA: Afectada por el ruido, la vibración, condiciones ambientales pésimas, errores humanos, cambio en la referencia (set-point)
REALIMENTACIÓN: es la acción o efecto de retornar la salida nuevamente a la entrada para ejecutar tareas de comparación.
ERROR EN ESTADO ESTABLE: si la respuesta en estado estable de la salida no concuerda con la señal de referencia deseada, se dice que el sistema posee un error de este tipo 
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MÁXIMO SOBRE IMPULSO: lo determina en parte la acción de control. es el punto máximo de comportamiento de un sistema en estado transitorio que luego buscará estabilidad exactamente igual a la referencia.
 
TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO: tiempo necesario para que la respuesta del sistema esté dentro de un porcentaje de valor final, el recomendado es el 5%
 
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