Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de...
Transcript of Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de...
![Page 1: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/1.jpg)
Introducción al modelado de Sistemas de ControlSistemas de Control
![Page 2: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/2.jpg)
Introducción
• Qué es un sistema?.– Un sistemaes un conjunto de elementos interrelacionados
sometido a una serie de estímulos o señales de entradaante los que responde mediante una serie de señales de salida.salida.
Entradas SalidasSistema
![Page 3: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/3.jpg)
Sistema de control en lazo abierto
![Page 4: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/4.jpg)
Sistema de control en lazo cerrado
![Page 5: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/5.jpg)
Sistema de control en lazo cerrado
![Page 6: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/6.jpg)
Sistemas de control
• Tipo especial de sistemas en los que se pretende conseguir un comportamiento determinado de las señales de salida actuando sobre las señales de entrada.entrada.– Esquema clásico en bucle cerrado o en realimentación.
SistemaControl+
-
![Page 7: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/7.jpg)
• Ejemplo.– Sistema de aire acondicionado.
• Pretende mantener una temperatura estable en el interior de un recinto cerrado.
• Mecanismos para actuar: calentar/enfriar.
• Señal de referencia ajustable.
• Sensores.
• Posibles perturbaciones.
![Page 8: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/8.jpg)
Bloques fundamentales
![Page 9: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/9.jpg)
Bloques fundamentales
![Page 10: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/10.jpg)
Combinación de bloques básica
![Page 11: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/11.jpg)
• Ejemplo (cont.).
+ Control
Td: Temp.
deseada
AcciónTm<Td: calentar
Tm>Td: enfriar
+
-Control
SensorTm: Temp.
de la vivienda
![Page 12: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/12.jpg)
ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL REALIMENTADO
![Page 13: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/13.jpg)
Elementos de un sistemas de control
Controlador+ PlantaActuador
Referencia
Comparador
Error Control Acción Salida
Controlador+
-
Sensor
PlantaActuador
Medida
![Page 14: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/14.jpg)
• La Planta.
Controlador+-
Sensor
PlantaActuador
Referencia
Comparador
Error Control Acción Salida
Medida
– Sistema físico que se desea controlar.– Sistema físico que se desea controlar.• Recibe como entrada la acción de control y produce la salida
(señal a controlar).
• Normalmente su comportamiento sólo es modificable a través de las señales de entrada.
• Puede estar sometido a perturbaciones.
• Modelado: G(s) (función de transferencia).
![Page 15: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/15.jpg)
• El sensor.
Controlador+-
Sensor
PlantaActuador
Referencia
Comparador
Error Control Acción Salida
Medida
– Sistema de medida.– Sistema de medida.• Transforma la señal de salida a una magnitud (medida)
interpretable por el esquema de control.
• Fuente de información para el sistema, debe poseer una elevada exactitud y fidelidad.
• Modelado: Gs(s) (función de transferencia).
![Page 16: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/16.jpg)
• El comparador.
Controlador+-
Sensor
PlantaActuador
Referencia
Comparador
Error Control Acción Salida
Medida
– Evaluación del error.– Evaluación del error.• Compara la señal de medida con la referencia establecida para el
sistema de control, generando la señal de error.
• Elemento simple, debe ser preciso.
![Page 17: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/17.jpg)
• El controlador.
Controlador+-
Sensor
PlantaActuador
Referencia
Comparador
Error Control Acción Salida
Medida
– Estrategia de control.– Estrategia de control.• Transforma la señal de error en una señal de control aplicando una
determinada estrategia.
• Donde reside la “inteligencia” del sistema de control.
• De su diseño depende el buen funcionamiento del sistema global (asumiendo datos de entrada correctos).
• Modelado: Gc(s) (función de transferencia).
![Page 18: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/18.jpg)
• El actuador.
Controlador+-
Sensor
PlantaActuador
Referencia
Comparador
Error Control Acción Salida
Medida
– Etapa de potencia.– Etapa de potencia.• Transforma la señal de control en una acción que puede ser
interpretada por la planta.
• Modelado: Ga(s) (función de transferencia).
![Page 19: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/19.jpg)
Subsistemas
Controlador+ PlantaActuador
Referencia Salida
Cadena directa
Controlador+
-
Sensor
PlantaActuador
Cadena de realimentación
![Page 20: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/20.jpg)
Controlador+
-PlantaActuador
Referencia Salida
Zona de baja energía Zona de alta energía
Sensor
![Page 21: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/21.jpg)
PC/µC+
-PlantaD/A
Referencia Salida
Dominio discreto Dominio continuo
A/D
![Page 22: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/22.jpg)
Ejemplos de sistemas de control
– Control manual:
• El elemento de control es un operador humano.
– Algunos ejemplos serían una persona que conduce unautomóvil, cocinero preparando un plato, operarioautomóvil, cocinero preparando un plato, operariomanipulando una grúa.
– Control de procesos:
• Aire acondicionado de una casa, nivel de agua en undepósito, control del pH en un cultivo de algas.
![Page 23: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/23.jpg)
– Servosistemas:
• Posición del brazo de un robot, piloto automático de unavión, posicionamiento de la cabeza en un disco duro.
– Sistemas biológicos:
• Sistema predador-presa, señalar con el dedo,transpiración,aperturay cierredela pupila.transpiración,aperturay cierredela pupila.
– Sistemas económicos:
• Empresa, mercado de valores.
![Page 24: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/24.jpg)
Cuándo es necesaria la compensación?
– Inestabilidad.
– Oscilación excesiva.
– Lentitud.– Lentitud.
– Sensibilidad ante perturbaciones.
– Error en régimen permanente.
![Page 25: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/25.jpg)
– Repuesta inestable:
• La salida del sistema no está acotada.
![Page 26: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/26.jpg)
– Repuesta oscilatoria:
• La salida del sistema presenta picos de oscilación queno son admisibles.
![Page 27: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/27.jpg)
– Repuesta lenta:
• La salida del sistema tarda mucho en alcanzar el valordeseado.
![Page 28: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/28.jpg)
– Error en régimen permanente:
• La salida del sistema no se estabiliza en el puntodeseado.
– Repuesta ruidosa:
• La salida del sistema se ve afectada por perturbaciones.
![Page 29: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/29.jpg)
Tipos de compensación
– Compensación en serie.
– Compensación en paralelo o en realimentación.
– Compensacióndeperturbaciones.– Compensacióndeperturbaciones.
– Compensación de entrada/salida
![Page 30: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/30.jpg)
– Compensación en serie:
• El controlador se sitúa en serie con la planta.
Controlador+ PlantaReferencia Salida
Controlador+
-Planta
![Page 31: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/31.jpg)
– Compensación en paralelo:
• El controlador se sitúa en la cadena de realimentación.
+ PlantaReferencia Salida
Controlador
+
-Planta
![Page 32: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/32.jpg)
– Compensación de perturbaciones:
• El controlador trata de anular el efecto de algunaperturbación.
Controlador
Referencia Salida
Perturbación
+
-Planta
Referencia Salida
![Page 33: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/33.jpg)
– Compensación de entrada:
Controlador+
-Planta
Referencia Salida
– Compensación de salida:
Controlador+
-Planta
Referencia Salida
![Page 34: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/34.jpg)
Función de transferencia
![Page 35: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/35.jpg)
Función de transferencia
![Page 36: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/36.jpg)
Ejemplos
![Page 37: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/37.jpg)
Ejemplos
![Page 38: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/38.jpg)
Ejemplos
![Page 39: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/39.jpg)
Ejemplos
![Page 40: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/40.jpg)
Ejemplos
![Page 41: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/41.jpg)
Ejemplos
![Page 42: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/43.jpg)
Draw simple block diagrams for the control systems
![Page 44: Introducción al modelado de Sistemas de Control · Introducción al modelado de Sistemas de Control. Introducción • Qué es un sistema?. – Un sistema es un conjunto de elementos](https://reader033.fdocuments.ec/reader033/viewer/2022053016/5f192ec28bdc2943fa174366/html5/thumbnails/44.jpg)
Draw simple block diagrams for the control systems