SIMULACIN DE SISTEMAS DE CONTROL

Qu es un Sistema de Control?Un Sistema de Control est definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.

Finalidad de un Sistema de ControlLa finalidad de un sistema de control es conseguir, mediante la manipulacin de las variables de control, un dominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos valores prefijados (consigna).

Los Sistemas de Control deben cumplir los siguientes requisitos:Garantizar la estabilidad y, particularmente, ser robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.Ser tan eficientes como sea posible, segn un criterio preestablecido.Ser fcilmente implementables y cmodos de operar en tiempo real con ayuda deun ordenador.

CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL SEGN SU COMPORTAMIENTO

SISTEMA DE CONTROL DE LAZO ABIERTOEs aquel sistema en que solo acta el proceso sobre la seal de entrada y da como resultado una seal de salida independiente a la seal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentacin hacia el controlador para que ste pueda ajustar la accin de control. Es decir, la seal de salida no se convierte en seal de entrada para el controlador.

Diagrama de bloque para sistema de control en lazo abierto

CARACTERSTICASSon sencillos y de fcil concepto. Nada asegura su estabilidad ante una perturbacin. La salida no se compara con la entrada. Son afectados por las perturbaciones. stas pueden ser tangibles o intangibles. La precisin depende de la previa calibracin del sistema.

Ejemplos de Sistemas de Control de Lazo AbiertoLavadora.

La tubera de agua de los hogares.

Horno a gas.

Una cafetera.

SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADOEs el sistema en el que la seal de salida se realimenta a la entrada, para contrarrestar los cambios en la salida debido a cambios experimentados por la seal de entrada o por perturbaciones externas al sistema.

La retroalimentacin es una de las caractersticas de estos sistemas, sobre todo la retroalimentacin negativa. Aunque la retroalimentacin positiva se usa en algunos sistemas.

Es imprescindible en las siguientes circunstancias:Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.- Una produccin a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.- Vigilar un proceso que es especialmente duro en algunos casos y requiere una atencin que el hombre puede perder fcilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.

Diagrama de bloques para Sistema de Control de Lazo Cerrado

CARACTERSTICASSon complejos, pero amplios en cantidad de parmetros.

La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.

Su propiedad: retroalimentacin.

Son ms estable a perturbaciones y variaciones internas.

Ejemplos de Sistemas de Control de Lazo CerradoAscensor.

Aire Acondicionado.

Piloto Automtico de las aeronaves.

Sistema de posicionamiento de un telescopio.

CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL EN FUNCIN DEL TIEMPO

DE TIEMPO CONTINUOSi el modelo del sistema es una ecuacin diferencial, y por tanto el tiempo se considera infinitamente divisible. Las variables de tiempo continuo se denominan tambin analgicas.

DE TIEMPO DISCRETOSi el sistema est definido por una ecuacin de diferencias. El tiempo se considera dividido en perodos de valor constante. Los valores de las variables son digitales (sistemas binario, hexadecimal, etc), y su valor solo se conoce en cada perodo.

DE EVENTOS DISCRETOSSi el sistema evoluciona de acuerdo con variables cuyo valor se conoce al producirse un determinado evento.

MODELADO DE UN SISTEMA DE CONTROLEl modelado de un sistema de control se lleva a cabo mediante tres representaciones o modelos:

Ecuaciones diferenciales, integrales, derivadas y otras relaciones matemticas.

Diagrama de bloques.

Diagrama de flujo de anlisis.

HERRAMIENTAS PARA EL MODELADO MATEMTICO DE UN SISTEMA DE CONTROL

Trasformada de LaplaceSe aplica para la solucin del modelado matemtico de los Sistemas de Control de Tiempo Continuo. Esta se define para una seal X(t) de la siguiente manera:

Trasformada ZSe aplica para la solucin del modelado matemtico de los Sistemas de Control de Tiempo Discreto. Esta se define para una seal X[n] de la siguiente manera:

FUNCIN DE TRANSFERENCIAUna funcin de transferencia es un modelo matemtico que a travs de un cociente relaciona la respuesta de un sistema (modelada) a una seal de entrada o excitacin (tambin modelada). Se determina por la siguiente expresin:

Algunos software utilizados para la simulacin de Sistemas de ControlMATLAB (SIMULINK)

JAVA

LABVIEW

ECOSIMPRO

MODELADO DE SISTEMA DE LLENADO DE UN TANQUE

MODELADO DE SISTEMA DE LLENADO DE UN TANQUECaudal de salidaCaudal Acumulado=Qi(s) +Qo(s)H(s)Qo(s)Qi(s) Qo(s)Caudal de entrada

GRACIAS POR SU ATENCIN.