FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DE CONTROL.

Fundamentos de Sistemas de Control

Resumen de la sección: En esta sección introductoria, se establecen los conceptos fundamentales en sistemas de control. Se define la ingeniería de control como la necesidad del hombre de mejorar su estándar de vida a través de la automatización de tareas. Se presentan los términos clave: proceso, planta, control y sistema.

Concepto de Proceso

• Un proceso consiste en las diferentes fases que ocurren en un fenómeno natural o actividad específica con cambios de estado.

• Ejemplos incluyen procesos eléctricos, mecánicos, manufactura, energía, transporte y comunicaciones.

Concepto de Planta

• Una planta es un conjunto de equipos o elementos que interactúan entre sí para realizar una operación específica.

• Ejemplos incluyen plantas eléctricas, químicas, hidroeléctricas y nucleares.

Concepto de Control

• El control es una estrategia que verifica lo que ocurre en comparación con lo que debería ocurrir.

• Si hay una diferencia, se toman acciones para corregirla.

Concepto de Sistema

• Un sistema es un conjunto organizado de elementos y reglas que contribuyen a generar un resultado.

• Los sistemas pueden tener parámetros constantes o variables en el tiempo.

Concepto de Sistema de Control

• Un sistema de control permite ejecutar procesos bajo ciertas condiciones corrigiendo desviaciones mediante parámetros establecidos como referencia y aplicando métodos y acciones reguladoras.

• Ejemplo: sistema de control nivel en un tanque donde se mide el nivel deseado y se ajusta mediante una válvula.

Características de los Sistemas de Control

Resumen de la sección: En esta sección, se profundiza en las características de los sistemas de control, incluyendo parámetros y variables, y cómo determinan el comportamiento del sistema.

Parámetros y Variables

• Los parámetros son características constantes del sistema.

• Las variables son características que cambian con el tiempo.

• Estos parámetros y variables determinan el comportamiento del sistema.

Modelo Básico de un Sistema

• Un sistema consta de elementos de transformación, entrada y salida.

• Los parámetros y variables intervienen en la modificación de la entrada respecto a la salida.

Concepto de Control

• El control es una estrategia que verifica lo que ocurre con respecto a lo que debería ocurrir.

• Se ejecuta un algoritmo de control basado en la comparación entre la realidad y el objetivo establecido.

• La acción resultante del procesamiento emite una salida para corregir las diferencias.

Estrategia de Control

Resumen de la sección: En esta sección, se define la estrategia de control como una forma de verificar lo que ocurre en un proceso y tomar acciones para corregir cualquier diferencia entre lo real y lo deseado.

Definición de Estrategia de Control

• La estrategia de control verifica lo que ocurre con respecto a lo que debería ocurrir.

• Si no hay concordancia, se toman acciones para corregir la diferencia.

Ejecución del Algoritmo

• Se compara la realidad del proceso con el objetivo establecido.

• Se ejecuta un algoritmo de control basado en esta comparación.

Generación de Salida

• El procesamiento basado en el algoritmo de control emite una salida.

• Esta salida ejecuta la acción de control necesaria para corregir las condiciones del proceso.

Sistema de Control y Regulación

Resumen de la sección: En esta sección, se define el sistema de control como aquel que permite que los procesos se ejecuten bajo ciertas condiciones, corrigiendo desviaciones mediante parámetros establecidos como referencia y aplicando métodos y acciones reguladoras.

Definición de Sistema de Control

• Un sistema de control permite que los procesos se ejecuten bajo ciertas condiciones.

• Corrige desviaciones utilizando parámetros establecidos como referencia.

• Aplica métodos y acciones reguladoras para garantizar las condiciones deseadas en el proceso.

Ejemplo: Sistema de Control de Nivel

• Se muestra un ejemplo con un tanque donde se desea mantener un nivel específico.

• Se utiliza un medidor para medir el nivel real y enviarlo al sistema regulador.

• El regulador compara la realidad con la referencia y genera una señal para manipular una válvula y ajustar las condiciones del tanque.

Funcionamiento de un sistema de control

Resumen de la sección: En esta sección se explica el funcionamiento básico de un sistema de control, incluyendo los elementos y variables involucrados.

Elementos básicos de un sistema de control

• El proceso es el objeto o elemento a regular, donde se producirán los cambios.

• Los instrumentos se dividen en tres categorías: medidor, controlador y actuador.

• El medidor permite visualizar el comportamiento de la variable del proceso.

• El controlador evalúa las condiciones y emite acciones de control.

• El actuador ejecuta la acción directa sobre el proceso.

Variables en un sistema de control

• La variable controlada es aquella que se desea mantener bajo ciertas condiciones.

• La variable manipulada es modificada intencionalmente para influir en la variable controlada.

• La variable de referencia es el valor deseado al cual se quiere llegar con la variable controlada.

• La variable de perturbación son desviaciones ajenas al sistema que afectan la variable controlada.

Diagrama de proceso en un sistema de control

• Ejemplo: Sistema de control del nivel del agua en un tanque.

• Elementos:

• Proceso: Tanque

• Variable Controlada: Nivel del agua

• Variable Referencia: Nivel deseado

• Variable Manipulada: Flujo de entrada al tanque

• Elementos adicionales: Medidor (flotador), Actuador (flotador), Controlador (persona)

Cambios en el sistema

• Si cambiamos algunos elementos del sistema anterior:

• Proceso sigue siendo el tanque

• Variable controlada sigue siendo el nivel de agua

• Variable manipulada ahora es el flujo de salida del tanque

• Medidor cambia, se requiere un observador (persona)

• Actuador sería una válvula para modificar la variable manipulada

• Controlador sería una persona que vincula la medición con la actuación

Conclusiones y reflexiones

Resumen de la sección: Se presentan conclusiones y reflexiones sobre los sistemas de control.

• Los sistemas de control son fundamentales para regular variables en diferentes procesos.

• Los elementos básicos incluyen proceso, instrumentos y variables.

• La elección de los elementos depende del tipo de sistema y las necesidades específicas.

• Es importante considerar las variables controladas, manipuladas, de referencia y perturbación.

• Los cambios en los elementos pueden afectar el funcionamiento del sistema y requerir diferentes configuraciones.