Servosistemas 2º Bto
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Este documento presenta conceptos básicos de control de sistemas. Define variables controladas y manipuladas, y describe los elementos clave de un sistema de control de lazo cerrado como sensores, transductores, amplificadores y actuadores. También explica conceptos como señales de entrada, referencia y error, así como perturbaciones. Finalmente, introduce ideas sobre representación de sistemas mediante diagramas de bloques y el análisis de estabilidad.
Servosistemas 2º Bto
- 2. Índice Definiciones Regulador de Watt Plantas, Procesos y Sistemas Representación por bloques Control de Lazo cerrado y de Lazo abierto Señales y Perturbaciones Diagramas de bloques Simplificación de Diagramas de bloques Función de Transferencia Estabilidad de Sistemas
- 3. Definiciones La variable controlada es la cantidad o condición que se mide y controla. Normalmente la variable controlada es la salida del sistema. Las variables manipuladas son cantidades o condiciones modificadas por el elemento de control, a fin de mantener la variable controlada.
- 4. Definiciones Control significa: 2. hacer uso de variables manipuladas, para… 1. medir el valor de la variable controlada,… 3. obtener la desviación del valor medido respecto al valor deseado, y… 4. corregir o limitar esa desviación.
- 5. Regulador de Watt Variable Controlada: Velocidad de giro Variables manipuladas: Separación de contrapesos Altura del anillo Altura de la palanca Apertura de la válvula
- 6. Plantas, Procesos, Sistemas Planta: cualquier objeto físico que deba controlarse (horno, reactor químico, vehículo espacial, máquina de vapor, …). Proceso: cualquier operación o conjunto de operaciones que deban controlarse (procesos químicos, económicos, biológicos,…). Sistema: una combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo.
- 7. Elementos del sistema * Sensor o captador: realiza la medida de una magnitud * Transductor: transforma la magnitud medida en otro tipo de magnitud * Amplificador: usado en ocasiones para tener una señal más potente * Actuador: ejerce acciones correctivas
- 8. Regulador de Watt Sensor: bolas Transductor: cuadrilátero articulado Amplificador: palanca Actuador: válvula de vapor
- 9. Representación esquemática n0 : velocidad deseada - señal de referencia ε: error - diferencia de velocidades
- 10. Control de lazo cerrado Es un control retroalimentado, en presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida del sistema y una entrada de referencia. Sólo se especifican las perturbaciones no previsibles, ya que las predecibles o conocidas, se compensan en el diseño del sistema (p.ej. dilatación por calor).
- 11. Control de lazo abierto Son los sistemas de control en los que la salida no tiene efecto sobre la señal de control.
- 12. Señales * Entrada de mando: cualquier acción externa que condiciona el funcionamiento de la planta (ej. la puesta en marcha) * Señal de referencia: valor que se quiere mantener * Señal controlada o Salida: el valor real que se obtiene * Señal actuante o Error: diferencia entre la señal de referencia y la salida
- 13. Señales: Perturbaciones Una perturbación es una señal que tiende a afectar adversamente el valor de la salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema, se le denomina interna, mientras que una perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada.
- 14. Señales
- 15. Lazo cerrado vs. Lazo abierto El cerrado es un sistema relativamente insensible a perturbaciones externas y a variaciones internas de parámetros del sistema. es posible utilizar componentes relativamente imprecisos y económicos, y lograr la exactitud de control requerida en determinada planta, cosa que sería imposible en un control de lazo abierto.
- 16. Lazo cerrado vs. Lazo abierto la estabilidad en el sistema de control de lazo abierto, es más fácil de lograr, ya que en él la estabilidad no constituye un problema importante. en los sistemas de lazo cerrado, la estabilidad sí es un problema importante, por su tendencia a sobrecorregir errores que pueden producir oscilaciones de amplitud constante o variable.
- 19. Asociación de bloques En serie En paralelo
- 20. Asociación de bloques Realimentación en lazo cerrado
- 21. Transposición de comparadores Hacia la derecha Hacia la izquierda
- 22. Transposición de bifurcaciones Hacia la derecha Hacia la izquierda
- 24. Estabilidad del sistema Respuesta de la variable de salida ante una perturbación La función de transferencia del sistema determina si éste es estable o inestable
- 25. Estabilidad del sistema Ecuación característica SISTEMA INESTABLE SI LAS RAÍCES DE LA ECUACIÓN CARACTERÍSTICA TIENEN PARTE REAL POSITIVA
- 26. Estabilidad del sistema RAÍCES POSITIVAS cuando: Algún coeficiente bi es nulo Los coeficientes bi tienen distintos signos
- 27. Estabilidad del sistema MÉTODO DE ROUTH Cuando ningún coeficiente es nulo y todos tienen igual signo, hay que asegurarse de que no hay raíces positivas
- 28. Método de Routh bn bn-2 bn-4 .... bn-1 bn-3 bn-5 .... A1 A2 A3 .... B1 B2 .... .... .... X1 ESTABILIDAD = EN LA 1ª COLUMNA TODOS TIENEN IGUAL SIGNO Coeficiente de mayor potencia Coeficiente intermedios Términos derivados 0b·sb·sb....·sb·sb·sb·sb 01 2 2 3n 3n 2n 2n 1n 1n n n =+++++++ − − − − − −
- 29. Términos derivados X = bn-1 ·bj - bn ·bj-1 bn-1
- 30. FIN José Ramón López - 2012