Diseño de un Sistema de Control

El objetivo fundamental de analizar un sistema de control es facilitar su diseño. El Diagrama de Bloques es el primer paso porque representa el modelo matemático del sistema que queremos analizar y mejorar. La dinámica de un proceso lineal controlado puede representarse por el diagrama de bloques de la Figura 10-1:

La mayoría de los sistemas de control se construyen para que el vector de salida y(t) cumpla con ciertas especificaciones que definen que debe hacer el sistema y cómo hacerlo de una manera deseada. Dichas especificaciones son únicas para cada aplicación individual. Estabilidad relativa, precisión en estado estable (error) y respuestas transitoria son las especificaciones más utilizadas en el mercado. El problema esencial involucra determinar la señal de control U(t) dentro de un intervalo prescrito para que se satisfagan las especificaciones requeridas por el cliente. La profesora Emma Delgado de la Universidad de Vigo, resume los objetivos básicos de un sistema de control de la siguiente manera:

Un sistema de control puede estar a lazo abierto o a lazo cerrado. Para entender esta diferencia debemos poner atención al efecto que tiene la salida en la acción de control del sistema (Ogata, 1998). Si la salida influye en la acción de control, el sistema está a lazo cerrado. En cambio, si la salida no afecta la acción de control, estamos en presencia de un sistema de control a lazo abierto (Sistema de control a lazo abierto – Electromecánico).

La variable controlada es la cantidad o condición que se mide o se controla. La variable manipulada, o variable de control, es la cantidad o condición que el controlador modifica para afectar el valor de la variable controlada.

Luego de conocer las especificaciones de un sistema de control, el ingeniero debe diseñar una configuración fija de dicho sistema y el lugar donde el controlador estará colocado en relación con el proceso controlado, lo que involucra además diseñar los elementos que conforman el controlador, es decir, determinar los parámetros del controlador. Debido a que la mayoría de los esfuerzos de control involucran la modificación o compensación de las características de desempeño mostradas por el sistema durante el análisis de respuesta transitoria y respuesta en estado estable, al diseño de una configuración fija también se le llama compensación.

En definitiva, el arte y ciencia de diseñar sistemas de control puede resumirse en tres pasos, lo que nos conlleva a nuestros siguientes temas:

1. Determinar que debe hacerse y cómo hacerlo
   1. Estabilidad de un sistema de control
   2. Respuesta Transitoria de un Sistema de Control
   3. Error en estado estable de un sistema de control
2. Determinar la configuración del controlador
   1. PID – Acciones Básicas de Sistemas de Control
   2. PID – Efecto de las acciones de control Integral y Derivativo
   3. PID – Diseño y configuración del controlador
3. Determinar los parámetros del controlador

Fuentes:

1. Control Systems Engineering, Nise
2. Sistemas de Control Automatico Benjamin C Kuo
3. Modern_Control_Engineering, Ogata 4t
4. dinamica_de_sistemas
5. Emma Delgado, Universidad de Vigo

Escrito por: Larry Francis Obando – Technical Specialist – Educational Content Writer.

Se hacen trabajos, se resuelven ejercicios!!

WhatsApp:  +34633129287  Atención Inmediata!!

También puedes consultar:

1. • Examen resuelto de sistema de control
   • Sistema de control a lazo abierto – Electromecánico (English version)
   • La Transformada de Laplace
   • Diagrama de Bloques – Ingeniería de Control (English version)
   • Diagrama de bloques – Problemas resueltos – Sistema MRA – Catálogo 8
   • La función de transferencia a partir de la gráfica – Respuesta escalón
   • Ejercicio de diagrama de bloques a partir de la Transformada de Laplace
   • Ejercicio de Diagrama de bloques a partir de representación en variables de estado 
   • Representación de un sistema en variables de estado
   • Ejercicio de Función de Transferencia a partir de representación en Variables de Estado
   • Convertir la Función de Transferencia en Variables de Estado (English version)
   • Respuesta Transitoria de un Sistema de Control
   • Análisis de respuesta transitoria – Problemas resueltos – Catálogo 9
   • Salida de un sistema de control en Estado Estable
   • Simulación de Respuesta Transitoria con Matlab
   • Respuesta transitoria de un sistema de control Prototipo
   • Sistema de primer orden – Respuesta Transitoria (English version)
   • Servomotores – Respuesta transitoria de un sistema de control de posición
   • Transient Response Specifications – Control System (English)
   • First and second order system (English)
   • Sistema de 2do orden subamortiguado (English Versión)
   • Ejemplo 1 – Respuesta Transitoria de sistema masa-resorte-amortiguador
   • Ejemplo 1 – Respuesta transitoria de un sistema electromecánico (English)
   • Estabilidad de un sistema de control (English version)
   • Ejercicio de Estabilidad de un sistema de control – 3 casos – Simulación en Matlab
   • Error en estado estable de un sistema de control (English version)
   • Error en estado estable para sistemas con realimentación no unitaria
   • Ejemplo error en estado estable para dos entradas: Escalón y Rampa
   • Error en estado estable estable – problemas resueltos – catálogo 10
   • El diagrama de Bode – Gráfica de respuesta en frecuencia (English version)
   • Respuesta forzada a una entrada exponencial utilizando el Diagrama de Bode
   • Formulario de examen resuelto – Diagrama de Bode
   • La función de transferencia a partir del diagrama de Bode (English version)
   • Diagrama de Nyquist (English version)
   • Criterio de Nyquist para analizar la estabilidad de un sistema de control (English version)
   • Ejemplo de análisis de estabilidad con diagrama de Nyquist – Matlab
   • Ejemplo 1 – Error en estado estable de un sistema de control con realimentación unitaria
   • Ejemplo 2 – Error en estado estable de un sistema de control con realimentación no unitaria
   • Linealización de sistemas no lineales (English Version)
   • Ejemplo 1 – Linealización de sistemas no lineales (English version)
   • El lugar geométrico de las raíces de un sistema de control – 1era. parte. 
   • El lugar geométrico de las raíces de un sistema de control – 2da. parte. 
   • El lugar geométrico de las raíces con Matlab
   • Sketching Root Locus with Matlab – Control Systems (English)
   • PID – Acciones básicas de sistemas de control
   • Efecto de añadir un Zero – Diseño de Sistema de control (English version)
   • Controlador PD – Proporcional Diferencial – Sistemas de Control (English version)
   • Diseño de un Controlador PD utilizando SISOTOOL de Matlab
   • PID – Efectos de las acciones de control Proporcional, Integral y Derivativo de un Sistema de Control
   • Control Proporcional de un Sistema de Control – PID
   • Control Integral de un Sistema de Control – PID
   • Control Proporcional-Integral de un Sistema de Control – PID
   • Controlador PI – Proporcional Integral – Sistemas de Control
   • PID – Diseño con el controlador PI (Proporcional-Integral)
   • Diseño de la respuesta transitoria de un sistema de control vía LGR – Compensación en Cascada (English version)
   • Diseño de un compensador PD para alcanzar un sobrepaso de 16%  (English version)
   • PID – Diseño con el controlador PD (Proporcional-Diferencial)
   • Ejemplo 1 – Diseño de un controlador PD (Proporcional-Diferencial) – (English version)
   • Diseño del error en estado estable de un sistema de control vía LGR – Compensación en Cascada – (English version)
   • PI Controller – Proportional Integral – Control System
   • Diseño de un compensador PI para lograr un error en estado estable igual a cero
   • Design a PI compensator to yield a steady-state error equal to zero – Control System (English)
   • PID – Study of the proportional action (English)
   • PID – Diseño y configuración del controlador
   • Ejemplo 1 – Diseño de un controlador PI  (English version)

Mentoring Académico / Emprendedores / Empresarial.

Copywriting, Content Marketing, Tesis, Monografías, Paper Académicos, White Papers (Español – Inglés)

Escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad Simón Bolívar, Valle de Sartenejas.

Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central de Venezuela, Caracas.

Escuela de Turismo de la Universidad Simón Bolívar, Núcleo Litoral.

Contact: Caracas, Quito, Guayaquil, Jaén – Telf. 34633129287

WhatsApp: +34633129287…

email: dademuchconnection@gmail.com

Twitter: @dademuch

FACEBOOK: DademuchConnection

Atención: Si lo que Usted necesita es resolver con urgencia un problema de “Sistema Masa-Resorte-Amortiguador” (encontrar la salida X(t), gráficas en Matlab del sistema de 2do Orden y parámetros relevantes, etc.), o un problema de “Sistema de Control Electromecánico” que involucra motores, engranajes, amplificadores diferenciales, etc…para entregar a su profesor en dos o tres días, o con mayor urgencia…o simplemente necesita un asesor para resolver el problema y estudiar para el próximo examen…envíeme el problema.. le entrego la respuesta en digital..