Control Retroalimentado

INTRODUCCIÓN.

En los sistemas de control realimentados o sistemas de control de lazo cerrado se alimenta al controlador la señal de error de actuación, que es la diferencia entre la señal de entrada y la salida de realimentación a fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor conveniente.

Es decir que estos sistemas toman una muestra a la salida del proceso y corrigen, de ser necesario, las variables que así lo requieran para disminuir alguna diferencia hasta un valor adecuado.

Una de las maneras de conseguir este objetivo es por medio de los Controladores PIB (Proporcional, Integral, Diferencial) con los cuales se logra alcanzar estos valores, cada uno con un tiempo y dominio de Laplace, así como de un diagrama de bloques propio.

Estos controladores se implementan con la finalidad de lograr la estabilidad del proceso de manera que a una señal de entrada le corresponda una de salida conjugada.

Por lo anterior un Controlador PIB debe tener una sintonización adecuada en función de las características del Lazo de Control, para lo cual existen los métodos de lazo abierto y los métodos de lazo cerrado.

Lo anterior se aborda brevemente en este Resumen pero de forma más detallada, de manera que se entiendan algunos de los conceptos generales, formulaciones matemáticas y métodos que describen los Lazos de Control Retroalimentado.

RESULTADOS.

CONTROL RETROALIMENTADO.

Los sistemas de control realimentados se denominan también sistemas de control de lazo cerrado. En la práctica, los términos control realimentado y control en lazo cerrado se usan indistintamente. En un sistema de control en lazo cerrado, se alimenta al controlador la señal de error de actuación, que es la diferencia entre la señal de entrada y la salida de realimentación (que puede ser la señal de salida misma o una función de la señal de salida y sus derivadas o/y integrales) a fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor conveniente. El término control en lazo cerrado siempre implica el uso de una acción de control realimentando para reducir el error del sistema. [1]

Figura 1. Diagrama del Funcionamiento de un Sistema de Control de Lazo Cerrado o de Realimentación. [2]

1. LAZO DE CONTROL RETROALIMENTADO

Los Sistemas de Control de Lazo Cerrado son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias:

- Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.

- Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.

- Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.

Sus características son:

• Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.

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

• Su propiedad de retroalimentación.

• Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.

Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua que utilizamos para bañarnos. Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad de un depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan a la membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca se encuentre del nivel máximo.

ELEMENTOS BÁSICOS [4]

1. Elemento de comparación: Este elemento compara el valor requerido o de referencia dela variable por controlar con el valor medido de lo que se obtiene a la salida, y produce una señal de error la cual indica la diferencia del valor obtenido a la salida y el valor requerido.

2. Elemento de control: Este elemento decide que acción tomar cuando se recibe una señal de error.

3. Elemento de corrección: Este elemento se utiliza para producir un cambio en el proceso al eliminar el error.

4. Elemento de proceso: El proceso o planta, es el sistema dónde se va a controlar la variable.

5. Elemento de medición: Este elemento produce una señal relacionada con la condición de la variable controlada, y proporciona la señal de realimentación al elemento de comparación para determinar si hay o no error.

Figura 2. Elementos de un Sistema de Control de Lazo Cerrado.

2. CONTROLADORES PID [5]

CONTROLADOR DE TRES TÉRMINOS [6]

El marco de señal de las entradas y salidas para el controlador de tres términos se muestra en la Figura siguiente, y se utiliza para tratar los tres términos del controlador PID.

El Control Proporcional.

El control proporcional se denota por la P del controlador PID. Se utiliza cuando la acción del controlador es para ser proporcional a la magnitud del error de la señal del proceso

Las representaciones del tiempo y el dominio de Laplace para el control proporcional es:

Donde la ganancia proporcional se denota kP. La figura muestra los diagramas de bloques para un Controlador Proporcional.

El

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