LOS SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICOS

La utilización de sistemas automáticos con el objetivos de controlar determinado procesos ha sido un reto a lo largo de la historia de la humanidad. El control de un proceso industrial por medios automáticos, se conoce como automatización. Se utiliza para conseguir

• Aumentar la produccion
• Reducir los costes de fabricación
• Mejorar la calidad del producto o del proceso de fabricación

Un sistema de control automático es una interconexión de elementos que forman una determinada configuración del sistema. El sistema de control toma la energía de una fuente externa y tiene como finalidad proporcionar una respuesta deseada, para realizar un determinado proceso, en función de una órdenes de mando o consigna. 

Los sistemas de control pueden ser de lazo abierto y de lazo cerrado.

1.-SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO ABIERTO.

Es un sistema de control en el que cada elemento actúa sobre otro. Mediante un selector de consigna, que proporciona la señal de entrada o variable de referencia, puede ajustarse la salida o variable controlada al valor deseado. El elemento de accionamiento es gobernado por un sistema preactuador. Se define ganancia del sistema a la relación entre la salida y la entrada. La característica principal de los sistemas de control en lazo abierto es que la variable de salida no tiene influencia sobre la variable de entrada. Por este motivo son sistemas muy sensibles a perturbaciones.

La ganancia G= Salida/Entrada

2.- SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO CERRADO.

Si, ante una perturbación, las modificaciones de la variable controlada se mantienen dentro de unos límites admisibles en el proceso tecnológico considerado, es conveniente utilizar un sistema de control en lazo abierto. Si no es así, será necesario realizar una realimentación entre la variable de salida y la de entrada. Dichos sistemas se conocen como sistemas en bucle o lazo cerrado.

El transductor es un elemento capaz de convertir la señal física generalmente en una señal eléctrica. El conjunto comparador+ regulador se suele conocer como controlador. El proceso es la acción que puede estar sujeta a perturbaciones y que se desea controlar. La salida es la señal controlada. El captador es un elemento que compara la salida con la consigna y da lugar una señal de error que deberá ser controlada o regulada.

Según esto, la salida Y(s)  = G (s) E(s). Donde G(s) representa la ganancia del proceso. Pero por otro lado E(s)= X-Y*H(s). En donde X(s) es la entrada y H(s) la ganancia del captador o unidad de medida. Agrupando términos el resultado final es

G`(s) (ganancia total del proceso) = G(s) / 1+G(s) H(s)

PROBLEMA

Suponga un sistema de control con realimentación para regular la velocidad de un motor de corriente continua. La ganancia de la acción es 150 1/min V y el factor de realimentación es B= 0.01 V min. Se pide

a) Hacer la representación gráfica del sistema de control
Corresponde al sistema en lazo cerrado que se ha representado en este post.

b) Calcular la ganancia del sistema (sol 60 1/V min)
Se utiliza la expresión  H(s) (ganancia total del proceso) = G(s) / 1+G(s)*H(s),  se sustiruyen los datos del problema G`(s) = 150 / 1+ 150*0.01 = 150 / 1+1,5 = 150 /2,5 = 60 1/V min

c) El valor que hay que ajustar la tensión para conseguir 500 rpm (sol 8,33 V)

Si nos fijamos en las unidades de G`(s) y en las de 500 rpm, resulta que 

n/ G`(s) = 500 rpm /60 (1/V min) = 8,33 V.

Para entender el motivo hay que conocer cuál es la variable que se quiere controlar (velocidad de giro del motor) y mediante qué parametro. En un motor electrico cuando mayor es la tensión suministrada mayor es la velocidad.