Investigacion De Ingenieria De Control Clasico.docx

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Instituto Tecnológico De Tuxtepec Ingeniería electromecánica TEMA 1. Sistemas de control Competencia específica a desarrollar:  Reconoce y organiza los conceptos de los elementos fundamentales de la teoría de control, para identificar los componentes fundamentales de sistemas electromecánicos.  Reconoce los sistemas de control en lazo cerrado y lazo abierto para identificar sistemas electromecánicos reales

Alumna: Arlette Moreno López Docente: Ing. Pedro Balderas Rodríguez San Juan Bautista Tuxtepec, Oaxaca a 13 de febrero del 2019

Introducción: El hombre ha utilizado herramientas para satisfacer sus necesidades. Por ejemplo, descubrió, quizá por casualidad, cómo obtener fuego para proporcionarse calor y cocinar sus alimentos. Hoy en día, se dispone de pequeños y económicos encendedores que permiten disponer inmediatamente de fuego. Si se los observa con atención, se verá que tienen una pequeña piedra, que cuando es rozada por la medita metálica que hacemos girar, desprende chispas que encienden el gas. En la actualidad lo encontramos, junto con un tanque de gas, una válvula que regula su salida, una entrada de oxígeno y hasta otra válvula de recarga formando parte de un sistema: el encendedor. Cada componente, por sí mismo, no puede proporcionar fuego, pero sí puede hacerlo el conjunto. Si se considera que " la Ingeniería es una actividad involucrada en la comprensión y el control de los materiales y las fuerzas de la naturaleza en beneficio de la humanidad”. En tal sentido el control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería y la ciencia, es decir, se ha convertido en una parte importante e integral en los sistemas de vehículos espaciales, en los sistemas robóticos, en los procesos modernos de fabricación y en cualquier operación industrial que requiera el control de temperatura, presión, humedad, flujo, etc.

1.-Lazo cerrado Los sistemas de control realimentados se denominan también sistemas de control en 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 señal de realimentación (que puede ser la propia señal de salida o una función de la señal de salida y sus derivadas y/o integrales), con el fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor deseado. El término control en lazo cerrado siempre implica el uso de una acción de control realimentado para reducir el error del sistema.

1.1 ¿Qué es automatización? El término automatización se refiere a una amplia variedad de sistemas y procesos que operan con mínima, incluso sin intervención, del ser humano. Un sistema automatizado ajusta sus operaciones en respuesta a cambios en las condiciones externas en tres etapas: mediación, evaluación y control. Hay tres clases muy amplias de automatización industrial: automatización fija, automatización programable y automatización flexible.

 La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, por tanto, se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto con rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Un posible inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado.  La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a las variaciones de configuración del producto; esta adaptación se realiza por medio de un programa (Software).  Por su parte la automatización flexible es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas poseen características de la automatización fija y de la automatización programada. Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora.

1.2 Ejemplo de aplicación de un control de nivel en automático DTI y bloques.

2. Sistemas no lineales y linealización Un sistema es no lineal si no se aplica el principio de superposición. Por tanto, para un sistema no lineal la respuesta a dos entradas no puede calcularse tratando cada entrada a la vez y sumando los resultados. Aunque muchas relaciones físicas se representan a menudo mediante ecuaciones lineales, en la mayor parte de los casos las relaciones reales no son verdaderamente lineales. De hecho, un estudio cuidadoso de los sistemas físicos revela que incluso los llamados «sistemas lineales» sólo lo son en rangos de operación limitados.

En la práctica, muchos sistemas electromecánicos, hidráulicos, neumáticos, etc., involucran relaciones no lineales entre las variables. Por ejemplo, la salida de un componente puede saturarse para señales de entrada grandes. Puede haber una zona muerta que afecte a las señales pequeñas. (La zona muerta de un componente es un rango pequeño de variaciones de entrada a las cuales el componente es insensible.) Puede ocurrir una no linealidad de la ley cuadrática en algunos componentes. Por ejemplo, los amortiguadores que se utilizan en los sistemas

físicos pueden ser lineales para operaciones a baja velocidad, pero pueden volverse no lineales a altas velocidades, y la fuerza de amortiguamiento puede hacerse proporcional al cuadrado de la velocidad de operación. Linealización de sistemas no lineales: En la ingeniería de control, una operación normal del sistema puede ocurrir alrededor de un punto de equilibrio, y las señales pueden considerarse señales pequeñas alrededor del equilibrio. (Debe señalarse que hay muchas excepciones a tal caso.) Sin embargo, si el sistema opera alrededor de un punto de equilibrio y si las señales involucradas son pequeñas, es posible aproximar el sistema no lineal mediante un sistema lineal. Este sistema lineal es equivalente al sistema no lineal, considerado dentro de un rango de operación limitado. Tal modelo linealizado (lineal e invariante con el tiempo) es muy importante en la ingeniería de control.

2.1 Desglose matemático Con la finalidad de obtener un modelo matemático lineal para un sistema no lineal, se supone que las variables sólo se desvían ligeramente de alguna condición de operación. Considérese un sistema cuya entrada es x(t) y cuya salida es y(t). La relación entre y(t) y x(t) se obtiene mediante

La técnica de linealización presentada aquí es válida alrededor de la condición de operación. Sin embargo, si las condiciones de operación varían ampliamente, tales ecuaciones linealizadas no son adecuadas y deben manejarse ecuaciones no lineales. Es importante recordar que un modelo matemático determinado, que se use en el análisis y el diseño, puede representar con precisión la dinámica de un sistema real para ciertas condiciones de operación, pero puede no ser preciso para otras.

2.2 Ejemplo de linealización

Conclusión. La tecnología de control la cual también le podemos nombrar como control automático nos ayuda al estudio de cómo hacer que las máquinas funcionen solas, sin la intervención humana es decir da paso la aplicación y mejoramiento de las nuevas tecnologías. El control automático nos ha permitido automatizar la fabricación de muchos productos, evitando así que las personas realicen tareas repetitivas o peligrosas y haciendo que su producción sea más económica y sobre todo segura para los trabajadores por lo tanto se puede deducir que nuestra economía actual está basada en gran medida en la automatización y el futuro también depende mucho del uso que se le dé.

Bibliografía. [1] Ogata, K., Ingeniería de Control Moderna 3ª edición, Prentice Hall, 1998 [2] Anderson, P.M. & Fuad, A.A. Power System Control and Stability. Second Edition. IEEE Press. [3] Kundur, P. Power System Stability and Control. Mc Graw Hill, 1999.