Control Automatico

Sistemas de Control Automático. Guía 5

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Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Sistemas de Control Automático. Lugar de ejecución: Instrumentación y Control (Edificio 3, 2da planta). Se hará en dos sesiones.

Controladores tipo P, PI y PID
Objetivos específicos
• • • • • Demostrar la operación de los controladores P, PI y PID. Identificar las características de cadacontrolador a partir de la respuesta de salida en la planta. Ajustar y calibrar un controlador tipo PID a partir del método de tanteo para conseguir mejores parámetros de respuesta. Identificar las características de cada controlador a partir de la respuesta de salida en la planta. Calibrar los diferentes tipos de controladores en un punto óptimo de estabilidad y velocidad por el método deZiegler-Nichols.

Materiales y equipo
• • • • • • • • • • • • • • • • • 1 COMPUTADORA CON MATLAB Y SIMULINK. 1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN ±15 VCD [SO3538-8D]. 1 REFERENCIA DE VOLTAJE [SO3536-5A]. 1 AMPLIFICADOR DE POTENCIA [SO3536-7Q]. 1 SISTEMA CONTROLADO DE TEMPERATURA [SO3536-8T]. 1 MÓDULO CON BOMBA [SO3536-9H]. 1 SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL [SO3536-9K]. 1 GRAFICADOR X-Y Y-t (PLOTTER). 1 VOLTÍMETRO DEBOBINA MÓVIL [SO5127-1H]. 1 INDICADOR DE TEMPERATURA [SO5127-1V]. 1 CONVERTIDOR DE PRESION A VOLTAJE [SO3535-7U]. 20 PUENTES. 1 SWITCH. 5 HOJAS DE PAPEL MILIMETRADO (El estudiante debe traerlas). 1 CONTROL PID [SO3536-6B] (o en su lugar 1 SUMADOR [SO3536-6A] y 1 CONTROL PROPORCIONAL [SO3536-5T]. 1 DIVISIÓN DE ORDEN SUPERIOR. VARIOS CABLES.

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Sistemas de Control Automático. Guía 5Introducción teórica
Un sistema de control puede ser representado gráficamente por un diagrama de bloques, tales diagramas de bloques indican la interrelación existente entre los distintos componentes del sistema. En un diagrama de bloques, todas las variables del sistema se enlazan entre si por medio de bloques funcionales. El bloque funcional, o simplemente bloque, es un símbolo de la operaciónmatemática que el sistema produce a la salida sobre la señal de entrada. Una flecha hacia adentro del bloque indica la entrada y la que se aleja del bloque indica la salida. Debe notarse que la magnitud de la señal de salida del bloque será la señal de entrada multiplicada por la función de transferencia del bloque. Un componente importante dentro de un diagrama de bloques es el denominado punto de suma(figura 5.1). Su símbolo, un círculo con una cruz, indica la operación suma. El signo “+” ó “-“ expresa si la señal ha de sumarse o restarse.

Figura 5.1. Diagrama de bloques de un sistema de control típico. En controles industriales es muy común encontrar los siguientes 5 tipos de reguladores: • Dos posiciones (ON-OFF). • Proporcional (P). • Proporcional-Integral (PI). • Proporcional-Derivativo(PD). • Proporcional Integral Derivativo (PID).

Sistemas de Control Automático. Guía 5

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Control Proporcional. La función de transferencia entre la salida del controlador u(t) y la señal de error e(t) es:

U (s) = KP E (s)
Donde KP se denomina ganancia proporcional. Otro parámetro importante en la acción de este controlador, es la denominada banda proporcional que expresa que tangrande será la acción de control ante una señal de error en la entrada, y es igual a:

BP =
Control Proporcional – Integral.

1 KP

El valor de salida del controlador proporcional varía en razón proporcional al tiempo en que ha permanecido el error y la magnitud del mismo, su función de transferencia es:

Donde KP es la ganancia proporcional y T N se denomina tiempo de acción integral. Ambosvalores son ajustables. El tiempo integral regula la velocidad de acción de control, mientras que una modificación en KP afecta tanto a la parte integral como a la parte proporcional de la acción de control.

Control Proporcional – Derivativo. Por lo general, una gran pendiente en e(t) en un sistema lineal correspondiente a una entrada escalón considerable produce un gran sobreimpulso en la...