Control avanzado

1. Control Digital

1. Control Digital ___________________________________________________ 1
1.1. Introducción ________________________________________________________ 2 1.2. Características del Control Digital ______________________________________ 4 1.3. ¿Porqué una teoría especial?___________________________________________ 5 1.4. SistemasDiscretos___________________________________________________

_ 7 1.5. Características Discretas Intrínsecas de los Sistemas ______________________ 8 1.6. Desarrollos Teóricos__________________________________________________ 9

2. Referencias_________________________________________________

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1.1. Introducción El control automático no se habría podido desarrollar sin un paso previo dado por loscontroladores con la aparición de los computadores digitales los que abrieron un campo muy amplio de avance. K. Åström hace una reseña de hitos históricos en el llamado control digital que hablan de esta evolución. Hasta el surgimiento de los sistemas digitales el único elemento de cálculo con que contaba la Ingeniería de Control eran los computadores analógicos electrónicos. Lo mismo ocurría con laimplementación de los reguladores. Estos se construían con elementos analógicos mecánicos, neumáticos o electrónicos. Pero el desarrollo de la electrónica y de los computadores digitales llevó a cambiar rápidamente la concepción. Los primeros computadores digitales fueron usados en sistemas de control de procesos extremadamente complejos. Con la reducción constante de los precios y tamaño, hoy seimplementan reguladores digitales individuales por lazo de control. Los computadores digitales son usados también como herramienta para el análisis y diseño de los sistemas automatizados. La automática o ciencia del control cuenta con elementos mucho más poderosos que en el pasado. Los computadores digitales están en constante progreso especialmente con los avances en la tecnología de la integración enmuy alta escala (VLSIT). Se esperan importantes cambios en los próximos años. En un primer momento se intentaba trasladar todos los algoritmos y mecanismos de diseño del campo analógico a los elementos digitales. Pero la teoría del control ha avanzado creando técnicas imposibles de implementar en forma analógica. Por lo tanto existen dos formas de analizar los sistemas discretos. Una, como unaaproximación de los reguladores analógicos, pero ésta es una visión pobre y los resultados a lo sumo son iguales a los obtenidos anteriormente. La segunda es ver a los sistemas discretos de control como algo distinto y de esta manera obtener conclusiones más poderosas. Un sistema discreto se inserta en el lazo de control a fin de reemplazar el regulador pero e1 proceso físico continúa siendocontinuo, en la mayoría de los casos de interés. La señal de salida se muestrea cada cierto tiempo (llamado período de muestreo) y se discretizada mediante un conversor analógico digital. Esta información es procesada y convertida nuevamente a analógica mediante un conversor digital analógico. Por lo tanto internamente, el computador se independiza del tipo de señal con que está trabajando y ve todas lasmagnitudes como una serie de valores discretos (de precisión finita). Por esto resulta cómodo trabajar con ecuaciones en diferencia en lugar de ecuaciones diferenciales como se hacía con los métodos analógicos.

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Analizando la historia del control digital se puede fijar como momento inicial los años '50 donde aparecen las primeras computadoras dedicadas al controlproceso. Eran muy grandes en cuanto a volumen, tenían un gran consumo y generalmente su fiabilidad no era muy grande. En 1956 se instala en la compañía Texaco un sistema que controla 26 caudales, 72 temperaturas y 3 composiciones. Este computador realizaba una suma en 1 ms y una multiplicación en 20 ms. Su tiempo medio entre fallas (TMEF ó MTBF) que mide la fiabilidad de un equipo era de 50 a 100...