Introduccion a los sistemas de control

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Introducción a los Sistemas de Control

Organización de la presentación
- Introducción a la teoría de control y su utilidad - Ejemplo simple: modelado de un motor de continua que mueve una cinta transportadora. - Necesidad del controlador (Ejemplo PID). - Implementación digital - Conclusiones

Mecatrónica
• Unión inteligente de disciplinas: mecánica, electrónica, control, etc...
Desde laperspectiva de regulación automática la mecatrónica puede ser vista como la interrelación de disciplinas de forma natural. (mecánica, hidráulica, neumática...- electrónica, microcontroladores, electrónica de potencia…, química, teoría de control, procesado de señal, etc..).

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control Introducción: definiciones básicas

Teoría de control: estudia elcomportamiento dinámico de un sistema respecto a ordenes de entrada y/o perturbaciones Sistema: conjunto de elementos relacionados entre si de forma que modificaciones en la magnitud de uno de ellos influye en el resto Variables: magnitudes que definen el comportamiento del sistema

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Introducción: idea básicas del funcionamiento

Control en lazoabierto:

Control en lazo cerrado: (esquema más simple)

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Introducción

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Clasificación de los sistemas y disciplinas de la teoría de control

• Continuos/discretos • Causales/no causales • Lineales/no lineales • Invariantes/variantes en el tiempos • Univariables/multivariables •Deterministas/estocásticos • Parámetros concentrados/ /distribuidos • ····

• Control continuo • Control discreto • Control clásico/moderno • Control lineal/no lineal • Control robusto • Control òptimo • Control adaptativo • ...

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Objetivos básicos de la regulación automática

• Conseguir que la variable controlada siga una referencia:servosistema

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Objetivos básicos de la regulación automática

• Anular la acción de las perturbaciones sobre la variable controlada

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Realización de un sistema de control

• Análisis de la planta a controlar Modelado. Linealización. Análisis dinámico. Simulación no lineal. • Diseño del sistema acontrolar Especificaciones y calidad. Diseño del regulador.
• Análisis del sistema completo

Análisis dinámica. Simulación no lineal. • Realización Selección de componente. Construcción y ensayo. Diseño del modelo industrial. Ensayo del modelo industrial.

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Sistemas Lineales

• Modelo

• Propiedad de linealidad

Mecatrónica: perspectivade la teoría de control

Sistemas lineales. Función de transferencia

En general:

E.D.L. T. Laplace + C.I.=0

Función de transferencia

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Sistemes Lineals

Superposición

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Sistemas No Lineales

• Sistemas con saturación

• Sistemas con histéresis

• Sistemas con zona muerta•Sistemas on-off

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Linealización de sistemas

• Linealización entorno a un punto de trabajo (P.T.)

• Ventaja: trabajar con sistemas lineales
• Inconvenientes: (1) errores fuera del P.T.

(2) Cambia el P.T., cambia el modelo

Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control

Modelado del sistema

Mecatrónica: perspectiva de lateoría de control

Motor de continua controlado por armadura (I)
Rm Lm KmIm Jm Jo

θm
Vi Km ω Bωm

Modelo de motor CD
Vi: Tensión en la armadura Im: Corriente en la armadura Rm: Resistencia eléctrica Lm: Inductancia eléctrica Km: Constante de fuerza electromotriz Jm: Momento de inercia de la armadura

Cinta transportadora

Jo: Momento de inercia cinta trans. B: Coeficiente de...
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