Laboratorio Unidad 1

CONTROL DIGITAL
TEMA I. Introducción al Control Digital de Sistemas
• INTRODUCCIÓN. CONCEPTO DE CONTROL DIGITAL. • ARQUITECTURAS DE LOS SISTEMAS DE C.D. DE PROCESOS • PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE C.D. • ELEMENTOS DE ADQUISICIÓN Y CONVERSION. • TEORÍA BÁSICA DE MUESTREO.

Control Digital - © JAM 1998

1-1

Introducción
Sistema clásico de control con realimentación SISO(Single Input - Single Output):

ENTRADA x(t)

+ -

e(t) CONTROLADOR

m(t) SISTEMA

SALIDA

y(t)

ELEMENTO DE MEDIDA

Utilización del computador digital en el campo del control para: • Análisis y síntesis de sistemas de control. Herramientas para la simulación y cálculo de reguladores digitales. • Implementación de los propios sistemas de control por computador.
Muestras digitalesSEÑAL CONTINUA CONVERSOR A/D Muestras digitales CONVERSOR D/A SEÑAL CONTINUA

COMPUTADOR

Control Digital - © JAM 1998

1-2

Ventajas e inconvenientes del Control Digital
• Permite usar una gran variedad de estrategias de control, sin casi limitación en cuanto a complejidad. Cualquier modificación es de SW y no de HW. • Los sistemas de C.D. pueden realizar funciones adicionales además de laregulación, p.ej. vigilancia de límites, disparo de alarmas, tratamiento estadístico, etc. • Posibilitan el cambio automático del tipo de control de acuerdo con el punto de funcionamiento del sistema. • Posibilidad de comunicación con otros computadores de controladores digitales y/o con un computador central que puede supervisar y/o coordinar la regulación de todos los procesos: Sistema deControl Digital de Procesos. • Tratamiento de varias entradas/salidas simultáneamente. • Son más fiables, precisos, compactos y ligeros, y en general de menor costo. • Velocidad: los controladores digitales son mucho más lentos que los analógicos, sin embargo, hoy en día se desarrollan técnicas y sistemas digitales cada vez más rápidos ⇒ Un sistema de C.D. se puede utilizar siempre que la evolucióndel sistema o sus constantes de tiempo no sean del orden de segundos o microsegundos. • Muestreo y cuantificación: generan muchos errores que degradan la bondad de los cálculos. La compensación de dicha degradación es compleja respecto a analógicos. 1-3

Control Digital - © JAM 1998

Arquitectura de los Sistemas de C.D. de Procesos
• • Lo usual en el Control de Procesos son los sistemas MIMO(Multiple Input Multiple Output), múltiples variables de entrada y salida a controlar. Si éstas no están interrelacionadas, se pueden estudiar como SISO, pero lo normal es que estén interrelacionadas ⇒
– Encontrar la relación entre variables, para realizar el control teniéndola en cuenta. – Tratar de modificar el sistema o el mecanismo de control para eliminar dicha relación.

•

Control desistemas multivariables = Control de Procesos.
EM C C SISTEMA C C REF REF EM EM REF EM

REF

•

3 tipos de arquitecturas:

– Arquitectura para almacenamiento de datos.
– – Arquitectura de sistemas de Control Supervisado. Arquitectura de sistemas de Control Digital Directo (DDC) 1-4

Control Digital - © JAM 1998

Arquitectura para almacenamiento de datos.
• • Se almacenan en algúndispositivo del computador los valores de las variables Tratamiento secuencial de las señales, tras la conversión A/D, seleccionando en cada instante sólo una de las líneas mediante un multiplexor.
EM C C SISTEMA C C REF REF EM EM REF EM

REF lazos de control analógico MULTIPLEXOR

A/D

direcciones

Impresoras, pantallas, ....

COMPUTADOR

Alarmas

.......

Memorias MasivasConsola operador

Control Digital - © JAM 1998

1-5

Arquitectura de sistemas de Control Supervisado
• • El computador calcula los valores de referencia de las variables a controlar y los devuelve al sistema. Esta operación se lleva a cabo mediante un de-multiplexor.
EM C C SISTEMA C C REF REF EM

REF

EM REF

EM

MULTIPLEXOR direcciones A/D direcciones

DE-MULTIPLEXOR

D/A...