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La finalidad de este problema es aplicar la teoría de control digital al análisis de control electrónico del problema de control de la relación estequeométrica aire-combustible para motores deautomóvil. Los fabricantes han invertido una cantidad de esfuerzo muy importante para cumplir los estándares de emisión de contaminantes de distintas dependencias gubernamentales. Los sistemas modernos estánformados por una máquina de combustión interna equipada con un dispositivo de limpieza denominado convertidor catalítico. Estos sistemas requieren el control de variables como la relaciónaire-combustible A/C de la máquina, el tiempo de ignición de las bujías, la recirculación de gases y la inyección de aire.
El problema del sistema de control considerado en este ejercicio tiene que ver con elcontrol de la relación aire-combustible A/C. En general, dependiendo de la composición del combustible y de otros factores, la relación estequeométrica A/C más común es 14.7 a 1; esto es, 14.7 g deaire por gramo de combustible. Una A/C mayor o menor que la estequeométrica provoca mayor concentración de hidrocarburos monóxido de carbono y nitrógeno en las emisiones.
Se propone un sistema decontrol para controlar la relación aire-combustible de modo que el valor de la variable deseada de salida sea mantenida por una señal de referencia dada. La figura P7.20 (a) presenta el diagrama de bloquesdel sistema propuesto. El sensor detecta la composición de mezcla de gases emitidos que ingresa al convertidor catalítico. El controlador digital detecta la diferencia o error entre las señalescomando y del sensor y calcula la señal de control necesaria para alcanzar la composición de gases deseada de las emisiones. La señal de perturbación se utiliza a fin de representar condiciones de operacióncambiantes o desconocidas, como variación en la temperatura, huedad, presión barométrica y composición del combustible. La variable de salida c(t) denota la relación real aire-combustible A/C....