Acciones Basicas De Control.

Ing. Electromecánica.

Instrumentación y Regulación Automática.

Acciones Básicas de Control.

Ochoa Armenta Daniel Gilberto.

Prof.: Ing. Alberto Fonseca Beltrán.

9/Marzo./2012.

1.-INTRODUCCIÓN

En los inicios de la era industrial, el control de los procesos se llevó a cabo mediante tanteos basados en la intuición y en la experiencia acumulada. Un caso típico es elcontrol de acabado de un producto en el horno donde el operario era realmente el “instrumento de control” que juzgaba la marcha del proceso por el color de la llama, por el tipo de humo, el tiempo transcurrido y el aspecto del producto y decidía así el momento de retirar la pieza; en esta decisión influía muchas veces la suerte, de tal modo que no siempre la pieza se retiraba en las mejorescondiciones de fabricación. Más tarde el mercado empezó a exigir mayor calidad en las piezas fabricadas lo que condujo al desarrollo de teorías para explicar el funcionamiento del proceso, de las que derivaron estudios analíticos que a su vez permitieron realizar el control de la mayor parte de las variables de interés en los procesos.

2.-ACCIONES DE CONTROL
La acción de control se refiere a como seemplea la señal de actuación u (t) en los elementos de control (controlador o regulador) para lograr la corrección de la salida.
Los sistemas industriales se emplean uno o una combinación de los siguientes tipos de controladores:

1. - Acción de Control proporcional (P)
2. - Acción de Control proporcional-derivativo (PD)
3. - Acción de Control proporcional-integral-derivativo (PID)

Acontinuación se analiza cada uno de ellos.

3.-CONTROL PROPORCIONAL (P)
En este tipo de control la relación entre la salida del controlador u (t) y la señal de error e (t) es:

O dicho con palabras "la acción de control es proporcional a la señal de error" y la función de transferencia es por consiguiente, una constante:

Donde Kp se denomina ganancia proporcional.
Cualquiera que sea elmecanismo real y la forma de aplicar la potencia a los accionamientos, el controlador proporcional es en esencia un amplificador de ganancia ajustable, ya que existe una relación lineal continua entre el valor de la variable controlada y la posición del elemento final de control. Veamos cómo reacciona un sistema al ser excitado por un escalón de amplitud A. Analizaremos la respuesta en régimenestacionario a entrada escalón, tanto para el sistema en bucle abierto, como para el sistema en bucle cerrado. En bucle abierto, a una señal de entrada en escalón de amplitud A, el proceso responde con una salida:

Y aplicando el teorema del valor final, la salida en régimen permanente será

En bucle cerrado, con realimentación unitaria y añadiendo el controlador proporcional, la respuesta en estadoestacionario yss a un escalón es:

Se observa que para valores altos de Kp la salida del sistema prácticamente seguirá a la señal de referencia, en efecto:

Luego un aumento de la ganancia del controlador permite REDUCIR el error en estado estacionario. Sin embargo, para poder eliminar el error en estado estacionario es necesario que la función de transferencia en lazo abierto contenga algúnelemento integrador (polo en s = 0) y el sistema sea estable, y el controlador proporcional no añade al sistema ningún elemento integrador, luego el control proporcional NO PERMITE ELIMINAR el error en régimen estacionario.
Además, la utilización de valores altos de la ganancia para Kp puede provocar:
• La aparición de saturación en algunos elementos, haciendo que el sistema entre en régimen nolineal.
• La inestabilidad del sistema en algunos casos.
En conclusión, si el sistema, debido a su naturaleza, requiere la eliminación de estos inconvenientes resulta necesario combinar la acción de control proporcional con otras alternativas.

3.-ACCIÓN DE CONTROL DERIVATIVA
La acción de control derivativa genera una señal de control proporcional a la derivada de la señal de error:

Una de...