Control digital

1.Elementos Principales de un sistema de control de Datos Discretos.

Muestreador

Filtro

Proceso Controlado

El muestreador es un mecanismo que entrega un tren de pulsos cuya amplitud corresponde a los valores de la señal análoga a muestrear en el instante que se produce el muestreo.

e(t)

e(t)

t

t

0
Señal de entrada continua al muestreador

0
Salida discreta delmuestreador

Ejemplo de Sistema de Control Digital

Comando
+ +

Prefiltro
Altitud
-

A/D

Control Digital

DA

Proceso Controlado

º

1


S

Giroscopio Transduct. Posición

Control automático para un eje para el pilotaje automático de un avión.

Comando
+

Prefiltro Altitud
-

A/D

Control Digital

DA

Proceso Controlado

º
1 S



Retenedor

T1Giroscopio

Retenedor

T2

TX Posición

Sistema con muestreo múltiple
Los muestreadores adquieren muestras de la señal con frecuencia constante, se cumple un periodo de muestreo.

Los retenedores mantienen el valor de la señal retenida hasta que llega un nuevo valor correspondiente a una nueva muestra.

La Bucla Típica de Control Realimentada
W (T ) R(KT )
+
-

ˆ e( KT )Computador Digital

 (KT )

DA

 (T )
Actuador

Planta Proceso

c(T )

Reloj

ˆ e( KT )
A/ D Sensor

N (T )

Funciones de un Computador de Proceso
Tratamiento (Data Login): • Recoger la máxima información sobre el funcionamiento del proceso.

• Medición de variables y parámetros.
• Pretratamiento: - Normalizar - Convertir unidades

- Linealizar parámetrosProcesamiento: - Cálculos - Análisis estadística

- Almacenamiento en dispositivos
- Presentación en plantilla o impresora

•Supervisión:

- Alarmas: verificar el correcto funcionamiento del proceso - aviso de falla.

- Asistencia: facilitar las operaciones normales del operador. - Indicación de acciones a ejecutar. •Presentación: entrega información importante para la toma de decisiones en laoperación de mando y control. CUANTIZACIÓN: En el proceso de conversión A / D o el proceso de representar una señal en un número finito de estados discretos, la precisión depende del # de bits de la palabra de cuantización.

Muestra

Cuantización en tiempo

Cuantización en amplitud

Codificación

Se define un nivel de cuantización Q que corresponde a la distancia entre dos niveles adyacentesde decisión.

Q
X = señal análoga. Xq = señal digital

Rango de plena escala

n = # de bits de la palabra de cuantización.

2

n

El error de redondeo es:

e(t )  X  X q

Xq


q

q 2q 3q

X

X

Selección del Periodo de Muestreo.
El teorema del muestreo especifica que una señal de tiempo continua con componentes de frecuencia hasta WC rad/seg, teóricamente puedeser reconstruida sin distorsión si se muestrea a una velocidad mayor de 2WC rad/seg. En procesos con constantes de tiempo mayores se podrá utilizar un tiempo de muestreo más grande. Debe tenerse en cuenta:

a) El equipo de medida: se recomienda diseñarlos con una Wcorte = ancho de banda de red cerrada.
b) El rechazo a las perturbaciones: Se recomiendan frecuencias de muestreo entre 5 y 20 vecesel ancho de banda de la respuesta al ruido en red abierta. En la medida en que se exijan tiempo de muestreo más altos, se requiere de conversores y microprocesadores más rápidos.

c)

La calidad del control: Generalmente disminuye con periodos de muestreos largos. Muestrear entre 8 y 10 veces durante el ciclo de oscilación amortiguada en la señal, si el sistema es sub-amortiguado. Muestrearde 8 a 10 veces la frecuencia del ancho de banda de red cerrada, el límite inferior teórico es 2. Muestrear de 8 a 10 veces durante el tiempo de subida si es sobreamortiguado.

-

-

-

Tipos de Señales
Señal de Tiempo Continuo:
c(t ) c(t )

t

t

(a)

(b)

Es una señal que tiene valores para todo instante de tiempo. Señal Análoga:
c(t )

Es una señal de continuo con un...