Control Digital

C O N T R O L

D I G I T A L / P R O F .

S A T U R N O

S A R M I E N T O

CAPITULO

1

Conceptos Básicos y Terminologías

A
Muestreador. Mantenedor.

Quí discutiremos una serie de conceptos básicos, terminologías y herramientas de análisis, que son de suma importancia para desarrollar la asignatura. También definiremos el problema objeto de nuestro estudio.

Palabras - ClaveSeñal analógica, señal discreta y señal digital. Control analógico y control digital. Referencia o comando. Algoritmo de control, Ecuación En Diferencia Lineal.

Convertidor A/D y convertidor D/A. Portadora y Moduladora.

Mecanismo de conversion Ano log ico − Digital

Mecanismo de conversion Digital − Ana log ico

R( s )

E (s)
HOLD
−

+

T

A/ D

COMPUTADOR E.E.D.L.

D/ AHOLD

U C (s)

PLANTA O PROCESO

Y ( s)

T

B( s )

Sensor Transmisor

1

C A P I T U L O

1 :

C O N C E P T O S

B Á S I C O S

Y

T E R M I N O L O G Í A S

1.

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL.

1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA.
El estudio de control digital que desarrollaremos es, principalmente, para sistemas de control de lazo cerrado (FeedbackControl Systems), en los cuales la respuesta dinámica del proceso a controlar es nuestra mayor consideración en el diseño Una estructura típica del sistema de control que ocupará nuestra mayor atención es mostrada en la figura N° 1-1. Esta figura nos ayudará a definir la notación básica que usaremos, y permitirá introducir varias características que distinguiremos en control digital en comparacióncon control continuo.

Mecanis mo d e control
r ( KT )
+

p L (t )

e( KT )
−

PC COMPUTADOR DIGITAL E.E.D.L.

uC ( KT )

D/ A

uC (t )

PLANTA O PROCESO

y (t )

Reloj

b( KT )

A/ D

b(t )

Sensor Transmisor

FIG. N ° 1 −1: Sistema de control tipico a estudiar

n(t )

Notación: r uC y e pL n PC A/D D/A : : : : : : : : : Señal de referencia o comando, entradadel sistema Señal de control Variable controlada, señal de salida del sistema Señal de error del sistema Señal de perturbación en la planta Señal de ruido en el sensor Computador digital, donde reside el algoritmo de control Convertidor analógico-digital Convertidor digital-analógico

2

C A P I T U L O

1 :

C O N C E P T O S

B Á S I C O S

Y

T E R M I N O L O G Í A S

Elproceso a ser controlado, algunas veces referido como planta, puede ser cualquier proceso físico industrial conocido, cuya Respuesta Satisfactoria requiera “Acción de Control”. Por RESPUESTA SATISFACTORIA entendemos que la salida de la planta sea forzada a seguir (Track) la señal de referencia r(t) a pesar de la presencia de perturbaciones en la planta pL(t) y a pesar de ruidos n(t) en el sensor.También es esencial que dicho seguimiento ocurra aun si la dinámica de la planta debe cambiar durante la operación. El proceso de mantener la salida y(t) muy cercana a la referencia r(t), incluyendo el caso donde r = 0, es referido por lo general como proceso de REGULACIÓN. Un sistema que tiene buena regulación, aun en presencia de señales de perturbación, se dice que tiene buen RECHAZO DEPERTURBACIONES. Un sistema que tiene buena regulación en la fase de cambios en los parámetros de la planta se dice que tiene BAJA SENSIBILIDAD a estos parámetros. Un sistema que tiene ambas cosas buenas, es decir, un buen rechazo a las perturbaciones y una buena sensibilidad ante los cambios de los parámetros de la planta es llamado sistema ROBUSTO. En el computador, generalmente, reside un algoritmo decontrol en forma de ECUACIÓN EN DIFERENCIA LINEAL (E.E.D.L.), la cual representa la correspondiente LEY DE CONTROL a usar para conseguir el fin deseado: que y(t) sea forzada a seguir r(t). A este dispositivo lo llamaremos CONTROLADOR. El tiempo que tarda el computador en adquirir los datos del proceso, almacenar estos datos en memoria, ejecutar el algoritmo de control en cuestión y dar respuesta al...