Controladores hidráulicos y neumaticos

Controladores hidráulicos
Excepto para los controladores neumáticos de baja presión, rara vez se ha usado el aire comprimido para el control continuo del movimiento de dispositivos que tienen masas significativas sujetas a fuerzas de carga externas. Para estos casos, por lo general se prefieren los controladores hidráulicos.

El uso de la circuitería hidráulica en las máquinas-herramienta,los sistemas de control de aeronaves y operaciones similares se ha extendido debido a factores tales como su positividad, precisión, flexibilidad, una alta razón de peso-potencia, su rápido arranque, paro y reversa, que realiza con suavidad y precisión, así como la simplicidad de sus operaciones.
Ventajas:
1. El fluido hidráulico funciona como lubricante, además de disipar el calor generado enel sistema hacia un intercambiador de calor conveniente.
2. Los actuadores hidráulicos de un tamaño comparativamente pequeño pueden desarrollar fuerzas o pares grandes.
3. Los actuadores hidráulicos tienen una velocidad de respuesta más alta para arranques, paros e inversiones de velocidad rápidos.
4. Los actuadores hidráulicos operan sin daño bajo condiciones continuas, intermitentes,invertidas y de pérdida de velocidad.
5. La disponibilidad de actuadores lineales y rotacionales aporta flexibilidad al diseño.
6. Debido a los bajos escurrimientos en los actuadores hidráulicos, la disminución de la velocidad cuando se aplica una carga es pequeña.
Desventajas:
1. No es tan sencillo contar con la potencia hidráulica como con la potencia eléctrica.
2. El costo de un sistema hidráulicopuede ser más alto que el de un sistema eléctrico comparable que realice una función similar.
3. Existen riesgos de incendio y explosión, a menos que se usen fluidos resistentes al fuego.
4. Debido a que es difícil mantener un sistema hidráulico libre de escurrimientos, el sistema tiende a ser complicado.
5. El aceite contaminado puede provocar fallas en el funcionamiento adecuado de unsistema hidráulico.
6. Como resultado de las características no lineales y otras condiciones complejas implícitas, el diseño de los sistemas hidráulicos complejos es muy complicado.
7. Por lo general, los circuitos hidráulicos tienen características deficientes de amortiguamiento. Si un circuito hidráulico no se diseña en forma adecuada, pueden ocurrir o desaparecer fenómenos inestables, dependiendode las condiciones de operación.
 Controladores hidráulicos integrales
El servomotor hidráulico, en esencia es un amplificador y actuador de la potencia hidráulica, controlado por una válvula piloto.

Si el ancho del área es menor que el puerto de la manga de la válvula, se dice que esta última es subtraslapada. Las válvulas sobretraslapadas son más anchas que el puerto. Una válvula sintraslape tiene un área cuyo ancho es idéntico al del puerto. (Si la válvula piloto no es una válvula sin traslape, los análisis de los servomotores hidráulicos se vuelven muy complicados.)

Suposiciones para el problema:
El fluido hidráulico es incompresible
La fuerza de inercia del pistón de potencia y de la carga es insignificante (en comparación con la fuerza hidráulica del pistón de potencia).La válvula piloto no tiene traslape 
La velocidad del flujo del aceite es proporcional al desplazamiento dela válvula piloto. 


Debido a la superposición de que el flujo de aceite q es proporcional al desplazamiento x de la válvula piloto:

Sustituyendo la Ec. 2 en la Ec. 1:

Aplicando la transformada de Laplace:

Acomodando:




Controladores hidráulicos proporcionales
Ahora semodificara para obtener un controlador proporciona mediante un enlace de retroalimentación.
Función de transferencia:

Considerando operaciones normales:







Amortiguadores con controlador PI
El diagrama de bloques de un amortiguador es:

Simplificando el diagrama de bloques y asumiendo una operación normal:



Amortiguadores con controlador PD

A partir del diagrama de...