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5. Diseño de sistemas de control en el dominio frecuencial

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5. Diseño de sistemas de control en el dominio frecuencial
5.1 Introducción
El diseño de los parámetros de los controladores que se han desarrollado hasta el momento se ha
basado en técnicas temporales, efectuando las especificaciones del diseño a nivel temporal, mediante
el máximo sobreimpulso, el tiempo de establecimiento, etc.Estas especificaciones se han trasladado al
plano de Laplace, posibilitando el uso de las herramientas y técnicas de diseño disponibles en este
plano. No obstante, en el diseño realizado se ha tenido pleno conocimiento de las características de la
planta o proceso que se pretende controlar, pues sin este conocimiento el diseñador no tiene ningún
indicativo de la forma de llevar a cabo el controladecuado del sistema, lo cual se extiende a aquellos
sistemas de los que se desconoce la función de transferencia o en los que ésta es difícil de caracterizar.
Para estos sistemas, una alternativa de diseño consiste, en primer lugar, en obtener información de la
planta o proceso mediante su respuesta frecuencial, que es posible obtener de una manera
experimental. Posteriormente, se puede realizar eldiseño del controlador mediante técnicas de diseño
basadas en la respuesta frecuencial del sistema que hay que controlar. En este tema se pretende
explicar las diferentes técnicas de diseño que utilizan la respuesta frecuencial como base, cuyas
características, márgenes de fase y de ganancia, ancho de banda y ganancia en continua, permitirán
realizar el diseño de los controles más adecuados parauna planta determinada.
Aunque hasta el momento se ha utilizado el término "controlador" para definir al conjunto de acciones
que se utilizan para actuar sobre el proceso; el término más empleado en la bibliografía existente es el
de "compensador", de manera que es frecuente referirse al control PI como compensador PI, y al
control PID como compensador PID, etc.
En este tema se estudiará el diseñode los controladores temporales más habituales (controladores P,
PI, PD y PID), desde un punto de vista frecuencial (compensadores P, PI, PD y PID). Se insistirá en la
relación existente entre las características frecuenciales de los sistemas y las características de las
respuestas temporales obtenidas (tiempo de establecimiento, máximo sobreimpulso y velocidad en la
respuesta), y se expondránnuevos compensadores, fruto de la observación del sistema desde un punto
de vista frecuencial, como son el compensador en adelanto y en atraso.
Una ventaja que tiene el diseño mediante la respuesta frecuencial de los sistemas, además de ser útil
para aquellos sistemas de difícil caracterización, consiste en que se puede extender a algunos sistemas
no lineales, empleando para ello la técnica definida"función descriptiva".

© los autores, 1998; © Edicions UPC, 1998. Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del "copyright", bajo las sanciones establecidas en las
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Teoría de control. Diseño electrónico

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5.2 Compensación serie y compensación paralelo
La compensación de un sistema se puede realizar mediante la compensación serie, figura 5.1a, o
mediante la compensación paralelo, figura 5.1b. En la compensaciónserie se sitúa el compensador
D(s) en serie entre la señal de error e(s) y la función de transferencia de la planta G(s ) , mientras que
en la compensación paralelo se sitúa el compensador D(s) en un bucle interno de realimentación.
a)
R(s) +

e(s)

D(s)

G(s)

C(s)

-

b)
R(s) +

e(s)
-

G 1 (s)

+

G 2 (s)

C(s)

-

D(s)

Fig. 5.1 (a) Compensación serie; (b) Compensación paralelo.

En...