introduccion matlab

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
SECCIÓN DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

TEORÍA DE CONTROL I

LABORATORIO Nº1

INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS INDUSTRIALES
SERVOMECANISMOS Y MATLAB

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LABORATORIO Nº1
INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS INDUSTRIALES
SERVOMECANISMOS Y MATLAB

1. OBJETIVOS
 Identificar los componentes de un sistema de control basadoen las plantas modelo del
laboratorio.
 Elaborar el diagrama de bloques de los sistemas de control en lazo cerrado del
laboratorio.
 Relacionar los componentes de un sistema de control con las funciones de transferencia
y conceptos desarrollados en clase teórica.
 Introducir el manejo del software MATLAB destacando su utilidad en el campo de los
sistemas de control.

2. MATERIALES YEQUIPOS
 Plantas modelo de control de procesos industriales (flujo, temperatura, nivel, presión)
 04 Controladores industriales ABB ControlMaster CM50
 04 Registradores industriales ABB SM500F
 04 Válvulas neumáticas proporcionales
 01 Sensor de flujo
 02 Sensores de temperatura
 01 Sensor de nivel
 01 Sensor de presión
 04 Transductores de corriente a presión
 01 Compresor deaire (externo)
 Computadores de escritorio con MATLAB instalado

3. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1.

Conceptos generales sobre procesos industriales
Un proceso (también referido como planta) es considerado, desde un punto de vista de

producción industrial, como todo objeto en el cual se transfiere materia y/o energía, según
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una rutina de operación establecida, a fin de conseguir un ciertoproducto u objetivo
deseado. Ejemplos típicos de esto son: reactores nucleares, columnas de destilación,
hornos, intercambiadores de calor, incubadoras, etc. Estos procesos productivos mejoran
significativamente su desempeño al ser analizados desde la perspectiva de la ingeniería de
control.
Desde ese punto de vista, un proceso se considera como un bloque dinámico que se
identifica por teneruna o más variables de salida, de las cuales resulta muy importante
conocer y mantener su valor en niveles deseados mediante acciones ejercidas sobre un
conjunto de sus variables de entrada, denominadas variables manipuladas.
Las magnitudes físicas típicamente involucradas en los procesos industriales son: flujo,
presión, nivel y temperatura, por lo cual se han elegido para la experiencia delpresente
laboratorio. Cada una de ellas tiene características particulares, independientes de la
aplicación específica, cuyo conocimiento a profundidad es fundamental para diseñar un
lazo de control eficiente. Como ejemplo de esto, el flujo es la variable con mayor velocidad
de respuesta mientras que la temperatura resulta ser la más lenta, presión y nivel se
comportan con velocidadesintermedias, en el orden que han sido presentadas. Esta
diferencia de velocidades se origina por alguna de las siguientes características:
capacitancia, resistencia y/o tiempo muerto [1].

3.2.

Lazo abierto vs. lazo cerrado
Existen en general dos tipos de procesos a los que se aplica control. Estos se

diferencian por el hecho de que la información del proceso sea o no realimentada alelemento controlador para realizar la acción correctora adecuada.
El control en lazo abierto no realimenta la información del proceso al controlador. Un
ejemplo familiar es la lavadora automática, la cual está programada para realizar una serie
de operaciones necesarias en el lavado. Esta trabaja ejecutando un programa configurado
previamente, el cual no considera información respecto a lascondiciones y desempeño del
lavado en tiempo de operación, por lo que las acciones correctivas sólo pueden realizarse
una vez que ha terminado de trabajar para que tengan efecto en el siguiente ciclo de lavado.
Por otro lado, el control en lazo cerrado basa su funcionamiento en la información del
proceso, tal como se muestra en el diagrama de bloques de la figura 1. En este caso, la
información de...