Introduccion a los sistemas de control
Organización de la presentación
- Introducción a la teoría de control y su utilidad - Ejemplo simple: modelado de un motor de continua que mueve una cinta transportadora. - Necesidad del controlador (Ejemplo PID). - Implementación digital - Conclusiones
Mecatrónica
• Unión inteligente de disciplinas: mecánica, electrónica, control, etc...
Desde laperspectiva de regulación automática la mecatrónica puede ser vista como la interrelación de disciplinas de forma natural. (mecánica, hidráulica, neumática...- electrónica, microcontroladores, electrónica de potencia…, química, teoría de control, procesado de señal, etc..).
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control Introducción: definiciones básicas
Teoría de control: estudia elcomportamiento dinámico de un sistema respecto a ordenes de entrada y/o perturbaciones Sistema: conjunto de elementos relacionados entre si de forma que modificaciones en la magnitud de uno de ellos influye en el resto Variables: magnitudes que definen el comportamiento del sistema
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Introducción: idea básicas del funcionamiento
Control en lazoabierto:
Control en lazo cerrado: (esquema más simple)
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Introducción
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Clasificación de los sistemas y disciplinas de la teoría de control
• Continuos/discretos • Causales/no causales • Lineales/no lineales • Invariantes/variantes en el tiempos • Univariables/multivariables •Deterministas/estocásticos • Parámetros concentrados/ /distribuidos • ····
• Control continuo • Control discreto • Control clásico/moderno • Control lineal/no lineal • Control robusto • Control òptimo • Control adaptativo • ...
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Objetivos básicos de la regulación automática
• Conseguir que la variable controlada siga una referencia:servosistema
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Objetivos básicos de la regulación automática
• Anular la acción de las perturbaciones sobre la variable controlada
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Realización de un sistema de control
• Análisis de la planta a controlar Modelado. Linealización. Análisis dinámico. Simulación no lineal. • Diseño del sistema acontrolar Especificaciones y calidad. Diseño del regulador.
• Análisis del sistema completo
Análisis dinámica. Simulación no lineal. • Realización Selección de componente. Construcción y ensayo. Diseño del modelo industrial. Ensayo del modelo industrial.
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Sistemas Lineales
• Modelo
• Propiedad de linealidad
Mecatrónica: perspectivade la teoría de control
Sistemas lineales. Función de transferencia
En general:
E.D.L. T. Laplace + C.I.=0
Función de transferencia
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Sistemes Lineals
Superposición
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Sistemas No Lineales
• Sistemas con saturación
• Sistemas con histéresis
• Sistemas con zona muerta•Sistemas on-off
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Linealización de sistemas
• Linealización entorno a un punto de trabajo (P.T.)
• Ventaja: trabajar con sistemas lineales
• Inconvenientes: (1) errores fuera del P.T.
(2) Cambia el P.T., cambia el modelo
Mecatrónica: perspectiva de la teoría de control
Modelado del sistema
Mecatrónica: perspectiva de lateoría de control
Motor de continua controlado por armadura (I)
Rm Lm KmIm Jm Jo
θm
Vi Km ω Bωm
Modelo de motor CD
Vi: Tensión en la armadura Im: Corriente en la armadura Rm: Resistencia eléctrica Lm: Inductancia eléctrica Km: Constante de fuerza electromotriz Jm: Momento de inercia de la armadura
Cinta transportadora
Jo: Momento de inercia cinta trans. B: Coeficiente de...
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