Matematicas Aplicadas

UNIDAD 5
Recientemente el análisis y diseño de sistemas de control de datos discretos y digitales ha experimentado avances muy importantes. Estos sistemas tienen gran importancia en la industria debido a los progresos realizados en computadoras digitales de control, en microprocesadores (MP) y procesadores digitales de señal (PDS).
Los términos sistema de control de datos muestreados, sistemasde control de datos discretos y sistemas de control digital, son empleados en los datos digitales son las señales generadas por computadoras o traductores digitales; lo usual es que estos datos se encuentran codificados de alguna manera en forma digital.
1.1.1 Elementos básicos de un sistema de control de datos discretos
Los elementos básicos de un sistema común de control de lazocerrado con datos muestreados como se muestra en la siguiente figura.
e* (t)
Proceso Controlado
e (t)
r (t)

+
e (t)
Filtro
Muestreador

-

El Muestreador simplemente representa un dispositivo u operación cuya salida es un tren de pulso.
e(t)
0
e*p(t)
0
La siguiente figura ilustra la entrada y salida comunes de un Muestreador, la señal de entrada e(t) queda muestreada por eldispositivo, y la salida es una secuencia de pulsos.

En general el esquema de muestreo tiene muchas variaciones: algunos son periódicos, de frecuencia cíclica, con varias frecuencias aleatorias y moduladas por el ancho de pulso.
La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de un sistema de control digital representativo, este bloque corresponde a la computadora digital que puede representar unacomputadora digital de propósito especial, un microprocesador o un procesador digital de señales.
Proceso controlado
Convertidor analógico-digital
Computadora digital
Salida
Código digital de entrada

Convertidor analógico-digital

1.1.2 Ventajas de los sistemas de control de datos
Algunas de las primeras aplicaciones de los datos muestreados fueron la mejora del desempeño delsistema de control de una u otra forma. Por ejemplo en el Galvanómetro, la operación del muestro aumenta la sensibilidad del sistema (ganancia) cuando el nivel de la señal de entrada es pequeño.
Otras de las aplicaciones es el horno de temperatura constante diseñado por Gouy. La finalidad de este es mantener constante la temperatura del horno. La operación de rastreo del radar realiza la funciónde Muestreador, que convierte en datos muestreados la información relacionada con el azimut y la elevación.
La siguiente figura muestra un diagrama de bloques que contiene los elementos básicos de un sistema de control de datos continuos formado por un solo lazo.
Controlador
Salida
Comando
Proceso Controlador

Algunas de las ventajas del control digital son las siguientes:
* Loscomponentes digitales tienen menor susceptibilidad al envejecimiento y a las variaciones de las condiciones ambientales.
* Los componentes digitales son menos sensibles al ruido y las perturbaciones.
* Los procesadores digitales tienen un tamaño y peso menor. Pueden fabricarse MP y PDS de un solo circuito integrado muy versátil y de gran capacidad para aplicaciones decontrol.
* Los costos de los MP y PDS son cada vez menores.
* Los MP y PDS permiten una flexibilidad mayor en la programación, un cambio en el diseño no requiere cambios en el hardware.
* Son más confiables.
* Proporcionan una mejor sensibilidad a variaciones en los parámetros.
Una ventaja importante de los controladores digitales, tal como se mencionó, es que son másversátiles que los controladores analógicos. El programa se caracteriza a un controlador digital puede modificarse con facilidad para dar cavidad a cambios en el diseño sin necesidad de efectuar cambios en el diseño sin necesidad de efectuar cambios en el hardware.
Sin embargo los sistemas de control también tienen desventajas cuando se comparan con los sistemas analógicos. Algunas de las más...