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Páginas: 34 (8486 palabras)
Publicado: 20 de septiembre de 2015
INGENIERÍA DE SISTEMAS
SISTEMAS
DE
CONTROL CONTINUO
Isidro I. Lázaro Castillo
INGENIERÍA DE SISTEMAS
DE
CONTROL CONTINUO
INGENIERÍA DE SISTEMAS
DE
CONTROL CONTINUO
M.I. ISIDRO I. LÁZARO CASTILLO
PROFESOR INVESTIGADOR DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA
UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO
Morelia, Mich.
Revisión técnica
Dr. Juan Anzurez Marín
PROFESOR INVESTIGADOR DELA
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA
UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO
Para establecer comunicación
(comentarios y pedidos)
Apartado postal 19
Administración de Correos La Colina
Morelia, Mich. México C.P. 58141
@ ilazaro@zeus.umich.mx
Isidro Ignacio Lázaro Castillo
Ingeniería de Sistemas de Control Continuo
Primera Edición, Febrero de 2008
Morelia, Mich. México
Diseño deportada:
Arq. Carlos A. Lázaro Castillo
Derechos reservados conforme a la ley
Isidro Ignacio Lázaro Castillo
ISBN
Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial
del contenido de la presente obra , sea cual fuere el medio,
electrónico o mecánico, sin el consentimiento previo y
por escrito del editor.
Impreso en México/ Printed in Mexico
DEDICATORIA
A EDGAR GINNORI, DANIELERNESTO, DEREK JAFTÉ,
CARLOS, NIDIA FERNANDA, ANDREA, ESTEFANÍA Y SASHA†.
CONTENIDO
PRÓLOGO
xi
PREFACIO
xiii
CAPÍTULO 1 Introducción a los Sistemas de Control
1
Sinopsis
1
1.1 Introducción
2
1.2 Revisión histórica del control
2
1.2.1 Inicios del control hasta 1900
3
1.2.2 El periodo preclásico: 1900 – 1935
7
1.2.3 El periodo clásico: 1935-1950
8
1.2.4 Periodo moderno 1955
10
1.3Terminología
11
1.4 Características de los sistemas de lazo abierto y lazo cerrado
14
1.5 Comparación entre los sistemas de lazo abierto y cerrado
17
1.6 Proceso de diseño de sistemas de control
18
Referencias
20
Problemas propuestos
21
CAPÍTULO 2 Modelado de Sistemas
25
Sinopsis
25
2.1 Introducción
26
ii
2.2 Funciones de transferencia
29
2.3 Función de transferencia deelementos en cascada
34
2.4 Diagrama de bloques
39
2.4.1 Reglas del algebra de bloques
40
2.4.2 Reducción de diagramas de bloques usando las reglas
45
2.5 Sistemas múltiple-entrada múltiple-salida y matrices de transferencia
55
2.5.1 Matriz de transferencia
55
2.6 Sistemas sometidos a una perturbación
60
2.7 Gráficos de flujo de señal
62
2.7.1 Terminología
63
2.8 Fórmula de ganancia demason
64
2.9 Modelos matemáticos de sistemas físicos y conceptos de no linealidades
69
2.10 Modelado de sistemas de nivel de líquido
74
2.10.1 Sistemas de nivel de líquido acoplados
82
2.11 Modelado de sistemas eléctricos
87
2.12 modelado de amplificadores operacionales
91
2.12.1 Características del amplificador operacional
91
2.12.2 amplificador inversor
92
2.12.2 amplificador noinversor
95
2.13 Modelado de sistemas mecánicos
98
2.13.1 Sistemas mecánicos de traslación
2.13.2 Sistemas mecánicos de rotación
99
6
10
iii
2.13.3 sistemas mecánicos de rotación que incluyen tren de engranes
2.14 Modelado de Motores de CD
2.14.1 Modelado de un motor de cd controlado por armadura
2.15 Linealización de sistemas no lineales
Referencias
Problemas propuestos
CAPÍTULO 3Análisis de Respuesta Transitoria
Sinopsis
3.1 Introducción
3.2 Señales de prueba típicas
3.2.1 Respuesta transitoria y de estado estable
3.3 Respuesta al escalón de sistemas de primer orden
3.3.1 Caracterización de la respuesta transitoria a un sistema ante una entrada
escalón unitario
3.3.2 Constante de tiempo, tiempo de crecimiento y establecimiento
2
6
7
4
8
9
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13
14
14
14
14
14
14
iv
3.3.3 Efecto de un polo adicional
3.3.4 Efecto de un cero adicional en un sistema dominante de primer orden
3.3.5 Efecto de un cero en el semiplano izquierdo
3.3.6 Efecto de un cero en el semiplano derecho
3.4 Respuesta al escalón de sistemas de segundo orden
3.4.1 Caso subamortiguado
3.4.1.1 Especificación de la respuesta transitoria
3.4.1.2 influencia de los...
SISTEMAS
DE
CONTROL CONTINUO
Isidro I. Lázaro Castillo
INGENIERÍA DE SISTEMAS
DE
CONTROL CONTINUO
INGENIERÍA DE SISTEMAS
DE
CONTROL CONTINUO
M.I. ISIDRO I. LÁZARO CASTILLO
PROFESOR INVESTIGADOR DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA
UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO
Morelia, Mich.
Revisión técnica
Dr. Juan Anzurez Marín
PROFESOR INVESTIGADOR DELA
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DE LA
UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO
Para establecer comunicación
(comentarios y pedidos)
Apartado postal 19
Administración de Correos La Colina
Morelia, Mich. México C.P. 58141
@ ilazaro@zeus.umich.mx
Isidro Ignacio Lázaro Castillo
Ingeniería de Sistemas de Control Continuo
Primera Edición, Febrero de 2008
Morelia, Mich. México
Diseño deportada:
Arq. Carlos A. Lázaro Castillo
Derechos reservados conforme a la ley
Isidro Ignacio Lázaro Castillo
ISBN
Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial
del contenido de la presente obra , sea cual fuere el medio,
electrónico o mecánico, sin el consentimiento previo y
por escrito del editor.
Impreso en México/ Printed in Mexico
DEDICATORIA
A EDGAR GINNORI, DANIELERNESTO, DEREK JAFTÉ,
CARLOS, NIDIA FERNANDA, ANDREA, ESTEFANÍA Y SASHA†.
CONTENIDO
PRÓLOGO
xi
PREFACIO
xiii
CAPÍTULO 1 Introducción a los Sistemas de Control
1
Sinopsis
1
1.1 Introducción
2
1.2 Revisión histórica del control
2
1.2.1 Inicios del control hasta 1900
3
1.2.2 El periodo preclásico: 1900 – 1935
7
1.2.3 El periodo clásico: 1935-1950
8
1.2.4 Periodo moderno 1955
10
1.3Terminología
11
1.4 Características de los sistemas de lazo abierto y lazo cerrado
14
1.5 Comparación entre los sistemas de lazo abierto y cerrado
17
1.6 Proceso de diseño de sistemas de control
18
Referencias
20
Problemas propuestos
21
CAPÍTULO 2 Modelado de Sistemas
25
Sinopsis
25
2.1 Introducción
26
ii
2.2 Funciones de transferencia
29
2.3 Función de transferencia deelementos en cascada
34
2.4 Diagrama de bloques
39
2.4.1 Reglas del algebra de bloques
40
2.4.2 Reducción de diagramas de bloques usando las reglas
45
2.5 Sistemas múltiple-entrada múltiple-salida y matrices de transferencia
55
2.5.1 Matriz de transferencia
55
2.6 Sistemas sometidos a una perturbación
60
2.7 Gráficos de flujo de señal
62
2.7.1 Terminología
63
2.8 Fórmula de ganancia demason
64
2.9 Modelos matemáticos de sistemas físicos y conceptos de no linealidades
69
2.10 Modelado de sistemas de nivel de líquido
74
2.10.1 Sistemas de nivel de líquido acoplados
82
2.11 Modelado de sistemas eléctricos
87
2.12 modelado de amplificadores operacionales
91
2.12.1 Características del amplificador operacional
91
2.12.2 amplificador inversor
92
2.12.2 amplificador noinversor
95
2.13 Modelado de sistemas mecánicos
98
2.13.1 Sistemas mecánicos de traslación
2.13.2 Sistemas mecánicos de rotación
99
6
10
iii
2.13.3 sistemas mecánicos de rotación que incluyen tren de engranes
2.14 Modelado de Motores de CD
2.14.1 Modelado de un motor de cd controlado por armadura
2.15 Linealización de sistemas no lineales
Referencias
Problemas propuestos
CAPÍTULO 3Análisis de Respuesta Transitoria
Sinopsis
3.1 Introducción
3.2 Señales de prueba típicas
3.2.1 Respuesta transitoria y de estado estable
3.3 Respuesta al escalón de sistemas de primer orden
3.3.1 Caracterización de la respuesta transitoria a un sistema ante una entrada
escalón unitario
3.3.2 Constante de tiempo, tiempo de crecimiento y establecimiento
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3.3.3 Efecto de un polo adicional
3.3.4 Efecto de un cero adicional en un sistema dominante de primer orden
3.3.5 Efecto de un cero en el semiplano izquierdo
3.3.6 Efecto de un cero en el semiplano derecho
3.4 Respuesta al escalón de sistemas de segundo orden
3.4.1 Caso subamortiguado
3.4.1.1 Especificación de la respuesta transitoria
3.4.1.2 influencia de los...
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