sistemas de control (3)

I. Introducción
Histórica.

Teoría de Control
Es la acción o el efecto de poder decidir sobre el desarrollo de un proceso o
sistema. También se puede entender como la forma de manipular ciertas
variables para conseguir que ellas u otras variables actúen en la forma
deseada.
Ingeniería de Control
Es un enfoque interdisciplinario para el control de sistemas y
dispositivos. Combina áreas como eléctrica, electrónica,
mecánica, química, ingeniería de procesos, teoría matemática
entre otras.

Sistemas de control
• Conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de
otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de
modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los
resultados buscados
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:
• 1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.
• 2. Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos
bruscos e irreales.

Control Lazo Abierto.
Control Lazo Cerrado.
Lazo Abierto: Son los sistemas en los cuales la salida no afecta la acción de
control. En cualquier sistema de control en lazo abierto, la salida no se compara
con la entrada de referencia. Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre
la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la
señal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay
retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de
control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el
controlador.

Estos sistemas se caracterizan por:
Ser sencillos y de fácil concepto.
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.
La salida no se compara con la entrada.
Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles.
La precisión depende de la previa calibración del sistema.
Ejemplo:
El llenado de un tanque usando una manguera de jardín. Mientras que la
llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el tanque no puede
hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que
necesite de un control de contenido o concentración.
Tostador de pan

Sistema de control de lazo cerrado.
En la práctica, los términos control realimentado y control en lazo cerrado se
usan indistintamente.
El término control en lazo cerrado siempre implica el uso de una
acción de control realimentando para reducir el error del sistema.
S.P.
Controlador
Actuador
Proceso
Sensor y
Transmisor

Control de temperatura por computadora.
Se observa un sistema de control de temperatura donde es un computador personal quien lleva
registro y toma las decisiones de control, las cuales pueden ser ejecutadas por un programa
informático.
Gracias a los computadores se han desprendido nuevas tecnologías como la robótica,
domótica y cibernética, las cuales requieren mecanismos de control mucho más complejos y
con el don de simular el pensamiento humano.

Electrónica Analógica
Estudia los sistemas en los cuales sus variables; tensión, corriente, ..., varían
de una forma continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores.

Sistema electrónico analógico
Ondas sonido
Señal de
audio
Amplificador
lineal
Señal de audio
amplificada
Ondas sonoras
reproducidas
Sistema básico de altavoz

Circuitos digitales
Circuitos digitales trabajan con señales que pueden tomar
sólo uno de dos valores posibles. Así, en un instante dado,
un circuito digital tendrá su salida y/o entrada en un nivel
alto o en un nivel bajo, pero no en un valor intermedio.

Sistema digital y analógico
reproductor de CD
1 011 001
Datos
digitales
Conversor
Digital - analógico
Reproducción
analógica de
la señal de
audio
Amplificador
lineal
altavoz
Esquema básico de un reproductor de CD

Características electrónica analógica.
• Las señales de cualquier circuito o comunicación
electrónica son susceptibles de ser variadas de forma no
deseada de diversas maneras mediante el ruido, lo que
ocurre siempre en mayor o menor medida.
• La gran desventaja respecto a las señales digitales, es
que en las señales analógicas, cualquier variación en la
información es de difícil recuperación, y esta pérdida
afecta en gran medida al correcto funcionamiento y
rendimiento del dispositivo analógico.

Características electrónica digital.
• Los datos digitales se pueden procesar y transmitir
de forma más eficiente y confiable
• Los datos se pueden almacenar de manera más
compacta (Ej.: música)
• El ruido las afecta menos que a las señales
analógicas

Ejemplo
Dispositivos analógicos (algunos ejemplos)
Amplificador operacional: amplificación, regulación, conversión de
señal, conmutación.
Capacitor: almacenamiento de energía, filtrado, adaptación
impedancias.
Diodo: rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
Diodo Zener: regulación de tensiones.
Inductor: adaptación de impedancias.
Potenciómetro: variación de la corriente eléctrica o la tensión.
Relé: apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
Resistor o Resistencia: división de intensidad o tensión, limitación de
intensidad.
Transistor: amplificación, conmutación.

Dispositivos digitales.
Biestable: control de sistemas secuenciales.
Memoria: almacenamiento digital de datos.
Microcontrolador: control de sistemas digitales.
Puerta lógica: control de sistemas combinacionales.

Microcontrolador
Un microcontrolador es un solo circuito integrado que
contiene todos los elementos electrónicos que se utilizaban
para hacer funcionar un sistema basado con un
microprocesador; es decir contiene en un solo integrado la
Unidad de Proceso, la memoria RAM, memoria ROM,
puertos de entrada, salidas y otros periféricos, con la
consiguiente reducción de espacio.
Un microcontrolador es un circuito integrado que incluye en
su interior las tres unidades funcionales de una computadora:
unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de
entrada y salida.

Redes de datos.
Se denomina red de datos a aquellas infraestructuras o redes de comunicación que
se ha diseñado específicamente a la transmisión de información mediante el
intercambio de datos.
Las redes de datos se diseñan y construyen en arquitecturas que pretenden servir a
sus objetivos de uso. Las redes de datos, generalmente, están basadas en la
conmutación de paquetes y se clasifican de acuerdo a su tamaño, la distancia que
cubre y su arquitectura física.