Tipos de controlador

Tema 3 Curso: Teoria de control
Integrantes:
Carlos Marcano
Carlos Millán
Yndira Natera

1. República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico
"Santiago Mariño"
Ext. Maturín







Tipos de
Controladores
















Prof.: Alumnos:
Mariagela Pollonais Carlos Marcano
Carlos Millán
Yndira Natera

2. Introducción

El control automático ha desempeñado un papel vital en el avance de la ingeniería y la ciencia.
El control automático se ha convertido en una parte importante e integral en los sistemas de
vehículos espaciales, en los sistemas robóticos, en los procesos modernos de fabricación y en
cualquier operación industrial que requiera el control de temperatura, presión, humedad, flujo,
etc. Es deseable que la mayoría de los ingenieros y científicos estén familiarizados con la teoría
y la práctica del control automático.

Los procesos, fabriles, de manufactura, realizar una función de control por un operario que
decide como manipular los equipos con el fin de obtener un nivel de productiva continua
constante y eficiente dentro de los parámetros establecidos. La eficiencia de esta productividad
implica el constante aumento de los niveles de producción de la de los equipos instalados en
las líneas de producción, el mejoramiento de la calidad del producto final, la disminución de los
costos de producción, y la seguridad tanto para el personal como para las instalaciones. Para
lograr esto es necesario que los procesos productivos se realicen a la mayor velocidad posible
y que las variables a controlar estén dentro de valores definidos. Debido a estas exigencias, la
industria han necesitado de la utilización de nuevos y más complejos procesos, que muchas
veces el operario no puede controlar debido a la velocidad y exactitud requerida, muchas veces
las condiciones del espacio donde se lleva a cabo la tarea no son las más adecuadas para el
desempeño del personal. Frente a este panorama surge la automatización y los sistemas de
control como una solución que va a permitir llevar a la producción a estándares de calidad
definidos dentro de las normas. Actualmente en el mundo, se ve una introducción de las
computadoras y de la microelectrónica en la industria y en la sociedad, esto trae una extensión
del campo de la automatización industrial ya que permite a través del manejo de la información,
señales, datos, mediciones y variables. Transformar los mecanismos de producción y procesos
productivos de la industria continúa y se extiende el proceso de automatización
electromecánica que permite controlar los equipos, la nueva era de la automatización se basa
en la fusión de la electrónica con los antiguos mecanismos automáticos que funcionaban
utilizando diferentes medios mecánicos neumáticos, hidráulicos entre otras. Dando origen a los
programadores lógicos, sensores robot, a las máquinas y herramientas computarizadas, a los
sistemas flexibles que permiten que las líneas de producción y las diferentes etapas de un
proceso funcionen de forma más eficientes y seguras dando así una mayor confiabilidad a la
trazabilidad y calidad del producto final.

3. Índice


Esquema de un sistema de control . . . . . . pág. 3

Controlador . . . . . . . . . . pág. 3

Tipos de controladores . . . . . . . . pág. 4
Controladores digitales
Controladores analógicos
Controladores clásicos
Controladores modernos
Controladores de lógica difusa
Controladores neuronales

Acciones de Control en la respuesta del sistema . . . . pág. 5
Controles de dos posiciones
Controles proporcionales
Controles integrales
Controles derivativos

Conclusión . . . . . . . . . . pág. 6

4. Contenido

Esquema de un sistema de control

Esto es un ejemplo de un diagrama esquemático del control de temperatura de un horno
eléctrico. La temperatura del horno eléctrico se mide mediante un termómetro, que es un
dispositivo analógico. La temperatura analógica se convierte a una temperatura digital mediante
un convertidor A/D. La temperatura digital se introduce en un controlador mediante una interfaz.
Esta temperatura digital se compara con la temperatura de entrada programada, y si hay una
discrepancia (error) el controlador envía una señal al calefactor, a través de una interfaz,
amplificador y relé, para hacer que la temperatura del horno adquiera el valor deseado.

Controlador
Es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para
automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en
líneas de montaje o atracciones mecánicas.
Los controladores son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las
computadoras de propósito general, el controlador está diseñado para múltiples señales de
entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia
a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se
suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles.

5. Tipos de Controladores

Hay varias clasificaciones dentro de los sistemas de controladores:

Atendiendo a su naturaleza son analógicos, digitales o mixtos.

Atendiendo a su estructura, número de entradas y salidas puede ser control clásico o control
moderno.

Atendiendo a su diseño pueden ser por lógica difusa, o redes neuronales.

Controladores Digitales: Los controladores digitales son pequeñas instalaciones inteligentes
que se componen de una entrada de sensor, un indicador digital y una salida de regulación.
Existen controladores digitales para diferentes trabajos de medición y regulación. Los
controladores digitales se configuran a través de las teclas del propio controlador.

Controladores Analógicos: Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo
de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en
la que es variable su amplitud y periodo, representando un dato de información en función del
tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son
eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas
como la presión, térmicas como la temperatura y mecánicas.

Controladores Clásicos: Se denominan sistemas de control clásico, cuando la salida no tiene
efecto sobre la acción de control, es decir no se compara la salida con la entrada de referencia.
Por lo tanto, para cada entrada de referencia corresponde una condición de operación fija. Así,
la precisión del sistema depende de la calibración y del operador cuya función será la del
controlador.

Controladores Modernos: Es un método en el cual la respuesta de un controlador varía
automáticamente basado en los cambios de las condiciones dentro del proceso y puede
emplearse en diversas aplicaciones como en el control del pH.

Controladores Lógica Difusa: Este control utiliza la lógica difusa a través de conceptos de
inteligencia artificial capaz de convertir una muestra de la señal real a números difusos, para
tratarlos según las reglas de inferencia y las bases de datos determinados en las unidades de
decisión, logrando estabilizar el sistema sin la necesidad de fijar un punto de referencia.

6. Controladores Neuronales:
Son redes neuronales artificiales que están diseñadas para actuar como lo hace el cerebro
humano conectando la red entre los elementos de la forma más sencilla para poder ser
entrenados y realizar funciones complejas en diversos campos de aplicación.


Acciones de Control en la respuesta del sistema

Controles de dos Posiciones: En un sistema de control de dos posiciones, el elemento de
actuación solo tiene dos posiciones fijas que, en muchos casos, son simplemente encendidos y
apagados. El control de dos posiciones o de encendido y apagado es relativamente simple y
barato, razón por la cual su uso es extendido en sistemas de control tanto industriales como
domésticos.

Controles Proporcionales: En el modo proporcional la magnitud de la salida del controlador
es proporcional a la magnitud del error, es decir si el elemento de controles una válvula esta
recibe una señal que es proporcional a la magnitud de la corrección requerida. Cualquiera que
sea el mecanismo real y la forma de operación, el controlador proporcional es, en esencia, un
amplificador con una ganancia ajustable.

Controles Integrales: Un gran cambio en la carga de un sistema hará experimentar un gran
cambio del punto de referencia, a la variable controlada. Por ejemplo, si es aumentado el flujo
de un material mientras atraviesa un intercambiador de calor, la temperatura del material caerá
antes con respecto al sistema de control y este pueda ajustar la entrada de vapora una nueva
carga. Como el cambio en el calor de la variable controlada disminuye, la señal de error
comienza a ser más pequeña y la posición del elemento de control se va acercando al punto
requerido para mantener un valor constante. Sin embargo, el valor constante no será un punto
de referencia, tendrá un desfase u offset.

Controles Derivativos: Este tipo de acción de control es conocido como derivativa. La acción
derivativa entrega una señal proporcional a la velocidad de cambio de la señal de error. Debido
a esto, cuando la variable controlada esta quieta, la señal derivativa es cero. Cuando el valor
de la variable controlada está cambiando rápidamente, la señal derivativa es grande. La señal
derivativa cambia la salida del controlador. En este sentido, una señal de control más grande es
producida cuando hay un cambio rápido en la variable controlada, y durante el cambio, el
elemento final de control recibe una señal de entrada más grande. El resultado es una
respuesta más rápida a los cambios de carga. En términos matemáticos, la acción derivativa
está basada en la caída de una curva representando la cantidad de error de sobre tiempo. Los
miembros de la familia de controladores PID, incluyen tres acciones: proporcional (P), integral
(I) y derivativa (D). Estos controladores son los denominados P, I, PI, PD y PID.

7. Conclusiones

La aplicación del control automático a una instalación productiva, hacen que los elementos del
proceso o sistema generen distintos beneficios y logros, tanto seguridad para las instalaciones,
para el personal, como aumento de la producción, sin embargo, su aplicación indistintamente
del proceso que se quiera controlar es importante porque establece medidas para corregir las
actividades que de forma manual realizaba un operario constantemente, de manera que así
con la puesta en marcha de los sistemas automáticos de control, se alcancen los planes
exitosamente de la industria. Los sistemas de control permiten controlar cualquier tipo de
dispositivo que realice alguna función dentro de algún proceso, mediante señales analógicas o
digitales ya establecidos mediante parámetros y trazabilidades que son regidos también por
normas internacionales. Es un objetivo cualquier estrategia de control mantener una variable
controlada que agilicen y garanticen la continuidad de un proceso cualquiera que sea lo que se
quiere controlar de forma automática. Los controladores son los instrumentos que se han
diseñados para detectar y corregir se puede esquematizar como un manual de instrucciones
que le indica cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular a fin de que
su funcionamiento sea efectiva.