Camarena Fernando_AsigNo 1 (1)

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
CURSO: Teoría de Control 
ASIGNACIÓN No.1 
 
Elaborado por: Fernando Camarena 
Grupo: 1AA132 
Fecha: 26 de agosto del 2020. 
Resumen introducción a sistemas de control 
Actualmente se utilizan distintas teorías de control y las más habituales son la clásica, 
moderna y la teoría de control robusto. El control automatizado ha sido uno de los 
principales protagonistas en los avances de ingeniería y ciencia, siendo implementado en 
diversas aplicaciones industriales, robótica y procesos modernos de fabricación donde es 
requerido el control de ciertos factores críticos que intervienen en los procesos como 
temperatura, presión, flujo, humedad, etc. 
Mencionando hitos importantes en el desarrollo histórico de la teoría y práctica del control 
tenemos el primer trabajo significativo de control automático por James Watt, con un 
regulador de velocidad centrífugo para una máquina de vapor en el siglo dieciocho. 
Minorsky trabajó en controladores automáticos para el guiado de embarcaciones, donde 
muestra que la estabilidad puede determinarse a partir de ecuaciones diferenciales. 
Nyquist diseñó un procedimiento relativamente simple para determinar la estabilidad de 
sistemas en lazo cerrado. Sistema en lazo cerrado donde se toma en cuenta la salida 
y se realiza una retroalimentación. 
Hazen, quien introdujo el término servomecanismos (Dispositivo de mando y regulación 
que corrige automáticamente el valor de una variable para que se mantenga el valor 
deseado.) En la década de los cuarenta, los métodos de la respuesta de frecuencia 
(diagramas de bode) hacen posible que los ingenieros diseñen sistemas de control lineales 
en lazo cerrado que cumplieran los requisitos de comportamiento. Los métodos de 
respuesta en frecuencia y del lugar de las raíces, son el núcleo de la teoría de control 
clásica, conducen a sistemas estables que satisfacen un cierto conjunto más o menos 
arbitrario de requisitos de comportamiento. Concluyendo que son aceptables mas no 
óptimos. 
En la teoría de control es necesaria una base matemática para su desarrollo. Algunos 
términos que debemos conocer son: 
Variable controlada y señal de control o variable manipulada. La variable controlada es 
la cantidad o condición que se mide o controla. La señal de control es la cantidad o 
condición que el controlador modifica para afectar el valor de la variable controlada. 
 
Perturbaciones. Es una señal que tiende a afectar negativamente el valor de salida de un 
sistema. Puede ser interna o externa. 
Algunos ejemplos de sistemas de control son: 
Sistema de control de velocidad: utilizando el principio básico ideado por Watt para una 
máquina. Donde la cantidad de combustible que esta admite es ajustada de acuerdo con la 
diferencia entre la velocidad de la máquina que se pretende y la velocidad real. 
Sistema de control de temperatura: para el caso de un horno eléctrico se utiliza un 
termómetro para medir su temperatura, dispositivo analógico. (aquella cuyo valor puede 
estar entre un rango desde un mínimo hasta un máximo.). La señal analógica de 
temperatura se convierte a digital mediante un convertidor A/D (Analógicos digitales). 
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. 
 
Sistema de control robusto. es un enfoque para el diseño de controladores que se trata 
explícitamente la incertidumbre. En el diseño de un sistema de control es la obtención del 
modelo matemático de la planta u objeto de control. En realidad, cualquier modelo de una 
planta que se quiere controlar incluirá un error debido al proceso de modelado. Esto es, la 
planta real difiere del modelo que se va a utilizar. 
Una aproximación razonable para asegurar que el controlador diseñado basado en un 
modelo funcionará adecuadamente cuando se utilice con la planta real, consiste en asumir 
desde el comienzo que existe una incertidumbre o error entre la planta real y su modelo 
matemático e incluir dicha incertidumbre o error en el proceso de diseño del sistema de 
control. 
Control en lazo cerrado en comparación con el control de lazo abierto. 
Sistemas de control realimentados. se denominan también sistemas de control en lazo 
cerrado. Mantiene una relación determinada entre la salida y la entrada de referencia, 
comparándolas y usando la diferencia como medio de control, se denomina sistema de 
control realimentado. 
No es un sistema limitado a la ingeniería, ya que hasta el cuerpo humano es un ejemplo 
muy avanzado de este. 
Sistemas de control en lazo abierto. Son los cuales la salida no tiene efecto sobre la 
acción de control, en términos generales no hay realimentación, por ende, no es necesaria 
la medición de la salida. 
Comparación de control en lazo cerrado y lazo abierto. 
En ventaja un sistema de control en lazo cerrado es que el uso de la realimentación vuelve 
la respuesta del sistema relativamente insensible a las perturbaciones externas y a las 
variaciones internas en los parámetros del sistema. 
Desde el punto de vista de estabilidad, el sistema de control en lazo abierto es más fácil de 
desarrollar, porque la estabilidad del sistema no es un problema importante. Por otra parte, 
la estabilidad es un gran problema en el sistema de control en lazo cerrado, que puede 
conducir a corregir en exceso errores que producen oscilaciones de amplitud constante o 
cambiante. 
Es ventajoso diseñar un sistema cerrado para cuando se conozca la presencia de 
perturbaciones, en cambio si es un dato su ausencia es preferible que sea de lazo abierto. 
Diseño y compensación de sistemas de control. 
Especificaciones de comportamiento. El sistema de control es diseñado para realizar 
tareas específicas. Todo aquel requerimiento impuesto sobre el sistema de control se da 
como especificación de comportamiento. Todas estas se plantean antes de iniciar con el 
diseño del sistema. 
Compensación del sistema. Establecer la ganancia es el primer paso para llevar al 
sistema a un comportamiento satisfactorio. Como ocurre con frecuencia, incrementar el 
valor de la ganancia mejora el comportamiento en estado estacionario, pero produce una 
estabilidad deficiente o, incluso, inestabilidad. En este caso, es necesario volver a diseñar 
el sistema (modificando la estructura o incorporando dispositivos o componentes 
adicionales) para alterar el comportamiento general, de modo que el sistema se comporte 
como se desea. El nuevo diseño se denomina compensación. 
Procedimientos de diseño. en este punto la aproximación de prueba y error de un 
sistema, iniciamos por el modelo matemático y se van ajustando parámetros de un 
compensador (elemento insertado en el sistema para satisfacer las especificaciones.). 
Con la ayuda de un software se realizan los cálculos numéricos para la verificación y cuando 
se obtenga un modelo satisfactorio, se construye un prototipo, se prueba en lazo abierto 
viendo si asegura la estabilidad absoluta, de ser así, se prueba el comportamiento en lazo 
cerrado. El diseñador debe conseguir que el sistema final cumpla las especificaciones de 
comportamiento y, al mismo tiempo, sea fiable y económico. 
 
Referencias 
[1] Ogata, K. Ingeniería de control moderna. 5° edición Pearson, 2010.