Clase 2

1. INTRODUCCIÓN A LOS
SISTEMAS DE CONTROL
Ing. Alejandra Escobar
Instrumentación y Control. Unidad I

2. Sistemas de Control
 Los sistemas de control tienen una larga
historia que comenzó con el deseo
primordial de los seres humanos de
dominar los materiales y las fuerzas de la
naturaleza en su provecho.
 Los primeros ejemplos de dispositivos de
control incluyen los sistemas de regulación
de relojes y los mecanismos para mantener
los molinos de viento orientados en la
dirección del viento.
 Las plantas industriales modernas poseen
sofisticados sistemas de control que son
cruciales para su correcta operación. I
Instrumentación y Control. Unidad

3. ¿Dónde se usa Control?
 Procesos industriales.  Instrumentación.
 Generación de  Barcos.
energía.  Artefactos
 Transporte. electrónicos.
 Transmisión de  Aviones.
energía.  Economía.
 Autos.  Naves espaciales.
 Mecatrónica.  Medicina.
Un mejor control es la clave tecnológica para
 Trenes.
lograr productos de mayor calidad, minimización
de desperdicios, protección del medio
ambiente, mayor rendimiento de la capacidad
instalada y mayores márgenes de seguridad.
Instrumentación y Control. Unidad I

4. Definiciones
Básicas
Instrumentación y Control. Unidad I

5. Sistema
 Un sistema es una combinación de
componentes que actúan juntos y
realizan un objetivo determinado.
 Un sistema no necesariamente es
físico.
 Se aplica a fenómenos abstractos y
dinámicos. (sistemas económicos)
 Implicación
físicos, químicos, biológicos, económi
cos y similares. Instrumentación y Control. Unidad I

6. Proceso
 Operación o un desarrollo de natural
progresivamente continuo, marcado por
una serie de cambios graduales que se
suceden uno al otro en forma
relativamente fija y que conduce a un
resultado o propósito determinado.
 Operación artificial o voluntaria
progresiva que consiste en una serie de
acciones o movimientos controlados
sistemáticamente dirigidos hacia un
propósito determinado.Instrumentación y Control. Unidad I

7. Plantas
 Parte de un equipo, o partes de
máquinas que funcionan juntas, las
cuales ejecutan una operación
particular para el logro de un fin.
Instrumentación y Control. Unidad I

8. Variables
 Variable Controlada: cantidad o
condición que se mide o controla.
 Variable Manipulada: cantidad o
condición que el controlador modifica
para afectar el valor de la variable
controlada
Perturbación
 Señal que tiende a afectar
adversamente el valor deseado. Puede
generarse dentro del sistemas o ser
externa.
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9. Estabilidad
 Capacidad de un instrumento para
mantener su comportamiento durante
su vida útil y de almacenamiento de
datos especificados.
Controlar
 Medir el valor de la variable
controlada y aplicar la variable
manipulada del sistema para corregir
o limitar una desviación del valor
Instrumentación y Control. Unidad I

10. Acción de Control
 Verificación para garantizar que
ocurra lo que se desea y obtener lo
requerido.
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
par reducir las probabilidades de fallos
y obtener buenos resultados.
Instrumentación y Control. Unidad I

11. Clasificación de los
Sistemas de Control
 Sistema de control de lazo abierto:
es aquel en el cual la acción de control
es independiente de la salida.
 Sistema de control de lazo cerrado:
es aquel en el cual la acción de control
depende, de alguna manera de la
salida.
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12. Control de Realimentación
 Operación que, en presencia de
perturbaciones, tiende a reducir la
diferencia entre la salida y la entrada de
referencia de un sistema.
Sistema de Control de
Realimentación
 Aquel que tiende a mantener una
relación preestablecida entre la salida y
la entrada de referencia, comparando
ambas y utilizando la diferencia como
parámetro de control. Instrumentación y Control. Unidad I

13. Sistema de regulación
automática
 Es un sistema de control realimentado
en el que la entrada de referencia o la
salida deseada son, o bien
constantes, o varían lentamente en el
tiempo, y donde la tarea fundamental
consiste en mantener la salida en el
valor deseado a pesar de las
perturbaciones.
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14. Control en Lazo Abierto
 Los sistemas de control de lazo abierto
son sistemas de control en los que la
salida no tiene efecto sobre la acción de
control.
 No existe acción de realimentación, para
comparación de la señal de salida con la
entrada de referencia, ni por tanto es
necesario la medida de la variable de
salida.
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15. Control en Lazo Abierto
 Para cada entrada de referencia
corresponde una condición de operación
fijada.
 La exactitud del sistema depende de la
calibración.
 En presencia de perturbaciones no
cumple su función asignada.
 Solo se debe usar cuando se conoce la
relación entre la entrada y salida del
sistema, y si no hay perturbaciones ni
internas ni externas.
 Ejemplos: lavadora, control de tráfico por
tiempos, etc.
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16. Control en Lazo Cerrado
 Es aquel en el que la señal de salida
tiene efecto directo sobre la acción de
control
 El término “lazo cerrado” implica el uso
de acción de realimentación para reducir
el error del sistema
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17. Lazo Abierto vs Lazo Cerrado
 En lazo cerrado, el uso de realimentación hace
al sistema relativamente insensible a
perturbaciones externas, y a variaciones
internas de parámetros del sistema.
 En lazo abierto la estabilidad es más fácil de
lograr.
 En lazo cerrado la estabilidad constituye un
problema importante: se producen
oscilaciones.
 Lazo abierto: sistemas con entradas conocidas
previamente y sin perturbaciones.
 Lazo cerrado: si se presentan perturbaciones no
previstas y variaciones impredecibles de
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18. Diagrama de Bloques
 Un diagrama de bloques es un
representación gráfica y abreviada de
la relación causa y efecto entre la
entrada y la salida de un sistema
físico. Proporciona un método útil y
conveniente para caracterizar las
relaciones funcionales entre los
diversos componentes de un sistema
de control.
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19. Componentes de un
Diagrama de Bloques
 Bloque: El interior del rectángulo que
representa el bloque, usualmente
contiene la descripción o el nombre del
elemento, o el símbolo de la operación
matemática que se va a efectuar sobre
la entrada para producir la salida.
 Flechas: representan la dirección de la
información o el flujo de la señal.
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20. Componentes de un
Diagrama de Bloques
 Punto de suma: representa las
operaciones de adición y
sustracción, con el signo apropiado mas
o menos, asociado con las flechas que
entran al circulo. La salida es la suma
algebraica de las entradas.
 Punto de toma o punto de reparto: Es
aquel que se usa para hacer que la
misma señal o variable sea una entrada
a más de un bloque. Este permite que la
señal prosiga inalterada por diferentes
trayectorias a varios destinos.
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21. Componentes de un
Diagrama de Bloques
Instrumentación y Control. Unidad I

22. Ejemplo. Lazo Abierto
Se observa la característica o variable específica del
sistema, la salida que se desea controlar, se conoce
como variable controlada, en tanto que la
característica o variable que se determina por medio
de la acción de control se conoce como entrada de
control. Instrumentación y Control. Unidad I

23. Ejemplo. Lazo Cerrado
En todos los casos existe un instrumento de medición
(sensor) o elemento de realimentación que mide la
variable de salida o del sistema que interesa y
transmite la medida a un controlador. Este compara la
señal con el valor deseado, y envía las instrucciones
pertinentes al mecanismo actuador, que a su vez
actúa sobre el sistema u objeto Instrumentación y Control. Unidad I
de control.

24. Reducción de Diagramas
de Bloque
 Es la simplificación (obtención) de la
función de trasferencia que describe
todo el proceso en estudio.
 Función de Trasferencia: esta se
define como una relación entrada –
salida y representa la relación que
describe la dinámica del sistema bajo
consideración.
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25. Forma Canónica de un
sistema se control a Lazo
Cerrado
R(s) = entrada
C(s) = salida
G(s) = Función de
transferencia directa
H(s) = Función de
transferencia de
realimentación
G(s).H(s) = Función de
transferencia de lazo abierto
C(s)/R(s) = Función de
transferencia de lazo cerrado
E(s)/R(s) = relación de error
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26. Teoremas para la Transformación
de Diagramas de Bloques
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27. Teoremas para la Transformación
de Diagramas de Bloques
Instrumentación y Control. Unidad I

28. Pasos para la Reducción de
Diagramas de Bloques
Paso1: Combinar todos los bloques en cascada
usando la transformación 1.
Paso2: Combinar todos los bloques en paralelo.
Paso3: Eliminar todos los lazos menores de
realimentación usando la transformación 6.
Paso4: Desplazar los puntos de suma hacia la
derecha o a la izquierda, y/o los puntos de toma
hacia la derecha o a la izquierda del lazo principal
usando la transformaciones indicadas.
Paso5: Repetir los pasos del 1 al 5 para cada una de
las entradas según sea necesario.
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29. Ejemplo…
Reducir el siguiente diagrama de bloques
a una forma canónica
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30. Del Diagrama de Bloques al
Diagrama de Flujo
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31. Formula de Masson

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