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Introduccion a la automatizacion
- 1.
- 2.
- 3. 3 Asignaturas Sección Controles CicloBásico SISTEMAS DINÁMICOS CONTROLES Análisis y diseño sistemas de control en tiempo continuo y discreto (teoría clásica)
- 4. 4 Asignaturas Sección Controles ElectivasÉnfasis LABORATORIO DE CONTROL Modelado sistemas, Implementación COTS, controladores industriales, SW CONTROL DE PROCESOS Control aplicado a procesos químicos CONTROL LÓGICO Y SECUENCIAL Análisis y diseño de controladores para procesos discretos y secuenciales VISIÓN ARTIFICIAL Sistema visual humano, Análisis de estrategias de visión artificial AUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS HVAC, Life Safety, Security
- 5. 5 Asignaturas Sección Controles AsignaturasMaestría SISTEMAS LINEALES Fundamentos matemáticos de representación en variables de estado, análisis y diseño CONTROL ROBUSTO Elementos introductorios, técnicas optimización (LQ, LQG, H∞) y μ análisis IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS Estima de modelos, método error de predicción, método set membership, sistemas no lineales AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Automatización en procesos c ontinuos y manufactura, buses de campo, control avanzado INSTRUMENTACIÓ N INDUSTRIAL Principios de instrumentación, tecnologías disponibles, criterios de selección CONTROL DIGITAL Análisis, diseño e implementación de sistemas en tiempo discreto. CONTROL ÓPTIMO Fundamentos de la técnica de control óptimo.
- 6. Introducción a lossistemas automáticos ➢La automatica o control (automático) de sistemas trata de regular, con la mínima intervención humana, el comportamiento dinámico de un sistema mediante órdenes de mando ➢Sistema: Conjunto de elementos, físicos o abstractos, relacionados entre sí de forma que modificaciones o alteraciones en determinadas magnitudes en uno de ellos pueden influir o ser influidas por los demás. ➢Variables del sistema: Magnitudes que definen el comportamiento de un sistema. Su naturaleza define el tipo de sistema: mecánico, químico, eléctrico, electrónico, económico, término,... Introducción a los sistemas automáticos 6
- 7. Introducción a lossistemas automáticos ➢Control manual: 7
- 8. Introducción a lossistemas automáticos ➢Variables de un sistema: ➢Variables de estado: Conjunto mínimo de variables tal que, conocido su valor en un instante dado permiten conocer la respuesta (variables del salida) del mismo ante cualquier señal de entrada o perturbación. 8
- 9. Introducción a lossistemas automáticos ➢Otras definiciones de interés. ✔ Planta: equipo con el objetivo de realizar una operación o función determinada. Es cualquier equipo físico que se pueda controlar (motor, horno, reactor, ...). ✔ Proceso: cualquier serie de operaciones que se desea controlar con un fin determinado. ✔ Perturbación: señal de comportamiento no previsible que tiende a afectar adversamente al valor de la salida de un sistema. ✔ Realimentación: operación que, en presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida y la entrada de referencia, utilizando la diferencia entre ambas como parámetro de control. 9
- 10. Introducción a lossistemas automáticos ➢Otras definiciones de interés. ✔ Servomecanismo: sistema de control realimentado en el cual la salida es una magnitud de tipo mecánico (posición, velocidad o aceleración). ✔ Sistema de regulación automática: sistema de control realimentado en el que la entrada de referencia y/o la salida deseada varían lentamente con el tiempo. ✔ Control en lazo (bucle) abierto: señal de control el que la salida no tiene efecto sobre la acción de control. ✔ Control en lazo (bucle) cerrado: aquel en el que la salida tiene efecto directo sobre la señal de control. 10
- 11. Introducción a lossistemas automáticos ➢Primeros ejemplos (griegos y árabes) de control automático ✔ Reloj de agua, Ktesibio (flotador): 270 a.c. ✔ Lámpara de aceite de nivel constante, Philon de Byzantinum: 250 a.c. 11 Lámpara de aceite Reloj de agua
- 12. Introducción a lossistemas automáticos ➢Revolución Industrial: ✔ J. Watt inventó, en 1769, la máquina de vapor con regulador automático de velocidad. 12
- 13. Introducción a lossistemas automáticos 13 ➢Revolución “electrónica” ✔ G. Philbrick comercializó, en 1952, el primer amplificador operacional (electrónica analógica). ✔ T. Hoff (Intel) desarrolla, en 1971, el microprocesador 4004 (electrónica digital) Amplificador operacional Microprocesador
- 14. Control en lazoabierto ✔ La señal de entrada (o referencia) u(t) actúa directamente sobre dispositivos de control (regulador), para producir por medio del actuador, el efecto deseado en las variables de salida y(t). ✔ El regulador NO comprueba el valor que toma la salida. ✔ Problema: Claramente sensible a las perturbaciones que se produzcan sobre la planta. 14
- 15. Control en lazoabierto (Ejemplos) 15
- 16. Control en lazocerrado ✔ La salida del sistema se mide por medio de un sensor y se compara con el valor de referencia u(t). ✔ De manera intuitiva se deduce, de este modo, el sistema de control podría responder mejor ante las perturbaciones que se produzcan sobre el sistema. 16
- 17. Control en lazocerrado (ejemplos) 17
- 18. Control en lazocerrado (ejemplos) 18
- 19. Realización tecnológica delcontrol ➢ Control Todo/Nada ✔ Lógica de control cableada (electrotecnia). Elementos todo/nada: relés, termopares, etc. ➢ Control digital con datos muestrados: ✔ Uso de teclogía digital (microprocesador). ✔ Mayor flexibilidad en el control. ➢Control de eventos discretos: ✔ Respuesta ante eventos. Señales binarias. ✔ Teoría de estados: Sistema PLC. ➢ Control análogico: ✔ Circuito electrónicos analógicos. Aparece PID. 19
- 20. Tipos de sistemasde automatización industrial. ➢Procesos industrales continuos: ✔ Químicos, farmacéuticos, metales básicos, petróleo, comida, bebidas, generación de energía eléctrica... ➢Procesos industrales discretos: ✔ Automóviles, aviones, aparatos, computadores, maquinaria y en general otros componentes con los cuales estos productos son ensamblados.
- 21. 21 Introducción a laAutomatización Estructura Jerárquica
- 22. 22 Introducción a laAutomatización Dominios de Control •Control Regulatorio •Control Lógico •Control Secuencial
- 23. 23 Introducción a laAutomatización Dominios de Control Control Regulatorio (Continuo) • Multilazo. • Lazo sencillo (single loop controller – SLC). • Controladores de tres términos (PID). • Estrategias de control basadas en error. • Ajuste de variables de proceso a valores deseados.
- 24. • Cascada, relación,gama partida, sobre mando. • Autosintonía, alarmas, límites de salida, seguimiento, etc. Introducción a la Automatización Dominios de Control Control Regulatorio (Continuo)
- 25. 25 Introducción a laAutomatización Dominios de Control Control Lógico (Discreto) • Manejo por eventos: controlador responde a eventos que modifican el estado del sistema – control combinatorio • Programa de control de ejecución cíclica. • Las variables cambian en instantes discretos de tiempo.
- 26. 26 Introducción a laAutomatización Dominios de Control Control Secuencial • Recetas de control (recipes) • Manejo de operaciones por tandas. • Manejo por tiempo: los cambios se ejecutan en un intervalo dado o después de un ΔT determinado – control secuencial.
- 27. 27 Estructura de unsistema de control de lazo cerrado El objetivo del control automático de procesos es mantener en determinado valor de operación las variables del proceso. Sistema de Control: Interconexión de componentes que conforman un sistema, el cual puede proveer una respuesta deseada. Dado que la señal deseada se conoce, se emplea una señal proporcional al error (diferencia) entre la señal deseada y la respuesta real generada. Sistema Retroalimentado
- 28. 28 Estructura de unsistema de control de lazo cerrado Sistemas de Control en Lazo Cerrado: ut =f r t , y t Características •Reducción del error en estado estacionario. •Mejoramiento del rechazo a ruido. •Facilidad en el control y ajuste de la respuesta transitoria. •Atenuación de la sensibilidad de disturbios y perturbaciones en el sistema.
- 29. 29 Definición de Bloquesy de Variables Variable controlada y variable manipulada: la variable controlada es la cantidad o condición que se mide y controla. La variable manipulada es la cantidad o condición que el controlador modifica para afectar el valor de la variable controlada. Normalmente, la variable controlada es la salida (el resultado) del sistema. Punto de Control (Set – Point): es el valor que se desea que tenga la variable controlada. Perturbación: es cualquier variable (interna o externa) que ocasiona que la variable de control se desvíe del punto de control. El objetivo del sistema de control automático de proceso es utilizar la variable manipulada para mantener a la variable controlada en el punto de control a pesar de las perturbaciones.