Sistema de control

Un sistema de control gestiona, ordena, dirige o regula el comportamiento de otros dispositivos o sistemas mediante lazos de control . Puede variar desde un solo controlador de calefacción doméstico que utiliza un termostato que controla una caldera doméstica hasta grandes sistemas de control industrial que se utilizan para controlar procesos o máquinas.

Para el control de modulación continua, se utiliza un controlador de retroalimentación para controlar automáticamente un proceso u operación. El sistema de control compara el valor o estado de la variable de proceso (PV) que se está controlando con el valor deseado o el punto de ajuste (SP) y aplica la diferencia como una señal de control para llevar la salida de la variable de proceso de la planta al mismo valor que la punto fijo.

Para la lógica secuencial y combinacional , se utiliza la lógica del software , como en un controlador lógico programable .

Hay dos clases comunes de acción de control: lazo abierto y lazo cerrado. En un sistema de control de lazo abierto, la acción de control del controlador es independiente de la variable del proceso. Un ejemplo de esto es una caldera de calefacción central controlada solo por un temporizador. La acción de control es el encendido o apagado de la caldera. La variable del proceso es la temperatura del edificio. Este controlador hace funcionar el sistema de calefacción durante un tiempo constante independientemente de la temperatura del edificio.

En un sistema de control de circuito cerrado, la acción de control del controlador depende de la variable de proceso real y deseada. En el caso de la analogía de la caldera, esto utilizaría un termostato para monitorear la temperatura del edificio y enviaría una señal para garantizar que la salida del controlador mantenga la temperatura del edificio cerca de la establecida en el termostato. Un controlador de lazo cerrado tiene un lazo de retroalimentación que asegura que el controlador ejerza una acción de control para controlar una variable de proceso al mismo valor que el punto de ajuste. Por esta razón, los controladores de lazo cerrado también se denominan controladores de retroalimentación. ^[1]

En el caso de los sistemas de retroalimentación lineal , se organiza un lazo de control que incluye sensores , algoritmos de control y actuadores en un intento de regular una variable en un punto de referencia (SP). Un ejemplo cotidiano es el control de crucero de un vehículo de carretera; donde las influencias externas, como las colinas, provocarían cambios de velocidad, y el conductor tiene la capacidad de modificar la velocidad establecida deseada. El algoritmo PID del controlador restablece la velocidad real a la velocidad deseada de manera óptima, con un retraso o un exceso mínimos , controlando la potencia de salida del motor del vehículo.

El gobernador centrífugo es uno de los primeros mecanismos de control proporcional .

Ejemplo de un solo lazo de control industrial; mostrando un control continuamente modulado del flujo del proceso.

Un bucle de retroalimentación básico

Respuestas escalonadas para un sistema de segundo orden definido por la función de transferencia , donde es la relación de amortiguamiento y es la frecuencia natural no amortiguada .${\displaystyle H(s)={\frac {\omega _{n}^{2}}{s^{2}+2\zeta \omega _{n}s+\omega _{n}^{2} }}}$${\ estilo de visualización \ zeta}$${\ estilo de visualización \ omega _ {n}}$

Un diagrama de bloques de un controlador PID

Efectos de la variación de los parámetros PID (K _p ,K _i ,K _d ) en la respuesta escalonada de un sistema.

Cambio de respuesta del sistema de segundo orden a una entrada de paso para valores de Ki variables.

Una sala de control DCS donde las pantallas grandes muestran información de la planta. Los operadores pueden ver y controlar cualquier parte del proceso desde las pantallas de sus computadoras, al mismo tiempo que mantienen una vista general de la planta en las pantallas más grandes.

Un panel de control de una máquina de prensa de calor hidráulica