Que se entiende por controlar un sistema industrial

Gobernar las variables del sistema industrial para que evolucione de forma predeterminada

.

Describa brevemente que objetivo principal persiguen las técnicas de regulación en la aumatización de procesos

Mantener el sistema en una situación estática, con un valor prefijado.

¿Qué objetivo principal persiguen las técnicas de servocontrol, desde la perspectiva de la automaticación industrial? Fijar una evolución dinámica del sistema, es decir, con consigna variable.

Describa brevemente que entiende por variable manipulada

Variable que se utiliza para que actúe en el sistema y en consecuencia la variable controlada mantenga el valor deseado.

Describa brevemente que entiende por variable controlada

Es la variable final a controlar y que se debe mantener en un valor concreto.

La variable controlada y la variable manipulada ¿podrían ser la misma variable? Ilustre con un ejemplo

Sí, podría darse el caso, por ejemplo, un controlador de tensión.

Identifique que se entiende por “perturbación” en un sistema de control

 Es todo fenómeno externo que pueda afectar al sistema y con ello al valor de la variable controlada.

Enumere las partes de que se compone un sistema de control

 Entrada o consigna punto de control / Variable controlada o salida / Variable manipulada o señal de control / Perturbación / Sensores y transmisores (elementos de retroalimentación) / Controlador o regulador / Elemento final de control / Planta o sistema controlado

En la siguiente figura identifique la variable controlada, la manipulada, el punto de control, sensores y el elemento final  Variable controlada:
nivel del deposito / Variable manipulada: señal que le llega a la válvula para que actúe abriendo o cerrando el punto de control: nivel consigna que queremos, el nivel donde la válvula está cerrada / Sensores: elemento que capta el estado del sistema, en este caso es la bolla que mide el nivel del agua  / Elemento final: el conjunto de la barra que une a la bolla y la válvula y la válvula que cierra el caudal del fluido

En un sistema de control automático ¿qué es el elemento final de control?

 Es el actuador que modifica el valor de una magnitud del proceso que repercute en el valor de la variable controlada

Justifique las principales diferencias entre un sistema de control de lazo abierto y de lazo cerrado

 El lazo cerrado tiene realimentación, es decir, una comparación del estado del sistema con el valor consigna, a diferencia del lazo abierto que no se compara en ningún momento en consecuencia, el lazo cerrado es más preciso y es más independiente del sistema, haciendo también que pueda oscilar en algunos momentos

Para cada uno de los problemas que se indican, justifique si se trata de control de lazo abierto, cerrado, de variables discretas o continua  a)

Regulación de semáforos de un cruce

 Lazo abierto de variables discretas, tres posibles salidas y lazo abierto porque no se retroalimenta, simplemente da la señal de salida.

B) La climatización de una sala mediante una máquina de aire acondicionado

lazo cerrado, ya que el aparato continuamente está midiendo la temperatura de la sala, para saber si actuar o no, y de variables continuas ya que la temperatura es una variable que toma valores continuos  c)

El control de movimiento de un ascensor

 Lazo cerrado de variables discretas, ya que el ascensor necesita en todo momento saber su posición para subir o bajar según la entrada, y de variables discretas ya que sólo necesita saber las diferentes plantas, 0 1 2 3….  D)

El control de una grúa

 Lazo abierto, ya que la grúa se mueve, pero no mide la posición, esto es trabajo del operador que la conduce. Variables continuas ya que la posición no toma valores discretos, sino que es un movimiento continuo.  E)

Control de nivel de un depósito de agua para el abastecimiento de una vivienda

 Lazo cerrado ya que el nivel se mide continuamente para ver si cumple la consigna.  Puede ser tanto de variables continuas (medición en valor del nivel del agua) como discretas, pero tomamos discretas ya que lo lógico es que mida si sobrepasa o está por debajo de un valor consigna.

Si estamos utilizando un control a lazo abierto, razonar si es cierta “el control es secuencial guiado por el proceso” Es falsa, ya que el c. De lazo abierto, no es guiado por el proceso, no tiene retroalimentacion y, por lo tanto, ya no es secuencial

Si estamos utilizando un control a lazo cerrado, razonar si es cierta “el control es secuencial guiado por el proceso” Sí, es cierta, el lazo cerrado es un control el cual mediante la retroalimentacion en todo momento compara el estado del proceso con el valor consigna, y por lo tanto es guiado por el proceso y es secuencial ya que sigue una secuencia repetitiva de comparación.

¿En qué consiste una regulación de 2 puntos y que tipo de regulador usaría para ello?

 Consiste en una regulación de lazocerrado que sólo tiene dos estados, on or off, también llamado todo o nada. El cual decide si es necesario actuar o no según el estado del sistema, si se ha llegado a un valor de consigna, se pone en funcionamiento el actuador. Utiliza comparación un contactor.

Complete las frases y tache lo que no proceda: «En el control de 2 puntos las variables controladas son de tipo analógico, como por ejemplo temperatura
. Para ello se emplean variables manipuladas discretas/analógicas como el caso de un calentador , la intensidad toma o un valor o 0

Defina el error asintótico de un controlador P

Es un error que siempre existe y nunca será cero; es la diferencia, cuando nos encontramos en régimen permanente , entre el valor de entrada y el valor que toma el sistema.

Comente la siguiente afirmación: “Cuanto mayor sea el valor de Kp (ganancia) en un controlador proporcional, tanto mejor, pues antes llegará a estabilizarse el sistema en el punto de consigna deseado”. Esta afirmación no es cierta, ya que en un controlador P es imposible llegar al valor de consigna deseado, siempre existe un error asintótico. Además, a mayor Kp, el sistema tiende a oscilar hasta volverse inestable.

En un sistema de control proporcional-Integral (PI), describa brevemente como el controlador gobierna la variable controlada. Añade una acción proporcional, haciendo este que la salida sea proporcional al error y además el integrador hace que la salida sea proporcional al error acumulado, así, se puede eliminar el error en régimen permanente, ya que sigue actuando, aunque el error sea cero.

Indique dos aplicaciones habituales de los controladores PI

Aplicaciones como control de nivel de un fluido o la presión de éste.

Enumere las ventajas/inconvenientes de un sistema de control proporcional-Integral (PI) sobre un sistema de control proporcional (P).  Ventajas:  Es capaz de eliminar el error en régimen permanente / Reduce el sobreimpulso máximo oEs inmune al ruido   Desventajas:  Respuesta más lenta / Ambos inducen inestabilidad si las constantes son grandes

Describa en qué situaciones es frecuente utilizar un control continuo PID

 En todos aquellos procesos que requieren una salida concreta y estable, que sea frecuente el cambio de valor de entrada o consigna o bien que existan perturbaciones, y sea necesario una respuesta certera.

Describa verbalmente el método de sintonización conocido como de oscilaciones amortiguadas

Es un método que se utiliza para conseguir un buen ajuste de un controlador PID.  Consiste en aumentar la Kp manteniendo Ti Td nulas, hasta llegar a unas oscilaciones que cumplan que la relación entre las amplitudes de los primeros picos de oscilación sea igual a 0,25. Con esa oscilación, medimos el periodo y este nos servirá junto a la Kp para determinar los valores de Ti y Td según el caso del controlador.

Describa brevemente que tipo de control es utilizado en el control anidado de procesos

 Controles del tipo lazo cerrado PID, y cuyas salidas corresponden a las entradas del siguiente controlador. Proceso que necesita varias consignas.

Una cinta se utiliza para transportar paquetes de un extremo a otro. Indique qué tipo de control se está siguiendo en los siguientes casos:  Tras colocar el paquete en la cinta, un operador da la orden de marcha, y la cinta se mueve durante 2minutos.  Control de lazo abierto únicamente controlado por la variable tiempo: 2 minutos en funcionamiento.  B) Al entrar el paquete, un detector advierte de su presencia y pone en marcha la cinta, que no se detiene hasta que un segundo sensor, situado al final de la cinta, detecta que el paquete ha llegado.  
Control de lazo cerrado, ya que el sistema tiene una retroalimentacion, los sensores ópticos, los cuales mandan la señal de posición del paquete, haciendo en casa caso que se ponga en funcionamiento o bien lo contrario.

Justifique si es posible realizar el control de movimiento de una escalera mecánica con control a lazo cerrado “ON/OFF”. No sería lo más deseable, ya que, si está en el estado de encendido, o funcionamiento, y dependiendo de la carga de personas que esté situada en la escalera, ésta tendrá una salida u otra (la velocidad en este caso), ya que la entrada en distintos casos de carga sería la misma “ON”.

Justifique si es deseable realizar el control de velocidad de una escalera mecánica con un controlador PID

Sí, ya que buscamos que el valor de salida, la velocidad de la escalera se mantenga constante aun cambiando la carga de esta, y con un buen ajuste del PID podemos conseguir que la respuesta del sistema sea rápida y estable.

Indique si las afirmaciones de la siguiente lista son verdaderas o falsas:

 a)En una…
FALSA  b)Las funciones….
VERDADERA  c) Los equipos de control…
FALSA

Ponga nombre a los tipos de control de temperatura de la figura:

Explique de forma resumida el funcionamiento de cada uno de los sistemas de control de la figura anterior

 Lazo abierto: en el momento que se acciona el calentador, este se pone en funcionamiento, sin tener ninguna medida de la temperatura de la sala, este siempre calentará si está en funcionamiento. / Lazo cerrado on/off : sistema de control de lazo cerrado, el cual se pone en funcionamiento el calentador si la temperatura baja de una determinada y se apaga cuando supera un valor. Simplemente se apaga o se enciende.  /Regulación: sistema de control de lazo cerrado el cual pone en juego una intensidad que llega al calentador para que este caliente más o menos acorde con la temperatura de la sala.

Enumere y describa de forma breve los dos métodos más habituales de regulación de caudal

 Control de caudal por perdida de carga: consiste en añadir al sistema una carga adicional, por medio de válvulas, y así, añadimos una pérdida de energía que en consecuencia disminuye el caudal hasta tener el valor deseado, abriendo o cerrando la válvula.

Regulación por control de recirculación: consiste en añadir en paralelo a la bomba, una recirculación la cual está regulada con una válvula de perdida de carga, consiguiendo de esta manera, que el caudal que inyecta la bomba se divida en dos ramas, y alterando con la válvula el caudal de la rama en paralelo, conseguimos que el caudal en la otra rama sea el deseado (tiene menores perdidas de energía).  // Regulación por control de velocidad: consiste en regular la frecuencia de funcionamiento de la bomba para conseguir que la curva de trabajo sea diferente, y así adaptando el caudal de funcionamiento al deseado.

* control de nivel

Control en dos puntos: control discreto, el cual a partir de dos valores de nivel, nivel max nivel min, abre o cierra la válvula de entrada según el nivel sea mayor o menos que los valores max y min, manteniendo el nivel entre esos dos valores  // Regulación de nivel: se utiliza cuando se necesita el nivel en un nivel concreto, y se basa en mantener el nivel constante, a partir de la medición del nivel real, por lo tanto, es una regulación de variables continua.

Ponga nombre a los elementos señalados en el dibujo:

ACTUADOR Eléctrico PARA Válvulas, Válvula DE GLOBO, Válvula DE BOLA, CONTROL DE Posición,, CAUDALIMETRO, Válvula DE Regulación

Para modelar sistemas dinámicos, nos encontramos diferentes posibilidades. Si nos referimos a los modelos en tiempo continuo, comente la siguiente afirmación: “Describen los sistemas en términos de ecuaciones diferenciales”. Son sistemas los cuales se pueden modelar analíticamente por medio de ecuaciones diferenciales, ya que son procesos continuos y las variables físicas que entran en juego se pueden modelar matemáticamente, ya que las ecuaciones diferenciales recogen el estado del sistema en todo el rango de tiempo.

 Para modelar sistemas dinámicos, nos encontramos diferentes posibilidades. Si nos referimos a los modelos en tiempo continuo, comente la siguiente afirmación: “La información sufre un muestreo”. No es cierta, esta afirmación es para modelos de tiempos discretos, ya que el muestreo se trata de dar valor a puntos concretos, dejando de ser continuo.

 Para modelar sistemas dinámicos, nos encontramos diferentes posibilidades. Si nos referimos a los modelos en tiempo continuo, comente la siguiente afirmación: “Describen los sistemas en términos de ecuaciones en diferencias finitas”. La afirmación es falsa, ya que las ecuaciones diferenciales finitas se refieren a modelos en tiempo discreto. En modelos de tiempo continuos nos referimos a ecuaciones diferenciales continuas.

Para modelar sistemas dinámicos, nos encontramos diferentes posibilidades. Describa las principales carácterísticas de los modelos en tiempo discreto.  Describen el sistema sólo en los instantes de muestreo, ya que son los valores que se tienen.// Proporciona una precisión arbitraria de las magnitudes.  //Aparecen soluciones muy complejas o inviables para sistemas no lineales o con muchas variables.

 Para modelar sistemas dinámicos, nos encontramos diferentes posibilidades. Si nos referimos a los modelos en tiempo discreto, comente la siguiente afirmación  “Describe el sistema en cualquier escala de tiempos”
 La afirmación es falsa, es una carácterística de los modelos en tiempo contino.

Describa brevemente las carácterísticas principales de los modelos FSM

 Se utilizan un conjunto finito de estados, es decir, un estado para cada posibilidad y caso que nos podemos encontrar, por lo tanto sólo uno puede estar activo y la descripción del proceso es la secuencia de los estados, los cuales evolucionan según las entradas, por lo tanto, el estado depende de las condiciones externas y la transición es asíncrona.

Describa brevemente las carácterísticas principales de los modelos DES

Eventos discretos concurrentes, los eventos son los que dan paso al cambio del sistema.  /No se pueden dar dos eventos simultáneamente y si no se produce ningún evento, el sistema permanece estable. / Se utiliza para simplificar los FSM.

 Si nos referimos a los modelos FSM y DES, comente la siguiente afirmación: “Son ambos modelos continuos, usándose fundamentalmente uno para representar sistemas combinacionales y el otro para representar sistemas secuenciales”. Ambos se utilizan en modelos discretos, ya que tenemos que un número finito de estados posibles, y en cada estado, se actuará de una manera determinada.  /En el caso del FSM es combinacional ya que tienen una relación lógica directa entre las variables de entrada y de salida del proceso. / el DES es secuencial ya que tiene memoria del estado en el que está, la evolución del sistema se da por medio de eventos, según el evento que haya a la entrada, y el estado memorizado, actuará de una manera u otra, por lo que ya la salida no depende exclusivamente de la entrada.