Componentes Clave de un Sistema de Control Digital: Explicación Detallada

Componentes Clave de un Sistema de Control Digital

Muestreo y retenedor: Es un circuito que recibe como entrada una señal analógica y mantiene esa señal durante un período de tiempo suficiente para ser utilizada como entrada al conversor A/D.

Conversores analógico-digitales (A/D): Convierten la información analógica del proceso aportada por los captadores al formato digital para poder ser procesada mediante un algoritmo de control.

Computadora digital: Es donde se realiza la manipulación numérica necesaria para proveer un algoritmo de control. Es el “cerebro” del controlador digital. Recibe una señal codificada del A/D, realiza cálculos y ofrece una acción de control con datos codificados que posteriormente se transforman en una señal física adecuada al sistema.

Regulador (o Controlador) digital: Ejecuta un algoritmo de control que calcula una acción de control a partir del error cometido en cada instante.

Conversor digital-analógico (D/A): Genera a partir de la secuencia digital una señal de control continua. Convierte una señal digital a una señal analógica.

Circuito retenedor: La señal física del convertidor D/A generalmente muestra una serie de discontinuidades. El circuito retenedor se encarga de “suavizarlas” generando una señal menos discontinua y más adecuada para el sistema a controlar.

Actuador: El actuador es la unión final entre la señal de control y el sistema a controlar. En este caso, es el encargado de manipular la variable física del proceso según el valor de la acción de control calculada por el controlador digital.

Planta o proceso: Es el sujeto a ser controlado. Generalmente un conjunto de partes que funcionan de manera conjunta para llevar a cabo un objetivo común. Es de naturaleza “analógica”.

Transductor: Es un dispositivo que convierte una señal de entrada a otra señal de naturaleza diferente. En este esquema, se utiliza para transformar la señal de salida del sistema a controlar en una señal adecuada para ser introducida al algoritmo de control.

Concepto de Muestreo

El muestreo es una operación en la que se obtiene una secuencia de valores a partir de una señal analógica.

Una secuencia es una serie infinita de números.

Tipos de Muestreo

• Muestreo Periódico: Es el más usual. Los instantes de muestreo están igualmente espaciados cada T segundos.
• Muestreo Múltiple: Sistemas de múltiples lazos que, debido a la dinámica de cada lazo, requieren diferentes periodos de muestreo.
• Muestreo Aleatorio: La variable tK es una variable aleatoria.

Elección del Periodo de Muestreo

La elección del periodo de muestreo puede ser crítica a la hora de controlar un sistema:

• Un periodo de muestreo grande: hará que el controlador reaccione con lentitud tanto a cambios de consigna como a perturbaciones, lo que inestabiliza el sistema.
• Un periodo de muestreo pequeño: provocará una pérdida de tiempo al obligar a calcular la misma acción de control infinidad de veces y exigirá mayor precisión en los cálculos.