Sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado: conceptos y componentes

Resumen

El documento explica la diferencia entre sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado, incluyendo la realimentación y la función de transferencia. También recoge la transformada de Laplace, el concepto de estabilidad y los elementos básicos de un sistema de control, como entrada, perturbación, planta, actuador, transductor y amplificador.

Puntos clave

En un sistema de lazo abierto, la señal de salida no influye sobre la señal de entrada; su exactitud depende de la calibración (ejemplo: lavadora).
En un sistema de lazo cerrado, la salida se compara con la entrada mediante la realimentación, y la acción de control depende de ambas.
La función de transferencia permite conocer la respuesta del sistema ante una entrada, su estabilidad y los valores que la mantienen estable.
La transformada de Laplace reemplaza funciones del tiempo por funciones de variable compleja, facilitando el análisis del sistema.
Un sistema estable permanece en reposo salvo que una fuente externa lo excite, y vuelve al reposo cuando desaparecen las excitaciones.
Elementos clave: señal de error (diferencia entre entrada y realimentada), unidad de control, actuador, transductor y amplificador.

Ponte a prueba

Sistema de control LAZO ABIERTO:

Es aquel en el k la señal d salida no influye sobre la señal de entrada.
Su exactitud depende de su calibración de manera que al calibrar se establece una relación entre la entrada y lasalida con el fin de obtener la mayor exctitud posible. Ejm:lavadora. Estos sistemas están controlados por el tiempo.

Sistema de control LAZO CERRADO:

Un sistema de control lazo cerrado es aquel en el k la acción de control es, en cierto modo, dependiente de la salida la señal de salida influye en la entrada. Para esto, es necesario que la entrada sea modificada en cada instante en función de la salida. Esto se consigue por medio de lo que llamamos realimentación.
La realimentación es la propiedad de un sistema en lazo cerrado por la cual la salida se compara con la entrada del sistema, de manera que la acción de control se establezca en función de ambas.

Función de Transferencia:

Para determinar la respuesta de un elemento en función del tiempo, se aplica señales conocidas a la entrada del sistema y se evalúan las señales obtenidas, así se llama respuesta transistoria. También se puede estudiar la respuesta matemáticamente mediante la función de transferencia.
Por medio de la función de transferencia se puede conocer:
*La respuesta del sistema, frente a una entrada determinada.
*La estabilidad del sistema. * Que valores se pueden aplicar al sistema para que permanezca estable.

Transformada de la Place:

Es una herramienta o técnica que se basa en reemplazar funciones de una variable real (tiempo,..) por otras funciones que depende de la variable compleja. Una vez conocido el comportamiento del sistema en el dominio complejo, se puede pasar de nuevo al dominio del tiempo y de esta manera establecer cuál va a ser la respuesta en cualquier situación. Esta técnica se conoce como transformada de laplace y es una herramienta matemática indispensable en la regulación automática.

Estabilidad de un sistema:

*Sistema Estable: Un sistema estable es aquel que permanece en reposo a no ser que se exite por una fuente externa. En cuyo caso alcanzara de nuevo el reposo una vez que desaparesca todas las exitaciones.

Sistema de Control:

Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre si,de manera que regulan o dirijan su actuación por si misma, es decir,sin intervención de agentes externos, corrigiendo ademas, las posibles errores que se presentan en el funcionamiento.
Cualquier mecanismo, sistema o planta industrial presenta una parte actuadora, que corresponde al sistema físico que realiza la acción y otra parte de mando y control, que genera las ordenes necesarias para que esa acción se lleve o no a cabo.

*Variable del sistema:

Son todas las magnitudes sometidas a vigilancia y control, que defienen el comportamiento de un sistema.

Entrada:

Es la exitación que se aplica a un sistema de control desde una fuente esterna, con el fin de provocar una respuesta.

Respuesta:

Es la respuesta que proporciona el sistema de control.

Perturbación:

Son las señales no deseadas que influyen de forma adversa en el funcionamiento del sistema.

Planta o proceso:

Sistema sobre el que pretendemos actuar.

Entrada de Mando:

Señal externa al sistema k condiciona a su funcionamiento.

Señal de referencia:

Es una señal de entrada conocida que nos sirve para calibrar el sistema.

Señal de Error:

Representa la diferencia entra señal de entrada y la realimentada.

Unidad de Control:

Gobierna la salida en función de la señal de activación.

Unidad de Realimentación:

Esta formada por uno o varios elementos que captan la variable de salida, la condicionan y trasladan a la unidad de comparación.

Actuador:

Es el elemento que recibe una orden desde el controlador y la adapta a un nivel adecuado según la variable de salida necesaria para accionar el elemento final de control, planta o proceso.

Transductor:

Transforma una magnitud física en otra capaz de interpretar el sistem.

Amplificador:

Nos proporciona un nivel de señal procedente de la realimentación, de la entrada, el comparador, etc, adecuda al elemento sobre el k actúa.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre lazo abierto y lazo cerrado?

En lazo abierto la señal de salida no influye en la entrada y el control depende de la calibración y del tiempo. En lazo cerrado la salida se realimenta y se compara con la entrada para ajustar la acción de control.

¿Para qué sirve la función de transferencia?

Permite conocer la respuesta del sistema frente a una entrada determinada, su estabilidad y qué valores se pueden aplicar para que permanezca estable.

¿Qué es la realimentación?

Es la propiedad de un sistema en lazo cerrado por la cual la salida se compara con la entrada, de manera que la acción de control se establece en función de ambas.