Control Sistema LC y LA

CONTROL CLASICO M.C.MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ PROBLEMAS DE SISTEMAS DE CONTROL LAZO ABIERTO Y LAZO CERRADO 1.- Explicar la diferencia entre sistemas de control en lazo abierto y lazo cerrado. Argumento: el sistema de lazo cerrado se clasifica por sus conceptos únicos, se identifica por tener una variable controlada, valor de referencia, elemento de comparación, señal de error, elemento de control, elemento de corrección, proceso y dispositivo de medición. Mientras que el sistema de lazo abierto contiene solo los siguientes conceptos variable controlada, elemento de comparación, elemento de corrección y proceso. Respuesta: Pág. 4, los sistemas de control L.A. la entrada se elige con base en la experiencia que se tiene con dichos sistemas para producir el valor de la salida requerido, sin embargo la salida no se ve modificada por el cambio en las condiciones externas de operación. Mientras que en los sistemas de L.C. existe una señal de retroalimentación hacia la entrada desde la salida, la cual se utiliza para modificar la entrada de modo que la salida se mantenga constante a pesar de los cambios en las condiciones de operación. 2.-Establecer cuáles de los siguientes sistemas de control son en lazo abierto o en lazo cerrado y dar las razones de sus aseveraciones. a) Una tetera eléctrica que se apaga cuando el agua hierve. Argumento: consideramos que es de lazo cerrado, Variable controlada: temperatura del agua, valor de referencia: temperatura requerida para el agua, elemento de comparación: termostato este manda a apagar, señal de error: diferencia entre la temperatura requerida y la obtenida, elemento de control: termostato, proceso: tetera eléctrica, dispositivo de medición: termostato. Respuesta: Pág. 384 dice que es un sistema de control lazo cerrado con termostato. b) Un refrigerador. Argumento: nosotros consideramos es un sistema de lazo cerrado, Variable controlada: temperatura interna del refrigerador, valor de referencia: temperatura seleccionada, elemento de comparación: termostato este manda a enfriar, señal de error: diferencia entre la temperatura seleccionada y la obtenida, elemento de control: termostato y persona esta selecciona la temperatura adecuada, elemento de corrección: termostato, proceso: refrigerador, dispositivo de medición: termostato, retroalimentación: positiva Respuesta: Pág. 384 sistema de control lazo cerrado con termostato. Argumento: nosotros consideramos que es un sistema de lazo abierto. Argumento: Para que fuera de lazo cerrado tendría que tener una retroalimentación que indicara de qué lado hay mas trafico para comenzar a operar. para este sistema debe de tener lo siguiente: variable controlada en este caso sería el direccionamiento de tráfico. Respuesta: Pág.. Para que sea de lazo abierto solo tendría que funcionar con la variable controlada como en este caso puede ser el direccionamiento del trafico donde están ubicados los semáforos.-Dibujar un diagrama de cajas negras donde se muestren los subsistemas de los siguientes sistemas de control lazo cerrado: a) Cámara de exposición automática Argumento: Entrada Apertura del lente a partir de la intensidad de la luz Velocidad con la que abre y cierra el lente a partir de la luz captada Fotografía o video en una cámara Salida Sensor de luz (LDR) . elemento de comparación: una persona que regula y selecciona la temperatura. dispositivo de medición en este caso sería el temporizador de luces de tráfico. lazo abierto. Explicar cómo diferencian los sistemas. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ c) Una hornilla eléctrica sin termostato. sin considerar el trafico. proceso es el semáforo. elemento de corrección en este caso son las luces para los cruces. elemento de corrección: el interruptor. un elemento de comparación en este caso sería una persona que dirige las señales de dicho semáforo.CONTROL CLASICO M. elemento de corrección en este caso seria las luces de tráfico para peatones y vehículos. Variable controlada: temperatura de la hornilla. 4. valor de referencia seria la dirección de tráfico (avanzar o parar). 384 dice lazo cerrado debería tener retroalimentación para indicar el trafico.Los semáforos de un cruce de calles puede ser un sistema de control de lazo abierto o de lazo cerrado. Respuesta: Pág. proceso: hornilla eléctrica. elemento de comparación seria el temporizador de la secuencia de las luces de tráfico.C. 384 sistema de control lazo abierto sin termostato. además de que también podría tener una retroalimentación por si existen semáforos para peatones. elemento de control seria tiempo de cambios de luces. solo seria operado y controlado por tiempo. 3. proceso es el semáforo. Salida Termómetro Tenemos un sensor de temperatura. Argumento: Sensor temperatura termostato de o Dispositivo que cambie y ajuste la resistencia del calefactor para ajustar la temperatura. a través de un amplificador diferencial que es el que determina la velocidad a partir de la luz de entrada en comparación con la salida para tomar un video mejor de mayor calidad.C. b) Horno controlado por termostato. Entrada Calentamiento de un horno controlado por termostato. que es el valor de referencia para establecer la velocidad de apertura para la velocidad de la película.CONTROL CLASICO M. . Respuesta: Entrada Amplificador diferencial Velocidad con la que abre o cierra el lente a partir de la luz captada Video en una cámara Salida luzluz Fotocelda Las variable controlada es la luz. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ Con este diagrama de bloques demostramos cuales son las partes que se controlaron en un sistema de lazo cerrado de una cámara a partir de la intensidad de la luz y que es lo que podría cambiar en el proceso de acuerdo a la intensidad de luz requerida o seleccionada. este elemento importante será nuestro dispositivo de medición el cual realizara una medición con el comparador de temperatura para variar o hacer cambiar la resistencia del calefactor para que de esta manera mantener controlada la temperatura del horno. C. Argumento: Enciende o apaga una lámpara a partir de la luz existente en el medio Entrada luz Sensor de luz Lámpara o el foco en sí Sensor de luz (LDR) Salida Para este caso realizamos un diagrama de bloque de sistema de lazo cerrado. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ Respuesta: Entrada de temperatura Termostato Dispositivo que controle la resistencia del calefactor del horno. Horno Salida Termómetro c) Una luz automática enciende cuando se obscurece y se apaga cuando se aclara. Respuesta: Relevador Entrada luz Lámpara Fotocelda Apagar o encender la lámpara Salida . en el cual queremos demostrar que al tener el sensor como elemento de comparación para que este compare la intensidad de la luz que se requiere para realizar el encendido o apagado de luz.CONTROL CLASICO M. cuanto mayor sea el error mayor será la salida. Respuesta: Pág.-Explicar la diferencia entre las estrategias de control de dos posiciones y proporcional. o lo que quiere decir que si la temperatura baja. El sistema y esta estrategia es de lazo abierto.C. la calefacción aumentara de acuerdo a la temperatura o disminuirá si esta se acerca al valor fijo pero siempre se mantendrá encendida. es la misma distancia que se levantara la tasa. Argumentación: es proporcional. ya que solo se acciona cuando la temperatura del refrigerador está por debajo del valor estimado y se apaga cuando este sobrepasa el mismo valor dado. 284 es de dos posiciones. b) Un tostador de pan. Argumentación: es de dos posiciones ya que solo se acciona por determinada tiempo y se apaga después de que ha pasado el tiempo y no varia de acuerdo al color que toma el pan. mientras que en un control proporcional la salida del elemento e control es una señal proporcional al error. Respuesta: Pág. c) Levantar una tasa de café.. 6. porque según la fuerza o el movimiento que se le de al brazo. este produce una salida que enciende o apaga el calefactor según el error. 14 nos da un ejemplo: en el caso de un sistema de calefacción central domestico controlado por un termostato. Si la temperatura baja enciende el calefactor y si la temperatura rebasa el valor fijo se apaga el calefactor. Argumento: las estrategias de control de dos posiciones son simplemente como un interruptor que sirve como encendido o apagado como un apagador de un foco que solo prende y apaga cuando tu lo requieres. Argumentación: es de dos posiciones cuando no tiene termostato. porque esto tiene que variar de acuerdo a la posición . este aumenta o disminuye la temperatura proporcionalmente para mantener una temperatura adecuada dependiendo el clima.Que tipo de estrategia de control es probable que se emplee en los siguientes sistemas de control: a) Un refrigerador domestico. como ejemplo tenemos un calefactor. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ Cuando la luz deja de existir en el ambiente es accionado el relevador que hará encender la lámpara y esta se mantendrá así hasta que la foto celda vuelva recibir la señal de lux del medio a través y es ahí cuando el relevador deja de hacer su función y desactiva la lámpara. Mientras que en los sistemas de control lazo cerrado las estrategias son de control proporcional que son las que actúan directamente a partir de la señal de entrada.CONTROL CLASICO M. 284 es de dos posiciones.  5. Respuesta: Pág. Esbozar un diagrama de bloques del sistema y explicar como se produce la señal de error. Error: es la diferencia entre las dos entradas al amplificador diferencial. Salida Voltaje de medición Sistema de medición de voltaje (voltímetro) Señal de error en el diagrama es la diferencia de voltajes. es decir. por lo tanto quedaría de la siguiente manera: =( )( ) Respuesta: Pág. se determina que como los elementos están seria. el voltaje de entrada o el de referencia y el voltaje de salida o el voltaje de medición.CONTROL CLASICO M. corrección va ser por el relevador. sino que tiene que ser proporcional a la fuerza que se le aplique al brazo a la mano para levantarla. 384 comparación y control va a ser el amplificador diferencial. Respuesta: Pág.Porque no se puede levantar sola y después bajarse sola. para hacer el calculo de la función de transferencia se multiplican las funciones de transferencia separadas. 284 dice que la respuesta es 0. el cual tiene a si salida un relevador que conecta o desconecta la alimentación de energía de alimentación negativa a través de un sistema de medición que alimenta un voltaje al amplificador diferencial.007 Ω/°C conectado a un puente de Wheats tone que produce un cambio de corriente de 20mA/Ω. 8. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ del brazo.14mA/°C . para que este regule el voltaje y realice el proceso normal.-El sistema de control automático para la temperatura de un baño maría consiste en un voltaje de referencia que se alimenta a un amplificador diferencial. ¿Cuál es la función de transferencia global del sistema? Argumentación: tomando como referencia lo indicado en la página 24 del libro. el proceso lo hace al calentar el liquido y la retroalimentación se da a través del sistema de medición.un sistema de medición de temperatura tiene un termómetro que produce un cambio de resistencia de 0. voltajes de referencia y medición.C. 7. Argumentación: Entrada voltaje referencia Amplificador diferencial Relevador Calentar el líquido para el baño María.. 284 es de proporcional. Respuesta: Pág. si el flujo es mucho. Y si la entrada se multiplica por una constante multiplicativa entonces la salida se multiplica por la misma constante. Argumento: para nosotros que un sistema tenga una relación lineal quiere decir que si en la entrada tenemos un 1 es el mismo uno que vamos a tener en la salida. 10. la válvula se tiene que abrir mas y cuando el flujo sea menor se tiene que cerrar. y que si la entrada se multiplica por un factor. 18 y 19 Relaciones lineales: este tipo de relaciones quiere decir que la salida es proporcional a la entrada. a) Explicar como opera el sistema: Argumento: para nosotros el sistema funciona de la siguiente manera. b) ¿Cuál será la función de transferencia para el lazo de realimentación si el medidor de flujo tiene una función de transferencia de 2KPa por m/s y el convertidor de presión a corriente de 1. es el mismo factor el que vamos a tener a la salida.-Explicar que significa que una salida tenga una relación lineal entre la entrada y la salida. entonces la salida también se duplica. el fluido comienza a pasar a través del medidor de flujo. Respuesta: Pág..37 muestra un sistema para controlar la tasa de flujo de líquido en una tubería. si la entrada se duplica. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ 9.C. Y todo esto con ayuda del convertidor de corriente a presión que es el que indica a la válvula la cantidad de fluido que va a pasar. el medidor manda una señal al convertidor de presión a corriente para que el elemento de comparación pueda recibir y decidir que tanto tiene que abrir la válvula de control para que ese flujo pueda pasar.0mA por KPa? Argumento: para nosotros la función de transferencia de este sistema queda de la siguiente manera: ( )( ) .La figura 1.CONTROL CLASICO M. podemos determinar el siguiente resultado: ( (( ) ) ) Y como hay un cambio de 1% en el error el estado estable quedaría de la siguiente forma: (( ) ) Y para saber el cambio porcentual sacamos el a cuanto equivale el incremento de o.oo8 en la segunda función de transferencia. d) ¿Cuál será la función de transferencia de global del sistema de control? Argumento: como ya se analizaron los componentes del sistema por separado.80 °C/V y cuál será el cambio porcentual en el error en estado estable si la función de transferencia del calefactor disminuye en 1%? Argumento: empleando la formula número 6 del libro que se encuentra en la página 25.C. Respuesta: según el libro en la página 384 la función de transferencia es igual a 2mA por m/s c) ¿Cuál es la función de transferencia para la trayectoria directa si el convertidor de corriente a presión tiene una función de transferencia de 6KPa por mA y la válvula de control de o.CONTROL CLASICO M. Quedando así: 11. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ Ya que como son elementos en serie se tienen que multiplicar según la regla antes mencionada. y lo hacemos calculando a cuanto equivale en 1% de -0. solo queda hacer la función de transferencia global del sistema y esta la hacemos dividiendo la función de transferencia 2 entre la función de transferencia 1.-¿Cuál será el error en estado estable para un sistema de control de temperatura en lazo abierto que consta de un controlador con una función de transferencia de 1. Respuesta: según el libro en la página 384 la función de transferencia es igual a 0.1 m/s por KPa? Argumento: para nosotros la función de transferencia de este sistema queda de la siguiente manera: ( )( ) Ya que como son elementos en serie se tienen que multiplicar según la regla antes mencionada.0 en serie con un calefactor con una función de transferencia de 0.6 m/s por mA.2 y . ¿Cuál será el error en estado estable para un sistema de control de temperatura en lazo cerrado que consta de un controlador con un calefactor con una función de transferencia de 20 en serie con un calefactor con una función de transferencia de 0.-Explicar porque los sistemas realimentados en lazo cerrado son mucho mejores respecto a las perturbaciones que los sistemas de lazo abierto. Por lo tanto los sistemas de lazo cerrado son mejores para aminorar las perturbaciones gracias a su sistema de alimentación.002 y sabremos que el cambio porcentual es de 4%. 384 dice que el error es igual a con un cambio porcentual del 4% 12. Respuesta: Pág. 13. Argumento: porque en los sistemas de lazo cerrado se pueden controlar las perturbaciones con mayor facilidad que en los sistemas de lazo abierto y con esto se aminoran dichas perturbaciones..90 y con un cambio porcentual de -6. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ vemos que es igual a .002 y entonces dividimos el 0. ya que las perturbaciones son señales no deseadas en un sistema. )( ) ) ) Respuesta: la página 385 del libro menciona que el error en estado estable para ese sistema es de -0. Respuesta: de la página 29 se saca la siguiente información a partir de un factor de realimentación se pueden modificar los efectos de las perturbaciones y a esto se le denomina rechazo a perturbaciones.C. es la ecuación de transferencia 1. transferencia 2 y H es la retroalimentación. .9x ( ( %.9x %.80 °C/V y un lazo de retroalimentación con una función de transferencia de 10 V/°C y cual será el cambio porcentual en el error en estado estable si la función de transferencia del calefactor disminuye en 1%? Argumento: utilizando la ecuación número 7 de la pagina 26 se puede obtener el error estable en un sistema de lazo cerrado: ( ) Donde E=error en estado estable. ( ( ( )( ) ) ) es la ecuación de Y cuando disminuye la función de transferencia del calefactor disminuye en 1% ( Y un error porcentual del -6.CONTROL CLASICO M.008 entre el 0. no solo más caro.-Un sistema de lazo abierto tiene una función de transferencia de K.5K). el efecto es que se lograrían disminuir la perturbaciones a partir de ese lazo. Menos sensible a cambios en las características de los componentes Desventajas Hay una perdida en la ganancia. Respuesta: Ventajas Más exacto en la igualación de los valores real y requerido para la variable. MARIA DEL RAYO ZEMPOALTECA RAMIREZ 14. ya que es un sistema de lazo abierto.CONTROL CLASICO M. por lo tanto.C.-¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un amplificador que cuenta con un lazo de realimentación? Argumento: Las principales ventajas de un amplificador con sistema de lazo de realimentación es que se puede mejorar la salida. y que el efecto que logra a partir de un lazo de realimentación es que se ve reducido por 0. 15. Menos sensible a las perturbaciones. . sino más propenso a descomposturas. Respuesta: la página 385 dice que el efecto se ve reducido por ½. se cuenta con una mejor calidad en el proceso gracias a la comparación de entrada con la salida y las posibles desventajas son que es más costoso porque casi es un sistema autónomo y que puede tener pérdidas en la ganancia de los circuitos. Existe una gran posibilidad de inestabilidad El sistema es más complejo y. y si tuviera un lazo de realimentación. se pueden controlar las perturbaciones de ese sistema.5K/(1+0. además de que las perturbaciones serian aun menores gracias a la disminución de la función de transferencia de K. ¿Cuál será el efecto sobre la salida del sistema si la función de transferencia se reduce a (1/2K)?¿cual será el efecto si el sistema tuviera un lazo de realimentación con una función de transferencia de 1? Argumento: el efecto que tendría la salida al disminuir la función de transferencia hasta la mitad es que toda la salida disminuye. -@. . . . 9@
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