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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA I.U.P SANTIAGO MARIÑO INGENIERÍA ELECTRÓNICA MATURÍN ESTADO MONAGAS CONTROLADORES Profesora: Bachiller: Mariangela Pollonais Patiño Dimarlys C.I.: 18.916.980 Sección “V” Maturín, Agosto de 2012

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

I.U.P SANTIAGO MARIÑO

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MATURÍN ESTADO MONAGAS

CONTROLADORES

Profesora: Bachiller:

Mariangela Pollonais Patiño Dimarlys

C.I.: 18.916.980

Sección “V”

Maturín, Agosto de 2012

INDICE

Pág.

Introducción……………………………………………………………………… 1

Esquema de un Sistema de Control……………………………………………… 3

Definición de Controlador………………………………………………………. 3

Compensación en Adelanto……………………………………………………… 4

Compensación en Atraso………………………………………………………… 5

Tipos de Controladores………………………………………………………….. 6

Modelo Matemático que Define cada Uno……………………………………… 7

Derivativo……………………………………………………………………….. 7

Conclusión………………………………………………………………………. 12

1

INTRODUCCION.

Este tutorial le mostrará las características de los controladores proporcional (P),

integral (I), y derivativo (D) , y cómo usarlos para obtener una respuesta deseada. En esta

Guía, consideremos el siguiente sistema de realimentación unitaria:

Un controlador de dispositivo, llamado normalmente controlador (en inglés, device

driver) es un programa informático que permite al sistema operativo interactuar con un

periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -

posiblemente estandarizada- para usarlo. Se puede esquematizar como un manual de

instrucciones que le indica al sistema operativo, cómo debe controlar y comunicarse con un

dispositivo en particular. Por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el

hardware.

Existen tantos tipos de controladores como tipos de periféricos, y es común

encontrar más de un controlador posible para el mismo dispositivo, cada uno ofreciendo un

nivel distinto de funcionalidades. Por ejemplo, aparte de los oficiales (normalmente

disponibles en la página web del fabricante), se pueden encontrar también los

proporcionados por el sistema operativo, o también versiones no oficiales hechas por

terceros.

2

Debido a que el software de controladores de dispositivos se ejecuta como parte del

sistema operativo, con acceso sin restricciones a todo el equipo, resulta esencial que sólo se

permitan los controladores de dispositivos autorizados.

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ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CONTROL:

DEFINICION DE CONTROLADOR:

Para la informática, un controlador o driver, es un programa informático que

posibilita la interacción entre el sistema operativo de una computadora y un periférico o

hardware . El controlador ofrece una interfaz que permite el uso del periférico.

Lo que hace el controlador es indicarle al sistema operativo cómo debe controlar el

periférico y cómo comunicarse con él. Por eso existen tantos controladores como

periféricos.

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COMPENSACION EN ADELANTO:

Un compensador de adelanto de fase hará descender la ganancia de baja frecuencia

y elevará el ángulo de fase de la frecuencia media total, relativas a la frecuencia de

corte determinada por la constante de tiempo T. Normalmente se utiliza para mejorar el

margen de fase. Es decir, puede mejorar la estabilidad relativa del sistema. Para

compensar la pérdida de ganancia, es común aplicar una compensación de ganancia. El

efecto combinado de estos dos compensadores se puede utilizar para incrementar el

ancho de banda del sistema y, por ende, la velocidad de respuesta.

EJEMPLO:

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COMPENSACION EN ATRASO:

El efecto principal de la compensación en atraso es reducir la ganancia de alta

frecuencia (acrecentar la atenuación) en tanto que el ángulo de fase decrece en la

región de frecuencia baja a media (aumenta el atraso de fase). Asimismo, un

compensador de atraso puede hacer que disminuya el ancho de banda del sistema y/o

los márgenes de ganancia, y en general puede ocasionar que un sistema sea más lento.

Generalmente se utiliza para mejorar el comportamiento en estado estacionario (el error

permisible o la precisión del sistema).

EJEMPLO:

6

TIPOS DE CONTROLADORES:

Controlador PID:

Un PID (Proporcional Integral Derivativo) es un mecanismo de control por

realimentación que calcula la desviación o error entre un valor medido y el valor que se

quiere obtener, para aplicar una acción correctora que ajuste el proceso. El algoritmo de

cálculo del control PID se da en tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el

derivativo. El valor Proporcional determina la reacción del error actual. El Integral genera

una corrección proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un

esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo

determina la reacción del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres

acciones es usada para ajustar al proceso vía un elemento de control como la posición de

una válvula de control o la energía suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustando

estas tres variables en el algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer un

control diseñado para lo que requiera el proceso a realizar. La respuesta del controlador

puede ser descrita en términos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el

controlador llega al "set point", y el grado de oscilación del sistema. Nótese que el uso del

PID para control no garantiza control óptimo del sistema o la estabilidad del mismo.

Algunas aplicaciones pueden solo requerir de uno o dos modos de los que provee este

sistema de control. Un controlador PID puede ser llamado también PI, PD, P o I en la

ausencia de las acciones de control respectivas.

Controlador PI:

Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la acción derivativa es

muy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al

valor deseado debido a la acción de control.

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MODELO MATEMATICO QUE DEFINE CADA UNO:

Controlador PID:

Controlador PI:

CONTROLADOR P:

(D) DERIVATIVO:

La acción derivativa se manifiesta cuando hay un cambio en el valor absoluto del

error; (si el error es constante, solamente actúan los modos proporcional e integral).

El error es la desviación existente entre el punto de medida y el valor consigna, o

"Set Point".

La función de la acción derivativa es mantener el error al mínimo corrigiéndolo

proporcionalmente con la misma velocidad que se produce; de esta manera evita que el

error se incremente.

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Se deriva con respecto al tiempo y se multiplica por una constante D y luego se

suma a las señales anteriores (P+I). Es importante adaptar la respuesta de control a los

cambios en el sistema ya que una mayor derivativa corresponde a un cambio más rápido y

el controlador puede responder acordemente.

La fórmula del derivativo está dada por:

El control derivativo se caracteriza por el tiempo de acción derivada en minutos de

anticipo. La acción derivada es adecuada cuando hay retraso entre el movimiento de la

válvula de control y su repercusión a la variable controlada.

Cuando el tiempo de acción derivada es grande, hay inestabilidad en el proceso.

Cuando el tiempo de acción derivada es pequeño la variable oscila demasiado con relación

al punto de consigna. Suele ser poco utilizada debido a la sensibilidad al ruido que

manifiesta y a las complicaciones que ello conlleva.

El tiempo óptimo de acción derivativa es el que retorna la variable al punto de

consigna con las mínimas oscilaciones

Ejemplo: Corrige la posición de la válvula (elemento final de control) proporcionalmente a

la velocidad de cambio de la variable controlada.

La acción derivada puede ayudar a disminuir el rebasamiento de la variable durante

el arranque del proceso. Puede emplearse en sistemas con tiempo de retardo considerables,

porque permite una repercusión rápida de la variable después de presentarse una

perturbación en el proceso.

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ACCIONES DE CONTROL EN LA RESPUESTA DE SISTEMA:

Los sistemas de control, según la teoría cibernética, se aplican en esencia para los

organismos vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados

por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y Sociedad con

aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema de control está definido

como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro

sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan

las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.

Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:

1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.

2. Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e

irreales.

1. Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre

la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de

entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentación hacia el

controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no

se convierte en señal de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque

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usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura

del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un

proceso que necesite de un control de contenido o concentración. Ejemplo 2: Al hacer una

tostada, lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella misma entrando una

variable (en este caso el grado de tostado que queremos). En definitiva, el que nosotros

introducimos como parámetro es el tiempo.

Estos sistemas se caracterizan por:

Ser sencillos y de fácil concepto.

Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.

La salida no se compara con la entrada.

Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles.

La precisión depende de la previa calibración del sistema.

2. Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acción de control

está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la

retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en

consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las

siguientes circunstancias:

- Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.

- Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de

manejar.

- Vigilar un proceso es especialmente dificil en algunos casos y requiere una atención que

el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos

que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.

Sus características son:

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Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.

La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.

Su propiedad de retroalimentación.

Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.

Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua

que utilizamos para bañarnos. Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad

de un depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro

de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan a la

membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca se encuentre

del nivel máximo.

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CONCLUSION.

Se llego a las siguientes conclusiones sobre los controladores:

Los controladores de dispositivo (device drivers en inglés) son programas añadidos

al núcleo del sistema operativo, concebidos inicialmente para gestionar periféricos y

dispositivos especiales. Pueden ser de dos tipos: orientados a caracteres (tales como los

dispositivos NUL, AUX, PRN, del sistema) o bien orientados a bloques, constituyendo las

conocidas unidades de disco. La diferencia fundamental entre ambos tipos de controladores

es que los primeros reciben o envían la información carácter a carácter; en cambio, los

controladores de dispositivo de bloques procesan, como su propio nombre indica, bloques

de cierta longitud en bytes (sectores). Los controladores de dispositivo, aparecidos con el

DOS 2.0, permiten añadir nuevos componentes al ordenador sin necesidad de rediseñar el

sistema operativo.

Hoy en día los procesos de control son síntomas del proceso industrial que estamos

viviendo. Estos sistemas se usan típicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla

una determinado sistema ( ya sea eléctrico, mecánico, etc. ) con una posibilidad nula o casi

nula de error, y un grado de eficiencia mucho más grande que el de un trabajador. Los

sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan procesos en base a muchos

parámetros y reciben el nombre de controladores de automatización programables (PAC).