Características de Los Sistemas de Control Con Realimentación

 

Características de los sistemas de control con realimentación

 

Contenido: 

Sistemas de control en lazo abierto y en lazo cerrado.

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Sensibilidad de los sistemas de control a variaciones en los

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parámetros. Control de la respuesta transitoria transitoria de los sistemas de control.

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Señales de perturbación en un sistema de control con retroalimentación.

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Error en estado estacionario.

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El coste de la retroalimentación.

 

Sistemas de control en lazo abierto y en lazo cerrado 

Al genera una señal proporcional al error entre la respuesta deseada y la real. La utilización de esta señal para controlar el proceso produce una secuencia de operaciones de circuito cerrado que se conoce como retroalimentación. 

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Por ejemplo, el sistema si stema de control humano para el ritmo cardiaco es un sistema de control retroalimentado. retroalimentado.

La principal diferencia entre los sistemas de circuito cerrado y los de circuito abierto abierto es la generación y utilización utilización de la señal del error. 

El sistema de circuito ci rcuito cerrado, cuando opera de forma correcta, lo hace de forma que el error se reduce a un valor mínimo.

 (s)=G(s)R(s)

 

(s)=   G(s) R(s) 1+GH(s)

 

Sensibilidad de los sistemas de control a variaciones en los parámetros 

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Un proceso G(s), se cual fuere su naturaleza, esta sujeto a un medio cambiante, al envejecimiento y otros factores naturales que afectan el proceso de control. 

En sistemas circuito abierto, todos esto errores y cambios dan como resultado una salida cambiante e inexacta. i nexacta.

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En sistemas de circuito cerrado se percibe el cambio en la salida, debido a los cambios del proceso e intenta corregir la salida cambiante e inexacta.

La sensibilidad de un sistema de control a las variaciones es de prioridad importancia. 

Una ventaja de los circuitos cerrados es su capacidad de reducir su capacidad para reducir la sensibilidad del sistema.

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Si GH(s)>>1, la salida será afectada solamente por H(s)  1 (s)  ≅ R(s) H(s)

 

Sensibilidad de los sistemas de control a variaciones en los parámetros 

La sensibilidad se define como:

(s) =

  / /

=

/  / ln  / l n 



La sensibilidad en circuito abierto es 1

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La sensibilidad en circuito cerrado o retroalimentado retroalimentado será

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S=

  1 1+GH(s)

La capacidad paraagregando reducir el efecto de lasde variaciones en los parámetros de un sistemas de control un circuito retroalimentación es una ventaja importante de los sistemas de control con retroalimentación.

 

Control de la respuesta transitoria de los sistemas de control 

El propósito de los sistemas de control es proporcio proporcionar nar una respuesta deseada, frecuentemente la respuesta transitoria debe ajustarse hasta que sea satisfactori satisfactoria. a. 

Si un sistema de control de circuito abierto no proporciona una respuesta satisfactoria, entonces entonces el proceso G(s) debe remplazarse por uno adecuado.

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Un sistema de circuito cerrado frecuentemente puede ajustarse para obtener la respuesta deseada ajustando parámetros del circuito ci rcuito de retroalimentación. 

Es posible alterar la respuesta de un circuito cerrado insertando un adecuado controlador en cascada, G1(s), antes del proceso, G(s). Entonces es necesario diseñar la función de transferencia en cascada G1(s)G(s) de forma que la función transferencia resultante proporcione la respuesta transitoria deseada.

 

Señales de perturbación en un sistema de control con retroalimentación 

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Un efecto importante de la retroalimenta retroalimentación ción en un sistema de control es el control y eliminación parcial de los efectos de las señales perturbadoras. Muchos sistemas de control están sujetos a señales extrañas de perturbación que hacen que el sistema proporcione una salida inexacta. 

Los sistemas con retroalimentación tienen el aspecto beneficioso que el efecto de distorsión, ruido y perturbacion perturbaciones es indeseadas puede reducirse efectivamente.

 

Señales de perturbación en un sistema de control con retroalimentación 

Como ejemplo especifico de un sistema con una perturbación indeseada consideremos un sistema de control de velocidad para una laminadora de acero. Que están sujetas a grandes cambios de carga o perturbaciones. ω  =

−1 Js+f+( +k  / )

  ∗  ()

 

Señales de perturbación en un sistema de control con retroalimentación ω  ≅

−1   ∗  ()     ()

 

Error en estado estacionario 

Se debe examinar y comparar el error final en el estado estacionario para un sistema de circuito abierto y circuito cerrado.

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El error en el sistema de circuito abierto será: Eo(s) = (1 −   ) ( (  )



El error en el sistema de circuito cerrado será: será: Ec(s)=



  1 R(s) 1+G(s)

 

El coste de la retroalimentación 

El costo de la retroalimentación se manifiesta primero primero en el aumento de componentes y la complejidad de los sistemas. 

Se deben considerar los siguientes componentes: El sensor, es el componente component e mas caro en un sistema si stema de control, se debe tomar en cuenta que introduce ruido e imprecisiones. i mprecisiones.

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La perdida de ganancia.

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La inclusión de la posibilidad de inestabilidad.

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La retroalimentación produce varios problemas adicionales para el diseñador, sin embargo las ventajas superan las desventajas.

 

Resumen 

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Las razones fundamentales de usar retroalimentación, retroalimentación, a pesar de su costo y complejidad adicional son las siguientes: 

La disminución de la sensibilidad del sistema frente a variaciones v ariaciones en los

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parámetros del proceso G(s). La facilidad del control y ajuste de la respuesta transitoria del sistema.

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El mejoramiento en el rechazo de las señales perturbadoras y de ruido dentro del sistema.

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El mejoramiento en la reducción del error en estado estacionario del sistema.

Los sistemas de control con realimentació realimentación n tienes muchas características benéficas y no es de sorprender que encontramos una multitud de sistemas de control con retroalimentación en la industria, el gobierno y la naturaleza.