Diseña, configura y analiza sistemas de control en lazo cerrado · 2.º Bachillerato Tecnología
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Un sistema de control regula automáticamente una magnitud física (temperatura, velocidad, presión…) para que siga un valor de referencia deseado, corrigiendo cualquier desviación.
El lazo cerrado o realimentación negativa es el principio fundamental: se mide la salida, se compara con la referencia, y el error resultante se usa para actuar sobre el sistema.
La señal de error e es la diferencia entre lo que queremos (r) y lo que el sensor mide (b). El controlador actúa para reducir este error a cero.
Valor deseado de la salida. Consigna o "set point". Ej: temperatura objetivo = 22 °C
Señal actuante. e = r − b. El controlador G1 actúa en función de este error.
Salida del controlador que actúa sobre la planta. Ej: potencia enviada a un calefactor.
Magnitud física que se controla. Respuesta del sistema. Ej: temperatura real de la sala.
Señal del sensor (H) convertida para compararse con r. Ej: tensión proporcional a la temperatura.
Señal externa desconocida que altera la salida. Ej: viento frío que enfría la sala.
La "parte inteligente". Calcula la acción de control m según el error e detectado.
Sistema físico a controlar. Responde a m produciendo la salida c.
Mide la salida c y la transforma en la señal b (ej: sonda de temperatura → tensión).
La acción de control es proporcional al error. Rápido pero introduce error estacionario.
Acumula el error en el tiempo. Elimina el error estacionario pero puede provocar oscilaciones.
Anticipa el error futuro usando su tasa de cambio. Mejora la estabilidad y reduce sobreimpulso.
Combina las ventajas de los tres. Es el controlador industrial más utilizado en la actualidad.
La función de transferencia total del sistema en lazo cerrado, relacionando la salida c con la referencia r, es:
El denominador 1 + G(s)·H(s) se llama polinomio característico. Sus raíces (polos) determinan la estabilidad del sistema.
Si todas las raíces tienen parte real negativa, el sistema es estable.
El polinomio característico es el denominador de la FT en lazo cerrado: 1 + G1·G2·H = 0
Ej: s^4+5s^3+8s^2+6s+1