Universidad de Costa Rica

IE0431 Sistemas de Control

Créditos:
3
Departamento:
Automática
Curso:
Troncal
Tipo:
0 - Teórico
Horas:
5h: 3h T, 0h L, 2h P, 0h T/P

Descripción

 

Se introduce el concepto de realimentación aplicado a sistemas de control, el algoritmo de control proporcional integral derivativo (PID), los índices de desempeño temporal, la medición de la estabilidad de los lazos de control realimentado y la medición de su robustez ante cambios en las características del proceso controlado. Se presentan las técnicas de identificación de los modelos de orden reducido para representar el proceso controlado, los métodos analíticos y las reglas para el ajuste del algoritmo de control a partir de estos, y la utilización de las herramientas de análisis y diseño de los sistemas de control. 

Contenidos

 

Introducción

  • Sistemas de control, control realimentado.

Proceso controlado

  • Característica estática, característica dinámica.

Comportamiento dinámico

  • Respuesta de los sistemas sobre amortiguados, integrantes, inestables y con respuesta inversa.

Sistemas de control realimentado 

  • Servo control, control regulatorio, funciones de sensibilidad.

Controladores con algoritmos de control PID

  • Acción del controlador, algoritmos de control P, PI, PD, PID, estructuras PID: estándar, serie, paralelo, conversión de parámetros, modo derivativo ideal y realizable, controladores con algoritmos de control PI/PID de dos grados de libertad; algoritmos de control PID discretos.

Desempeño de los lazos de control

  • Desempeño del servo control – respuesta al escalón, indicadores del desempeño de los sistemas sub amortiguados y críticamente amortiguados; error permanente (servo control y control regulatorio), especificaciones de diseño.

Estabilidad absoluta

  • Polinomio característico, ubicación de los polos de lazo cerrado, criterio de Routh-Hurwitz, criterio de Liénard - Chipart, lugar geométrico de las raíces (LGR), criterio de Nyquist, efecto de la adición de un cero o un polo.

Robustez (estabilidad relativa)

  • Índices de estabilidad: definición de los márgenes de ganancia y fase, sensibilidad máxima; medición en el diagrama de Bode, índices de robustez paramétrica. Índices de fragilidad del controlador. Relación entre el desempeño y la robustez. 

Análisis de los sistemas con controladores con algoritmos de control PID

  • Control P – plantas de primer y segundo orden, control PI – plantas de primer y segundo orden, control PD – plantas de primer y segundo orden, efecto de la cancelación de polos y ceros. Diseño de servo control utilizando el LGR con MATLAB (“sisotool”).

Sintonización analítica

  • Síntesis del servo control, plantas sin tiempo muerto, plantas con tiempo muerto; síntesis del control regulatorio; sintonización analítica robusta de controladores PI/PID de dos grados de libertad, plantas con y sin tiempo muerto.

Controlconmodelointerno(IMC)

  • Control IMC, diseño; controladores PID-IMC, PI/PID – planta de primer y segundo orden con y sin tiempo muerto, método de “control simple” (SIMC).

Identificación del modelo

  • Modelos de interés, modelos de orden reducido a partir de la curva de reacción (métodos de dos y tres puntos), información crítica (oscilación mantenida, realimentación con relé), modelos de orden reducido a partir de la información crítica, aproximaciones de tiempo muerto, Padé, reducción del orden del modelo. Modelos para procesos integrantes, inestables y con respuesta inversa.

Reglas de sintonización

  • Método de Ziegler y Nichols, criterios de desempeño de error integral, reglas para PI/PID de uno y dos grados de libertad, servo control y el control regulatorio, sistemas óptimos y robustos.

Control de procesos integrantes e inestables

  • Control PI/PID de procesos integrantes, inestables y con respuesta inversa.

Otros esquemas de control

  • Áreas de aplicación del control, introducción a otras técnicas de control. 

Competencias

N/A


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