Lazo Abierto Y Cerrado i242u

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

SISTEMAS DE CONTROL TEMA: “LAZO ABIERTO Y LAZO CERRADO” INTEGRANTES: Escudero Miguel Ruiz Cristian NIVEL: SEXTO CARRERA: ELECTRÓNICA

07/ 11 / 2014

Tema Análisis de aspectos básicos de sistemas de control lazo abierto y cerrado para la compresión de sus usos y características

Objetivos General Analizar un sistema de control lazo cerrado y abierto mediante una ejemplificación de cada uno de ellos para la comprensión de sus principales atributos y aplicaciones.

Específicos -

Fundamentar científica y teóricamente los sistemas de lazo abierto y cerrado. Ejemplificar un sistema de control de lazo abierto y cerrado Analizar los aspectos que componen a cada uno de ellos. Explicar las diferencias, ventajas y desventajas de estos sistemas

Resumen En este trabajo se define los conceptos de un sistema de control en lazo abierto y lazo cerrado, para poder entender de la mejor manera se realizan ejemplos se estos sistemas de control y mediante diagramas de bloques identificar cada etapa para posteriormente ver las ventajas y desventajas que tiene un sistema de control de lazo abierto con un sistema de control de lazo cerrado.

Abstract In this paper the concepts of control system, open loop and closed loop is defined, in order to understand the best way is these examples are performed and control systems using block diagrams identify each stage to later see the advantages and disadvantages has a system of open loop control system with closed loop control.

Marco teórico SISTEMAS DE LAZO ABIERTO Son los sistemas en los cuales la salida no afecta la accion de control. En un sistema en lazo abierto no se mide la salida ni se realimenta para compararla con la entrada como se puede observar en la figura 1.

2

En cualquier sistema de control en lazo abierto, la salida no se compara con la entrada de referencia. Por tanto a cada entrada de referencia le corresponde una condicion operativa fija; como resultado, la precision del sistema depende de la calibracion. Ante la presencia de perturbaciones, un sistema de control en lazo abierto no realiza la tarea deseada. En la practica, el control en lazo abierto solo se utiliza si se conoce la relacion entre la entrada y la salida y si no hay perturbaciones internas ni externas. Es evidente que estos sistemas no son de control realimentado.

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. Se afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles. La precisión depende de la previa calibración del sistema.

ELEMENTOS BÁSICOS 1. Transductor de entrada: La funcion del transductor es modificar o adaptar la senal de entrada, para que pueda ser procesada convenientemente por los elementos que constituyen el sistema de control. 2. Controlador: Maneja el proceso o una planta, este elemento responde a la entrada que viene del elemento de control e inicia la accion para producir el cambio en la variable controlada al valor requerido. 3. Proceso: El proceso o planta en el sistema en el que se va a controlar la variable.

Fig1. Sistema de control de lazo abierto, tomada de http://www.tecnologiatecnica.com.ar/sistemadecontrol/index%20sistemasdecontrol_archivos/Page268. htm Sistemas de control lazo cerrado vs sistemas de control lazo abierto:

3

Las ventajas de tener una trayectoria de realimentación y, por lo tanto, un sistema en lazo cerrado en lugar de un sistema en lazo abierto son: 1. Más exacto en la igualación de los valores real y requerido para la variable. 2. Menos sensible a las perturbaciones. 3. Menos sensible a cambios en las características de los componentes. 4. La velocidad de respuesta se incrementa y, por lo tanto, el ancho de banda es mayor, es decir, el intervalo de frecuencias en los que el sistema responderá. Pero hay algunas desventajas: 1. Hay una pérdida en la ganancia en cuanto a que la función de transferencia de un sistema en lazo abierto, se reduce de G a G/(1+GH) por una trayectoria de realimentación con una función de transferencia H. 2. Existe una gran posibilidad de inestabilidad. 3. El sistema es más complejo y, por lo tanto, no sólo más caro, sino más propenso a descomposturas.

SISTEMA DE CONTROL 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 difícil 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.

El sistema es más flexible y capaz de reaccionar si el resultado que está obteniendo no es el esperado; los sistemas a los que podemos llamar robots casi siempre son de lazo cerrado. La figura 2 muestra la composición por diagrama de bloque de un sistema de control lazo cerrado donde claramente se puede notar su parte fundamental que caracteriza a este sistema como es su realimentación

4

Fig. 2. Diagrama de bloques de un sistema de lazo cerrado, tomada de http://fisica.udea.edu.co/~labgicm/Instrumentacion/2014_Control_de_lazo_abiertos%20y%20cerrados.pdf Sus características son:    

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.

Desarrollo

EJEMPLOS DE LAZO ABIERTO: 1. Un sistema automático de riego como se observa en la figura 3, que sea programado para regar por las tardes: Este seca o húmeda la tierra, la planta se riega todas las tardes, incluso aunque esté lloviendo.

Fig. 3. Ejemplo de sistema de control de lazo abierto, tomada de http://www.tecnologiatecnica.com.ar/sistemadecontrol/index%20sistemasdecontrol_archivos/Page268. htm

5

2. Un ejemplo puede ser el amplificador de sonido de un equipo de música como se observa en la figura 4. Cuando nosotros variamos el potenciómetro de volumen, varia la cantidad de potencia que entrega el altavoz, pero el sistema no sabe si se ha producido la variación que deseamos o no.

Fig. 4. Ejemplo de sistema de control de lazo abierto, tomada de http://www.tecnologiatecnica.com.ar/sistemadecontrol/index%20sistemasdecontrol_archivos/Page268. html EJEMPLOS DE LAZO CERRADO 1. El presente ejemplo representado en la figura 5 presenta un sistema de control lazo cerrado para un sistema de calefacción de una habitación el cual consta de las siguientes partes:

Fig. 5. Representación de un sistema de control de lazo cerrado para una calefacción de una habitación De tal manera que el sistema resumido en sus etapas principales consta: Set point: 25 ºC

6

Transductor de entrada: sistema regulable de set point a través de una perilla (potenciómetro divisor de tensión ). Control: Sistema de circuitos comparadores de tensión entregada por el set point y el sensor que controlan el disparo de cada uno de los SCR Actuador: Controlador de pulsos de accionamiento en la gate del SCR EFC: Circuitos SCR Perturbaciones: Ruido, variaciones bruscas de temperatura por elementos térmicos no correspondientes a la temperatura ambiente. Proceso: Elevación, disminución o mantenimiento de la temperatura de la niquelina. Sensor: Sensor de temperatura LM 35. Transmisor: Transmisor RS 485 con características alámbricas e inalámbricas y señales normalizadas de 1-5 V y 4-20 mA. Como podemos observar en la Fig.5. cada uno de estos elementos son importancia en el sistemas de control, permitiéndonos obtener el lazo cerrado del circuito de tal manera que se mantendrá las características deseadas por el .

Análisis de resultados Sistemas de control en lazo abierto: En el ejemplo número uno tenemos un sistema automático de riego que funciona todos los días a una hora establecida por el controlador que es un temporizador para que el actuador que consta de la llave de agua, se abra y pueda funcionar el sistema de riego, este sistema no consta de retroalimentación debido a que es de lazo abierto y el sistema de riego funcionara todos los días a la hora establecida por el temporizador sin importar las condiciones de clima que existan mucho menos la humedad del suelo debido a que no consta de ningún sensor. En el ejemplo numero dos es un amplificador de sonido que consta de un controlador que es un potenciómetro, el actuador que es el amplificador del sonido y finalmente los altavoces que es la salida del sistema, no consta de ningún sensor y únicamente depende de que el potenciómetro sea girado para que se amplifique el sonido. Sistemas de control en lazo abierto:

7

El sistema de lazo cerrado es un sistema mucho más robusto de mejores características en control de un proceso en referencia a un sistema lazo abierto debido a su principal característica la cual es la realimentación como lo pudimos apreciar en el circuito de lazo cerrado de la calefacción de una habitación en el cual constantemente el sensor muestrea lo que se tiene enviando una señal hacia el controlador el cual mediante acciones correctivas permite que el error sea cada vez menor. Conclusiones  Un sistema de lazo abierto no tiene realimentación y no puede controlar automáticamente la variable de salida.  En un sistema de lazo abierto no se compara la salida del sistema con el valor deseado de la salida del sistema.  En un sistema de lazo abierto la exactitud de la salida del sistema depende de la calibración del controlador.  Un sistema de lazo cerrado es ideal para aplicaciones de control en las cuales se necesite una regulación y/o inspección de una variable en la cual necesitamos mucha precisión al manejo de su rango de operación sin necesidad de la existencia de la mano del hombre es su accionar.  Un sistema lazo cerrado no se detendrá al cabo de un tiempo fijo, sino cuando detecte que se está consiguiendo el objetivo buscado siendo más flexible y capaz de reaccionar si el resultado que está obteniendo no es el esperado.  Los sistemas de control lazo cerrado y abierto son sistemas existentes desde muchos años atrás, el uso de cada uno de ellos es en función a lo que nosotros queremos controlar y de qué modo lo queremos mantener el gobierno sobre esa variable.  Un sistema de control lazo cerrado es mucho más complejo de diseñarlo, económicamente mayor al sistema de lazo cerrado pero nos brinda prestaciones de control de grandes características y errores mínimos con excelente reacción a perturbaciones internas y externas.  Como lo hemos revisado en clases se puedo comprobar en un análisis minucioso que los sistemas de lazo cerrado nos permiten corregir los efectos producidos por las perturbaciones. Recomendaciones  Analizar un sistema de control para observar las ventajas que puede tener al emplear un sistema de lazo abierto o un sistema de lazo cerrado debido a que según la aplicación, un sistema de lazo abierto puede ser la mejor solución.  Identificar de la mejor manera los componentes que tiene cada sistema para que este pueda ser muy eficiente.  Considerar las características de cada uno de sistemas mencionados para su diseño y desarrollo en la vida cotidiana.

8

Bibliografía  SISTEMAS DE CONTROL: GANANCIAS DE REALIMENTACIÓN Y OBSERVADORES DE ESTADO, Halabi, Nabil , El Cid Editor - Ingeniería, 2007, pág. 15 disponible en http://ezp1.espe.edu.ec:2050/lib/espesp/docDetail.action?docID=1016570 8&p00=sistemas%20control  TEORÍA DE CONTROL, AJUSTE DE CONTROLADORES INDUSTRIALES, Ávalos Arzate, Guillermo , Instituto Politécnico Nacional, 2010, pág. 20, disponible en: http://ezp1.espe.edu.ec:2050/lib/espesp/docDetail.action?docID=1036602 5&p00=sistemas%20control%20lazo%20abierto%20lazo%20cerrado.  TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESOS, Ingeniería de sistemas y automática, 2011, disponible en : http://isa.uniovi.es/~vsuarez//MaterialApoyoPracticas/01_Intr oduccion_al_laboratorio.pdf

9