Control de Sistemas Mecánicos: Servomecanismos
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Questions and Answers

¿Qué es un servomecanismo?

  • Un sistema de control automático que utiliza retroalimentación. (correct)
  • Un tipo de sensor.
  • Un motor sin control.
  • Un mecanismo de transmisión

Los servomecanismos son utilizados únicamente en robótica.

False (B)

¿Qué componentes constituyen un servomecanismo?

Actuador, sensor, controlador y mecanismo de realimentación.

El ______ mide la posición, velocidad o aceleración del actuador.

<p>sensor</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes métodos se utiliza para identificar los parámetros del modelo de una planta?

<p>Algoritmos de Mínimos Cuadrados (B)</p> Signup and view all the answers

Los actuadores solo pueden ser eléctricos.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

El ______ procesa la señal de retroalimentación del sensor.

<p>controlador</p> Signup and view all the answers

Asocia cada componente del servomecanismo con su función principal:

<p>Actuador = Mueve el dispositivo controlado Sensor = Mide posición, velocidad o aceleración Controlador = Ajusta la señal de control Mecanismo de realimentación = Envía información al controlador</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una ventaja de los servomecanismos?

<p>Permiten controlar la posición y velocidad con gran exactitud. (D)</p> Signup and view all the answers

Los controladores automáticos son más simples que los controladores manuales.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componente en un sistema de control automático produce la entrada para la planta?

<p>El actuador</p> Signup and view all the answers

Los servomecanismos son conocidos por su gran ______ en el control de la posición.

<p>precisión</p> Signup and view all the answers

Empareja los tipos de controladores industriales con sus características:

<p>Controladores on-off = Sistema simple y económico Controladores proporcionales = Responde en proporción a la señal de error Controladores integrales = Elimina el error en estado estacionario Controladores derivativos = Anticipa cambios en la señal de error</p> Signup and view all the answers

¿Qué acción de control se caracteriza por una relación proporcional entre la salida del controlador y la señal de error?

<p>Acción de control proporcional (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes es una desventaja de los servomecanismos?

<p>Su diseño y mantenimiento pueden ser complejos. (D)</p> Signup and view all the answers

En un sistema de control de dos posiciones, el elemento de actuación puede tomar múltiples posiciones intermedias.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

La acción de control integral no depende de la señal de error.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumple la válvula electromagnética en un sistema de control de nivel de líquido?

<p>Controla el flujo de entrada abriéndose o cerrándose.</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el parámetro Ti en un controlador proporcional-integral?

<p>Tiempo integral</p> Signup and view all the answers

La acción de control que combina proporcional, integral y derivativa se llama acción de control _______.

<p>proporcional-integral-derivativa</p> Signup and view all the answers

Emparejar la acción de control con su respectiva función de transferencia:

<p>Proporcional = u(t) = Kp * e(t) Integral = u(t) = Ki * ∫ e(t) dt Derivativa = u(t) = Kd * (de(t)/dt) Proporcional-Integral-Derivativa = u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫ e(t) dt + Kd * (de(t)/dt)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes características no pertenece a un controlador proporcional?

<p>Función de transferencia integrada (C)</p> Signup and view all the answers

El controlador derivativo se basa en la integral de la señal de error.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué parámetros se consideran en la función de transferencia de un controlador proporcional-integral-derivativa?

<p>Kp, Ti y Td</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa la salida completa de un sistema lineal con dos entradas?

<p>La suma de las salidas individuales correspondientes a cada entrada. (A)</p> Signup and view all the answers

La función de transferencia en lazo cerrado aumenta a medida que la ganancia de los sistemas G1 y G2 disminuye.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se obtiene la respuesta a la entrada de referencia R(s) en un sistema en lazo cerrado?

<p>Suponiendo que la perturbación es cero.</p> Signup and view all the answers

La respuesta a la aplicación simultánea de la entrada de referencia y la __________ se obtiene sumando las dos respuestas individuales.

<p>perturbación</p> Signup and view all the answers

Relaciona las funciones de transferencia con su comportamiento en el sistema en lazo cerrado:

<p>C_D(s)/D(s) = Se aproxima a cero con alta ganancia de G1(s) y G2(s) C_R(s)/R(s) = Se vuelve inversamente proporcional a H(s) H(s) ≈ 1 = La entrada y la salida tienden a igualarse G1(s)G2(s) = Afecta a la función de transferencia</p> Signup and view all the answers

¿Qué se puede suponer acerca del sistema cuando se examina el efecto de una perturbación D(s)?

<p>El sistema está inicialmente relajado, con un error cero. (D)</p> Signup and view all the answers

En un sistema en lazo cerrado, G1(s) y G2(s) no afectan la función de transferencia en lazo cerrado C_R(s)/R(s).

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la ventaja del sistema en lazo cerrado respecto a las perturbaciones?

<p>Suprime el efecto de la perturbación.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Servomecanismos

Sistemas que controlan posición y velocidad con precisión.

Ventajas de Servomecanismos

Permiten precisión, respuesta rápida y versatilidad.

Desventajas de Servomecanismos

Su diseño es complejo y costoso debido a sensores.

Controlador automático

Compara salida real con entrada de referencia para ajustarla.

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Componentes de control industrial

Incluye controlador, actuador, planta y sensor.

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Controlador on-off

Sistema que opera en dos estados: encendido o apagado.

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Acción de control de dos posiciones

Mantiene salida máxima o mínima según señal de error.

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Funcionamiento de válvula electromagnética

Controla flujo de entrada en un sistema de dos posiciones.

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Componentes de un servomecanismo

Incluye actuador, sensor, controlador y mecanismo de realimentación.

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Actuador

Motor que mueve el dispositivo controlado, puede ser eléctrico, hidráulico o neumático.

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Sensor

Mide la posición, velocidad o aceleración del actuador y proporciona retroalimentación.

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Controlador

Procesa la señal del sensor y ajusta la señal de control al actuador para corregir errores.

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Mecanismo de realimentación

Recibe información del sensor y la envía al controlador.

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Identificación paramétrica

Ajuste de los parámetros del modelo de una planta para la simulación y diseño de controladores.

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Aplicaciones de servomecanismos

Usos en robótica para movimientos precisos y en aeronáutica para controlar estabilidad y dirección.

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Control Proporcional

Relación entre la salida del controlador y la señal de error, con ganancia ajustable Kp.

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Control Integral

Salida del controlador cambia a una razón proporcional a la señal de error, con constante ajustable Ki.

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Control Proporcional-Integral (PI)

Combina controles proporcional e integral, mejora la respuesta a errores y estabilidad.

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Control Proporcional-Derivativo (PD)

Salida del controlador depende de la señal de error y su tasa de cambio con constante Td.

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Control Proporcional-Integral-Derivativo (PID)

Combinación de acciones proporcional, integral y derivativa para un mejor control.

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Ganancia Proporcional (Kp)

Factor que ajusta la amplitud de la salida en un controlador proporcional.

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Tiempo Integral (Ti)

Tiempo característico que determina cómo el controlador integral corrige el error.

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Tiempo Derivativo (Td)

Tiempo que refleja cómo el controlador derivativo responde a cambios de error.

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Sistema lineal

Sistema donde las entradas se tratan independientemente y se suman las salidas.

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Respuesta a perturbación

Respuesta CD(s) que considera solo la perturbación D(s) en el sistema.

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Entrada de referencia

Entrada R(s) en el sistema que se analiza con perturbación cero.

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Sumatoria de respuestas

La respuesta total C(s) es la suma de las respuestas individuales a R(s) y D(s).

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Control proporcional-integral-derivativa

Método de control que combina tres enfoques para ajustar la salida del sistema.

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Función de transferencia en lazo cerrado

Relación entre la salida C(s) y una entrada D(s) en un sistema en lazo cerrado.

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Independencia de funciones de transferencia

La función CR(s)/R(s) no se afecta por variaciones en G1(s) y G2(s).

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Realimentación unitaria

En un sistema con H(s) ≈ 1, la entrada tiende a igualar la salida.

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Study Notes

Control de Sistemas Mecánicos: Servomecanismos

  • Los servomecanismos son sistemas de control automático que utilizan retroalimentación para alcanzar una posición, velocidad o aceleración deseada.
  • Constan de componentes que trabajan en conjunto para regular el comportamiento de un dispositivo o máquina.
  • Se utilizan ampliamente donde se requiere precisión y control exacto.

Componentes de un Servomecanismo

  • Actuador: Un motor (eléctrico, hidráulico o neumático) que mueve el dispositivo controlado.
  • Sensor: Mide la posición, velocidad o aceleración del actuador, proporcionando retroalimentación al sistema.
  • Controlador: Procesa la retroalimentación del sensor y ajusta la señal de control para corregir cualquier error entre la posición deseada y la real.
  • Mecanismo de Realimentación: Recibe la información del sensor y la envía al controlador.

Identificación Paramétrica

  • La identificación de parámetros en un modelo de planta es fundamental en la simulación y el diseño de controladores.
  • Algunos métodos comunes incluyen los algoritmos de Mínimos Cuadrados y Gradiente.
  • Otro método permite identificar inercia, coeficiente de fricción viscosa y fricción de Coulomb.

Aplicaciones de Servomecanismos

  • Robótica: Control de movimientos precisos de brazos robóticos.
  • Aeronáutica: Sistemas de control de vuelo para estabilidad y dirección.
  • Automoción: Sistemas de dirección asistida y control de motores.
  • Electrónica de consumo: En cámaras (enfoque automático), reproductores de discos (control de velocidad).

Ventajas y Desventajas de los Servomecanismos

  • Ventajas:
    • Precisión en el control de posición y velocidad.
    • Respuesta rápida a cambios en la señal de control.
    • Versatilidad en las aplicaciones industriales y tecnológicas.
  • Desventajas:
    • Complejidad en su diseño y mantenimiento.
    • Costo más elevado que otros sistemas simples debido a la necesidad de sensores y controladores precisos.

Controladores Automáticos

  • Un controlador automático compara la salida real de una planta con la entrada de referencia, detecta la desviación y genera una señal de control para reducir la desviación.
  • Se utilizan en sistemas de control industrial, interactuando con actuadores, plantas y sensores.

Clasificación de los Controladores Industriales

  • Controladores on-off: Dos posiciones.
  • Controladores proporcionales: Ganancia proporcional al error.
  • Controladores integrales: Acción de control proporcional al error acumulado.
  • Controladores proporcionales-integrales (PI): Combina proporcional e integral.
  • Controladores proporcionales-derivativos (PD): Acción de control proporcional y derivativa.
  • Controladores proporcionales-integrales-derivativos (PID): Combina las tres acciones anteriores.

Acción de Control (Ejemplos)

  • Proporcional: Salida proporcional al error.
  • Integral: Salida proporcional a la integral del error.
  • Derivativa: Salida proporcional a la derivada del error.
  • Proporcional-integral (PI): Combina proporcional e integral.
  • Proporcional-derivativa (PD): Combina proporcional y derivativa.
  • Proporcional-integral-derivativa (PID): Combina las tres acciones.

Sistemas en Lazo Cerrado

  • Sistemas de control que utilizan retroalimentación para ajustar la acción de control.
  • Sujetos a perturbaciones, donde la respuesta al sistema se obtiene sumando las respuestas individuales a la entrada de referencia y a la perturbación.

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Este cuestionario explora los servomecanismos y sus componentes principales, incluyendo actuadores, sensores y controladores. Aprenderás sobre la importancia de la retroalimentación para mantener la precisión en sistemas automáticos. Ideal para estudiantes que desean profundizar en control automático y mecánica.

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