Sistemas de Medida y Regulación - UDI 1

Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación UDI 1. Introducción a los sistemas de medida y regulación Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación Contenidos...

Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación UDI 1. Introducción a los sistemas de medida y regulación Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación Contenidos 1.0. Conocimientos previos 1.1. Sistemas de medida y regulación 1.2. Aplicaciones industriales 1.3. El bucle de control 1.4. Variables. Entradas, salidas y perturbaciones 1.5. Modelado de sistemas 1.6. Funciones de transferencia Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.0. Conocimientos previos ¿Qué es una variable? Una gráfica es un tipo de representación de datos, ¿Qué es una función? generalmente cuantitativos, La automática es la ciencia que estudia la ¿Qué es una gráfica? mediante recursos visuales (líneas, automatización. ¿Qué es una derivada? vectores, superficies o símbolos), para que se manifieste “El vocablo automatización describe una ¿Qué es la automática? visualmente la relación amplia gama de tecnologías que reducen la matemática o correlación intervención humana en los procesos. La Una variable es una propiedad estadística que guardan entre sí. intervención humana se reduce mediante la que puede fluctuar y cuya variación es susceptible de predeterminación de los criterios de medirse u observarse decisión, las relaciones de los subprocesos y La derivada de una función es la las acciones relacionadas, y la incorporación Una magnitud es función de razón de cambio instantánea con la de esas predeterminaciones en las otra si el valor de la primera que varía el valor de dicha función máquinas.” (Wikipedia) depende del valor de la matemática segunda Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.1. Sistemas de medida y regulación ¿Qué es la regulación automática? La regulación automática es una rama de la ingeniería que se ocupa del control de un proceso en un estado determinado; por ejemplo, mantener la temperatura de una calefacción, el rumbo de un avión o la velocidad de un automóvil en un valor establecido. Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.1. Sistemas de medida y regulación Los sistemas de medida y regulación están compuestos por: Sistema de medida: Elementos de captación (sensores y transductores) que obtienen información de una magnitud física Unidad de control: dispositivo que se encarga de recibir la información captada por el sistema de medida para la toma automática de decisiones. Actuadores: elementos que son capaces de modificar el estado de un sistema, en función de las decisiones tomadas por la unidad de control. Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.2. Aplicaciones industriales de los SMR Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.3. Tipos de control Planta Referencia: valor de la variable controlada que se quiere alcanzar Proceso/planta: Es el sistema que se quiere controlar. Sistema de medida: Es el dispositivo que se encarga de medir la variable de proceso (variable controlada) Controlador: Es el elemento que se encarga de evaluar el estado del sistema y tomar decisiones. Actuador: Es el encargado de modificar el estado del sistema. Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.3. Tipos de control Lazo abierto Lazo cerrado El sistema de regulación no toma información El sistema de regulación toma información de del estado de la planta para la toma de forma continua del estado de la planta decisiones. La actuación sobre la planta se lleva a cabo en La actuación sobre la planta se realiza mediante función del estado de dicha planta modelos matemáticos o estadísticos. Esta foto de Autor desconocido está bajo licencia CC BY-NC-ND Esta foto de Autor desconocido está bajo licencia CC BY-NC-ND Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.4. Entradas, salidas y perturbaciones Variable controlada: Variable manipulada: Es la magnitud que queremos controlar Es la magnitud que modificamos para Es la salida de la planta provocar un cambio en el sistema La modificación de esta variable desencadena en una variación en la variable controlada Es la entrada de la planta. Perturbación: Una variable no deseada que puede afectar al estado del sistema Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.5. Modelado de sistemas de control Un modelo es la representación matemática de la relación entre las entradas y las salidas de un sistema. Gran cantidad de procesos industriales pueden ser aproximados mediante modelos lineales, lo que se traduce en ecuaciones diferenciales con coeficientes constantes. En función del mayor grado de la derivada que aparezca en la ecuación diferencial tenemos sistemas de primer orden, segundo orden, tercer orden... ¿Qué es una ecuación diferencial? Una ecuación diferencial es una ecuación que involucra derivadas (o diferenciales) de una función desconocida de una o más variables Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.5.1. Sistema de nivel de fluido Variable de control Variable manipulada Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.5.2. Posición de una masa Se desea controlar la posición de una masa M unida a un resorte de constante K mediante la aplicación de una fuerza de tracción F(t). Variable de control Variable manipulada Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.6. La Función de transferencia. La transformada de Laplace Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.6. La función de transferencia Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.6.1. Sistema de nivel de fluido Variable manipulada u(t) Variable controlada y(t) Departamento de Robótica Industrial Sistemas de medida y Regulación 1.6.2. Posición de una masa Se desea controlar la posición de una masa M unida a un resorte de constante K mediante la aplicación de una fuerza de tracción F(t). Variable manipulada u(t) Variable controlada y(t)