Un sistema de control del es un dispositivo o un sistema de dispositivos para manejar, para ordenar, para dirigir o para regular el comportamiento de otros dispositivos o sistemas.

Hay dos clases comunes de sistemas de control, con muchas variaciones y combinaciones: lógica o controles secuenciales, y regeneración o controles lineares . Hay también la lógica confusa, que intenta combinar algo de la simplicidad del diseño de la lógica con la utilidad del control linear. Algunos dispositivos o sistemas son intrínsecamente el no controlable.

El " del término; controlar el system" puede ser aplicado a los controles esencialmente manuales que permiten a operador, por ejemplo, a cercano y abren una prensa hidráulica, donde la lógica requiere que no pueda ser movida a menos que los protectores de la seguridad sean in place.

Un sistema de control secuencial automático puede accionar una serie de los actuadores mecánicos en la secuencia correcta para realizar una tarea. Transductores por ejemplo los varios eléctricos y neumáticos pueden doblar y pegar una caja de cartón, la llenan del producto y después la sellan en una empaquetadora automática.

En el caso de sistemas lineares de la regeneración, un lazo de control del, incluyendo algoritmos y actuadores de control de los sensores, se arregla en tal manera en cuanto a intento para regular una variable en un el valor de referencia Setpoint de o . Un ejemplo de esto puede aumentar el suministro de combustible a un horno cuando una temperatura medida cae. Los reguladores del PID son comunes y eficaces en casos tales como esto. Los sistemas de control que incluyen una cierta detección de los resultados que están intentando alcanzar están haciendo uso de la regeneración y así que pueden, adaptarse hasta cierto punto a las circunstancias diversas. Los sistemas de control de anillo abierto no hacen uso directo de la regeneración, sino funcionan solamente de maneras pre-arranged.

Control de lógica

Los sistemas de control puros de la lógica fueron ejecutados históricamente por los electricistas con las redes de relais, y diseñado con una notación llamó la lógica de la escala del . Hoy, la mayoría de los tales sistemas se construyen con los dispositivos de lógica programable

Los reguladores de la lógica pueden responder a los interruptores, a los sensores ligeros, a los interruptores de presión etc y hacer la maquinaria realizar una cierta operación. Los sistemas de lógica se utilizan para ordenar operaciones mecánicas en muchos usos. Los ejemplos incluyen los elevadores, las lavadoras y otros sistemas con operaciones correlacionadas de la expansión-recesión.

Los sistemas de lógica son absolutamente fáciles de diseñar, y pueden manejar operaciones muy complejas. Algunos aspectos del diseño de sistema de la lógica hacen uso de la lógica boleana .

Control encendido-apagado

Por ejemplo, un termóstato es un control simple de la negativo-regeneración: cuando la temperatura (el " variable" medido; o se enciende el milivoltio) va debajo de un punto de ajuste (SP), el calentador. Otro ejemplo podía ser un presión-interruptor en un compresor de aire: cuando la presión (milivoltio) cae debajo del umbral (SP), se acciona la bomba. Los refrigeradores y las bombas de vacío contienen los mecanismos similares que funcionan en revés, pero todavía proporcionando la regeneración negativa a los errores correctos.

Los sistemas de control encendido-apagado de la regeneración del simple como éstos son baratos y eficaces. En algunos casos, como el ejemplo simple del compresor, pueden representar una buena opción del diseño.

En la mayoría de los usos del control de regeneración encendido-apagado, una cierta consideración necesita ser dada a otros costes, tales como desgaste y rasgón de las válvulas de control y quizá de otros costes del arranque cuando la energía se reaplica cada vez las gotas del milivoltio. Por lo tanto, los sistemas de control encendido-apagado prácticos se diseñan para incluir la histéresis, generalmente bajo la forma de Deadband, una región alrededor del valor setpoint en el cual ninguna acción de control ocurre. La anchura del deadband puede ser ajustable o programable.

Control linear

Regeneración negativa linear de control de los sistemas linear del uso para producir un de la señal de control basado matemáticamente en otras variables, con objeto de mantener el proceso controlado dentro de un rango de operación aceptable.

La salida de un sistema de control linear en el proceso controlado puede estar bajo la forma de señal directo variable, tal como una válvula que pueda ser 0 o el 100% abierto o dondequiera mientras tanto. Esto no es a veces factible y por eso, después de calcular la corriente requirió la señal correctiva, un sistema de control linear puede completamente encendido y después cambiar en varias ocasiones un actuador, tal como una bomba, un motor o un calentador, completamente apagado otra vez, regulando el ciclo de deber usar la modulación de la anchura de impulso.

Control proporcional

Al controlar la temperatura de un horno industrial, es generalmente mejor controlar la abertura del de la válvula del combustible en proporción con las necesidades actuales del horno. Esto ayuda a evitar choques termales y aplica calor más con eficacia.

Los sistemas proporcionales de la negativo-regeneración se basan en la diferencia entre el punto de ajuste required (SP) y el valor medido (MV) de la variable controlada. Esta diferencia se llama el error del . Accionar es aplicado en proporción directa con el error medido actual, en el sentido correcto para tender a reducir el error (y así que evitar la regeneración positiva). La cantidad de acción correctiva que sea aplicada para un error dado es fijada por el aumento o la sensibilidad del sistema de control.

En los aumentos bajos, solamente una pequeña acción correctiva es aplicada cuando se detectan los errores: el sistema puede ser seguro y estable, pero puede ser inactivo en respuesta a condiciones de cambio; los errores seguirán siendo sin corregir por relativamente largos periodos del tiempo: es sobre-humedecido . Si se aumenta el aumento proporcional, tales sistemas llegan a ser más responsivos y los errores se tratan de más rápidamente. Hay un valor óptimo para el ajuste del aumento cuando el sistema total reputa el críticamente humedecido. Los aumentos en aumento de lazo más allá de este punto llevarán a las oscilaciones en el milivoltio; tal sistema es debajo-humedecido .

ejemplo Debajo-humedecido del horno

En el ejemplo del horno, suponer que la temperatura está aumentando hacia un punto de ajuste en el cual el, por ejemplo, 50% de la energía disponible sean requeridos para de estado estacionario. En las bajas temperaturas, 100% de la energía disponible es aplicado. Cuando el milivoltio está dentro, decir que 10° del SP que la entrada de calor comienza a ser reducida por el regulador proporcional. (La nota esa esto implica un " 20°; band" proporcional; (PB) de por completo a ninguna entrada de energía, uniformemente a la extensión alrededor del valor setpoint). En el setpoint el regulador aplicará la energía del 50% como sea necesario, pero se pierde calor almacenado dentro del subsistema del calentador y las paredes del horno mantendrá la temperatura medida el levantarse más allá se requiere de qué. En 10° sobre el SP, alcanzamos la tapa de la venda proporcional (PB) y no hay energía aplicada, pero la temperatura puede continuar levantándose incluso más futuro antes de comenzar a bajar. Eventual como el milivoltio baja nuevamente dentro del PB, el calor se aplica otra vez, pero ahora el calentador y las paredes de horno son demasiado frescos y las caídas de la temperatura demasiado bajas antes de que se arreste su caída, de modo que las oscilaciones continúen.

ejemplo Sobre-humedecido del horno

Las oscilaciones de la temperatura que un sistema de control debajo-humedecido de horno produce son inaceptables por muchas razones, incluyendo la pérdida del combustible y de tiempo (cada ciclo de la oscilación puede tardar muchos minutos), así como la probabilidad seriamente de recalentar el horno y su contenido.

Suponer que el aumento del sistema de control está reducido drástico y él se recomienza. Mientras que los acercamientos de la temperatura, dicen 30° debajo del SP (la venda proporcional 60° o PB ahora), la entrada de calor comienza a ser reducida, el índice de calefacción del horno tiene tiempo para retardarse y, como el calor se reduce aún más, se trae eventual hasta punto de ajuste, apenas pues se alcanza la entrada de energía del 50% y el horno está funcionando como sea necesario. Había una cierta hora perdida mientras que el horno se arrastró a su temperatura final usar el solamente 52% entonces el 51% de energía disponible, pero por lo menos no se hizo ningún daño. Cuidadosamente aumentando el aumento (es decir reduciendo la anchura del PB) el comportamiento sobre-humedecido e inactivo esto puede ser mejorado hasta que el sistema se humedezca críticamente para esta temperatura del SP. Haciendo esto se conoce como “templando” el sistema de control. Un sistema proporcional bien-templado del control de la temperatura del horno será generalmente más eficaz que control encendido-apagado, pero todavía responderá más lento que el horno podría bajo control manual experto.

Control del PID

considera también:

l regulador del PID Aparte de el funcionamiento inactivo para evitar oscilaciones, otro problema con control proporcional-solamente es que el uso de la energía está siempre en proporción directa con el error. En el ejemplo arriba asumimos que la temperatura del sistema se podría mantener con la energía del 50%. ¿Qué sucede si el horno se requiere en un diverso uso donde una temperatura más alta del sistema requerirá la energía del 80% de mantenerla? Si el aumento finalmente fue fijado a un PB 50°, después la energía del 80% no será aplicada a menos que el horno sea 15° debajo de setpoint, así que para este otro uso los operadores tendrán que recordar siempre fijar la temperatura setpoint 15° necesitada más alto que realmente. Esta figura 15° no es totalmente constante tampoco: dependerá de la temperatura ambiente circundante, así como otros factores de los cuales afectar a la pérdida de calor o a la absorción dentro del horno.

Para resolver estos dos problemas, muchos esquemas de control de la regeneración incluyen extensiones matemáticas para mejorar funcionamiento. Las extensiones mas comunes llevan al control del proporcional-integral-derivado, o al control (hacer pis-ojo-dee pronunciado) del PID.

Acción derivada

La pieza derivada se refiere a tarifa-de-cambia del error con tiempo: Si la variable medida se acerca a setpoint rápido, después el actuador se retrocede temprano para permitir que costee al nivel required; inversamente si el valor medido comienza a moverse rápido lejos del esfuerzo setpoint, adicional es el &mdash aplicado; en proporción con ese &mdash de la rapidez; para intentar mantenerlo.

La acción derivada hace que un sistema de control se comporta mucho más inteligente. En sistemas tener gusto de la temperatura de un horno, o quizás del movimiento-control de un artículo pesado como un arma o de la cámara en un vehículo móvil, la acción derivada de un regulador bien-templado del PID puede permitir que alcance y que mantenga un mejor setpoint que podrían la mayoría de los operadores humanos expertos.

Si la acción derivada es sobre-aplicada, puede llevar a las oscilaciones también. Un ejemplo sería una temperatura que aumentó rápido hacia el SP, después parado temprano y parecido al " away" tímido; del setpoint antes de levantarse hacia él otra vez.

Acción integral

El término integral magnifica el efecto de errores de estado estacionario de largo plazo, aplicando esfuerzo cada vez mayor hasta que reduzcan a cero. En el ejemplo del horno sobre el trabajo en las varias temperaturas, si el calor que es aplicado no trae el horno hasta setpoint, para cualquier razón, el de la acción integral mueve cada vez más la venda proporcional concerniente al setpoint hasta que el tiempo-integral del error del milivoltio se reduzca a cero y se alcanza el setpoint.

Otras técnicas

Otra técnica común es al filtro la señal del milivoltio o del error. Tal filtro puede reducir la respuesta del sistema a las frecuencias indeseables, para ayudar a eliminar inestabilidad u oscilaciones. Algunos sistemas de regeneración oscilarán en apenas una frecuencia. Filtrando hacia fuera esa frecuencia, una puede utilizar mismo el " stiff" la regeneración y el sistema pueden ser muy responsivos sin la sacudida aparte.

Los sistemas de control lineares más complejos desarrollados hasta la fecha están en las refinerías de petróleo (control profético modelo ). Las trayectorias de la reacción química y los sistemas de control se diseñan normalmente juntos usar especializado computadora-ayudar-diseñan software.

Los sistemas de regeneración se pueden combinar en gran medida. Un ejemplo es el control de cascada del en cuál el lazo de control aplica algoritmos de control a una variable medida contra un setpoint, pero por otra parte hace salir realmente un setpoint a otro regulador, algo que afectando a la entrada de energía directo.

Generalmente si un sistema tiene varias medidas que se controlarán, los sistemas de regeneración estarán presentes para cada uno de ellas.

Lógica confusa

La lógica confusa es una tentativa de conseguir el diseño fácil de reguladores de la lógica pero de sistemas continuo-diversos del control. Básicamente, una medida en un sistema de la lógica confusa puede ser en parte verdad, ésa es si el sí es 1 y ningún es 0, una medida borrosa puede estar entre 0 y 1.

Las reglas del sistema se escriben en de lenguaje natural y se traducen a lógica confusa. Por ejemplo, el diseño para un horno comenzaría con: " Si la temperatura es demasiado alta, reducir el combustible al horno. Si la temperatura es demasiado baja, aumentar el combustible al furnace."

Las medidas del mundo real (tal como la temperatura de un horno) son convertidas a los valores entre 0 y 1 considerando adonde caen en un triángulo. La extremidad del triángulo es generalmente el valor posible máximo que traduce al " 1."

La lógica confusa entonces modifica la lógica boleana para ser aritmética. Generalmente el " not" la operación es " salida = 1 - entrada, " el " and" la operación es " la salida = input.1 se multiplicaron por input.2, " y " or" es el " salida = 1 - ((1 - input.1) multiplicado cerca (1 - input. "

El paso pasado está al " defuzzify" una salida. Básicamente, los cálculos borrosos hacen un valor entre cero y uno. Ese número se utiliza para seleccionar un valor en una línea cuya cuesta y altura convierta el valor borroso a un número del mundo real de la salida. El número entonces controla la maquinaria verdadera.

Si los triángulos se definen correctamente y las reglas correctas el resultado pueden ser un buen sistema de control.

Cuando un diseño borroso robusto se reduce en un cálculo solo, rápido, comienza a asemejarse a una solución convencional del lazo de regeneración. Por esta razón, muchos ingenieros de control piensan que uno no debe incomodar con él. Sin embargo, el paradigma de la lógica confusa puede proporcionar la capacidad de conversión a escala para los sistemas de control grandes donde los métodos convencionales llegan a ser poco manejables o costosos para derivar.

La electrónica borrosa es una tecnología electrónica que utiliza lógica confusa en vez de la lógica del dos-valor usada más comunmente en la electrónica de Digitaces .

Puestas en práctica físicas

Puesto que los pequeños microcontroladores modernos son tan baratos (los a menudo menos de $1 E.), es muy común a los sistemas de control del instrumento, incluyendo lazos de regeneración, con las computadoras, a menudo en un sistema encajado . Los controles de regeneración son simulados teniendo la computadora hacen medidas periódicas y después el cálculo de esta corriente de medidas (véase el proceso de señal numérico, sistemas de datos muestreados ).

Las computadoras emulan a los dispositivos de lógica haciendo medidas de pre-escrito, calculando una función de lógica de estas medidas y después mandando los resultados a los interruptores electrónico-controlados.

Los sistemas de lógica y los reguladores de la regeneración se ejecutan generalmente con los reguladores programables de la lógica que son dispositivos disponibles de casas de fuente eléctrica. Incluyen una pequeña computadora y un sistema simplificado para programar. Se programan lo más a menudo posible con los ordenadores personales.

Los reguladores de la lógica también se han construido los dispositivos neumáticos hidráulicos de de los relais y, y de la electrónica usar los transistores y los tubos de vacío (los reguladores de la regeneración se pueden también construir de este modo).

Ver también

style=" del
Teoría de control
Teoría de control perceptiva
Sistema de control distribuido
Regulador programable de la lógica
Regulador de la automatización programable
Regulador del PID
Sistema de control de la HVAC
Ingeniería de control
Sistemas de datos muestreados
Automatización del edificio
VisSim
EPOPEYAS
SCADA
Método del diagrama del coeficiente
Educación y formación de los ingenieros electrónicos eléctricos y