Dinámica y Control
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Hay ejemplos de controladores retroalimentados en todas partes. Hay 3 elementos esenciales de un sistema de control de retroalimentación.
- Actuador que manipula y causa una acción
- Sensor que mide la respuesta
- Controlador que ajusta el actuador en respuesta a la medición
El controlador recibe la medición del sensor y la compara con el objetivo (punto de ajuste) para determinar qué ajuste es necesario para el actuador. Algunos actuadores son binarios, como ON/OFF, mientras que otros son continuos, como el porcentaje de apertura (0-100%). A continuación hay un par de ejemplos de controladores de retroalimentación.
Ejemplo 1: Control de la temperatura de un edificio
Un ejemplo muy conocido de controlador es el control de la temperatura de un edificio en invierno incluye un calentador (actuador), un sensor (termistor de temperatura) y un controlador (termostato). El controlador enciende el calentador cuando la temperatura desciende por debajo de un determinado nivel y lo apaga cuando la temperatura sube por encima de un determinado nivel. Una variable de perturbación puede ser los cambios en la temperatura del aire exterior o un cambio en la temperatura interior debido a la apertura de una puerta.
| Elemento | Control de temperatura |
| Actuador | Válvula o interruptor en el calentador, Combustible al horno |
| Punto de consigna del regulador | Temperatura deseada en el interior |
| Sensor | Sensor de temperatura como un termopar o termistor |
| Alteración | Apertura de puertas, viento, temperatura exterior |
Ejemplo 2: Control de velocidad del automóvil
Considere un automóvil con un control de crucero automático. El conductor puede ajustar el punto de ajuste de la velocidad para el controlador. El controlador ajusta la posición del acelerador (actuador) en respuesta a los cambios en la lectura del velocímetro (sensor). Una variable de perturbación puede ser una colina que se aproxima o el viento que causaría una desviación de la velocidad del punto de ajuste deseado.
| Elemento | Control de Crucero |
| Actuador | Posición del Pedal de Gas, Combustión al motor |
| Punto de ajuste del regulador | Velocidad deseada (mph o km/seg) |
| Sensor | Velocímetro, velocidad medida |
| Alteraciones | Colinas, viento, otros coches |
Esquema del proceso
Un esquema del proceso puede ser aumentado con círculos que revelan el tipo de transmisor o controlador.
Dos letras en el nombre del círculo indican la cantidad que se mide y si es un transmisor o un controlador.
| Medición (Letra 1) | Descripción |
| A | Analizador (fracción molar o másica) |
| C | Concentración |
| F | Flujo |
| I | Corriente |
| L | Nivel |
| P | Presión |
| R | Resistencia |
| S | Velocidad |
| T | Temperatura |
| V | Vibración |
| X | Varios |
| Dispositivo (Letra 2) | Descripción |
| C | Controlador |
| E | Elemento |
| I | Indicador |
| M | Motor |
| S | Interruptor |
| T | Transmisor/Transductor |
| V | Válvula |
| X | Varios |
| Z | Dispositivo de seguridad |
El diagrama anterior tiene un FT=Transmisor de caudal, PT=Transmisor de presión, PC=Controlador de presión, FC=Controlador de caudal y FT=Transmisor de caudal. Tanto el FT/FC como el PT/PC forman bucles de retroalimentación porque miden y controlan la misma cantidad. El FC recibe una consigna del PC superior para crear un controlador en cascada de dos lazos de retroalimentación. El FT superior mide una perturbación de la presión y proporciona un elemento de realimentación al control de la presión. Los controladores feedforward y en cascada se añaden para rechazar perturbaciones adicionales y son más avanzados que el control de realimentación común.
Diagramas de bloques
Los diagramas de bloques muestran los bloques de un sistema de control con las interconexiones que determinan la dirección y las conexiones de las entradas y salidas. Un sistema de control de retroalimentación consiste en un sensor, un actuador y un controlador que están conectados con la información que fluye en un bucle. El bucle se crea con el sensor que proporciona información al controlador. El controlador cambia la salida del controlador que luego cambia el proceso. El proceso se mide de nuevo y el ciclo se repite.
Los diagramas de bloques son diferentes de un diagrama de proceso en el sentido de que es un diagrama del flujo de información, no necesariamente cómo las piezas del equipo se colocan físicamente.
Terminología de control
Hay diferente terminología cuando se habla de controladores comunes como el Proporcional Integral Derivativo (PID) o controladores avanzados como el Control Predictivo de Modelos (MPC). A continuación se muestra una tabla con parte de la terminología y las abreviaturas asociadas.
| Elemento | Control común (PID) | Control avanzado (MPC) |
| Actuador | Salida del controlador (CO) o salida (OP) | Variable manipulada (MV) |
| Controlador | Punto de ajuste (SP) | Punto de ajuste (SP) o rango (SPHI/SPLO) |
| Sensor | Variable de proceso (PV) | Variable controlada Variable (CV) |
| Variable de perturbación | Variable de perturbación (DV) | Variable de perturbación (DV) |