Capítulo 10
Reguladores monovariables en tiempo contínuo

10.1 Definiciones básicas de sistemas de control

[295: contrintu1Problemas de control en un proceso industrial: discusión y definiciones intuitivas * PIC 17:50

[296: contrintu2Problemas de control de procesos industriales: opciones tecnológicas para abordarlo * PIC 15:41

[297: fundcontrRFundamentos del Control Realimentado Instrumentacionycontrol.net ** PIC 10:21

 Prealimentación (feedforward) y realimentación (feedback): [15:58] [Enlace]

10.2 Control en Bucle Abierto

[298: tank1BAPControl nivel tanque de líquido en bucle abierto: interpretación intuitiva, casos proporcional y no lineal ** PIC 20:30

10.3 Control Todo-Nada (On-Off)

[299: onoffintroEl control realimentado ON-OFF (Todo-Nada) Instrumentacionycontrol.net ** PIC 03:58

[300: tank1OnOffControl ON/OFF de nivel de tanque de líquido: análisis/animación del comportamiento * PIC 14:54

[301: onoffVIControl Todo-Nada (On/Off): resumen ventajas e inconvenientes * PIC 05:14

10.4 Reguladores PID: Comprensión intuitiva de las acciones básicas de control continuo

Aunque hay toda una teoría detrás, los técnicos de Formación Profesional y, bueno, cualquier ingeniero que haya tenido contacto con sistemas de control y su ajuste, entienden ‘sin fórmulas’ cómo funcionan más o menos los sistemas de control PID. Esta sección trata de discutir dicha comprensión intuitiva con el mínimo número de referencias a la teoría subyacente, que se detallará en futuras secciones de este documento.

Control PROPORCIONAL

[302: tank1PControl proporcional de nivel de tanque de líquido: simulación Matlab y explicación intuitiva, error de posición ** PIC 18:27

[303: PintuControl Proporcional sistema 1er orden estable, prueba y error (ajuste empírico de PIDs) ** PIC 18:59

Acciones Integral y Derivada

[304: carPIDMITControl PID, comprensión intuitiva: ejemplo en conducción de vehículo AerospaceControlsLab (MIT) ** PIC 04:40

 Acciones básicas de control proporcional, integral, derivativa: [16:33] [Enlace]

[305: tank1PIanimControl proporcional-integral (PI) de nivel tanque de líquido: animación, interpretación intuitiva ** PIC 16:57

En inglés, por el momento...

[306: dintpid1motENDouble-integrator and its control (1): motivation ** PIC 17:54

[307: dintpid2tunENDouble integrator and its control: trial and error controller tuning [1: PD] *** PIC 18:37

[308: dintpid2tunBENDouble integrator and its control: trial and error PID tuning [2, PID; 3., advanced tweaks] *** PIC 11:25

10.5 Control PID: metodologías de diseño y ejemplos Matlab

Control Proporcional sistemas de 1er orden, teoría

[309: Pteo1Control Proporcional sistema 1er orden (teoría, 1): seguimiento de referencia ** PIC 19:58

[310: Pteo2Control Proporcional sistema 1er orden (teoría, 2): rechazo perturbaciones y ruido de medida *** PIC 17:55

Caso estudio, control proporcional biorreactor inestable

[311: bio1cPSistema inestable 1er orden: control proporcional de bioreactor ** PIC 21:27

[312: bio1tglSistema inestable 1er orden (biorreactor): control proporcional 2GL, perturbaciones *** PIC 17:50

Control Proporcional-Integral del biorreactor:

[313: bioPI1Sistema inestable 1er orden (biorreactor): control proporcional-integral (PI) ** PIC 22:31

[314: bioPIrlocSistema inestable 1er orden: control proporcional-integral lugar de las raíces (biorreactor) *** PIC 20:02

Más ejemplos orden 1

[315: ord1ejPControl proporcional de sistema lineal de primer orden: ejercicio resuelto (Matlab) ** PIC 11:35

[316: ord1ejPIControl Proporcional-Integral de sistema lineal de primer orden: ejercicio resuelto (Matlab) ** PIC 14:12

Caso de estudio control nivel tanque de líquido

[317: tank1ModyBAModelado teórico, análisis y control en bucle abierto de nivel de un tanque de líquido ** PIC 15:14

[318: tankCLeqEcuaciones en bucle cerrado: seguimiento de referencia y rechazo de perturbaciones. Ejemplo Matlab control nivel líquido. ** PIC 18:51

[319: tank1CLanAnálisis linealizado de respuesta en bucle cerrado de control de nivel con control proporcional *** PIC 18:49

[320: tank1PI1teoEcuaciones en bucle cerrado de control de nivel con control proporcional-Integral y dinámica de actuador *** PIC 13:29

[321: tank1PI2stepControl de nivel con control proporcional-Integral y dinámica de actuador: análisis comparativo de opciones de ganancia integral *** PIC 18:59

Caso de estudio PID ‘doble integrador’ (control de movimiento)

En elaboración/edición, próxima publicación en castellano.

Versión en inglés:

[322: dintteostENDouble integrator, PD control: stability *** PIC 20:59

[323: dintteoerrENDouble integrator, PD control: position and velocity errors (setpoint tracking and disturbance rejection) *** PIC 13:51

[324: dintPDplaceENdouble-integrator PD design via pole placement *** PIC 23:38

[325: dintPIDplaceENdouble-integrator PID design via pole placement *** PIC 21:49

Otros ejemplos Orden 2:

[326: ord2ejPControl de sistema de segundo orden (I): control proporcional (ejemplo resuelto Matlab) ** PIC 19:36

[327: ord2ejPDControl de sistema de segundo orden (II): control proporcional-derivado (ejemplo resuelto Matlab) *** PIC 20:28

[328: ord2ejPIControl de sistema de segundo orden (III): control proporcional-integral (ejemplo resuelto Matlab) *** PIC 12:51

[329: ord2ejPIDControl de sistema de segundo orden (IV): control proporcional-integral-derivado PID (Matlab) *** PIC 17:49

Caso de ejemplo ‘1er orden + integrador’, control de un eje con rozamiento

[330: pideje1Control de eje (1): planteamiento del problema, modelo físico y función de transferencia ** PIC 11:52

[331: eje2stepControl de eje (2): respuesta escalón velocidad y posición en bucle abierto ** PIC 19:12

[332: eje3idbaControl de eje (3): identificación experimental escalón velocidad y posición, bucle abierto *** PIC 15:57

[333: eje4vPControl de eje (4): control Proporcional de Velocidad *** PIC 22:56

En elaboración: PI, PD, PID...

Filtrado acción derivada: [334: ord2ejPIDF1Realizabilidad del control PID: filtro de ruido en derivada, ejemplo Matlab (I) *** PIC 13:58

[335: ord2ejPIDF2Control PID con filtro de derivada: diseño por asignación de polos, ejemplo Matlab (II) *** PIC 14:33

Simulación en bucle cerrado

[336: bcode45Simulacion de un bucle cerrado de control con ode45 (Matlab): péndulo invertido con regulador PD *** PIC 17:45 *Link to English version

 Vídeos didácticos para Tecnología Automática: [Jose V. Salcedo y otros] [Enlace]

10.6 Error en régimen estacionario en bucle cerrado

[337: errposv1Error de control en régimen estacionario: motivación, error de posición y velocidad, teorema valor final *** PIC 17:24

[338: errposv2Error bucle cerrado estacionario: error de posición y velocidad según tipo de sistema (núm. integradores) *** PIC 14:57

[339: errposv3Error bucle cerrado estacionario ante entradas polinomiales según tipo de sistema **** PIC 10:55

[340: errposv4Error bucle cerrado estacionario: ejemplos Matlab tipo 0,1,2 ante referencia escalón, rampa o parábola *** PIC 10:57

10.7 Análisis de las prestaciones de un bucle de control: respuesta en frecuencia

Nota: para un seguimiento correcto de los contenidos de las secciones 10.7.1 y 10.7.2, el lector debería tener familiaridad con los conceptos de respuesta en frecuencia de un sistema lineal invariante en el tiempo (vídeo [ freqresp(10:57)]) y diagrama de Bode (vídeo [ bode(09:49)]).

10.7.1 Análisis en frecuencia de bucles de control: criterio de estabilidad de Nyquist

Esta sección discute el denominado criterio de estabilidad de Nyquist, un método gráfico basado en la respuesta en frecuencia desarrollado en los años 1930, con gran importancia histórica. El criterio aplica a sistemas lineales invariantes en el tiempo en bucle cerrado; versiones más conservativas, pero que aplican a un caso general donde alguno de los elementos pueda ser no lineal, se discutirán en el vídeo [ OApeqga(10:58)] (teorema de “pequeña ganancia”).

[341: nyqmoCriterio de estabilidad de Nyquist: Diagrama e ideas preliminares sobre estabilidad en bucle cerrado *** PIC 07:50

Nota: El lector con poco tiempo puede pasar directamente a los ejemplos de Matlab (vídeo [ nyqml1(06:59)]), si no está interesado en familiarizarse con los conceptos usados en la demostración formal del criterio, esbozados muy brevemente en el siguiente vídeo [ nyqte(09:52)].

[342: nyqteCriterio de estabilidad de Nyquist: ideas intuitivas asociadas y enunciado formal **** PIC 09:52

Ejemplos Matlab básicos

[343: nyqml1Criterio estabilidad Nyquist: ejemplo Matlab 1 (sistemas estables en bucle abierto) ** PIC 06:59

[344: nyqml2Criterio estabilidad Nyquist: ejemplo Matlab 2 (sistemas inestables en bucle abierto) *** PIC 06:56

Refinamientos y discusión sobre el criterio de Nyquist

[345: nyqte2Criterio de estabilidad de Nyquist: refinamientos y discusión **** PIC 08:44

[346: nyqml3Criterio de estabilidad de Nyquist con polos parte real cero y retardo: ejemplo Matlab *** PIC 08:53

[347: nyqml4Criterio de estabilidad de Nyquist con polos parte real cero: ejemplo Matlab (2) *** PIC 05:58

Nota: Dado que el criterio de Nyquist determina la estabilidad de un bucle cerrado en función de las veces que rodea el diagrama de bucle abierto al 1, la distancia al punto 1 en el plano complejo está relacionada con la tolerancia a errores de modelado (robustez) del diseño. Esta idea dió lugar, históricamente, a lo que se conocen como márgenes de estabilidad, que se discuten en este documento en la Sección 26.1.

10.7.2 Análisis en frecuencia de bucles de control: respuesta en frecuencia en bucle cerrado

[348: rfbcAnálisis de respuesta en frecuencia de bucles cerrados de control (monovariable) *** PIC 16:46

[349: rfbcmlAnálisis de respuesta en frecuencia de bucles de control: Ejemplo MATLAB *** PIC 14:22