Sistema de control: diferència entre les revisions

En el cas de sistemes lineals amb [[realimentació]], es disposa d'un llaç de realimentació (o llaç de retroacció) que inclou [[sensor]]s, algorismes de control i actuadors, de tal manera que s'intenta regular una variable per tal d'assolir una [[consigna]] o valor de referència. Un exemple d'això seria proveir de més material de combustió una caldera quan la temperatura baixa. Els [[controlador PID|controladors PID]] són uns controladors comuns i efectius que es fan servir en casos com aquest. Els sistemes de control que inclouen sensors per millorar els resultats fan servir la realimentació de tal manera que poden adaptar-se a les circumstàncies específiques del moment. Els [[controlador en llaç obert|sistemes de control en llaç obert]] no fan servir realimentació, per la qual cosa funcionen tan sols de manera predeterminada.

 

[[Fitxer:Sistema de control bàsic amb realimentació.svg|miniatura| Un sistema de control bàsic amb realimentació]]

Els sistemes de control lògic per maquinària industrial i comercial van ser implementats històricament a [[electricitat domèstica|voltatge domèstic]] fent servir [[relé]]s interconnectats dissenyats fent servir [[llenguatge Ladder]]. La majoria d'aquests sistemes estan construïts amb [[controlador lògic programable|controladors lògics programables]] (PLCs) o [[microcontrolador]]s. La notació de la lògica Ladder encara està en ús com a llenguatge de programació per PLCs.

Els sistemes lògics són força fàcils de dissenyar i poden governar operacions molt complexes. Alguns aspectes d'aquest disseny fan servir els coneixements de la [[lògica booleana]].

 

Un exemple de control d'activació/desactivació seria el [[termòstat]], que és un sistema de control simple de [[realimentació negativa]]: quan la temperatura (la [[variable de procés]]) baixa per sota la [[consigna]], el calefactor s'activa. Un altre exemple seria un interruptor de pressió d'un compressor d'aire: quan la pressió (variable de procés) baixa per sota la consigna, la bomba s'activa. Els refrigeradors i bombes de buit tenen mecanismes similars que operen a la inversa, però igualment tenen una realimentació negativa que els permet corregir els errors.<ref>"Feedback and control systems" - JJ Di Steffano, AR Stubberud, IJ Williams. Schaums outline series, McGraw-Hill 1967</ref>

 

Els sistemes de control amb realimentació simples d'activació/desactivació com els mencionats a sobre són barats i efectius. En la majoria d'aplicacions d'aquest tipus de sistemes, tanmateix, cal tenir en compte costos addicionals tals com les [[vàlvula de control|vàlvules de control]] o els costos d'engegada (ja que cal energia cada cop que la variable de procés baixa). És per això que els sistemes d'activació/desactivació, a la pràctica, es dissenyen de tal manera que inclouen [[histèresi]], sovint en la forma de ''[[deadband]]'', que és la regió al voltant del valor de la consigna en la qual no ocorre mai cap acció de control. L'amplada de la ''deadband'' pot ser ajustable o programable.

 

El sistema de control es compon del sistema a controlar, el control i d'altres elements com sensors (si és realimentat) i actuadors. Com a entrada té la [[consigna]], és a dir, allò que ha de fer el sistema un cop controlat en la sortida. Generalment, doncs, la composició bàsica d'un sistema de control és la següent:

 

# Variables de fase: variables que resulten de la transformació del sistema original a la forma canònica controlable. D'aquí s'obté també la matriu de controlabilitat, el rang de la qual ha d'ésser d'ordre complet per controlar el sistema.

 

Un sistema de control de llaç obert (o ''open-loop'', en anglès) és aquell en el qual només actua el procés damunt el senyal d'entrada, i dóna com a resultat un senyal de sortida independent del senyal d'entrada, però basat en ell. Això significa que no hi ha [[realimentació]] cap al controlador per tal que aquest pugui ajustar l'acció de control (tal com passa en el sistema de control de llaç tancat). És a dir, el senyal de sortida no es converteix en senyal d'entrada pel controlador. Un exemple seria l'emplenat d'un dipòsit fent servir una mànega: mentre la clau segueix oberta, l'aigua flueix; l'alçada de l'aigua en el dipòsit no pot fer que la clau es tanqui i, per tant, el sistema no serveix per un procés que necessiti un control de contingut de líquid del dipòsit.

 

* La precisió depèn del calibratge previ del sistema.

 

Un sistema de control en llaç tancat (o ''closed-loop'', en anglès) és aquell en el qual l'acció de control està en funció del senyal de sortida. Els sistemes de circuit tancat fan servir la [[realimentació]] des del resultat final per ajustar l'acció de control en conseqüència. El control en llaç tancat és imprescindible quan es dóna alguna de les següents circumstàncies:

* Quan un procés no és possible de regular per l'home.