Introducción al control electrónico / Friedrich Frohr y Fritz Orttenburger.

CONTENIDO
1. Conceptos básicos relativos al control 11
1.1. Conceptos y designaciones 11
Control a bucle abierto de una variable 11
Control a bucle cerrado de una variable 13
1.2. Sistemas analógicos y digitales 21
1.3. Respuesta transitoria de la variable controlada 23
1.4. Respuesta a un escalón y respuesta de frecuencia 27
2. Descripción del comportamiento dinámico de los elementos de los sistemas de control 31
2.1. Paso del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia 31
2.2. Elemento reparador de 1er orden Ecuación general en función del tiempo 33
Ecuación en función de la frecuencia 34
Respuesta a un escalón 34
Respuesta de frecuencia y respuesta indicial 36
Lugar geométrico 37
Características de frecuencia 39
Transformación de Laplace 40
2.3. Elemento retardador de 2º orden 42
Ecuación general en función del tiempo 43
Respuesta de frecuencia y respuesta de transferencia 44
Respuesta a un escalón y respuesta indicial 45
Lugar geométrico 49
Características de frecuencia 52
2.4. Elemento retardador de 2º orden formado por dos elementos retardadores de 1er orden 55
Ecuación general en función del tiempo 55
Respuesta indical 56
Función de transferencia 57
Características de frecuencia 57
3. Comportamiento de los elementos de los sistemas controlados 62
3.1. Elemento de acción proporcional 64
3.2. Elemento de acción integral 67
3.3. Elemento retardador de 1er orden 71
3.4. Elemento retardador de 2 orden 75
3.5. Elemento de acción proporcional y derivada 80
3.6. Elemento de acción derivada con componente de retardo 86
3.7. Elemento de tiempo muerto 88
3.8. Elementos no lineales 93
4. Controladores electrónicos 100
4.1. Estudio del amplificador operacional como cuadripolo 101
4.1.1. Amplificador ideal 103
Respuesta dinámica real 103
Respuesta estática de un amplificador real 107
4.2. Montajes básicos de los amplificadores operacionales 110
Amplificador inversor 115
Amplificador no inversor 117
Amplificador diferencial 126
Amplificador con salida de corriente impuesta 128
Amplificador con realimentaron positiva 130
4.3. Comportamiento y realización práctica de los controladores 134
Acción proporcional 136
Acción integral 141
Comparación de las características de los controladores P e I 146
Acción proporcional e integral 149
Acción derivada 158
Acción proporcional y derivada 160
4.4. Circuitos auxiliares de los controladores 171
Circuitos de aislamiento 178
Circuitos de limitación 188
Amplificadores y controladores con características de diodo 200
4.5. Calculadores analógicos 204
5. Combinaciones entre los elementos de los sistemas de control 214
5.1. Representación del comportamiento de los elementos de los sistemas de control 214
5.2. Combinaciones entre las líneas de actuación 216
5.3. Combinaciones básicas entre los elementos de los sistemas de control 217
Conexión en serie 218
Conexión en paralelo 219
Conexión en anillo I con realimentación directa 220
Conexión en anillo II con realimentación a través de un segundo elemento 221
5.4. Ejemplos de combinaciones básicas entre los elementos de los sistemas de control 223
Ejemplos de conexiones en serie 223
Ejemplos de conexiones en paralelo 225
Ejemplos de conexiones en anillo I con realimentación directa 227
Ejemplos de conexiones en anillo II con realimentación a través de un segundo elemento 230
5.5. Transformación de ramificaciones y de nudos 231
Transformación de ramificaciones 232
Transformación de nudos sumadores 233
Transformación de nudos multiplicadores y divisores 234
5.6. Funciones de transferencia del bucle de control 235
Análisis del bucle de control abierto 236
Análisis del bucle de control cerrado en función de la variable de referencia 237
Análisis del bucle de control cerrado en función de la variable perturbadora 239
Consideraron de la influencia de la variable de referencia y de la variable perturbadora 241
6. Ajustes optimo de los bucles de control 242
6.1. Evaluación de las respuestas a un escalón correspondientes de la variable controlada 243
Respuesta a una variable perturbadora en escalón 243
Respuesta a una variable de referencia en escalón 245
6.2. Compensación 247
Compensación con un controlador PD 248
Compensación con un controlador PI 250
Compensación con un controlador PID 253
6.3. Suma de las pequeñas constantes de tiempo 255
6.4. Bucle de control sencillo 258
Bucle gobernado por un controlador P 258
Bucle gobernado por un controlador I 259
6.5. Consideraciones generales sobre la optimación 261
6.6. Métodos de optimación basados en la acomodación del modulo 265
6.6.1. Optimación en función del modulo 265
Sistema controlado con muchos retardos pequeños de 1er orden 265
Sistema controlado con muchos retardos pequeños y grandes de 1er orden 268
Comparación de los efectos de los controladores I, IP y PID sobre un sistema controlado dado 271
Sistemas controlado con un retrato muy grande y algunos muy pequeños de 1er orden 273
6.6.2. Optimización en función de la simetría 279
Sistemas controlados con un elemento de acción integral y muchos retardos pequeños de 1er orden 281
Sistema controlado con un elemento de acción integral y un retardo grande y varios pequeños de 1er orden 285
Sistema controlado con un retardo que es más de cuatro veces mayor que el conjunto de todos los demás retardos de 1er orden 286
Alisamiento de la consigna 291
6.6.3. Comparación entre la optimización en función del modulo y la optimizasen en función de la simetría 297
Variación de los parámetros del controlador 298
Constante de tiempo equivalente de un bucle de control optimado 304
6.6.4. Corrección de los efectos de las perturbaciones 309
6.6.5. Superposición de las sobre osciladores de la variable controlada debidas a la saturaron del controlador 327
Generador de rampas 329
Controlador de la aceleración 331
Comparación de las ventajas e inconvenientes del generador de rampas y del controlador de la aceleración 333
Canal de la variable controlada con efecto proporcional y derivador 334
6.7. Ajuste optimo de los controladores empleando tablas 338
7. Apéndice 354
7.1. Designaciones y conceptos 354
7.2. Símbolos 364
7.3. Resumen de las funciones de transferencia y de las respuestas indiciales mas habituales 365
8. Indice alfabético 367