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TRABAJO DE INVESTIGACION 3:

REALIMENTACION

EQUIPO:

Becerra García Ángel David

Duran Estrada Fernando

Navarro Alexander Campos Rafael Alberto

FECHA: 08 de Marzo de 2016

EQUIPO: 10

GRUPO: 2603

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INDICE

TEMA

PAGINA

DEFINICIÓN … … … … … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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CLASIFICACIÓN… … … … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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EXPRESIONES MATEMATICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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CONCLUSIONES… … … … … … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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BIBLIOGRAFÍA … … … … … … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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DEFINICIÓN

La realimentación también referida de forma común como retroalimentación es un

mecanismo por el cual una cierta proporción de la salida de un sistema se redirige a la

entrada, con objeto de controlar su comportamiento.

Es una herramienta efectiva para aprender como los demás perciben mis acciones, mis

palabras, mis trabajos y hacer conocer a los demás como yo percibo los suyos

Los ejemplos de la realimentación se pueden encontrar en la mayoría de

los sistemas complejos, tales como ingeniería, arquitectura, economía, y biología y tiene

su base en el proceso administrativo donde, el control es una etapa cualitativa y

cuantitativa, que sirve de base para la fase de planeación. Arturo Rosenblueth,

investigador mexicano y médico en cuya obra Behavior, Purpose and Teleology

("comportamiento, propósito y teleología"), de acuerdo con Norbert Wiener, fijó las bases

para la nueva ciencia de la cibernética y propuso que el comportamiento controlado por

la realimentación negativa, aplicada a un animal, al ser humano o a las máquinas era un

principio determinante y directivo, en la naturaleza o en las creaciones humanas.

CONTROL DE RETROALIMENTACIÓN

Este tipo de control se enfoca sobre el uso de la información de los resultados anteriores

para corregir posibles desviaciones futuras de estándar aceptable

La realimentación es la clave para modificar el comportamiento del sistema. Un sistema

realimentado es un sistema que usa una medida de la salida, la compara con la salida

deseada paya obtener el comportamiento deseado

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Ejemplo de retroalimentación

Otros ejemplos de retroalimentación

Sistemas biológicos

o Regulación psicológica (homeostasis)

o Redes de regulación biomolecular

Sistemas medioambientales

o Ecosistemas

o Ciclo del carbón

Sistemas Financieros

o Bolsa

o Cadenas de suministro

CLASIFICACION

Realimentación positiva: cuando sale del sistema. La cual tiende a aumentar la señal de

salida, o actividad. Ej.: jugando al truco, uno mezcla y luego otro corta, sabe lo que tienen

que hacer, si no lo hace, está saliendo del sistema, lo está cortando. Es cuando la norma

se muestra ineficaz y hay que cambiarla.

Es un mecanismo de realimentación por el cual una variación en la salida produce un

efecto dentro del sistema, que refuerza esa tasa de cambio. Por lo general esto hace que

el sistema no llegue a un punto de equilibrio sino más bien a uno de saturación. Es

un estímulo constante. Por ejemplos, son casos de realimentación positiva:

1-En un sistema electrónico. Los dispositivos semiconductores conducen mejor la

corriente cuanto mayor sea su temperatura. Si éstos se calientan en exceso, conducirán

mejor, por lo que la corriente que los atraviese será mayor porque se seguirán calentando

hasta su destrucción si no se evita con algún otro dispositivo que límite o impida el paso

de corriente.

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Si intercambiamos conectándose una caldera de calefacción a un sistema preparado

para aire acondicionado (frío), cuando la temperatura suba, el sistema intentará bajarla

(se activará) a fin de llegar a la temperatura de consigna, que es más baja, pero

encenderá la caldera en lugar del aire acondicionado, por lo que la temperatura subirá

aún más en vez de estabilizarse, lo que volverá a provocar que la caldera siga

funcionando cada vez con más fuerza.

Realimentación negativa: es la que mantiene el sistema funcionando. Devuelve

al emisor toda la información que necesita para corregir la pauta de entrada. Mantiene el

sistema estable y que siga funcionando.

Es la más utilizada en sistemas de control Se dice que un sistema está realimentado

negativamente cuando tiende a estabilizarse, es decir cuando nos vamos acercando a la

orden de consigna hasta llegar a ella. Por ejemplos, son casos de realimentación

negativa:

1.-Un automóvil conducido por una persona en principio es un sistema realimentado

negativamente; ya que si la velocidad excede la deseada, como por ejemplo en una

bajada, se reduce la presiónsobre el pedal, y si es inferior a ella, como por ejemplo en una

subida, aumenta la presión, aumentando por lo tanto la velocidad del automóvil.

2.-Un sistema de calefacción está realimentado negativamente, ya que si

la temperatura excede la deseada la calefacción se apagará o bajará de potencia,

mientras que si no la alcanza aumentará de fuerza o seguirá funcionando.

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Realimentación bipolar: La cual puede aumentar o disminuir la señal o actividad de

salida. La realimentación bipolar está presente en muchos sistemas naturales y humanos.

De hecho generalmente la realimentación es bipolar, es decir, positiva y negativa según

las condiciones medioambientales, que, por su diversidad, producen respuestas

sinérgicas y antagónicas como respuesta adaptativa de cualquier sistema.

Otras clasificaciones de realimentación

La salida de nuestro circuito puede ser una tensión o una intensidad e introducirla en la

entrada en serie o en paralelo, de ahí los cuatro tipos de realimentación: tensión en serie,

tensión en paralelo, intensidad en serie intensidad en paralelo. A continuación sus

esquemas

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Dentro de los aspectos principales de la retroalimentación podemos encontrar que es una

medida necesaria para automatizar los sistemas de control, ya que estos realizan una

acción dada una respuesta hasta conseguir el resultado deseado, dentro de esto se

encuentran varios aspectos que pueden a final de cuentas ser perjudiciales, además de los

benéficos por los cuales fueron creados.

Para esto mismo surge la realimentación negativa que caracteriza la homeostasis y

desempeña un papel importante en conseguir y mantener la estabilidad de las relaciones,

contrario a su nombre es benéfica para el correcto funcionamiento y la realimentación

positiva que conduce al cambio, es decir, la pérdida de estabilidad o equilibrio pudiendo

hacer que el sistema falle.

Realimentación negativa.

Es la más utilizada en sistemas de control. es un tipo de realimentación en el cual el sistema

responde en una dirección opuesta a la señal.1 El mecanismo consiste en retroactuar sobre

alguna entrada del sistema una acción (fuerza, voltaje, etc.) proporcional a la salida o

resultado del sistema, de forma que se invierte la dirección del cambio de la salida. Esto

tiende a estabilizar la salida, procurando que se mantenga en condiciones constantes. Esto

da lugar a menudo a equilibrios (en sistemas físicos) o a homeostasis (en sistemas

biológicos) en los cuales el sistema tiende a volver a su punto de inicio automáticamente.

Normalmente se suele describir esta acción como que "algo inhibe la cadena de formación

anterior para estabilizar algún compuesto cuyo nivel se ha elevado más de lo necesario".

En cambio, la realimentación positiva es una realimentación en la cual el sistema responde

en la misma dirección que la perturbación, dando por resultado la amplificación de la señal

original en vez de estabilizar la señal. La realimentación positiva y negativa requieren de un

bucle de retorno, en comparación con el feed-forward, que no utiliza un bucle de

retroalimentación para el control del sistema.

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Ejemplos del uso de la realimentación negativa para controlar sistemas son: control de

temperatura mediante termostato, lazos de seguimiento de fase, la regulación hormonal o

la regulación de temperatura en animales de sangre caliente. Se dice que un sistema está

realimentado negativamente cuando tiende a estabilizarse, es decir cuando nos vamos

acercando a la orden de consigna hasta llegar a ella. Por ejemplos, son casos de

realimentación negativa:

Un automóvil conducido por una persona en principio es un sistema realimentado

negativamente; ya que si la velocidad excede la deseada, como por ejemplo en una bajada,

se reduce la presión sobre el pedal, y si es inferior a ella, como por ejemplo en una subida,

aumenta la presión, aumentando por lo tanto la velocidad del automóvil.

Un sistema de calefacción está realimentado negativamente, ya que si la temperatura

excede la deseada la calefacción se apagará o bajará de potencia, mientras que si no la

alcanza aumentará de fuerza o seguirá funcionando.

Realimentación positiva.

La realimentación positiva es uno de los mecanismos de realimentación por el cual los

efectos o salidas de un sistema causan efectos acumulativos a la entrada, en contraste con

la realimentación negativa donde la salida causa efectos sustractivos a la entrada. Contrario

a lo que se puede creer, la realimentación positiva, no siempre es deseable, ya que el

adjetivo positivo, se refiere al mecanismo de funcionamiento, no al resultado. En los

sistemas la realimentación es la que define el equilibrio que pueden darse. Por ejemplo con

la realimentación positiva, difícilmente se logran puntos de equilibrio estable. Es posible

identificar la realimentación positiva en sistemas de la naturaleza como el clima, la biosfera,

como también en sistemas creados por la humanidad como la economía, la sociedad y los

circuitos electrónicos.

Es un mecanismo de realimentación por el cual una variación en la salida produce un efecto

dentro del sistema, que refuerza esa tasa de cambio. Por lo general esto hace que el

sistema no llegue a un punto de equilibrio sino más bien a uno de saturación. Es un estímulo

constante. Por ejemplos, son casos de realimentación positiva:

En un sistema electrónico. Los dispositivos semiconductores conducen mejor la corriente

cuanto mayor sea su temperatura. Si éstos se calientan en exceso, conducirán mejor, por

lo que la corriente que los atraviese será mayor porque se seguirán calentando hasta su

destrucción si no se evita con algún otro dispositivo que límite o impida el paso de corriente.

Si intercambiamos conectándose una caldera de calefacción a un sistema preparado para

aire acondicionado (frío), cuando la temperatura suba, el sistema intentará bajarla (se

activará) a fin de llegar a la temperatura de consigna, que es más baja, pero encenderá la

caldera en lugar del aire acondicionado, por lo que la temperatura subirá aún más en vez

de estabilizarse, lo que volverá a provocar que la caldera siga funcionando cada vez con

más fuerza.

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EXPRESIONES MATEMÁTICAS

Se considera el sistema realimentado con una configuración sencilla

Mediante manipulación algebraica simple, es fácil mostrar la relación entrada-salida del

sistema, la misma es:

e=r-b (1)

b= y*H (2)

y= e*G (3)

Despejando de la Ec. (3) la señal de error y reemplazando la ecuación resultante en la Ec

(2), luego si reemplazamos la Ec. (2) y (3) en la Ec. (1) obtenemos una ecuación solo en

función de las variables de entrada y salida del sistema:

𝒚

𝑮= 𝒓 − 𝒚 ∗ 𝑯 (4)

Agrupando en un solo término la variable y, y sacando factor común obtenemos:

𝒚 (𝟏+𝑮𝑯

𝑮) = 𝒓 (5)

Colocando la ecuación anterior en una forma convenientemente de manera que exprese

la relación de la variable de salida sobre la variable de entrada, se obtiene:

𝑴 =𝒚

𝒓=

𝑮

𝟏+𝑮𝑯 (6)

Análisis de algunos efectos significativos de la realimentación:

Efecto de la realimentación en la ganancia global: Como se observa en la Ec. (6) la

realimentación afecta la ganancia G de un sistema no realimentado por un factor de

1/(1+GH). El efecto general de la realimentación es que puede aumentar o disminuir la

ganancia G.

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Como G y H son funciones de la frecuencia, la magnitud de (1+G.H) puede ser mayor que

uno en un intervalo de frecuencia o menor que uno en otro. En consecuencia: Conclusión:

La realimentación puede incrementar la ganancia del sistema en un intervalo de

frecuencia, pero reducirlas en otro.

Efecto de la realimentación en la estabilidad: La estabilidad es una característica que

describe si un sistema es capaz de seguir el comando de entrada, o en general si dicho

sistema es útil. Un sistema se dice estable, si al verse sometido a una excitación,

responde sin que su salida diverja sin límites de su entrada. Por el contrario, un sistema

es inestable si su salida sale fuera de control y nunca llega a un valor útil de estado

estacionario en un tiempo razonable. La realimentación es un arma de doble filo, cuando

no se usa adecuadamente puede ocasionar serios problemas: Por ejemplo, si

observamos el denominador de la Ec. (6), si GH = -1, la salida del sistema es infinita para

cualquier entrada finita y el sistema se dice inestable. Por lo tanto la realimentación puede

ocasionar que un sistema que es originalmente estable, se convierta en inestable, o

viceversa, siempre y cuando se realice la manipulación correcta de la misma. Conclusión:

La realimentación puede mejorar la estabilidad o ser perjudicial para la misma.

Efecto de la realimentación en la sensibilidad: Las consideraciones sobre sensibilidad son

importantes en el diseño de sistemas de control. Ya que todos los elementos físicos

tienen propiedades que cambian con el tiempo y con las condiciones ambientales, no se

pueden considerar a los parámetros de un sistema de control como completamente

estacionarios durante la vida de operación del sistema. Un sistema de control robusto, es

un sistema que es insensible a las variaciones de los parámetros. En general, un buen

sistema de control debe ser robusto, es decir insensible a la variación de los parámetros,

pero sensible a los comandos de la entrada. Se mostrará, qué efectos tiene la

realimentación sobre la sensibilidad a la variación de los parámetros. Consideramos a G

como la ganancia de los parámetros, la cual puede variar. La sensibilidad de la ganancia

del sistema total, M, con respecto a la variación de G se define como:

𝑺𝑮𝑴

𝝏𝑴/𝑴

𝝏𝑮/𝑮=

𝑷𝒐𝒓𝒄𝒆𝒏𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒎𝒃𝒊𝒐 𝒆𝒏 𝑴

𝑷𝒐𝒓𝒄𝒆𝒏𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒎𝒃𝒊𝒐 𝒆𝒏 𝑮

En donde ∂M denota el cambio incremental en M debido al cambio incremental en G, ∂G .

Utilizando la Ec (6), la función sensibilidad se escribe de la siguiente manera:

𝑺𝑮𝑴 𝝏𝑴

𝝏𝑮

𝑮

𝑴=

𝟏

𝟏+𝑮𝑯 (7)

La relación muestra que si GH es una constante positiva, la magnitud de la función de

sensibilidad se puede disminuir incrementando GH, mientras el sistema permanezca

estable. Pero como la magnitud de 1+ GH es función de la frecuencia, podría ser menor

que uno para algunas frecuencias, por lo tanto en algunos casos, la realimentación puede

aumentar la sensibilidad del sistema. Conclusión: La realimentación puede incrementar o

reducir la sensibilidad de un sistema.

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Efecto de la realimentación sobre perturbaciones externas o ruido: Todos los sistemas

físicos están sujetos a algunos tipos de señales exógenas o ruido durante su operación.

Ejemplos de estas señales son el voltaje de ruido térmico en circuitos electró- nicos y el

ruido de conmutación en motores eléctricos. Por lo tanto, en el diseño de sistemas de

control, se deben dar consideraciones para que el sistema sea insensible al ruido y

perturbaciones externas y sensibles a los comandos de entrada. El efecto de la

realimentación sobre el ruido y perturbaciones depende grandemente de en qué parte del

sistema ocurren las señales exógenas. No se pueden obtener conclusiones generales,

pero en muchas situaciones, la realimentación puede reducir los efectos del ruido y las

perturbaciones en el desempeño del sistema. En referencia al sistema de la Fig. 13, en la

que r denota la señal de comando y p es la señal de ruido, en ausencia de realimentación,

H = 0 , la salida y debida a p actuando sola es:

𝒚 = 𝑮𝟐𝒑 (8)

Con la presencia de realimentación, la salida del sistema debido a p actuando sola es:

𝒚 =𝑮𝟐

𝟏+𝑮𝟏𝑮𝟐𝑯𝒑 (9)

Al comparar la ecuación (9) con la (8) se observa que la componente de ruido en la salida

de la ecuación (9) se reduce por el factor 1 2 1+ GG H siempre y cuando, éste último sea

mayor que la unidad y el sistema permanezca estable. Conclusión: La realimentación

puede reducir el efecto del ruido.

En general la realimentación también tiene efectos sobre el ancho de banda, la

impedancia, la respuesta transitoria y la respuesta en frecuencia.

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CONCLUSIONES

La realimentación es una herramienta que ayuda a la modificación positiva de un sistema

y cumplir con el objetivo principal de su creación, si el funcionamiento de esta herramienta

fijó las bases para crear algo como es la cibernética, hace pensar que puede beneficiar

mucho a la ingeniería y a su vez de forma indirecta incluso, cooperar con otras disciplinas

Además de con este sistema de retroalimentación nos ayuda a corregir errores que quizá

durante el control no se pudieron observar, la realimentación no solo se utiliza en control,

sino que, también se desempeña en otros campos y no solo de ingeniería en general el

uso de la realimentación se encuentra en varias áreas de conocimiento que pueden

aprovechar las capacidades de la realimentación.

Otro punto importante son las aplicaciones que hay para la ingeniería, debido a esto es

importante que se conozca para poder aplicar las características de la realimentación en

la ingeniería

BIBLIOGRAFÍA

Ogata, K. Ingeniería de Control Moderna. México. Prentice Hall Hispanoamericana. 1999. https://www.exabyteinformatica.com/uoc/Electronica/Tecnologia_electronica_ES/Tecnologia_electronica_ES_(Modulo_2).pdf http://www.uhu.es/dario.garcia/teoconrea.pdf

https://es.wikipedia.org/wiki/Realimentaci%C3%B3n#Tipos_de_realimentaci.C3.B3n

http://www.uhu.es/dario.garcia/teoconrea.pdf

http://www.esi2.us.es/~alamo/Archivos/Capitulo_1.pdf

https://es.wikipedia.org/wiki/Realimentaci%C3%B3n

http://ocw.upm.es/ingenieria-de-sistemas-y-automatica/control-en-el-espacio-de-

estado/Contenidos/Material-de-clase/5_control_realimentacion_estado.pdf