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Diagramas de bloques
Problema
2024 · Ordinaria · Suplente
5.2
Examen

Observa el diagrama de bloques y realiza las tareas que se indican.

Imagen del ejercicio
a) Justifique si el sistema está en lazo cerrado o en lazo abierto.b) Simplifique el diagrama para obtener uno equivalente con un solo bloque.c) ¿Cuál es la función de transferencia entre R y Y?
Lazo cerradoFunción de transferenciaSimplificación de bloques
a)

El sistema está en lazo cerrado. Se observa que la señal de salida (YY) se realimenta hacia la entrada, donde se compara con la señal de referencia (RR) en el sumador (punto de comparación) para generar una señal de error. Esta realimentación negativa es característica de un sistema de control en lazo cerrado, lo que permite corregir desviaciones y mantener la salida deseada.

b)

Para simplificar el diagrama a un único bloque equivalente, se utiliza la fórmula de reducción de un sistema de realimentación negativa.Datos

La función de transferencia en el camino directo (adelante) es la serie de $C(s)$ y $G(s)$: $G_{\text{adelante}}(s) = C(s) \cdot G(s)
La función de transferencia en el camino de realimentación es unitaria: $H(s) = 1

Fórmulas

Para un sistema con realimentación negativa, la función de transferencia equivalente, $G_{\text{equivalente}}(s)$, se calcula como: $G_{\text{equivalente}}(s) = \dfrac{G_{\text{adelante}}(s)}{1 + G_{\text{adelante}}(s) \cdot H(s)}

Sustitución

Se sustituyen las expresiones de $G_{\text{adelante}}(s)$ y $H(s)$ en la fórmula: $G_{\text{equivalente}}(s) = \dfrac{C(s) \cdot G(s)}{1 + (C(s) \cdot G(s)) \cdot 1}

Resultado

Gequivalente(s)=C(s)G(s)1+C(s)G(s)G_{\text{equivalente}}(s) = \dfrac{C(s) \cdot G(s)}{1 + C(s) \cdot G(s)}
c)

La función de transferencia entre la entrada R(s)R(s) y la salida Y(s)Y(s) es la función de transferencia equivalente del sistema en lazo cerrado, obtenida en el apartado b).Datos

La función de transferencia del sistema es $G_{\text{sistema}}(s) = \dfrac{Y(s)}{R(s)}

Fórmulas

La función de transferencia total del sistema con realimentación negativa es $G_{\text{sistema}}(s) = \dfrac{G_{\text{adelante}}(s)}{1 + G_{\text{adelante}}(s) \cdot H(s)}

Sustitución

Utilizando el resultado del apartado b): $\dfrac{Y(s)}{R(s)} = \dfrac{C(s) \cdot G(s)}{1 + C(s) \cdot G(s)}

Resultado

La función de transferencia entre $R(s)$ e $Y(s)$ es: $\dfrac{Y(s)}{R(s)} = \dfrac{C(s) \cdot G(s)}{1 + C(s) \cdot G(s)}