Diseño de Sistemas de Control en Lazo Cerrado: Cuestionarios y Ejercicios

Question 1

En un sistema de control en lazo cerrado, ¿cuál es la función principal del controlador?

Accepted Answer

Proporcionar la señal de control que mantiene la variable controlada en el valor deseado

Answer

Medir la salida del sistema

Answer

Comparar la salida con el valor de referencia

Question 2

De acuerdo con el criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz, un sistema es estable si y solo si su matriz de Routh tiene:

Accepted Answer

Todos los elementos de la primera columna con signo positivo

Answer

Al menos un elemento en la primera columna con signo negativo

Answer

Todos los elementos de la última fila con signo negativo

Question 3

En el diseño de controladores por compensación robusta, el objetivo es:

Accepted Answer

Diseñar un controlador que funcione bien para una gama de modelos inciertos del sistema

Answer

Diseñar un controlador que maximice el margen de ganancia

Answer

Diseñar un controlador que minimice el error de estado estacionario

Question 4

En un sistema de control en lazo cerrado, el controlador utiliza la medición de la variable de salida del sistema para:

Accepted Answer

Modificar la señal de entrada al sistema

Answer

Monitorear el estado interno del sistema

Answer

Almacenar los datos de rendimiento del sistema

Question 5

El criterio de diseño más utilizado para sistemas de control es el basado en la respuesta al:

Accepted Answer

Escalón unitario

Answer

Rampa

Answer

Impulso unitario

Answer

Seno

Question 6

En el método de diseño de lugar de las raíces, el controlador se diseña para ubicar las raíces del polinomio característico del sistema de control en lazo cerrado en:

Accepted Answer

Posiciones deseadas

Answer

El origen del plano s

Answer

El eje real

Answer

El eje imaginario

Question 7

El tiempo de asentamiento de un sistema de control se define como el tiempo que tarda la salida del sistema en:

Accepted Answer

Llegar y permanecer dentro de un porcentaje específico (generalmente 2%) de su valor final

Answer

Alcanzar su valor máximo

Answer

Superar su valor final

Question 8

El sobreimpulso de un sistema de control es:

Accepted Answer

El porcentaje máximo en que la salida sobrepasa su valor final

Answer

La frecuencia a la que oscila la salida después de un cambio

Answer

El tiempo que tarda la salida en alcanzar su valor máximo

Question 9

El método de diseño de respuesta por frecuencia se enfoca en:

Accepted Answer

Ajustar los parámetros del controlador para lograr las especificaciones deseadas en el dominio de la frecuencia

Answer

Colocar las raíces del polinomio característico en ubicaciones específicas

Answer

Minimizar el error en estado estacionario

Question 10

Un controlador PI (Proporcional-Integral) implementa:

Accepted Answer

Acción de control proporcional e integral

Answer

Solo acción de control proporcional

Answer

Acción de control derivada e integral

Answer

Acción de control derivada y proporcional

Question 11

Según el criterio de estabilidad de Nyquist, un sistema de control en lazo cerrado es estable si:

Accepted Answer

La curva de Nyquist del sistema en lazo abierto no rodea el punto (-1, 0)

Answer

La curva de Nyquist del sistema en lazo abierto se encuentra completamente dentro del círculo unitario

Answer

La ganancia de lazo abierto es menor que 1 en todas las frecuencias

Question 12

El diseño de sistemas de control en lazo cerrado es importante para:

Accepted Answer

Mejorar el desempeño general del sistema

Answer

Aumentar la vida útil del sistema

Answer

Reducir los costos de fabricación del sistema

Answer

Simplificar el mantenimiento del sistema

Question 13

En un sistema de control en lazo cerrado, el error es:

Accepted Answer

La diferencia entre el valor de referencia y la salida del sistema

Answer

El valor de referencia

Answer

La salida del sistema

Question 14

¿Por qué son ampliamente utilizados los controladores PID?

Accepted Answer

Por su simplicidad, eficacia y bajo costo de implementación

Answer

Por su alta precisión

Answer

Por su facilidad de ajuste

Answer

Por su capacidad para controlar sistemas complejos

Question 15

¿Para qué se utiliza el criterio de Nyquist?

Accepted Answer

Para determinar la estabilidad de un sistema de control en lazo cerrado

Answer

Para calcular la respuesta en frecuencia del sistema

Answer

Para diseñar controladores

Question 16

¿Qué información proporciona el diagrama de Bode?

Accepted Answer

La respuesta en frecuencia de un sistema de control en términos de magnitud y fase

Answer

El diseño del controlador

Answer

La estabilidad del sistema

Question 17

¿Qué representa el ancho de banda de un sistema de control en lazo cerrado?

Accepted Answer

La frecuencia a la que la ganancia del sistema se reduce a 3 dB por debajo de su valor máximo

Answer

La frecuencia a la que el sistema se vuelve inestable

Answer

La frecuencia a la que la fase del sistema cambia a 45 grados

Question 18

¿De qué factores depende la estabilidad de un sistema de control en lazo cerrado?

Accepted Answer

La ganancia del bucle y la fase del bucle

Answer

Sólo la fase del bucle

Answer

Ni la ganancia del bucle ni la fase del bucle

Answer

Sólo la ganancia del bucle

Question 19

¿Cuáles de los siguientes métodos se utilizan para el diseño gráfico de controladores?

Accepted Answer

Diagrama de Nyquist y diagrama de Bode

Answer

Método del lugar geométrico de las raíces

Answer

Método de la función de transferencia

Answer

Método de ecuaciones de estado

Question 20

¿Cuál de las siguientes variables NO es un parámetro de desempeño comúnmente analizado en sistemas de control en lazo cerrado?

Accepted Answer

Resistencia

Answer

Sobreimpulso

Answer

Frecuencia natural

Answer

Error en régimen permanente

Question 21

En un diagrama de Bode para un sistema de control en lazo cerrado, ¿qué información se representa en la gráfica de magnitud?

Accepted Answer

Ganancia del bucle abierto

Answer

Fase del bucle abierto

Answer

Frecuencia de corte de ganancia unitaria

Answer

Tiempo de establecimiento

Question 22

¿Qué tipo de controlador utiliza una acción integral?

Accepted Answer

Controlador I

Answer

Controlador PID

Answer

Controlador P

Answer

Controlador D

Question 23

El criterio de estabilidad de Nyquist se emplea para evaluar la estabilidad de sistemas de control en lazo cerrado con:

Accepted Answer

Retroalimentación negativa

Answer

Ganancia en bucle abierto infinita

Answer

Retraso de fase total de 90 grados

Answer

Tiempo de establecimiento cero

Question 24

En un sistema de control en lazo cerrado, ¿a partir de qué valor de retraso de fase total en bucle abierto podemos afirmar que el sistema es inestable?

Accepted Answer

180 grados

Answer

120 grados

Answer

270 grados

Answer

90 grados

Question 25

¿Cuál de los siguientes es un beneficio clave del diseño de compensadores en sistemas de control en lazo cerrado?

Accepted Answer

Mejora del desempeño del sistema

Answer

Aumento de la complejidad del sistema

Answer

Redistribución de polos y ceros

Answer

Disminución del costo de implementación

Question 26

El método del lugar de las raíces es aplicable para diseñar controladores de sistemas de control en lazo cerrado que:

Accepted Answer

Sean lineales y estacionarios

Answer

Presenten inestabilidades

Answer

Sean no lineales y no estacionarios

Answer

Tengan retrasos de tiempo puros

Question 27

¿Qué tipo de controlador es más apropiado para controlar sistemas con retrasos de tiempo?

Accepted Answer

Controlador de Smith

Answer

Controlador óptimo

Answer

Controlador PID

Answer

Controlador por estado

Question 28

El enfoque de diseño robusto de controladores tiene como objetivo principal:

Accepted Answer

Hacer frente a incertidumbres en los modelos del sistema

Answer

Optimizar la respuesta en frecuencia

Answer

Minimizar el error en estado estacionario

Answer

Reducir el tiempo de diseño

Question 29

¿Cuál de las siguientes ecuaciones representa la función de transferencia para un sistema de control en lazo cerrado con retroalimentación negativa?

Accepted Answer

Y(s)/R(s) = G(s) / (1 + G(s)H(s))

Answer

R(s)/Y(s) = H(s) / (1 + G(s)H(s))

Answer

Y(s)/R(s) = H(s) / (1 + G(s)H(s))

Answer

R(s)/Y(s) = G(s) / (1 + G(s)H(s))

Question 30

¿Qué método de diseño de controladores implica utilizar el lugar geométrico de las raíces?

Accepted Answer

Lugar geométrico de las raíces

Answer

Diseño de compensador de avance de fase

Answer

Diseño por respuesta en frecuencia

Answer

Diseño PID

Question 31

Para un sistema de control con una función de transferencia de planta G(s) = 1/(s+1), ¿cuál es el valor del polo del sistema de lazo cerrado cuando se añade un controlador proporcional con ganancia K?

Accepted Answer

-K

Answer

K

Answer

-1/K

Answer

1/K

Question 32

En el diseño de controladores PID, el término integral se utiliza para:

Accepted Answer

Eliminar el error estacionario

Answer

Reduzca la sobrecarga

Answer

Mejorar la estabilidad

Answer

Acelerar la respuesta del sistema

Question 33

¿Qué criterio de diseño implica especificar el margen de fase deseado y el ancho de banda de frecuencia?

Accepted Answer

Diseño por respuesta en frecuencia

Answer

Diseño PID

Answer

Lugar geométrico de las raíces

Answer

Diseño por compensador de avance de fase

Question 34

¿Cuál de los siguientes es un beneficio de utilizar la retroalimentación en los sistemas de control?

Accepted Answer

Mejora la precisión

Answer

Disminuye el coste

Answer

Aumenta la estabilidad

Answer

Reduce el tiempo de respuesta

Question 35

En un sistema de control en lazo cerrado, la estabilidad está garantizada si:

Accepted Answer

Todos los polos del sistema están en el semiplano izquierdo

Answer

Ningún polo del sistema está en el eje imaginario

Answer

Todos los polos del sistema están en el semiplano derecho

Question 36

¿Qué parámetro de rendimiento indica la rapidez con la que responde un sistema de control a una entrada?

Accepted Answer

Tiempo de respuesta

Answer

Error estacionario

Answer

Ancho de banda

Answer

Margen de fase

Question 37

En el diseño de compensadores de plomo, el propósito de la resistencia R es:

Accepted Answer

Establecer el polo

Answer

Establecer el cero

Answer

Ajustar la ganancia

Question 38

Una de las limitaciones del diseño de controladores por lugar geométrico de las raíces es:

Accepted Answer

Solo es aplicable a sistemas de orden bajo

Answer

No considera las restricciones de fase

Answer

Requiere una ecuación diferencial del sistema

Answer

No puede manejar sistemas no lineales

Question 39

Un sistema de control en lazo cerrado utiliza una señal de retroalimentación para:

Accepted Answer

Ajustar la salida del sistema de acuerdo con la señal de referencia

Answer

Generar una señal de control constante

Answer

Medir la señal de entrada al sistema

Question 40

Cuál de los siguientes criterios NO es un requisito común de diseño para sistemas de control en lazo cerrado?

Accepted Answer

Minimizar el costo de implementación del controlador

Answer

Respuesta transitoria rápida

Answer

Estabilidad

Question 41

Un controlador proporcional (P) en un sistema de control en lazo cerrado:

Accepted Answer

Genera una señal de control proporcional al error entre la referencia y la salida

Answer

Produce una señal de control constante, independientemente del error

Answer

Ajusta la señal de control según la tasa de cambio del error

Question 42

Un controlador derivativo (D) en un sistema de control en lazo cerrado:

Accepted Answer

Reduce la oscilación y mejora la estabilidad del sistema

Answer

Aumenta la velocidad de respuesta del sistema

Answer

Aumenta el error de estado estable del sistema

Question 43

Un controlador integral (I) en un sistema de control en lazo cerrado:

Accepted Answer

Reduce el error de estado estable del sistema

Answer

Aumenta la oscilación en el sistema

Answer

Aumenta la velocidad de respuesta del sistema

Answer

No tiene efecto en la estabilidad del sistema

Question 44

En el diseño de un controlador PID, la ganancia integral (Ki) se utiliza para:

Accepted Answer

Ajustar la velocidad a la que el controlador reduce el error de estado estable

Answer

Reducir la oscilación del sistema

Answer

Ajustar la velocidad de respuesta del sistema

Question 45

El lugar de las raíces es una herramienta gráfica utilizada para:

Accepted Answer

Analizar la estabilidad de un sistema de control y determinar la ubicación de los polos del sistema en lazo cerrado

Answer

Diseñar controladores PID óptimos

Question 46

Un diagrama de Bode se utiliza para:

Accepted Answer

Representar la respuesta en frecuencia de un sistema de control

Answer

Analizar la estabilidad del sistema en el dominio del tiempo

Answer

Diseñar controladores PID óptimos

Question 47

Un margen de fase positivo en el diagrama de Bode indica que el sistema:

Accepted Answer

Es estable

Answer

Tiene una respuesta transitoria lenta

Answer

Es inestable

Question 48

El método del lugar geométrico de las raíces se utiliza principalmente para:

Accepted Answer

Determinar la estabilidad de un sistema de control en lazo cerrado y diseñar controladores

Answer

Analizar la respuesta en frecuencia de un sistema

Answer

Modelar la dinámica de un sistema en lazo abierto