Introducción a la teoría de control

Se trata de una disciplina con interesantes aplicaciones, basta simplemente observar la cisterna de nuestro cuarto de aseo, lectores de discos, apertura y cierre de la puerta de un garaje, calefacción de

un edificio u otras más sorprendentes en la industria como los procesos de líneas de ensamblaje de vehículos, “perforaciones

mineras”,

El estudio de los Sistemas de Control puede ser de gran ayuda para establecer lazos de unión entre los diferentes campos de

estudio, haciendo que los distintos conceptos se unan en un problema común de control

Sistemas en lazo abierto.- También llamados sistemas no realimentados, En este tipo de sistema la variable de salida

(variable controlada) no tiene efecto sobre la acción de control (variable de control).

¿Qué estudia la teoría de control?

Estudia el comportamiento de sistemas dinámicos.

El área de investigación multidisciplinar entre las Matemáticas y la

Ingeniería, con importantes conexiones con las Ciencias de la

Computación, la Tecnología, las Telecomunicaciones.

Cuando una o más variables de salida de un sistema necesitan seguir cierta

referencia sobre el tiempo, un controlador manipula la entrada al sistema

para obtener el efecto deseado en la salida del sistema (retroalimentación).

TIPOS DE CONTROL

Existen diversas clasificaciones para los sistemas de control, está es una

de ellas:

1. Naturales o biológicos.

2. Artificiales

3. Mixtos (Mezcla de los anteriores)

1.- NATURALES O BIOLÓGICOS.

Son aquellos en los que las variables de un proceso natural se

mantienen bajo condiciones normales por acciones de control

del medio natural mismo. Como ejemplo de este tipo de

sistemas de control podemos citar uno, de los muchos que

tiene el cuerpo humano, el de control de temperatura

corporal.

2.- ARTIFICIALES.

Son ideados y hechos por el hombre, siendo el estudio de éstos

el objetivo principal de la teoría de control..

3.- MIXTOS.

Finalmente, el último tipo de sistemas de control lo constituyen, como

ya lo habíamos señalado, aquellos que utilizan tanto componentes

artificiales como biológicos, o sea, mixtos. Un ejemplo de éstos;

podemos considerar el de un automóvil guiado por un hombre.

Tipos de control

Varios son los criterios que pueden seguirse para clasificar los sistemas de

control:

en función de que el estado de la salida intervenga o no en la acción de control

(lazo abierto o lazo cerrado); según las tecnologías puestas en juego

(mecánicos, neumáticos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos); atendiendo a las

técnicas de procesamiento de la señal (analógicos y digitales); según la forma de

establecer la relación entre los elementos del sistema (cableados y

programados), etc. Sin embargo considerando dos topologías de control

generales:

Sistemas en lazo abierto.- También llamados sistemas no realimentados, En este

tipo de sistema la variable de salida (variable controlada) no tiene efecto sobre

la acción de control (variable de control). Los elementos de un sistema de

control en lazo abierto se pueden dividir en dos partes: el controlador y el

sistema controlado (planta). Una señal de comando o referencia se aplica al

controlador, cuya salida actúa como señal actuante ; la señal actuante controla

la planta de tal forma que la variable de salida (variable controlada) se

desempeñe de acuerdo con estándares establecidos. En presencia de

perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su función adecuadamente.

Ejemplos:

Lavadora:

– Funciona sobre una base de tiempos – Variable de salida “limpieza de la

ropa” no afecta al funcionamiento de la lavadora.

Semáforos de una ciudad

– Funcionan sobre una base de tiempo – Variable de salida “estado del tráfico”

no afecta el funcionamiento del sistema.

Sistemas en lazo cerrado.- En este tipo de sistema la variable de salida

(variable controlada) tiene efecto sobre la acción de control (variable

de control).

Controles automáticos.

Antes de aplicar a un sistema con realimentación criterios de estabilidad, varios

tipos de información de primaria importancia se deben obtener, es la derivación y

evaluación de las ecuaciones diferenciales o funciones de transferencia, que

describen las operaciones de cada componente o combinación de componentes

requeridos para realizar la función del sistema analizado. Obtener el diagrama en

bloques que ayuda a la visualización de las relaciones de los componentes del

mismo.

El siguiente es un control, denominado control on-off, muy utilizado en la

industria y es la base de todos los controles a estudiar a continuación,

se usa ampliamente en el control de la temperatura o nivel de agua, el

siguiente es un dibujo esquemático del mismo,

control on-off.

control on-off

Control neumático

sistemas hidráulicos.

Controles electrónicos.

Inicialmente al conectar el sistema, el motor está detenido y la

tensión de reja es positiva con lo que la corriente de ánodo

aumenta, comenzando a girar el motor y haciendo que la

tensión de reja disminuya, por el aumento de la tensión del

generador, hasta que se llega a una velocidad que depende de

un equilibrio, que depende de w y su relación con la tensión de

reja, si el motor tiene una gran masa conectada al eje del

motor, habrá un cierto estado estable de dicha velocidad, pero

si dicha masa se hace más chica, la velocidad se hace más

inestable, produciéndose como pulsos en dicha velocidad w, con

una velocidad promedio.