SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO
El control automático de procesos es una de las disciplinas que se ha desarrollado a una velocidad vertiginosa, dando las bases a lo que hoy algunos autores llaman la segunda revolución industrial. El uso intensivo de las técnicas del control automático de procesos tiene como origen la evolución y tecnificación de las tecnologías de medición y control aplicadas al ambiente industrial.
Su estudio y aplicación ha contribuido al reconocimiento universal de sus ventajas y beneficios asociados al ámbito industrial, que es donde tiene una de sus mayores aplicaciones debido a la necesidad de controlar un gran número de variables, sumado esto a la creciente complejidad de los sistemas. El control automático de procesos se usa fundamentalmente porque reduce el costo asociado a la generación de bienes y servicios, incrementa la calidad y volúmenes de producción de una planta industrial entre otros beneficios asociados con su aplicación.
La eliminación de errores y un aumento en la seguridad de los procesos es otra contribución del uso y aplicación de esta técnica de control. En este punto es importante destacar que anterior a la aplicación masiva de las técnicas de control automático en la industria, era el hombre el que aplicaba sus capacidades de cálculo e incluso su fuerza física para la ejecución del control de un proceso o máquina asociada a la producción. En la actualidad, gracias al desarrollo y aplicación de las técnicas modernas de control, un gran número de tareas y cálculos asociados a la manipulación de las variables ha sido delegado a computadoras, controladores y accionamientos especializados para el logro de los requerimientos del sistema.
El principio de todo sistema de control automático es la aplicación del concepto de realimentación o feedback (medición tomada desde el proceso que entrega información del estado actual de la variable que se desea controlar) cuya característica especial es la de mantener al controlador central informado del estado de las variables para generar acciones correctivas cuando así sea necesario. Este mismo principio se aplica en campos tan diversos como el control de procesos químicos, control de hornos en la fabricación del acero, control de máquinas herramientas, control de variables a nivel médico e incluso en el control de trayectoria de un proyectil militar. (ver figura 1).
ver figura 1.
El uso de las computadoras digitales ha posibilitado la aplicación en forma óptima del control automático a sistemas físicos que hace algunos años atrás eran imposibles de analizar o controlar. Uno de estos avances esta dado por la aplicación de las técnicas de control difuso, aplicaciones con redes neuronales, simulación de sistemas de control y sistemas expertos entre otros.
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS
DE CONTROL .
Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto y a
lazo cerrado . La distinción la determina la acción de control
, que es la que activa al sistema para producir la salida .
Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la acción
de control es independiente de la salida .
Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control
es en cierto modo dependiente de la salida .
Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes
:
a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción
con exactitud está determinada por su calibración . Calibrar
significa establecer o restablecer una relación entre la entrada
y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada .
b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad , que presentan
los de lazo cerrado .
Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas
de control por realimentación ( o retroacción ) .
Ejemplo 1
Un tostador automático es un sistema de control de lazo abierto
, que está controlado por un regulador de tiempo . El tiempo requerido
para hacer tostadas , debe ser anticipado por el usuario , quien no forma
parte del sistema . El control sobre la calidad de la tostada (salida)
es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo , el que constituye
tanto la entrada como la acción de control .
Ejemplo 2
Un mecanismo de piloto automático y el avión que controla
, forman un sistema de control de lazo cerrado ( por realimentación
) . Su objetivo es mantener una dirección específica del
avión , a pesar de los cambios atmosféricos . El sistema
ejecutará su tarea midiendo continuamente la dirección instantánea
del avión y ajustando automáticamente las superficies de
dirección del mismo ( timón , aletas , etc. ) de modo que
la dirección instantánea coincida con la especificada .
El piloto u operador , quien fija con anterioridad el piloto automático
, no forma parte del sistema de control (ver video 1).
video 1. sistema de control automático.
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