Conceptos Fundamentales en Sistemas de Control

• Variable del sistema: Toda magnitud física susceptible de ser sometida a vigilancia y control que define el comportamiento de un sistema (velocidad, temperatura, posición, etc.).
• Entrada: Excitación que se aplica a un sistema de control desde un elemento externo, con el objetivo de generar una respuesta.
• Salida: Respuesta proporcionada por el sistema de control al estímulo de la entrada.
• Perturbación: Señal no deseada que modifica adversamente de modo imprevisto el funcionamiento del sistema, pudiendo ser interna o externa.
• Planta: Sistema sobre el que se desea realizar el control.
• Sistema: Conjunto de dispositivos interrelacionados para realizar el control. Reciben información de los sensores y, tras procesarla, controlan los actuadores.
• Entrada de mando: Señal externa al sistema que condiciona su funcionamiento.
• Señal de referencia: Señal de entrada utilizada para calibrar el sistema.
• Señal de error: Señal obtenida en la salida del comparador entre la señal de referencia y la señal realimentada.
• Señal activa: Cuando la señal de error resultante del comparador está muy atenuada, se amplifica para activar los componentes del sistema.
• Unidad de control: Controla la salida en función de una señal activa.
• Unidad de realimentación: Conjunto de dispositivos que captan, acondicionan y llevan al comparador la variable controlada.
• Transductor: Elemento que transforma una magnitud física en otra interpretable por el sistema.

Tipos de Señales

Señal: Variación en el tiempo de una magnitud física que permite transmitir información.

Las señales pueden ser:

• Analógicas: Pueden adquirir infinitos valores (números reales) en cualquier intervalo continuo de tiempo. Su variación se representa con una gráfica continua.
• Digitales: Adquieren únicamente valores concretos, es decir, no varían a lo largo de un intervalo de tiempo. Su variación se representa con una gráfica discontinua. Por ejemplo, el estado de un interruptor (0 abierto, 1 cerrado) o cualquier elemento dual: encendido/apagado, conduce/no conduce, conectado/desconectado, nivel alto/nivel bajo…

A cada valor de una señal digital se le llama bit, siendo la unidad mínima de información.

Clasificación de los Sistemas de Control

Los sistemas de regulación y control se clasifican en:

• Sistemas de control en lazo abierto.
• Sistemas de control en lazo cerrado.

Sistema de Control en Lazo Abierto

En estos sistemas, la señal de salida no influye sobre la señal de entrada.

Se controlan directamente o mediante un transductor y un actuador. El diagrama de bloques típico es:

El transductor adapta la señal de entrada para que el sistema de control la procese. Una característica importante es que dependen del tiempo y la salida es independiente de la entrada, siendo sensibles a las perturbaciones.

Sistemas de Control en Lazo Cerrado

En estos sistemas, la señal de salida influye en la entrada mediante un proceso de realimentación (feedback).

La realimentación compara la salida (o variable controlada) con la entrada, de modo que el control depende de ambas.

Un transductor mide el valor de la señal de salida y proporciona un valor proporcional. Este valor se realimenta al sistema, influyendo en el control.

El diagrama de bloques es:

La salida se realimenta a la entrada; se comparan, y la diferencia (señal de referencia o consigna – señal realimentada) es la señal de error.

Si la señal de error es nula, la salida tiene el valor previsto. De no ser así, actúa sobre el controlador o regulador, se amplifica (señal activa) y activa el actuador para que la salida alcance el valor deseado.

La señal de error busca reducirse a cero y llevar la salida a su valor correcto, intentando que el sistema siga la señal de consigna.

Ventajas de los Sistemas en Lazo Cerrado

• Mayor exactitud en la obtención de valores deseados.
• Menor sensibilidad a perturbaciones.
• Menor sensibilidad a cambios en los componentes.

Desventajas de los Sistemas en Lazo Cerrado

• Mayor inestabilidad.
• Mayor costo.
• Mayor complejidad y propensión a averías, con mantenimiento más difícil.

Etiquetas: actuador, lazo abierto, lazo cerrado, señales, Sistemas de control, Transductor