Sistemas de Control: ¿Qué son? (Ejemplos de Sistemas de Control en Bucle Abierto y Bucle Cerrado)

¿Qué es un Sistema de Control?

Un sistema de control se define como un sistema de dispositivos que administra, comanda, dirige o regula el comportamiento de otros dispositivos o sistemas para lograr un resultado deseado. Un sistema de control logra esto a través de bucles de control, que son un proceso diseñado para mantener una variable de proceso en un punto de ajuste deseado.

En otras palabras, la definición de un sistema de control se puede simplificar como un sistema que controla otros sistemas. A medida que la civilización humana se moderniza día a día, la demanda de automatización ha aumentado junto con ella. La automatización requiere control sobre sistemas de dispositivos interactivos.

En los últimos años, los sistemas de control han desempeñado un papel central en el desarrollo y avance de la tecnología y la civilización modernas. Casi todos los aspectos de nuestra vida diaria están afectados, más o menos, por algún tipo de sistema de control.

Ejemplos de sistemas de control en tu vida cotidiana incluyen un aire acondicionado, un refrigerador, un calentador de agua, un tanque de inodoro, una plancha automática y muchos procesos dentro de un automóvil, como el control de crucero.

En entornos industriales, encontramos sistemas de control en el control de calidad de productos, sistemas de armas, sistemas de transporte, sistemas de energía, tecnología espacial, robótica y mucho más.

Los principios de la teoría de control son aplicables tanto a campos de ingeniería como no ingeniería. Puedes aprender más sobre sistemas de control estudiando nuestros MCQs de sistemas de control.

Características de un Sistema de Control

La principal característica de un sistema de control es que debe existir una relación matemática clara entre la entrada y la salida del sistema.

Cuando la relación entre la entrada y la salida del sistema se puede representar mediante una proporcionalidad lineal, el sistema se llama sistema de control lineal.

Nuevamente, cuando la relación entre la entrada y la salida no se puede representar mediante una sola proporcionalidad lineal, sino que la entrada y la salida están relacionadas por alguna relación no lineal, el sistema se denomina sistema de control no lineal.

Requisitos de un Buen Sistema de Control

Precisión: La precisión es la tolerancia de medición del instrumento y define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se usa en condiciones de operación normales.

La precisión se puede mejorar utilizando elementos de retroalimentación. Para aumentar la precisión de cualquier sistema de control, debería estar presente un detector de errores en el sistema de control.

Sensibilidad: Los parámetros de un sistema de control siempre están cambiando debido a las condiciones ambientales, perturbaciones internas u otros parámetros.

Este cambio se puede expresar en términos de sensibilidad. Cualquier sistema de control debería ser insensible a estos parámetros, pero sensible solo a las señales de entrada.

Ruido: Una señal de entrada no deseada se conoce como ruido. Un buen sistema de control debería ser capaz de reducir el efecto del ruido para un mejor rendimiento.

Estabilidad: Es una característica importante del sistema de control. Para una señal de entrada acotada, la salida también debe ser acotada, y si la entrada es cero, entonces la salida también debe ser cero; tal sistema de control se considera estable.

Ancho de banda: El rango de frecuencia de operación determina el ancho de banda del sistema de control. El ancho de banda debe ser lo más grande posible para la respuesta en frecuencia de un buen sistema de control.

Velocidad: Es el tiempo que toma el sistema de control para alcanzar su salida estable. Un buen sistema de control posee alta velocidad. El período transitorio para dicho sistema es muy pequeño.

Oscilación: Un número pequeño de oscilaciones o oscilaciones constantes de la salida tiende a indicar que el sistema es estable.

Tipos de Sistemas de Control

Existen varios tipos de sistemas de control, pero todos ellos están creados para controlar salidas. Los sistemas utilizados para controlar la posición, velocidad, aceleración, temperatura, presión, voltaje y corriente, etc., son ejemplos de sistemas de control.

Tomemos como ejemplo un simple controlador de temperatura de una habitación para aclarar el concepto. Supongamos que hay un elemento de calefacción simple, que se calienta mientras la alimentación eléctrica está encendida.

Mientras el interruptor de alimentación del calentador está encendido, la temperatura de la habitación aumenta y, después de alcanzar la temperatura deseada, la alimentación se apaga.

De nuevo, debido a la temperatura ambiente, la temperatura de la habitación disminuye, y luego se enciende manualmente el elemento de calefacción para volver a alcanzar la temperatura deseada. De esta manera, uno puede controlar manualmente la temperatura de la habitación al nivel deseado. Este es un ejemplo de un sistema de control manual.

Este sistema se puede mejorar aún más utilizando un temporizador de encendido y apagado de la alimentación, donde la alimentación al elemento de calefacción se enciende y apaga en intervalos predeterminados para alcanzar el nivel de temperatura deseado de la habitación.

Hay otra forma mejorada de controlar la temperatura de la habitación. Aquí, un sensor mide la diferencia entre la temperatura real y la temperatura deseada.