Tipos de Sistemas de Control | Sistema de Control Linear e Non Linear

Un sistema de control é un sistema de dispositivos que xestiona, comanda, dirixe ou regula o comportamento doutros dispositivos para lograr un resultado desexado. En outras palabras, a definición dun sistema de control pode simplificarse como un sistema que controla outros sistemas para alcanzar un estado desexado. Existen varios tipos de sistemas de control, que poden clasificarse xeralmente como sistemas de control lineais ou sistemas de control non lineais. Estes tipos de sistemas de control discútese en detalle a continuación.

Sistemas de Control Lineal

Para entender o sistema de control lineal, primeiro deberiamos entender o principio da superposición. O principio do teorema da superposición inclúe dúas propiedades importantes que se explican a continuación:
Homoxeneidade: Un sistema dise homoxéneo, se multiplicamos a entrada por algúns constantes A, entón a saída tamén se multiplicará polo mesmo valor da constante (isto é, A).
Aditividade: Supóñase que temos un sistema S e estamos dando a entrada a este sistema como a1 pela primeira vez e estamos recibindo a saída como b1 correspondente á entrada a1. Na segunda vez damos a entrada a2 e correspondente a isto recibimos a saída como b2.

Agora supóñase que esta vez estamos dando a entrada como a suma das entradas anteriores (isto é, a1 + a2) e correspondente a esta entrada supóñase que estamos recibindo a saída como (b1 + b2) entón podemos dicir que o sistema S está seguindo a propiedade da aditividade. Agora somos capaces de definir os sistemas de control lineal como aqueles tipos de sistemas de control que seguen o principio da homoxeneidade e aditividade.

Exemplos de Sistema de Control Lineal

Consideremos unha rede puramente resistiva con unha fonte DC constante. Este circuito segue o principio da homoxeneidade e aditividade. Todos os efectos indeseados son ignorados e asumindo un comportamento ideal de cada elemento na rede, dicimos que obteremos características lineais de voltaxe e corrente. Este é un exemplo dun sistema de control lineal.

Sistemas de Control Non Lineal

Podemos simplemente definir un sistema de control non lineal como un sistema de control que non segue o principio da homoxeneidade. Na vida real, todos os sistemas de control son sistemas non lineais (os sistemas de control lineal só existen na teoría). A función descritora é un procedemento aproximado para analizar certos problemas de control non lineal.

Exemplos de Sistema Non Lineal

Un exemplo coñecido dun sistema non lineal é unha curva de magnetización ou curva sen carga dunha máquina DC. Discutiremos brevemente a curva sen carga de máquinas DC aquí: A curva sen carga dános a relación entre o fluxo no aire e o mmf da bobina de campo. É moi claro a partir da curva dada abaixo que, ao comezo, hai unha relación lineal entre o mmf da bobina e o fluxo no aire, pero despois disto, a saturación chega, o que mostra o comportamento non lineal da curva ou características do sistema de control non lineal.

Sistema Analóxico ou Continuo

Nestes tipos de sistemas de control, temos unha sinal continua como entrada ao sistema. Estes sinais son funcións continuas do tempo. Podemos ter varias fontes de sinal de entrada continua como unha fonte de sinal sinusoidal, unha fonte de sinal cadrada; o sinal pode estar na forma dun triángulo continuo, etc.

Sistema Digital ou Discreto

Nestes tipos de sistemas de control, temos un sinal discreto (ou o sinal pode estar na forma de pulso) como entrada ao sistema. Estes sinais teñen un intervalo de tempo discreto. Podemos converter varias fontes de sinal de entrada continua como unha fonte de sinal sinusoidal, unha fonte de sinal cadrada, etc. en forma discreta usando un interruptor.
Agora hai varias vantaxes do sistema discreto ou digital sobre o sistema analóxico e estas vantaxes están escritas a continuación:

1. Os sistemas digitais poden manexar sistemas de control non lineal de xeito máis eficaz que os sistemas do tipo analóxico.

2. O requirimento de potencia no caso dun sistema discreto ou digital é menor en comparación coa dos sistemas analóxicos.

3. O sistema digital ten unha taxa de precisión maior e pode realizar varias computacións complexas facilmente en comparación coa dos sistemas analóxicos.

4. A fiabilidade do sistema digital é maior en comparación coa do sistema analóxico. Tamén teñen un tamaño pequeno e compacto.

5. O sistema digital funciona con operacións lóxicas que aumentan a súa precisión varias veces.

6. As perdas no caso de sistemas discretos son menores en comparación cos sistemas analóxicos en xeral.

Sistemas de Entrada Única Saída Única

Estes tamén son coñecidos como sistemas SISO. Neste, o sistema ten unha única entrada para unha única saída. Varios exemplos deste tipo de sistema poden incluír o control de temperatura, o sistema de control de posición, etc.

Sistemas de Múltiples Entradas Múltiples Salidas

Estes tamén son coñecidos como sistemas MIMO. Neste, o sistema ten múltiples salidas para múltiples entradas. Varios exemplos deste tipo de sistema poden incluír sistemas tipo PLC, etc.

Sistema de Parámetros Concentrados

Nestes tipos de sistemas de control, os diversos componentes activos e pasivos supóñense concentrados nun punto, e por iso chamámolos sistemas de parámetros concentrados. A análise deste tipo de sistema é moi sinxela e inclúe ecuacións diferenciais.

Sistema de Parámetros Distribuídos

Nestes tipos de sistemas de control, os diversos parámetros activos (como inductores e capacitores) e pasivos (resistencias