Investigación 2: Definiciones de Control.

 Las definiciones con mayor relevancia referentes a la teoría del control son las siguientes:

EL PROCESO

Es una operación o desarrollo natural, que se caracteriza por una serie de cambios graduales, progresivamente continuos, que se suceden uno a otro de un modo relativamente fijo, y que tienden a un determinado resultado o final; o a una operación voluntaria o artificial progresivamente continua, que consiste en una serie de acciones controladas o movimientos dirigidos sistemáticamente hacia determinado resultado o fin. Llamaremos proceso a cualquier operación que deba controlarse (ej: procesos químicos, económicos o biológicos).

UN SISTEMA 

Es una combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen determinado objetivo. Un sistema no está limitado a objetos físicos. El concepto de sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, como los que se encuentran en economía. Por tanto, el término sistema hay que interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos, económicos y otros. 

UNA PERTURBACIÓN 

Es una señal que tiende a afectar adversamente el valor de la salida de un sistema. Si lo perturbación se genera dentro del sistema se la denomina interna, mientras que una perturbación externa se genera fuera del sistema. Las perturbaciones actúan sobre un sistema modificando, su funcionamiento por lo que su presencia implica la necesidad de control. Normalmente las perturbaciones actúan sobre un sistema aleatoriamente. 

LA VARIABLE CONTROLADA 

Es la cantidad o condición que se mide y controla. 

LA VARIABLE MANIPULADA 

Es la cantidad o condición modificada por el controlador, a fin de afectar la variable controlada. Normalmente la variable controlada es la salida del sistema. Control significa medir el valor de la variable controlada del sistema, y aplicar al sistema la variable manipulada para corregir o limitar la desviación del valor medido, respecto al valor deseado.

PLANTA 

Una planta es un equipo, quizá simplemente un juego de piezas de una máquina, funcionando conjuntamente, cuyo objetivo es realizar una operación determinada. Llamaremos planta a cualquier objeto físico que deba controlarse (ej: horno de calentamiento, reactor químico, vehículo espacial).

CONCEPTO DE CONTROL

De una manera informal, el problema de control consiste en seleccionar, de un conjunto específico o arbitrario de elementos (o parámetros, configuraciones, funciones, etc.), aquellos que, aplicados a un sistema fijo, hagan que este se comporte de una manera predeterminada. Así un problema de control es seleccionar el punto de apoyo de la palanca de un regulador de nivel como se ve en la Fig. 1, para que la altura del líquido en el recipiente se mantenga constante a pesar de las variaciones del caudal de salida. 

Figura 1: regulador de nivel.

EL CONTROL RETROALIMENTADO 

Es una operación que, en presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida del sistema y alguna entrada de referencia, realizándose sobre la base de esta diferencia. Aquí sólo se especifican las perturbaciones no previsibles, ya que las predecibles o conocidas, siempre pueden compensarse dentro del sistema. 

SISTEMAS DE CONTROL RETROALIMENTADO

Se denomina sistema de control retroalimentado a aquel que tiende a mantener una relación preestablecida entre la salida y alguna entrada de referencia, comparándolas y utilizando la diferencia como medio de control.

SERVOSISTEMAS 

Se llama servosistema (o servomecanismo) a un sistema de control retroalimentado en el que la salida es algún elemento mecánico, sea posición, velocidad o aceleración. Por tanto, los términos servosistema o sistema de control de posición o de velocidad o de aceleración, son sinónimos. Estos servosistemas se utilizan ampliamente en la industria moderna. Por ejemplo, con el uso de servosistemas e instrucción programada se puede lograr la operación totalmente automática de máquinas o herramientas.

AUTOMÁTICA 

Un sistema de regulación automática es un sistema de control retroalimentado en el que la entrada de referencia o la salida deseada son, o bien constantes o bien varían lentamente en el tiempo, y donde la tarea fundamental consiste en mantener la salida en el valor deseado a pesar de las perturbaciones presentes (ej: la regulación automática de tensión en una planta generadora eléctrica).

PROCESOS 

A un sistema de regulación automático en el que la salida es una variable como temperatura, presión, flujo, nivel de líquido o pH, se le denomina sistema de control de proceso. El control de proceso tiene amplia aplicación en la industria. En estos sistemas con frecuencia se usan controles programados, por ejemplo, el programa establecido puede consistir en elevar la temperatura a determinado valor durante un intervalo de tiempo definido, y luego reducirla a otra temperatura prefijada durante otro periodo.

La planta junto con el proceso, conforman un sistema.

Otros conceptos importantes:

Control: esta palabra se usa para designar regulación, gobierno, dirección o comando.

 Sistema de control: es un arreglo de componentes físicos conectados de tal manera que el arreglo pueda comandar, dirigir o regular, asimismo o a otro sistema. Estos sistemas comandan dirigen o controlan dinámicamente. 

 Entrada de un sistema: Es una variable del sistema elegida de tal manera que se la utiliza como excitación del mismo. 

 Salida de un sistema: Es una variable del sistema elegida de tal modo que se la utiliza para analizar los efectos que produjo una excitación en la entrada del mismo.

 Entrada de un sistema de control: Es una variable del sistema controlado que se elige de modo tal que mediante su manipulación se logra que el sistema cumpla un objetivo determinado. Las variables de entrada son variables que ingresan al sistema y no dependen de ninguna otra variable interna del mismo.

Salida de un sistema de control: Es una variable del sistema controlado que se elige de modo tal que mediante su estudio se analiza si el sistema cumple o no con los objetivos propuestos. Se verá más adelante que en los sistemas realimentados esta señal de salida contribuye a realizar el control propuesto. 

Realimentación: es una propiedad de los sistemas que permiten que la salida del sistema o cualquier variable del mismo sea comparada con la entrada al sistema o con cualquier componente del sistema, de tal manera que pueda establecerse la acción de control apropiada entre la entrada y la salida.  

En general, se dice que la realimentación existe en un sistema cuando hay una secuencia cerrada de relaciones causa-efecto entre las variables de un sistema. Este concepto de realimentación juega un papel muy importante en ingeniería de control. Aunque el término parece tener un significado muy sencillo, es bastante difícil encontrar una definición precisa para él. La existencia de realimentación en los sistemas físicos es difícil de demostrar, en cambio cuando deliberadamente se introduce realimentación con el afán de controlar su existencia y su función se identifica más fácilmente.

Existen dos tipos de realimentación, la forma de cómo se comparan las dos variables que dan lugar a la misma, permite que se pueda hablar de realimentación positiva o negativa. 

 Realimentación positiva: cuando ambas variables comparadas son de igual signo. 

 Realimentación negativa: cuando ambas variables comparadas son de signo contrario. 

En control se usa y aplica la realimentación negativa. Un sistema realimentado negativamente modifica las propiedades y características del sistema sin realimentar. 

Los rasgos más importantes que la realimentación negativa impone a un sistema son:

•  Aumento de la exactitud.
•  Se reducen los efectos de no linealidad y distorsión. 
•  Aumenta el ancho de banda del sistema.
•  Disminuye la ganancia del sistema. 
•  El sistema tiende a ser menos estable.

Para reforzar el subtema visto, anexamos distintos videos donde se complementa la información de los conceptos y definiciones de control: