Introducción a los Sistemas de Control Automático

Un sistema automático es un conjunto de elementos físicos interrelacionados que funcionan sin intervención externa a partir de una señal analógica o digital (bit).

Componentes de un Sistema de Control

Variable del sistema: Magnitud física que define el comportamiento del sistema (velocidad, temperatura, posición, etc.) y que puede ser monitoreada y controlada.

Entrada: Estímulo externo aplicado al sistema para generar una respuesta.

Salida: Respuesta del sistema al estímulo de entrada.

Perturbación: Señal no deseada que afecta el funcionamiento del sistema. Puede ser interna o externa.

Planta: Sistema que se desea controlar.

Sistema: Conjunto de dispositivos interrelacionados que realizan el control. Reciben información de los sensores, la procesan y la usan para controlar los actuadores.

Entrada de mando: Señal externa que condiciona el funcionamiento del sistema.

Señal de referencia: Señal de entrada para calibrar el sistema.

Señal de error: Señal resultante de la comparación entre la señal de referencia y la señal realimentada.

Señal activa: Señal amplificada a partir de la señal de error para activar los componentes del sistema.

Unidad de control: Controla la salida en función de la señal activa.

Unidad de realimentación: Dispositivos que captan la variable controlada, la acondicionan y la envían al comparador.

Transductor: Elemento que transforma una magnitud física en otra interpretable por el sistema.

Existen sistemas naturales, realizados por el hombre y mixtos.

Tipos de Sistemas de Control

Sistema de Control en Lazo Abierto

La señal de salida no influye en la señal de entrada.

Sistema de Control en Lazo Cerrado

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, haciendo que el control dependa de ambas.

Ventajas del Lazo Cerrado

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

Desventajas del Lazo Cerrado

• Mayor inestabilidad.
• Mayor costo.
• Mayor complejidad, propensión a averías y dificultad de mantenimiento.

Función de Transferencia

Se define la función de transferencia G(s) de un sistema como el cociente entre la transformada de Laplace de la señal de salida y la transformada de Laplace de la señal de entrada, asumiendo condiciones iniciales nulas.

La función de transferencia permite analizar:

• La respuesta del sistema a una entrada determinada.
• La estabilidad del sistema.
• Los parámetros para mantener la estabilidad del sistema.