Clasificación Esencial de los Sistemas de Control Digital: Tipos y Aplicaciones

Clasificación Fundamental de los Sistemas de Control Digital

Los sistemas de control digital son componentes esenciales en la automatización moderna, permitiendo la gestión precisa de procesos mediante el uso de computadoras. Su clasificación se realiza según diversos criterios, lo que facilita su diseño, implementación y comprensión.

Según el Método de Diseño y Comportamiento

Esta clasificación se basa en las propiedades matemáticas y dinámicas inherentes a los sistemas.

Sistemas Lineales

Son sistemas cuya respuesta a un cambio continuo en la entrada presenta una respuesta proporcional en la salida. Se caracterizan por ser fáciles de representar mediante ecuaciones matemáticas y por cumplir con los principios de superposición y homogeneidad.

Sistemas No Lineales

En estos sistemas, la salida no es proporcional con la entrada. Por ejemplo, los sistemas que presentan respuestas exponenciales o logarítmicas son inherentemente más difíciles de representar y analizar mediante ecuaciones matemáticas lineales, requiriendo métodos de diseño y control más complejos.

Sistemas Variantes en el Tiempo

Son sistemas cuyas características o parámetros dependen explícitamente de la variable tiempo. Por ejemplo: un avión o un cohete en vuelo consumen combustible, por lo tanto, su masa, peso, centro de masa, etc., van a variar a lo largo del tiempo, lo que dificulta significativamente el modelado y control de sus características dinámicas.

Sistemas Invariantes en el Tiempo

Son sistemas cuyas características o parámetros no dependen del tiempo; sus propiedades dinámicas permanecen constantes durante un periodo de tiempo prolongado. Esto simplifica considerablemente su modelado y diseño de controladores.

Según el Tipo de Señal y Comunicación

Esta categoría agrupa los sistemas basándose en la naturaleza de las señales que procesan y cómo se comunican con el proceso.

Sistemas Continuos

Son sistemas donde la comunicación entre el sistema de control y el proceso es constante y permanente. Esto es común en sistemas muy sencillos y económicos, o, por el contrario, en aquellos de alta importancia donde una interrupción, por breve que sea, podría causar graves daños o pérdidas significativas.

Sistemas Discretos

Son sistemas donde la comunicación entre el sistema de control y el proceso ocurre solo durante breves periodos de tiempo; durante el resto del tiempo no hay comunicación. Esta característica permite que un solo equipo de control pueda gestionar varios procesos simultáneamente, optimizando recursos.

Sistemas de Pulso Modulados

Estos sistemas utilizan pulsos de información para comunicarse. Son sistemas bastante sencillos que emplean algún protocolo binario básico para la comunicación. Sin embargo, son propensos a errores e interferencias debido a la simplicidad de su modulación.

Sistemas de Control Digital

Involucran el uso de un ordenador (computador) para el envío y recepción de información. A diferencia de los sistemas de pulso modulados, utilizan protocolos de comunicación más complejos que permiten no solo reconocer errores, sino incluso, en algunos casos, corregirlos automáticamente, mejorando la fiabilidad.

Sistemas Modulados

Se utilizan principalmente en aplicaciones que requieren comunicación a grandes distancias, en entornos con ruido o interferencia significativa, y/o donde sea necesario manejar grandes volúmenes de información. La modulación permite adaptar la señal para una transmisión robusta.

Sistemas No Modulados

Estos sistemas se emplean en cortas distancias, en entornos relativamente libres de ruido o interferencias, y para manejar bajos volúmenes de información. Son inherentemente sencillos y económicos al no requerir circuitos de modulación/demodulación.

Según su Finalidad o Aplicación Principal

Esta clasificación se centra en el objetivo principal del sistema de control.

Sistemas de Posición

Estos sistemas están diseñados específicamente para controlar la ubicación o la posición precisa de un objeto, componente o mecanismo. Ejemplos incluyen robots industriales o sistemas de posicionamiento de antenas.

Sistemas de Velocidad

Estos sistemas se enfocan en el control preciso de la velocidad de un objeto o proceso. Son comunes en aplicaciones como el control de motores, cintas transportadoras o la velocidad de vehículos.