Sistemas de control: clasificación, aplicaciones y funcionamiento
Sistemas de control
Existen muchas formas de clasificar los sistemas de control. Podemos clasificarlos de la siguiente manera:
Sistema de control natural: son sistemas generados en la naturaleza. Por ejemplo, el sudor en los seres vivos, que permite refrigerar y bajar la temperatura corporal para regularla.
Sistema de control artificial: estos sistemas regulan procesos de interés y de provecho para el ser humano. Son fabricados por él con la intención de regular una variable en el proceso. Por ejemplo, el termostato.
Sistema de control mixto: sistema de control que recoge los dos anteriores. Por ejemplo, un interruptor.
Aplicaciones de los sistemas de control
Procesos industriales: permiten una mayor eficacia y un mayor control en los sistemas de producción. Se consiguen bajos costes y productos que no se podrían realizar si no se utilizase un sistema de control. Por ejemplo, en la industria textil para cortar telas ahorrando todo lo posible.
En los hogares: la domótica es una parte de los sistemas de control que permiten el automatismo en las viviendas, regulando muchos aspectos de control y bienestar de la vivienda. Por ejemplo, si hay mucha luz, las persianas se bajan.
Avances científicos: un claro ejemplo son las misiones espaciales y la construcción de robots autónomos, que han obligado a profundizar en fundamentos científicos. Por ejemplo, el control remoto a grandes distancias y la energía solar.
Avances tecnológicos: muchos de los aparatos de consumo tienen incorporado un sistema de control. Por ejemplo, en el mundo automovilístico, los focos o limpiaparabrisas se activan según determinadas condiciones.
Representación de un sistema de control
Un sistema de control se representa esquemáticamente como el diagrama de bloques, de tal manera que puede representarse de la siguiente manera: E → sistema de control → S.
Donde E es la señal de entrada al sistema, y donde S es la señal de salida que proporciona el sistema de control. En estos esquemas no interesan los mecanismos internos que ocurren en el sistema, sino únicamente el efecto final que produce, que es la salida. Ejemplo: temperatura ambiente → sistema de control → temperatura 25º.
Tipos de sistemas de control
Existen 2 tipos de sistema de control:
1) Sistema de control abierto
Siguiendo el esquema del diagrama de bloques, podemos representar este sistema de la siguiente manera: E → mando o control → proceso o planta → S.
El mando o control es el elemento más importante, porque es el cerebro del sistema. Este provoca una acción que modifica el proceso o la planta. Por ejemplo, una tostadora en la que, independientemente del pan que se introduzca, siempre tostará el mismo tiempo. Estos sistemas trabajan de un modo fijo y no son capaces de adaptarse a las perturbaciones que surjan de la entrada.
2) Sistema de control de ciclo cerrado
En estos sistemas de control, la señal de salida se coteja a través de la retroalimentación, de tal manera que el sistema se compara con la referencia del control. Estos sistemas responden al siguiente diagrama:
Estos sistemas son sensibles a las perturbaciones del sistema, respondiendo a ellas y adaptándose a las perturbaciones. Un esquema con detalle del sistema de control de este tipo es el siguiente:
En este diagrama, el regulador es el cerebro del sistema. El captador es un dispositivo que capta la señal de salida y la transforma en una señal entendible para el sistema. Ejemplo: termostato. Si la temperatura es de 20º, el sistema establece una señal de error comparándola con la temperatura de referencia, 25º. Al ser esta señal de error distinta de cero, el regulador accionará la caldera llevando al sistema una temperatura superior. Si en el siguiente instante la temperatura no llega a 25º, el sistema recoge esta temperatura a través del captador y la vuelve a comparar dando una nueva señal de error, que al ser distinta de cero, el regulador actúa con la caldera prosiguiendo un aumento de la temperatura. Este proceso se repetirá hasta el momento en que la temperatura de salida coincida con la de referencia (25º), momento en el cual la señal de error es 0º, y el regulador deja de actuar sobre la caldera.