Los sistemas de control se utilizan para mantener un punto de referencia o una salida deseada mediante el ajuste de una señal de entrada. Los sistemas de control pueden ser de lazo abierto o de lazo cerrado. Los sistemas de control de lazo abierto no tienen un lazo de retroalimentación y los sistemas de control de lazo cerrado sí.
En este artículo, explicaré qué son los sistemas de control, cómo funcionan y cómo se usan en la vida cotidiana. ¡Además, compartiré algunos datos divertidos sobre los sistemas de control que quizás no conozcas!
En esta publicación cubriremos:
- Sistemas de control: el arte de diseñar e implementar
- Control de bucle abierto y de bucle cerrado: la diferencia entre la autocorrección y la salida fija
- Sistemas de control de retroalimentación: llevar el control al siguiente nivel
- Control Lógico: Sistemas de Control Simplificados y Efectivos
- Control de encendido y apagado: el método más simple para controlar la temperatura
- Control lineal: el arte de mantener los resultados deseados
- La lógica difusa: un sistema de control dinámico
- Conclusión
Sistemas de control: el arte de diseñar e implementar
Los sistemas de control involucran el proceso de establecer y mantener una salida particular ajustando la señal de entrada. El objetivo es producir una salida correcta y consistente, a pesar de cualquier cambio inicial en la entrada. El proceso consta de varias etapas, entre las que se incluyen las siguientes:
- Etapa de entrada: donde se recibe la señal de entrada
- Etapa de procesamiento: donde se procesa y analiza la señal
- Etapa de salida: donde se produce la señal de salida
El papel de los sistemas de control en la producción
Los sistemas de control juegan un papel importante en la producción y distribución en muchas industrias. La tecnología de automatización se utiliza a menudo para implementar estos sistemas, que pueden ser muy complejos y costosos de construir. Los siguientes elementos son necesarios para crear un excelente sistema de control:
- Una buena comprensión del sistema que se está controlando.
- La capacidad de diseñar e implementar el tipo correcto de sistema de control.
- Un paquete de diseños y técnicas estándar que se pueden aplicar a situaciones particulares
Los pasos involucrados en la creación de un sistema de control
El proceso de creación de un sistema de control implica los siguientes pasos:
- Diseño de la estructura del sistema: Esto implica determinar el tipo de sistema de control requerido y los componentes que se incluirán
- Implementación del sistema: esto implica construir cuidadosamente el sistema y ejecutar pruebas para garantizar que funcione correctamente.
- Mantenimiento del sistema: esto implica monitorear el rendimiento del sistema a lo largo del tiempo y realizar los cambios necesarios para garantizar que continúe funcionando correctamente.
Control de bucle abierto y de bucle cerrado: la diferencia entre la autocorrección y la salida fija
Los sistemas de control de lazo abierto también se conocen como controles sin retroalimentación. Estos sistemas tienen una salida fija que no se ajusta en función de ninguna entrada o retroalimentación. La estructura de un sistema de control de lazo abierto es típica e incluye una entrada, un punto de ajuste y una salida. La entrada es la señal que se utiliza para producir la salida deseada. El punto de ajuste es el valor objetivo para la salida. La salida es el resultado de la ejecución del proceso.
Los ejemplos de sistemas de control de bucle abierto incluyen:
- Una tostadora: la palanca se coloca en la fase de "encendido" y las bobinas se calientan a una temperatura fija. La tostadora permanece caliente hasta la hora señalada y salta la tostada.
- Un control de crucero en un vehículo: los controles están configurados para mantener una velocidad fija. El sistema no se ajusta según las condiciones cambiantes, como las colinas o el viento.
Control de circuito cerrado: Autocorrección para una salida consistente
Los sistemas de control de circuito cerrado, también conocidos como sistemas de control de retroalimentación, tienen la capacidad de autocorregirse para mantener una salida constante. La diferencia entre un sistema de circuito abierto y un sistema de circuito cerrado es que el sistema de circuito cerrado tiene la capacidad de autocorregirse mientras que el sistema de circuito abierto no. La estructura de un sistema de control de lazo cerrado es similar a la de un sistema de lazo abierto, pero incluye un lazo de retroalimentación. El circuito de retroalimentación conduce desde la salida a la entrada, lo que permite que el sistema monitoree y ajuste continuamente según las condiciones cambiantes.
Los ejemplos de sistemas de control de circuito cerrado incluyen:
- Control de temperatura en una habitación: el sistema ajusta la calefacción o la refrigeración en función de la temperatura de la habitación para mantener una temperatura constante.
- Control de amplificación en un sistema de sonido: el sistema ajusta la amplificación en función de la salida para mantener un nivel de sonido constante.
Sistemas de control de retroalimentación: llevar el control al siguiente nivel
Los sistemas de control de retroalimentación son un tipo de sistema de control que utiliza la salida de un proceso para controlar la entrada. En otras palabras, el sistema recibe una señal del proceso que se está controlando y usa esa señal para ajustar la entrada para lograr la salida deseada.
Diagramas y nombres asociados con los sistemas de control de retroalimentación
Hay varios diagramas y nombres asociados con los sistemas de control de retroalimentación, que incluyen:
- Diagramas de bloques: muestran los componentes del sistema de control de retroalimentación y cómo están conectados.
- Funciones de transferencia: describen la relación entre la entrada y la salida del sistema.
- Sistemas de circuito cerrado: estos son sistemas de control de retroalimentación donde la salida se retroalimenta a la entrada para mantener la salida deseada.
- Sistemas de lazo abierto: estos son sistemas de control de retroalimentación donde la salida no se retroalimenta a la entrada.
Control Lógico: Sistemas de Control Simplificados y Efectivos
El control lógico es un tipo de sistema de control que utiliza lógica booleana u otras operaciones lógicas para tomar decisiones y controlar procesos. Es un sistema de control simplificado y efectivo que se usa ampliamente en varias industrias, incluidas la producción, la fabricación y la ingeniería eléctrica.
¿Cómo funciona el control lógico?
Los sistemas de control lógico están diseñados para manejar una variedad de entradas y producir una salida deseada. El método básico de funcionamiento es el siguiente:
- El sistema recibe una señal de entrada, que suele ser en forma de corriente eléctrica.
- Luego, la señal de entrada se compara con un valor o punto establecido, que se almacena en el sistema.
- Si la señal de entrada es correcta, el sistema realizará una acción específica o cambiará a una configuración específica.
- Si la señal de entrada es incorrecta, el sistema continuará recibiendo entrada hasta que se alcance el valor correcto.
Ejemplos de sistemas de control lógico
Los sistemas de control lógico se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:
- Semáforos: los semáforos usan control lógico para cambiar entre luces rojas, amarillas y verdes según el flujo de tráfico.
- Robots industriales: los robots industriales utilizan el control lógico para realizar tareas complejas, como soldar, pintar y ensamblar.
- Lavadoras automáticas: Las lavadoras automáticas utilizan un control lógico para cambiar entre diferentes ciclos de lavado y temperaturas según la entrada del usuario.
Control de encendido y apagado: el método más simple para controlar la temperatura
Históricamente, el control de encendido y apagado se implementa mediante relés interconectados, temporizadores de leva e interruptores que se construyen en una secuencia de escalera. Sin embargo, con el avance de la tecnología, el control de encendido y apagado ahora se puede realizar mediante microcontroladores, controladores lógicos programables especializados y otros dispositivos electrónicos.
Ejemplos de control de encendido y apagado
Algunos ejemplos de productos que utilizan el control de encendido y apagado incluyen:
- Termostatos domésticos que encienden el calefactor cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de la temperatura deseada y lo apagan cuando la supera.
- Frigoríficos que encienden el compresor cuando la temperatura en el interior del frigorífico sube por encima de la temperatura deseada y lo apagan cuando desciende por debajo de ella.
- Lavadoras que utilizan el control de encendido y apagado para activar diferentes operaciones secuenciales interrelacionadas.
- Actuadores neumáticos que usan control de encendido y apagado para mantener un cierto nivel de presión.
Ventajas y desventajas del control de encendido y apagado
Las ventajas del control de encendido y apagado incluyen:
- Es simple y barato de implementar.
- Es fácil de entender y realizar.
- Se puede utilizar en diferentes tipos de maquinaria y operaciones.
Las desventajas del control de encendido y apagado incluyen:
- Produce cambios bruscos en el sistema, que pueden causar efectos negativos en el producto o proceso que se está controlando.
- Es posible que no pueda mantener con precisión el punto de ajuste deseado, especialmente en sistemas con grandes masas térmicas.
- Puede causar desgaste en los interruptores y relés eléctricos, lo que lleva a reemplazos frecuentes.
Control lineal: el arte de mantener los resultados deseados
La teoría del control lineal se basa en varios principios que rigen el comportamiento de los sistemas de control lineal. Estos principios incluyen:
- El principio de ignorar los efectos indeseables: Este principio asume que cualquier efecto indeseable del sistema puede ser ignorado.
- El principio de aditividad: este principio se adhiere al concepto de que la salida de un sistema lineal es la suma de las salidas producidas por cada entrada que actúa sola.
- El principio de superposición: este principio supone que la salida de un sistema lineal es la suma de las salidas producidas por cada entrada que actúa sola.
El caso no lineal
Si un sistema no se adhiere a los principios de aditividad y homogeneidad, se considera no lineal. En este caso, la ecuación definitoria suele ser un cuadrado de términos. Los sistemas no lineales no se comportan de la misma manera que los sistemas lineales y requieren diferentes métodos de control.
La lógica difusa: un sistema de control dinámico
La lógica difusa es un tipo de sistema de control que utiliza conjuntos difusos para convertir una señal de entrada en una señal de salida. Es una estructura matemática que analiza valores de entrada analógica en términos de variables lógicas que toman valores continuos entre 0 y 1. La lógica difusa es un sistema de control dinámico que puede manejar cambios en la señal de entrada y ajustar la señal de salida en consecuencia.
Ejemplos de lógica difusa en acción
La lógica difusa se utiliza en muchos campos para realizar una amplia gama de tareas de control. Aquí hay unos ejemplos:
- Tratamiento de agua: La lógica difusa se utiliza para controlar el flujo de agua a través de una planta de tratamiento. El sistema ajusta el caudal en función del estado actual del agua y la calidad de salida deseada.
- Sistemas HVAC: La lógica difusa se utiliza para controlar la temperatura y la humedad en un edificio. El sistema ajusta la temperatura y la humedad en función del estado actual del edificio y el nivel de confort deseado.
- Control de tráfico: la lógica difusa se utiliza para controlar el flujo de tráfico a través de una intersección. El sistema ajusta el tiempo de los semáforos en función de las condiciones de tráfico actuales.
Conclusión
Por lo tanto, los sistemas de control se utilizan para controlar procesos en muchas industrias e implican el diseño, la implementación y el mantenimiento de un sistema que mantiene una salida constante a pesar de los cambios en la entrada.
No puede equivocarse con un sistema de control, ¡así que no tenga miedo de usar uno en su próximo proyecto! Entonces, ¡adelante y controla tu mundo!
Soy Joost Nusselder, fundador de Tools Doctor, especialista en marketing de contenidos y padre. Me encanta probar nuevos equipos y, junto con mi equipo, he estado creando artículos de blog detallados desde 2016 para ayudar a los lectores leales con herramientas y consejos de creación.
