Os sistemas de control úsanse para manter un punto de referencia ou saída desexada axustando un sinal de entrada. Os sistemas de control poden ser de lazo aberto ou de lazo pechado. Os sistemas de control de lazo aberto non teñen un lazo de retroalimentación e os sistemas de control de lazo pechado si.
Neste artigo, explicarei que son os sistemas de control, como funcionan e como se usan na vida cotiá. Ademais, compartirei algúns datos divertidos sobre sistemas de control que quizais non coñezas.
Neste post trataremos:
- Sistemas de control: a arte de deseñar e implementar
- Control en lazo aberto e en lazo pechado: a diferenza entre a autocorrección e a saída fixa
- Sistemas de control de retroalimentación: levando o control ao seguinte nivel
- Control lóxico: sistemas de control simplificados e eficaces
- Control On-Off: o método máis sinxelo para controlar a temperatura
- Control lineal: a arte de manter as saídas desexadas
- A lóxica difusa: un sistema de control dinámico
- Conclusión
Sistemas de control: a arte de deseñar e implementar
Os sistemas de control implican o proceso de establecer e manter unha determinada saída axustando o sinal de entrada. O obxectivo é producir unha saída correcta e consistente, a pesar dos cambios iniciais na entrada. O proceso consta de varias etapas, entre elas as seguintes:
- Etapa de entrada: onde se recibe o sinal de entrada
- Fase de procesamento: onde se procesa e analiza o sinal
- Etapa de saída: onde se produce o sinal de saída
O papel dos sistemas de control na produción
Os sistemas de control desempeñan un papel importante na produción e distribución en moitas industrias. A tecnoloxía de automatización utilízase a miúdo para implementar estes sistemas, que poden ser moi complexos e caros de construír. Os seguintes elementos son necesarios para crear un excelente sistema de control:
- Unha boa comprensión do sistema que se controla
- Capacidade para deseñar e implementar o tipo correcto de sistema de control
- Un paquete de deseños e técnicas estándar que se poden aplicar a situacións particulares
Os pasos implicados na creación dun sistema de control
O proceso de creación dun sistema de control implica os seguintes pasos:
- Deseño da estrutura do sistema: consiste en determinar o tipo de sistema de control necesario e os compoñentes que se incluirán.
- Implementar o sistema: isto implica construír coidadosamente o sistema e executar probas para garantir que funciona correctamente
- Mantemento do sistema: isto implica supervisar o rendemento do sistema ao longo do tempo e facer os cambios necesarios para garantir que siga funcionando correctamente.
Control en lazo aberto e en lazo pechado: a diferenza entre a autocorrección e a saída fixa
Os sistemas de control de bucle aberto tamén se coñecen como controis sen retroalimentación. Estes sistemas teñen unha saída fixa que non se axusta en función de ningunha entrada ou feedback. A estrutura dun sistema de control en lazo aberto é típica e inclúe unha entrada, un punto de referencia e unha saída. A entrada é o sinal que se utiliza para producir a saída desexada. O punto de referencia é o valor obxectivo para a saída. A saída é o resultado do proceso en execución.
Exemplos de sistemas de control de lazo aberto inclúen:
- Unha tostadora: a panca colócase na fase "on" e as bobinas quéntanse a unha temperatura fixa. A torradeira permanece quentada ata a hora sinalada e aparece o brindis.
- Un control de crucero nun vehículo: os controis están configurados para manter unha velocidade fixa. O sistema non se axusta en función das condicións cambiantes, como outeiros ou vento.
Control de lazo pechado: autocorrección para unha saída consistente
Os sistemas de control de lazo pechado, tamén coñecidos como sistemas de control de retroalimentación, teñen a capacidade de autocorrexirse para manter unha saída consistente. A diferenza entre un sistema de lazo aberto e un sistema de lazo pechado é que o sistema de lazo pechado ten a capacidade de autocorrexirse mentres que o sistema de lazo aberto non. A estrutura dun sistema de control de lazo pechado é similar á dun sistema de lazo aberto, pero inclúe un lazo de retroalimentación. O bucle de retroalimentación leva desde a saída á entrada, o que permite que o sistema monitorice e axuste continuamente en función das condicións cambiantes.
Exemplos de sistemas de control de lazo pechado inclúen:
- Control de temperatura nunha habitación: o sistema axusta a calefacción ou o arrefriamento en función da temperatura da sala para manter unha temperatura constante.
- Control de amplificación nun sistema de son: o sistema axusta a amplificación en función da saída para manter un nivel de son consistente.
Sistemas de control de retroalimentación: levando o control ao seguinte nivel
Os sistemas de control de retroalimentación son un tipo de sistema de control que utiliza a saída dun proceso para controlar a entrada. Noutras palabras, o sistema recibe un sinal do proceso que se está controlando e utiliza ese sinal para axustar a entrada para acadar a saída desexada.
Diagramas e nomes asociados aos sistemas de control de retroalimentación
Hai varios diagramas e nomes asociados aos sistemas de control de retroalimentación, incluíndo:
- Diagramas de bloques: mostran os compoñentes do sistema de control de retroalimentación e como están conectados.
- Funcións de transferencia: describen a relación entre a entrada e a saída do sistema.
- Sistemas de bucle pechado: son sistemas de control de retroalimentación onde a saída se retroalimenta á entrada para manter a saída desexada.
- Sistemas de bucle aberto: son sistemas de control de retroalimentación onde a saída non se retroalimenta á entrada.
Control lóxico: sistemas de control simplificados e eficaces
O control lóxico é un tipo de sistema de control que utiliza a lóxica booleana ou outras operacións lóxicas para tomar decisións e controlar procesos. É un sistema de control simplificado e eficaz que se usa amplamente en varias industrias, incluíndo produción, fabricación e enxeñaría eléctrica.
Como funciona o control lóxico?
Os sistemas de control lóxico están deseñados para manexar unha variedade de entradas e producir a saída desexada. O método básico de operación é o seguinte:
- O sistema recibe un sinal de entrada, que adoita ser en forma de corrente eléctrica.
- O sinal de entrada compárase entón cun valor ou punto establecido, que se almacena no sistema.
- Se o sinal de entrada é correcto, o sistema realizará unha acción específica ou cambiará a unha configuración específica.
- Se o sinal de entrada é incorrecto, o sistema seguirá recibindo entrada ata que se alcance o valor correcto.
Exemplos de sistemas de control lóxico
Os sistemas de control lóxico empréganse nunha ampla gama de aplicacións, incluíndo:
- Semáforos: os semáforos usan o control lóxico para cambiar entre os semáforos vermellos, amarelos e verdes en función do fluxo de tráfico.
- Robots industriais: os robots industriais usan o control lóxico para realizar tarefas complexas, como soldar, pintar e ensamblar.
- Lavadoras automáticas: as lavadoras automáticas usan un control lóxico para cambiar entre diferentes ciclos de lavado e temperaturas en función da entrada do usuario.
Control On-Off: o método máis sinxelo para controlar a temperatura
O control On-Off implícase históricamente mediante relés interconectados, temporizadores de levas e interruptores que se constrúen nunha secuencia de escaleiras. Non obstante, co avance da tecnoloxía, o control on-off agora pódese realizar mediante microcontroladores, controladores lóxicos programables especializados e outros dispositivos electrónicos.
Exemplos de control On-Off
Algúns exemplos de produtos que usan control on-off inclúen:
- Termostatos domésticos que acenden o quentador cando a temperatura ambiente cae por debaixo da configuración desexada e apágano cando se supera.
- Frigoríficos que acenden o compresor cando a temperatura no interior da neveira supera a temperatura desexada e apágano cando baixa.
- Lavadoras que utilizan control de acendido e apagado para activar diferentes operacións secuenciais interrelacionadas.
- Actuadores pneumáticos que usan o control on-off para manter un determinado nivel de presión.
Vantaxes e inconvenientes do control On-Off
As vantaxes do control on-off inclúen:
- É sinxelo e barato de implementar.
- É doado de entender e realizar.
- Pódese utilizar en diferentes tipos de maquinaria e operacións.
As desvantaxes do control on-off inclúen:
- Produce cambios bruscos no sistema, que poden causar efectos negativos sobre o produto ou proceso que se controla.
- É posible que non poida manter o punto de referencia desexado con precisión, especialmente en sistemas con grandes masas térmicas.
- Pode causar desgaste nos interruptores e relés eléctricos, o que provoca substitucións frecuentes.
Control lineal: a arte de manter as saídas desexadas
A teoría do control lineal baséase en varios principios que rexen como se comportan os sistemas de control lineal. Estes principios inclúen:
- O principio de ignorar os efectos indesexables: este principio asume que calquera efecto indesexable do sistema pode ser ignorado.
- O principio de aditividade: este principio adhírese ao concepto de que a saída dun sistema lineal é a suma das saídas producidas por cada entrada actuando só.
- O principio de superposición: este principio supón que a saída dun sistema lineal é a suma das saídas producidas por cada entrada actuando soa.
O caso non lineal
Se un sistema non se adhire aos principios de aditividade e homoxeneidade, considérase non lineal. Neste caso, a ecuación que define normalmente é un cadrado de termos. Os sistemas non lineais non se comportan do mesmo xeito que os sistemas lineais e requiren diferentes métodos de control.
A lóxica difusa: un sistema de control dinámico
A lóxica difusa é un tipo de sistema de control que utiliza conxuntos difusos para converter un sinal de entrada nun sinal de saída. É unha estrutura matemática que analiza os valores de entrada analóxicos en termos de variables lóxicas que toman valores continuos entre 0 e 1. A lóxica difusa é un sistema de control dinámico que pode xestionar os cambios no sinal de entrada e axustar o sinal de saída en consecuencia.
Exemplos de lóxica difusa en acción
A lóxica difusa úsase en moitos campos para realizar unha ampla gama de tarefas de control. Aquí tes algúns exemplos:
- Tratamento da auga: a lóxica difusa úsase para controlar o fluxo de auga a través dunha depuradora. O sistema axusta o caudal en función do estado actual da auga e da calidade de saída desexada.
- Sistemas HVAC: a lóxica difusa úsase para controlar a temperatura e a humidade nun edificio. O sistema axusta a temperatura e a humidade en función do estado actual do edificio e do nivel de confort desexado.
- Control de tráfico: a lóxica difusa úsase para controlar o fluxo de tráfico a través dunha intersección. O sistema axusta o tempo dos semáforos en función das condicións actuais do tráfico.
Conclusión
Así, os sistemas de control utilízanse para controlar os procesos en moitas industrias, e implican deseñar, implementar e manter un sistema que mantén unha saída consistente a pesar dos cambios na entrada.
Non podes equivocarte cun sistema de control, así que non teñas medo de utilizalo no teu próximo proxecto. Entón, vai adiante e controla o teu mundo!
Son Joost Nusselder, o fundador de Tools Doctor, comerciante de contidos e pai. Encántame probar equipos novos e, xunto co meu equipo, estou creando artigos de blog en profundidade desde 2016 para axudar aos lectores fieis con ferramentas e consellos de elaboración.
