Los sistemas de control suelen ser muy útiles a la hora de administrar una suma de información, logrando que se automaticen los procesos y permitiendo que dichos trabajos no resulten tan pesados o molestos. En el presente artículo hablaremos del sistema de control, te invitamos a conocer más.
Sistema de control
Cuando hablamos de los sistemas de control debemos hacernos a la idea que se relaciona directamente con las áreas de la ingeniería y la informática. Estos realmente son una serie de artefactos que permiten el logro de acciones con la finalidad de obtener el control de ciertas tareas.
Igualmente estos sistemas de control suelen tener la capacidad de administrar, dirigir o inclusive ordenar el comportamiento de otros sistemas, todo con la única finalidad de aminorar lo más que se pueda las opciones de que se puedan presentar errores, logrando obtener un resultado en todos los asuntos posibles.
¿Actualmente donde se encuentran estos sistemas?
En cuanto a ello el sistema de control es usado en distintas áreas, sin embargo una de las áreas donde más se observa es el mercado industrial. Lo común es utilizar el sistema de control con la finalidad de realizar los procesos productivos, como el manejo de alguna máquina o control de algún equipo.
¿Qué es exactamente un sistema de control?
El mismo lo podemos definir como un conjunto de maquinarias que son utilizadas al manejo de otros sistemas. Los sistemas de control podrán estar compuestos por partes electrónicas, los mismos están cargados con programas con la finalidad de controlar los sistemas que le son adjudicados.
Como ventaja principal de este tipo de sistema de control en cuanto a la mano de obra de los humanos, hacen muy probable el éxito, debido a que dichas máquinas generalmente no cometen errores cuando se encuentran bien programadas.
Objetivos
Como principal objetivo de un sistema de control es el cumplimiento de una determinada tarea, especialmente para la que fue hecho. Esta opción del logro del objetivo será variable de acuerdo con la dificultad de la tarea a efectuar, asimismo con la capacidad de control y programación que presenta.
En cuanto a lo anterior, el sistema de control necesita poseer dos misiones que deben cumplirse para el logro del objetivo principal, como son:
Estables e incorruptibles: como primer detalle tienen que estar programados con una fuerte estabilidad, la misma debe de ser incorruptible y no debe causar perturbación debido a los errores en los archivos. El sistema de control que tiene la característica de ser débil, comúnmente no ceden en el momento que se presenta una falla y no pueden cumplir con la tarea que se le asigne.
Eficientes: cuando se cambia el trabajo de una persona por una máquina, entre los beneficios que se dan significativamente es la eficiencia. Dicho sistema de control tiene que tener la capacidad de criterio pre-programado, el mismo deberá impedir que se realice cualquier acción violenta que pueda generar un empeoramiento del trabajo.
Clasificación del sistema de control
Si queremos clasificar el mismo hay que tener presente dos tipos principales que se denomina sistema de lazo abierto y de lazo cerrado. Dicha separación va aparejado de la acción de control en cuanto a la salida que el sistema tenga la intención de controlar.
Aunque tienen el mismo objetivo y tratan de cumplir las dos misiones ya mencionadas, lo cierto es que el usar un sistema de lazo cerrado puede ser diferente al uso de uno abierto. Con la finalidad de información extra en cuanto a esto, ilustramos al lector la definición y características de ambos, a saber:
Sistema de control de lazo abierto
En relación a esto se refiere al sistema de control en el cual la “salida” no posee ningún tipo de efecto sobre el sistema como tal, todo lo cual puede traducirse con un hecho de no haber necesidad de “realimentación” de la salida con la finalidad que el controlador pueda trabajar correctamente.
Ejemplos de sistemas de control abierto tipo 1: como ejemplo de esto podemos decir las lavadoras automáticas de uso común, debido a que las mismas realizan ciclos de lavado teniendo presente el tiempo de mantenimiento del control del sistema.
Este se considera de lazo abierto debido a que no son necesarios los datos de salida, los cuales en este caso son la limpieza de la ropa en el momento de culminación de los ciclos de lavado.
Ejemplos de sistemas de control abierto tipo 2: como ejemplo para este caso son los sistemas de control de las tostadoras. Las mismas deben medir la cantidad de pan para poder efectuar su trabajo, sin embargo no necesitan el conocimiento de hasta que punto debe de ser tostado el pan, el mismo se mide con el tiempo.
Características
Facilidad de uso: en cuanto a ello el sistema de control que se basa en el lazo abierto es más sencillo en cuanto al manejo y funcionamiento mucho más intuitivo que los de lazo cerrado.
No son necesarios los datos de salida: para que se lleve a cabo la tarea, el sistema de control de lazo cerrado no tiene presente el resultado de las tareas, sólo está basado en el cumplimiento de su parte y de la mejor manera.
Mayor debilidad ante perturbaciones: en este caso el sistema de control de lazo cerrado es más débil ante los errores, debido a que los mismos no pueden detectar las fallas ya que no miden la salida de sus funciones. Estas perturbaciones pueden ser de tipo físico o existir dentro de las programaciones.
Probabilidad de éxito variante: existe igualmente una posibilidad de éxito muy alta o muy baja y ello va a depender de la calidad de la programación. Cuando el sistema posee una estructura fuerte suele ser muy posible que se logre el objetivo, en caso contrario cuando la programación es inadecuada suele ser más vulnerable a producirse fallas.
Sistema de control de lazo cerrado
Este tipo de sistema de control posee como base la comparación del valor deseado con el obtenido, por medio de medida de datos que se obtienen en la salida. Es decir que son una clase de sistema que tiene un control con “realimentación”, la misma permite la reacción de diferentes formas y va a depender del resultado.
Ejemplos de sistema de control cerrado 1: como ejemplo de este grupo podemos mencionar los calentadores que usamos a diario para la temperatura del agua. Los mismos poseen las capacidades de realización de sus tareas, pero se necesita que la salida les determine la información necesaria para que el resultado sea exitoso.
Ejemplos de sistema de control 2: como ejemplo de ello serían los reguladores de sensibilidad que están en los depósitos. Dichos sensores requieren de movimientos de la boya para la activación en mayor o menor capacidad del sistema de control en relación con la válvula de paso, abriéndose más a medida que llega a la capacidad extrema para la liberación de presión.
Características
Complejidad: generalmente son creados y programados de manera complicada, con una cantidad elevada en el hardware y software; todo ello se puede traducir en que son sistemas muy competentes pero a la vez resultan complejos para ser utilizados por personas que no tienen experiencia en ello o que no tengan el debido conocimiento en cuanto al funcionamiento.
Gran número de parámetros: antes de que ejerzan sus funciones deben de cumplir con algunas condiciones o dependen de las situaciones y requisitos que se cumplan así podrán lograr la obtención de una respuesta positiva.
Se necesitan datos de la salida: los mismos se hacen necesarios para ser comparados con datos que son deseados desde la entrada. Al no encontrarse datos de salida, el sistema se mantendrá en reposo hasta que se de una debida respuesta.
Estabilidad: estos sistemas suelen ser más fuertes y de gran estabilidad en comparación con los de lazo abierto. El hecho de la comparación de datos antes de la actuación le permite la adaptación de mejor manera a las perturbaciones y la respuesta de forma mejorada ante las diferentes variaciones en el cumplimiento de las funciones.
Historia del sistema de control
El sistema de control es bastante antiguo, el mismo tiene una data desde el inicio de la civilización. Las primeras veces de su conocimiento estuvieron basadas en un sistema de control que fue hallado en la antigua Grecia, en el momento del descubrimiento de varios mecanismos de regulación posible de una plataforma que flotaba en el agua.
Época moderna
En el inicio de la edad moderna igualmente se lograron avances muy útiles. En cuanto a esto el científico francés “Denis Papin” se convirtió en el personaje encargado de la creación del primer regulador de presión, un invento que sigue siendo utilizado de forma frecuente aún en la actualidad.
Desde el momento de la creación por Papin, éste buscaba el estudio del funcionamiento de calderas y la creación de prototipos que favorecieron el control de vapor, con ello creó sin saberlo los reguladores de presión.
Por otra parte igualmente es bueno resaltar el gran trabajo de “James Watt”, científico igualmente que logra llevar la realimentación automatizada un avance más allá de la creación del primer regulador de centrifugado, el cual se realizó en el año 1769.
En relación con este tema tampoco Rusia se quedó anticuada, debido a que el inventor “I. Polzunov” creo el primer sistema de control, el cual era el encargado de la regulación de los niveles de agua, usando el sistema mejorado del que vimos en Grecia.
Del siglo XX hasta la actualidad
Podemos decir con propiedad que el avance de la tecnología tuvo incidencia positiva ante el desarrollo del sistema de control y empezaron a crearse teorías con la finalidad de dar veracidad a los sistemas y a la vez crear una rama científica que se encargará del estudio de los mismos.
Posteriormente a estudios variados en el año 1868, se logra entregar teorías y se logra el aporte en relación a:
Concepto de estabilidad.
Modelos matemáticos simples.
Importancia de la acción integral.
Linealización.
Estabilidad como problema algebraico.
Criterios de estabilidad.
En el año 1932 se da la última aportación considerada de importancia en el momento que el inventor “Nyquist” creará los sistemas telefónicos, logrando de esta manera un avance de los sistemas de control en un punto en el cual no había entrado aún. Con tal fin hizo uso de un método muy sencillo el cual determinaba la estabilidad con un lazo cerrado en cuanto a las líneas de teléfono, utilizando un senoidal de manera constante.
Tipos de sistema de control
En relación con este tema podemos decir que hay una gran cantidad de los sistemas de control y con el pasar del tiempo se hace posible que se introduzcan más. Sin embargo hasta el momento se pueden observar y clasificar en dos grupos, a saber:
Hechos por el hombre
La mayoría de este grupo están creados desde sistemas eléctricos con composiciones electrónicas, generalmente se mantienen en un estado constante de captura, ello con el fin de buscar señales del sistema que está bajo un estado de control.
Como ejemplo de ello podemos mencionar como sistema de control los termostatos, los cuales tienen la función de la captación de señales de temperatura.
En cuanto a esto podemos decir que cuando se consiguen temperaturas muy elevadas o muy bajas dentro del rango que se maneja, es necesario el comienzo de un proceso de calefacción o refrigeración con el fin de equilibrar la situación. Entre los sistemas creados por el propio hombre podemos mencionar aparte de los arriba determinados, los siguientes:
Causalidad
Los mismos tienen la característica de ser causales o no causales, ello dependerá de si el sistema cuenta con una relación causal de salidas y entradas. O lo que es lo mismo si hay una relación de datos que son obtenidos al final de la tarea y los mismos pueden ser obtenidos en el futuro.
Por comportamiento
Ello dependerá del tipo de comportamiento que tengan y existen dos tipos de sistemas de control como son: lineales y no lineales. Los mismos son decididos por medio de una ecuación diferencial del sistema.
De tiempo
Estos varían de acuerdo a lo continuo y discreto, de acuerdo al tiempo que posea el sistema. Los de forma continua usan ecuaciones diferenciales, las cuales ya mencionamos anteriormente; aparte que la tarea es realizada en un tiempo realmente divisible. Los de tiempo discreto a diferencia de los anteriores cuentan con un valor constante y dentro de unas variables de tipo digital.
Variables
En cuanto a la variedad igualmente produce distintos sistemas de control. Como primer detalle se pueden nombrar los acoplados, que son los sistemas que tienen una variable relacionada con el de otro sistema aparte. Como segundo punto están los desacoplados, que son los que poseen la característica de que las variables no tienen relación alguna con el sistema.
Evolutivos
Cuando mencionamos la evolución de variables vemos inmersos en otro grupo de los tipos de sistemas de control. De acuerdo a lo anterior podemos nombrar los estacionarios, estos poseen variables que se logran mantener constantes frente al factor tiempo y tampoco sus características varían.
Igualmente encontramos los denominados no estacionarios, los mismos poseen variables que varían igualmente con el tiempo y pueden presentar cambios.
Sistemas de control automático
Los mismos usan técnicas de control de forma automatizada con la finalidad de efectuar tareas de forma más rápida, eficaz e independiente. Con el pase del tiempo han ido en aumento y se han colocado en uso básicamente en el área de fábricas e industrias.
La función de estos, está básicamente en la obtención del valor requerido, y para ello deben contar con cierta condición física, midiendo los datos de entrada y comparándolos con los de salida.
Sistemas de control eléctrico
Este tipo de sistemas de control fueron generados en base a conexiones eléctricas, tal como lo indica su nombre; las mismas tienen la función del manejo de entradas de cargas eléctricas de ciertas máquinas.
Según la respuesta
En cuanto a este tema los sistemas de control están clasificados en estables e inestables. Los estables poseen una señal en la salida y los inestables generan entradas acotadas y por lo menos una respuesta no acotada.
Naturales
En cuanto a estos se refieren los que son de origen biológico y son creados de acuerdo a una naturaleza sin influencia del hombre. Ejemplo de ello es que cuando se está experimentando en ello los movimientos del cuerpo son ejercidos de acuerdo a un sistema biológico que está dentro del mismo cuerpo, a nivel general. Podríamos decir que el sistema de control en cuanto a nuestra biología sería el mismo cerebro, el cual actúa como una central emitiendo señales a todas las partes del cuerpo.
Conjuntos
Se trata de una combinación de los sistemas biológicos y las herramientas externas. Como ejemplo de ello podemos decir de las personas que conducen autos, siendo el cerebro, las manos y los ojos el sistema de control; y el auto es la herramienta externa.
Psicológicos
En cuanto a este tipo de sistema de control siguen siendo de forma natural, debido a que no interfieren con el hombre en cuanto a su creación. En relación a este ejemplo el sistema de control son los pensamientos que tiene todo ser vivo y la salida serían las actitudes que el mismo tomé. Ejemplo de ello es hablar sobre conversaciones, desde el momento que las personas ejercen una comunicación con otra el sistema de control se encarga de ejecutar las palabras, acciones, gestos, entre otras.
Igualmente los sistemas de control de tipo psicológicos tienen una mayor dificultad en cuanto al estudio, debido a que la mente de los individuos son distintas unas de otras y resulta difícil conseguir resultados que las globalizan a todas. Lo seguro si es que el sistema de control en los casos antes expuestos es el cerebro.
Características de un sistema de control
Los sistemas de control están clasificados en distintas clases y tipos, los mismos poseen características diferentes; sin embargo ello no quiere decir que tengan aspectos en común. A continuación describimos las características que presentan la mayoría de los sistemas de control de forma generalizada, y las mismas son las siguientes:
Control
Este tipo de sistemas cuentan con un nivel de prioridad en relación con las demás funciones del dispositivo, siendo el encargado de dar las órdenes. Igualmente poseen distintos objetivos; sin embargo la totalidad va de la mano en cuanto al control y manejo de hacerlo de la mejor manera.
Planificación
La totalidad de los sistemas de control tienen que tener un plan a seguir, los mismos deberán ser programados a partir de la creación del mismo. Dentro de la debida planificación podemos observar ciertos datos como los objetivos que se deben cumplir y los requisitos que se deberán respetar.
Miden las opciones
En relación a esto, bien se trate de los sistemas de lazo cerrado o abierto, la totalidad de ellos genera la capacidad de entender las opciones existentes y la medición de cual es la que da el resultado más acorde.
Tener planes de respaldo
Cuando no son capacitados para evitar el fallo, la totalidad de los sistemas de control tienen al menos una medida para lograr corregir el error y regresar al estado original. Sin embargo algunos sistemas suelen ser mucho mejor que otros, siempre tienen al menos un plan respaldado, aún cuando éste resulte no tan eficaz.
Tratar de evitar errores
Se puede decir que algunos suelen ser mejores que otros, sin embargo la totalidad de los sistemas de control van a tratar de que no se produzcan errores o fallas en el momento de efectuar las actividades o tareas.
Señales de la corriente de entrada
Esto se puede determinar como el aviso que reciben los sistema de control en cuanto al momento de presentación de una fuente energética de origen externo.
Debemos dejar claro que todos los sistemas tienen la capacidad de percibir esta fuente de energía, sin embargo solamente los denominados de lazo cerrado logran entenderla y actúan de manera distintas para la generación de respuestas variadas.
Variable manipulable
En relación a este punto, los sistemas de control pueden llegar a ser manipulados por distintas formas de resultados que se obtengan y presentarán valores totalmente diferentes. Estos valores generalmente se producen de manera automática por el propio sistema denominado “lazo cerrado”; o con la ayuda de un agente externo como lo es un individuo “lazo abierto”.
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