Sistemas de Control

Un sistema de control se define como un ente que recibe acciones externas (variables de entrada) y produce una respuesta (variables de salida). Las variables de entrada se clasifican en:

• Variables de control: Manipulables a voluntad.
• Perturbaciones: Imprevistas y no controlables.

Tipos de Sistemas de Control

Sistema de Control en Lazo Abierto

En estos sistemas, la acción de control es independiente de la salida. Las variables de control se ajustan según el comportamiento previsible del sistema. La respuesta depende únicamente de las variables de entrada.

Sistema de Control en Lazo Cerrado

A diferencia del lazo abierto, existe una relación entre la respuesta del sistema y las variables de entrada y salida.

Regulador de Acción Proporcional (P)

Amplifica la señal de error antes de aplicarla al proceso. Produce un offset (diferencia entre el punto de referencia y la respuesta).

Regulador de Acción Integral (I)

La salida responde a la integral de la señal de error.

Regulador de Acción Derivativa (D)

La salida responde a la primera derivada de la señal de error.

Regulador de Acción Proporcional-Derivativa (PD)

Combina la acción proporcional (ajuste de salida según proximidad al punto de referencia) y derivativa (respuesta proporcional a la velocidad de cambios). La acción derivativa actúa en régimen permanente solo ante perturbaciones, pudiendo generar offset si la perturbación persiste.

Regulador de Acción Proporcional-Integral (PI)

Introduce una acción integradora que mejora el régimen permanente sin modificar el transitorio.

Regulador de Acción Proporcional-Integral-Derivativa (PID)

Combina las acciones proporcional, integral y derivativa, permitiendo un control óptimo.

Control Todo/Nada

Activa y desactiva el sistema controlado al alcanzar o alejarse del punto de referencia.

Elementos de un Sistema de Control

• Transductores y captadores: Traducen una magnitud de entrada en otra más fácil de procesar (sensores, detectores, transmisores).
• Comparadores: Comparan la señal de entrada con la de referencia.
• Reguladores: Mejoran las respuestas del sistema.
• Actuadores: Reciben la señal del regulador y actúan sobre el proceso.

Sensor: Mide el valor de una magnitud.

Transmisor: Transforma una señal para su transmisión.

Transductores

Según la señal convertida:

• Analógicos: Proporcionan una señal analógica continua.
• Digitales: Producen una señal digital (bits en paralelo o serie de pulsaciones).

Según la alimentación:

• Pasivos: Requieren alimentación.
• Activos: No necesitan alimentación externa.

Según la magnitud física detectada:

Transductores de Posición

Miden la distancia entre objetos (microrruptores, pulsadores, finales de carrera).

Transductores de Proximidad

Responden a la presencia de un objeto cercano (inductivos, capacitivos, magnéticos, ópticos).

Transductores de Movimiento

Miden el desplazamiento (potenciómetro, transformador diferencial, medidor láser, encoders).

Transductores de Presión

Miden la fuerza por unidad de superficie (mecánicos, electromecánicos, electrónicos).

• Transductores electromecánicos resistivos: Basados en la variación de resistencia.
• Transductores electromecánicos piezoeléctricos: Generan una señal eléctrica al ser sometidos a presión.

Transductores de Temperatura

• Termopares: Dos metales unidos que generan voltaje con la temperatura.
• Termistores: Resistencias que varían con la temperatura (NTC y PTC).
• Termorresistencias: Resistencia de metales que varía con la temperatura.

Transductores de Velocidad

Determinan la velocidad de desplazamiento.

Transductores de Luz

Detectan luz (fotorresistencias o LDR, fotodiodos, fototransistores).