Carrera: Ing. en Comunicaciones y electrnica ESIME Zac.

Nombre: Garcia Barradas Fernando Tema: Historia del Control

Fecha: 08/04/15

Bibliografa

eco Garca, P (2013). Apuntes de sistemas de control, 1 edicin, Editorial ECU. Mxico

Mariani, A (S/E). BREVE RESEA HISTORICA SOBRE EL CONTROL AUTOMATICO. Recuperado el 06/04/15 de: https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CB0QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.utn.edu.ar%2Fdownload.aspx%3FidFile%3D4429&ei=CnAlVdHjHc7_yQTNz4CgBg&usg=AFQjCNHtW6BaNcuajwurdhXcbo3HGSq91w&sig2=LqKrU8S83b3_LdNi-nJKcQ

Piedrafita, R (1999). Evolucin Histrica de la Ingeniera de control. Recuperado el 06/04/15 de:http://automata.cps.unizar.es/regulacionautomatica/historia.PDF

a)Historia del control

Primeros ejemplos histricos de sistemas de controlEn la Antigua Grecia hay que destacar la presencia de tres mecnicos: Ktesibios, Philon yHern.Ktesibios, en el siglo III antes de Cristo disea un reloj de agua, conocido tambin como Clepsydra y tambin disea un rgano que funcionaba con agua. Las Clepsydras consistan en un mecanismo cuyo objetivo era que el nivel de un depsito de agua subiera con una velocidad constante. Para lo cual se utiliza un flotador que regulaba la entrada de agua a un depsito auxiliar de manera que el nivel de este se mantena constante y por lo tanto su caudal de salida al depsito principal. El documento ms antiguo encontrado donde se menciona una Clepsydra es el registro de un procedimiento judicial donde se le nombra como una ayuda para asegurar que ambas partes dispongan del mismo tiempo para las alegaciones finales.La idea de que un reloj de agua pudiera realizar una funcin automtica se le ocurre al gran filsofoPlatn. Los alumnos de la academia fundada por Platn en el 378 A.C. tenan ciertas dificultades para levantarse por la maana, lo cual era fuente de discusiones todos los das. Por lo cual Platn disea un sistema de alarma basndose en una Clepsydra. En el vaso de la Clepsydra se ubic un flotador encima del cual se depositan unas bolas. Durante la noche se llenaba el vaso y al amanecer alcanzaba su mximo nivel y las bolas caan sobre un plato de cobre. Es de suponer que ante el ruido de las bolas los "despiertos" alumnos terminaran por levantarse.

Figura 1. Reloj de Agua de Ktesibios, reconstruido por H. Diels. En la Clepsydra de la Figura 2 el caudal suministrado al depsitobes constante por lo cual este tardar en llenarse un tiempo determinado y fijo al final del cual las bolas caen sobre la bandeja ejerciendo la funcin de alarma.

Figura 2. Clepsydra alarma de Platn.

Figura 3. Reloj de Agua. Las Clepsydras de Platn suscit un gran inters en la poca y en el siglo siguiente se efectuaron gran cantidad de diseos de relojes de agua con dispositivos de sealizacin auditiva.

Figura 4. Lmpara de Philon. Philon de Bizancio, construyo un sistema de regulacin de nivel de una lmpara de aceite. Al quemarse el aceite de la lmpara, el nivel del depsito de aceite bajaba haciendo que entrar aire en otro depsito de forma que ste suministraba ms aceite al depsito de la lmpara. En la Figura 4 se observa el ingenio de Philon. Cuando se consume el aceite del depsito de la base de la lmpara a travs debentra aire en el depsito el cual evacua aceite a travs ded.En el instante en que el depsito se llene dejar de entrar aire enay dejar de salir aceite pord.Con este sistema no se consegua un nivel constante en el depsito pero se aseguraba la recarga de este cuando el aceite se iba consumiendo. En el siglo I antes de Cristo, Hern de Alejandra escribe una Enciclopedia Tcnica entre cuyos libros se encuentra "neumtica" y "Autmata". En el primero describe varios sistemas realimentados y en el segundo presenta complicados aparatos que ejecutan un programa fijo. Unos de los primeros sistemas realimentados de la historia son los dispensadores de vino cuyo funcionamiento se describe en los libros de Hern. El que se observa en la Figura 5 se basaba en el principio de los vasos comunicantes, y consegua que el volumen de vino suministrado fuera constante. La vlvulafpermaneca abierta hasta que el elemento sensor (el flotador) la cerraba por el efecto de los vasos comunicantes. Solo que subir o bajar el nivel del flotador para decidir el nivel del depsitoa.

Figura 5. Dispensador automtico de vino. El sistema de la Figura 6 tambin fue diseado por Hern. El vino era servido desde un recipienteaque se comunicaba con otro recipientecpor medio de un vaso comunicante. De forma que cuando se coga vino deael nivel decbajaba y el flotadordabra la vlvula. Entonces el vino caa dentro decprocedente de un gran depsitoehasta que la altura deaychaca que el flotador volviera a tapar la vlvula.

Figura 6. Dispensador automtico de vino. Heron tambin construye un Odmetro, un instrumento dedicado a medir la distancia recorrida por un vehculo. El sistema utilizado era muy ingenioso y consista en una transmisin que cada vez que daba una vuelta la rueda final caa una bola en un contenedor. Solo haba que contar el nmero de bolas para conocer la distancia recorrida.

Figura 7. Odmetro de Hern. En la Edad Media se desarrollan importantes mejoras tcnicas pero en el campo de los ingenios dotados con realimentacin existen pocos desarrollos, solamente cabra resaltar la realizacin de un sistema de control de un molino de harina realizado por H.U. Lansperg hacia el 1200, de forma que la cantidad de grano suministrada al molino dependa de la fuerza del viento y la dureza del propio grano, permitiendo que el sistema funcionar en condiciones ptimas, no se pretenda moler a velocidad constante. Este distribuidor de grano es considerado como uno de los reguladores de la historia. Su funcionamiento era muy sencillo e ingenioso. El grano llegaba a la rueda de molienda a travs de un alimentador con una pendiente muy pequea, de forma que el grano no se mova si el alimentador estaba en reposo.

Figura 8. Sistema de orientacin de las aspas de los molinos. El eje de la rueda moledora tena una serie de aristas que golpeaban el alimentador. A cada golpe caa una pequea cantidad de grano de forma que cuanto mayor fuera la velocidad del viento mayor era la cantidad de grano. Por el simple equilibrio de energa se produce el efecto de la realimentacin. En el siglo XVII se presentan diversos sistemas de regulacin de temperatura, entre ellos los aplicados en el horno y la incubadora deDrebbel. El principio utilizado en la regulacin de temperatura es el siguiente, si la temperatura del horno sube se dilata el contenido de un depsito de alcohol de forma que se desplaza un juego de palancas que abre un orificio de salida de gases. En el ao 1745, E. Lee inventa un sistema para controlar automticamente la orientacin e inclinacin de las aspas de los molinos de viento, de modo que se aprovechara mejor la direccin del viento. Se trataba del primer servomecanismo de posicin. Fue patentado bajo el nombre de "Self-regulating Wind Machine". En esta patente [Lee 1745] se describen dos mecanismos. El molinillo de cola, el cual no gira si no se encuentra en la direccin normal al viento, y por lo tanto no hace girar la cpula del molino. Un variador automtico del ngulo de ataque de las aspas. Con el que se poda regular la velocidad de giro de las aspas del molino.

Figura 9. Regulador de Mead para Molinos de Viento.

Figura 10. Molino de viento del siglo XIX totalmente Automatizado. Este segundo mecanismo no se llego a realizar debido a su complicacin constructiva. El ingenio de Lee se implant rpidamente en Inglaterra y en el norte de Alemania. Cuando el grano de trigo es molido, la calidad de la harina producida depende fuertemente de dos factores: de la distancia entre las dos ruedas, la mvil y la fija, y de la velocidad de rotacin de la primera. En las ltimas dcadas del siglo XVII, se dedican muchos esfuerzos investigadores a desarrollar dispositivos que consigan controlar estos dos factores. En 1787, Thomas Mead patenta un diseo que combinaba la solucin de los dos problemas. El invento [Mead 1787] dispona de un regulador que aseguraba que la presin ejercida entre las piedras del molino fuera proporcional a la velocidad de rotacin. Este se combinaba con otro ingenio que variaba el ngulo de ataque de las aspas del molino, de forma que se controlaba la velocidad del molino. Este ingenio resulta particularmente interesante dado que Mead utiliza como sensor de velocidad un pndulo rotativoprecursor de los reguladores centrfugos.La Revolucin Industrial. Los primeros antecedentes histricos de la mquina de vapor se remontan a la antigua Grecia. En el siglo II antes de Cristo Heron de Alejandra construyo la primera turbina de vapor conocida, la conocida como Aelpila de Heron. ste y otros inventos, como la bomba de aire de Ktesibio, solo conocieron aplicaciones ldicas. En el renacimiento se encontraron nuevas aplicaciones tcnicas del vapor. Hacia 1660 el Marqus de Worcesterdise un "motor conducido por agua", la semilla de la mquina de vapor. Tiempo despus, el francsDenis Papindiseara una mquina de vapor donde la presin atmosfrica jugaba un papel decisivo.

Figura 11. Aelpila de Heron. En el siglo XVII se empezaron a desarrollar las primeras mquinas de vapor. Al calentar agua para producir vapor, este alcanza un volumen 2700 veces superior a la misma masa de agua lquida. Esta propiedad expansiva del vapor constituye el fundamento de la mquina que lleva su nombre, un ingenio que revolucionara la sociedad occidental. Las primeras mquinas de vapor chocaron con la falta de profesionales, de tcnicas de construccin y de materiales apropiados. Se utilizaban para bombear agua en principescas fuentes y para achicar las inundadas minas de carbn inglesas. En 1712 un quincallero llamadoThomas Newcomeny el ingeniero militarThomas Saveryconstruyeron la primera mquina de vapor atmosfrica de pistn. Utilizaba un pistn de simple efecto: una de las caras del mbolo estaba expuesta al exterior, a la presin atmosfrica y la otra cara era la pared deslizante de un cilindro. En l se introduca vapor que haca avanzar el mbolo. Al final del recorrido el cilindro se enfriaba por medio de un chorro de agua y por lo tanto el vapor condensaba, ocupando un volumen 2700 veces inferior. El vaco creado, "el poder de la nada" como fue llamado, no contrarrestaba la presin atmosfrica de la otra cara del mbolo y por ello la pared mvil del cilindro retroceda. Era este movimiento el que permita elevar agua de una mina por medio de una bomba de pistn. Pero su rendimiento era muy pobre, tan solo el 0.5% de la energa del combustible utilizado. La mquina recibi muchas crticas por su elevado consumo de carbn y por el fuerte desgaste de sus componentes. Para hacerla funcionar, se deca, eran necesarias dos minas, una de carbn y otra de hierro. A pesar de ello, en 1760 haba ms de 100 mquinas trabajando. El ingenieroJames Wattintrodujo una modificacin en la mquina: una cmara aparte, el condensador, encargada de enfriar el vapor. Tambin introdujo el cilindro de doble efecto, que aceptaba vapor alternativamente a ambos lados del mbolo. El resultado fue que se aumento el rendimiento de la mquina hasta el 4%. Watt se asoci con el industrial de BirminghamMatthew Boultonpara fabricar a gran escala y arrendar mquinas de vapor [Dickinson 27]. La primera gran mquina de vapor con mecnica rotativa fue instalada por Boulton y Watt en 1786 en el Molino de Albion en Londres. La maquinaria del molino fue diseada y construida por el escocsMeikleque despus se dedicara a instalar reguladores centrfugos en los molinos de piedra. Se debe remarcar que la invencin de los reguladores centrfugos se le ha atribuido desde siempre a Meikle, el cual era el lder en el diseo e implantacin de molinos, pero se reconoce que Meikle bas los diseos de sus reguladores centrfugos en el ingenio patentado por Mead en 1787. En este contexto, en 1788 Boulton enva una carta a Watt donde le informa que ha visitado las instalaciones de Albion y ha observado los molinos en operacin con los reguladores centrfugos, describiendo tambin su forma de trabajo. Watt sugiere inmediatamente la posibilidad de aplicar el mismo principio para controlar la velocidad de las mquinas de vapor, y es probable que antes de final de ao tuviera diseado su primer regulador centrfugo.

Figura 12. Mquina de Vapor con regulador de Watt [Standh 89]. Boulton y Watt hicieron lo posible para que el diseo de su regulador permaneciera secreto el mximo tiempo posible. Cuando la patente de Watt caduca en 1800, su regulador centrfugo se haba convertido en una parte estndar del equipamiento de los ingenios de vapor de la poca.

Figura 13. Regulador de Watt.Este regulador mecnico por medio de un sistema de palanca regulaba la cantidad de vapor suministrada por la caldera a la turbina de la mquina de vapor. Este invento resultar ser de gran importancia en el desarrollo histrico de la Regulacin Automtica, dado que incorpora el sensor y el actuador en un nico ingenio, sin disponer de un amplificador de potencia que aislar el sensor del actuador. [Auslander 71]

Figura 14. Regulador de Watt. No se puede afirmar que estos ejemplos aislados supongan la existencia de algn tipo de Ingeniera o Teora de Control Automtico, dado que ni siquiera existan las herramientas matemticas necesarias para ello. Los primeros reguladores de Watt funcionaron satisfactoriamente debido fundamentalmente al considerable rozamiento que presentaban sus mecanismos, haciendo el sistema de por si estable. Sobre 1868 existan unos 75000 reguladores de Watt operando en Inglaterra. Los reguladores de Watt suministraban una accin de tipo proporcional y el control de velocidad solo era exacto con una determinada carga mecnica. Adems solamente podan operar en un reducido rango de velocidades y necesitaban un continuo y costoso mantenimiento. Se les denominaban moderadores, no controladores. En los primeros 70 aos del siglo XIX, una vez caducada la patente de Watt, se realizaron grandes esfuerzos por mejorar el diseo de los reguladores, muchos de ellos con el objetivo de reducir el offset presente en el ingenio de Watt. Ejemplos de estos ingenios son los reguladores (Governors) patentados porWillians Siemensen 1846 y 1853, que sustituyeron la accin proporcional por accin integral. A lo largo del siglo XIX se siguen desarrollando reguladores de temperatura, como el de Ure (1830), y reguladores de velocidad para turbinas de agua diseados por Woodward en 1870. En este ingenio se usaba el regulador centrfugo solo para accionar un embrague que controlaba la transmisin de potencia a la admisin. Se aslan sensor y accionador incorporando en medio un amplificador de Potencia. Por lo tanto los servomecanismos adoptan la estructura funcional que se mantiene hasta el presente. Mientras en los reguladores de Mead y Watt el control era proporcional, en este ingenio el control pasa a ser integral. Los amplificadores de potencia mecnicos, conocidos en el contexto del control como servomotores, siguen desempeando una funcin fundamental en los sistemas de control. En la dcada de los 1860 M.J. Farcot disea un regulador centrifugo de alta sensibilidad cuya seal de salida era suficiente para comandar un pequeo cilindro de doble pistn que inyectaba vapor a una de las dos caras del pistn de otro cilindro de potencia de dimetro mucho mayor. El factor de amplificacin era proporcional a la relacin de reas de los cilindros. Farcot en su patente [Farcot 1868] hace una comparacin entre su invento, el servomotor y el jinete de un caballo: "el jinete puede dirigir los msculos del caballo con pequeos movimientos de sus manos, busca que sus pequeas intenciones se transformen en grandes fuerzas" Farcot denomin su patente como "Servomoteur, ou moteur asservi" y de aqu se origina el trmino servomotor.

Figura 15. Servomotor de Farcot (1873). Los sistemas mecnicos se desarrollan hasta 1900, entonces son superados por sistemas hidrulicos. Los motores elctricos y el desarrollo de la electrnica adquieren gran relevancia durante la segunda guerra mundial, desempaando un gran papel en el desarrollo de la teora clsica de control.Nacimiento de la teora matemtica del control

Hasta la revolucin industrial el diseo de los sistemas de control se realizaba mediante prueba y error, unido con una gran cuota de intuicin de ingeniera. De tal manera que era ms un arte que una ciencia. En la mitad del siglo XVIII, la matemtica fue utilizada para analizar la estabilidad de los sistemas de control realimentado. Como la matemtica es el lenguaje formal de la teora del control automtico, se conoce al periodo previo a ese tiempo como la prehistoria de la teora del control.

Ecuaciones diferenciales

El astrnomo ingls G.B.Airy en el ao 1840, desarroll un dispositivo realimentado para apuntar un telescopio. Su dispositivo era un sistema de control de velocidad que retornaba automticamente el telescopio para compensar la rotacin de la tierra, permitiendo el estudio de una estrella durante un tiempo prolongado.

Airy descubri, lamentablemente, que por un diseo inapropiado del lazo de control realimentado, aparecan oscilaciones en el sistema. As se convirti en el primero que trat la inestabilidad de un sistema a lazo cerrado y el primero en utilizar las ecuaciones diferenciales para su anlisis.La utilizacin de las ecuaciones diferenciales para analizar el movimiento de los sistemas dinmicos fue establecida por J.L.Lagrange(1736-1813) y W.R. Hamilton(1805-1865).

Teora de la estabilidad

El primer trabajo sobre anlisis matemtico de un sistema de control se realiz sobre la base de ecuaciones diferenciales. J.C. Maxwell realiz el anlisis del regulador de watt en 1868. La tcnica empleada consisti en linealizar la ecuacin diferencial del movimiento, para hallar la ecuacin caracterstica del sistema. A travs de ella estudi el efecto de los parmetros del sistema sobre la estabilidad y demostr que el sistema es estable si las races de la ecuacin caracterstica tienen parte real negativa.

En 1877 E.J.Routh introdujo una tcnica numrica para determinar si la ecuacin caracterstica tiene races estables.

En 1877 el ruso I.I.Vishnegradsky analiz la estabilidad de los reguladores utilizando ecuaciones diferenciales, en forma independiente de Maxwell.

En 1893 A.B.Stodola estudi la regulacin de una turbina de agua empleando la tcnica de Vishnegradsky. Para ello obtuvo el modelo de la dinmica del actuador e incluy, en su anlisis, el retardo del mecanismo de actuacin. Stodola fue el primero en mencionar la nocin de constante de tiempo del sistema. Sin conocer los trabajos de Maxwell y Routh, le plante a su compatriota A. Hurwitz el problema de determinar la estabilidad de la ecuacin caracterstica, quien lo resolvi independientemente.

El trabajo de A.M. Liapunov ha sido original y de gran influencia en la teora del control. Entre otras cuestiones, estudi en 1892, la estabilidad de ecuaciones diferenciales no lineales utilizando la nocin generalizada de energa. Lamentablemente en Occidente recin se pudo apreciar la importancia de su trabajo, en el ao 1960 aproximadamente.

El ingeniero ingls O. Heaviside invent el clculo operacional en 1892-1898. Aplic su invento a la solucin del comportamiento transitorio de sistemas, e introdujo una nocin equivalente a la de funcin transferencia

Teora de Sistemas

Es dentro del estudio de sistemas que la teora del control automtico tiene su lugar en la organizacin del conocimiento humano. As el concepto de sistema como entidad dinmica con entradas y salidas definidas, unidos a otros sistemas y al medio ambiente ha sido el prerrequisito clave para el desarrollo ulterior de la teora del control automtico.

El periodo Clsico de la Teora del Control.

Por ahora, la utilizacin de las tcnicas del dominio frecuencial en la teora del control automtico ha llegado a la mayora de edad, establecindose como un patrn o paradigma. Por una parte se estableci una firme teora matemtica de los servomecanismos y, por otra se han provisto tcnicas de diseo para la ingeniera. El periodo hasta 1960 aproximadamente se conoce como periodo clsico del control automtico, en el cual aparecieron los primeros libros de texto como ser: McColl en 1945, Lauer-Lesnick-Matdon en 1947, Brown & Campbell en 1948, Chestnut & Mayer en 1951 y Truxal en 1955, y por herramientas de diseo directas que provean una importante intuicin y garantizaban la solucin de los problemas de diseo. Estas herramientas se aplicaban utilizando clculos hechos a mano o a lo sumo con regla de clculo, en combinacin con tcnicas grficas.

Era del Espacio/Computacin y el Control Moderno

El paradigma de la teora del control clsico fue muy conveniente para resolver problemas de diseo en control durante e inmediatamente despus de la Segunda Guerra Mundial. La tcnica del dominio frecuencial fue muy apropiada para los sistemas lineales e invariantes en el tiempo(LTI systems). El tratamiento es ptimo con sistemas de simple-entrada/simple-salida, ya que las tcnicas grficas son inadecuadas para aplicar a sistemas con mltiples entradas y salidas.

El diseo clsico de controles tuvo cierto xito con los sistemas no-lineales. Empleando las propiedades del rechazo al ruido con las tcnicas del dominio frecuencial, se puede disear un sistema de control para que sea robusto a las variaciones de parmetros, errores de medicin y perturbaciones exteriores. De esta manera, las tcnicas clsicas se pueden utilizar con una versin linealizada del sistema no-lineal, lo cual da buenos resultados en el punto de equilibrio, alrededor del cual el comportamiento del sistema es aproximadamente lineal.Las tcnicas del dominio frecuencial se pueden aplicar a sistemas con no-linealidades simples, utilizando el mtodo de la funcin descriptiva. Esta tcnica fue utilizada por primera vez por el ruso J.Groszkowski en el diseo de transmisores de radio antes de la Segunda Guerra Mundial y fue formalizada en 1964 por J. Kudrewicz.Lamentablemente, no es posible disear sistemas de control, empleando la suposicin de linealidad y tratando la transmisin entre los pares de entradas/salidas una a la vez, para sistemas no lineales multivariables, como los que se encuentran en las aplicaciones espaciales.En la Unin Sovitica hubo un gran campo de actividad en el diseo de controles no-lineales. Siguiendo la gua de Liapunov, se prest atencin a las tcnicas del dominio temporal. As en 1948, Ivachenko investig el principio del control On-Off, y Tsypkin utiliz en 1955, la tcnica del plano de fase para el diseo de controles no-lineales. En el ao 1961, V.M.Popov present el criterio del crculo para el anlisis de la estabilidad no lineal.

b)Elementos en un sistema de control En todo sistema de control aparecen claramente diferenciados una serie de elementos caractersticos al mismo que es necesario clarificar:

Variable a controlar. Generalmente se le conoce como seal de salida. Constituye la seal que deseamos que adquiera unos valores determinados. En el ejemplo anteriormente descrito la seal de salida o variable a controlar sera la temperatura ambiente de la vivienda o de una habitacin determinada.

Planta o Sistema. La planta o sistema constituye el conjunto de elementos que realizan una determinada funcin. En el ejemplo propuesto la planta o sistema lo constituira toda la vivienda en su conjunto. El sistema estara determinado por las relaciones de transmisin de calor en la misma con las aportaciones y fugas que presentase en funcin de sus caractersticas.

Sensor. El sensor es el elemento que permite captar el valor de la variable a controlar en determinados instantes de tiempo. En el caso propuesto consistira en el elemento que permitira conocer la temperatura de la vivienda en determinados momentos.

Seal de referencia. Es la seal consigna o valor que deseamos que adquiera la seal de salida (objetivo de control). En el ejemplo indicara la temperatura que deseamos que tenga la vivienda a lo largo de toda la jornada.

Actuador. El actuador es el elemento que acta sobre el sistema modificando de esta forma la seal de salida. En el caso de un sistema de calefaccin consistira en la caldera que permite aportar mayor o menor cantidad de calor sobre el sistema o planta (vivienda) a regular.

Controlador. El controlador o regulador es el elemento que comanda al actuador en funcin del objetivo de control. En el ejemplo planteado anteriormente, el regulador tendra como misin decidir cul debe ser la aportacin de la caldera en todo instante para mantener el objetivo de control (temperatura de la vivienda).Todos estos elementos aparecen de alguna u otra forma en casi todo sistema de control. Identificar y estudiar cada uno de ellos de una forma correcta resulta esencial para poder disear un controlador que permita alcanzar el objetivo de control deseado en todo instante.

c) Modelo CibernticoElModelo Cibernticoconstituye unagua de anlisis / diseo,destinada a identificar y tipificar los elementos y el perfil de operacin que integran los mecanismos para la regulacin y controldel funcionamiento derecursos y soluciones de tecnologa.Para estos efectos, el Modelo plantea un perfil genrico de componentes, y de articulacin funcional, segn se muestra en la Figura 1, que es susceptible de aplicar a cualquier forma de estos mecanismos, a fin de establecer la identificacin de los elementos que desempean cada una de las funciones proyectadas en dicho perfil, y de esta manera valorar su efectividad en las tareas de regulacin.El perfil de composicin planteado por el Modelo, considera una segmentacin funcional de las instancias de regulacin que integra el mecanismo de control, individualizadas con base en su misin especfica de actuacin ante las diversas vertientes de desviacin en el funcionamiento que se pretende regular y controlar.En este sentido, se proyecta su aplicacin a fin de facilitar la incorporacin y desempeo de los recursos y soluciones de tecnologa dentro de un contexto o entorno de aplicacin, con el propsito de procurar la cobertura de losperfiles de utilidadesperados de su funcionamiento por parte de tal entorno.

Figura 1

c)Control en bucle abierto y bucle cerrado

Cuando se desea mantener un objetivo de control determinado en un sistema dos son los esquemas de control que se pueden considerar: sistemas de control en bucle abierto y sistemas de control en bucle cerrado.

Lazo Bucle Abierto

Un sistema de control en bucle abierto es aquel en el que la seal de salida no influye sobre la accin de control. De esta forma el controlador o regulador no tiene en cuenta el valor de la seal de salida, ni se compara sta con la seal de referencia para decidir la actuacin en todo instante sobre el sistema. El caso ms tpico de un sistema de control en bucle abierto lo constituye la lavadora elctrica donde el sistema de control va modificando el tiempo, la temperatura de lavado, etc. en funcin de la indicacin del usuario y no en funcin del nivel de lavado de la ropa (que constituira el objetivo de control). De esta forma el usuario decide el programa que desea realizar (seal de referencia), y el controlador acta sobre los diferentes mecanismos del sistema (lavadora) de forma que realiza una serie de actuaciones sin tener en cuenta la seal de salida. En la figura 1.2 se pueden observar las seales involucradas en un control en lazo abierto.

Evidentemente los sistemas de control en bucle abierto funcionarn razonablemente bien siempre y cuando hayan sido perfectamente estudiados y no exista ninguna alteracin sobre el sistema. Si el fabricante ha estudiado perfectamente cul debe ser el proceso de lavado para la ropa de unas caractersticas determinadas y no se altera en modo alguno el proceso, el objetivo final quedar perfectamente alcanzado. Sin embargo, en el momento en que se altere alguna de las caractersticas del proceso (cantidad de ropa, temperatura del agua, suciedad de la ropa, etc.) por cualquier motivo, el objetivo de control puede no satisfacerse.

Lazo Bucle Cerrado

Por el contrario, en los sistemas de control en bucle cerrado existe una realimentacin de la seal de salida o variable a controlar. En este tipo de sistemas se compara la variable a controlar con la seal de referencia de forma que en funcin de esta diferencia entre una y otra, el controlador modifica la accin de control sobre los actuadores de la planta o sistema. En la figura 1.3 aparece representado un esquema tpico de un sistema controlado en bucle cerrado.

En el sistema de control en bucle cerrado ya no afecta tanto las variaciones en cada una de las caractersticas del proceso (cantidad de ropa, temperatura, etc.) ya que el controlador debe actuar en todo instante en funcin de la diferencia entre la seal a controlar (limpieza de la ropa) y la seal de referencia (por ejemplo blancura deseada). Es necesario comentar que si se conociese perfectamente un sistema y no pudiese alterarse de ninguna forma las caractersticas del mismo (tanto internas como externas), es ms aconsejable utilizar un sistema de control en lazo abierto pues sern ms sencillos y econmicos.

Los sistemas de control en lazo cerrado presentan ventajas cuando se pueden producir perturbaciones sobre el sistema o bien variaciones impredecibles en alguna de las caractersticas del mismo.