Concepto de Teoría del Control

Es un principio aplicado por la ingeniería y la matemática que contempla el estudio del comportamiento de sistemas dinámicos. Según la teoría del control, un proceso o sistema está formado por un conjunto de elementos relacionados entre sí que ofrecen señales de salida (realimentación) en función de señales o datos de entrada (referencia). La realimentación puede ser negativa “regulación auto compensatoria” o positiva, Llamada también efecto "bola de nieve" o "círculo vicioso".

Teoría del Control

El control tiene por objeto, lograr que el sistema a controlar tenga un determinado comportamiento y que el mismo se mantenga en el tiempo por encima de las perturbaciones que tienden a separarlo del mismo. La definición de sistema (conjunto de elementos vinculados entre sí que se utilizan en la realización de una tarea) es muy utilizada en el área de la teoría del control y puede hacer referencia a una simple máquina eléctrica, a un conjunto de máquinas, incluso a un sistema eléctrico de potencia interconectado.

Ahora bien, un sistema de control realimentado, es el que posee lo medios para medir el resultado de una determinada actividad de control, para luego compararlo con el resultado que se necesitaba obtener y emplear las posibles diferencias que resulten de la comparación para corregir el proceso de control, con la finalidad de minimizar cualquier error. Es, de donde proviene el calificativo de retroalimentación, porque se introduce en la entrada del sistema a controlar una operación de control que, depende de la indicación que da el resultado que se obtiene en la salida. Los sistemas de realimentación también se conocen como sistemas de lazo cerrado, para diferenciarlos de los que no son de realimentación, conocidos como sistemas de lazo abierto.

Para la teoría del control, no es necesario el funcionamiento interno de los elementos de un sistema o la manera en que actúan entre sí
; sólo precisa conocer la relación que puede existir entre la entrada y la salida de la operación o proceso que describe el mismo, el aspecto fundamental es el mecanismo de su dinámica; es decir, la forma en que actúa la señal de salida frente a cualquier cambio de la señal de entrada. Esta información es muy importante para comprender mejor el desarrollo de la respuesta de estos sistemas, ya que a partir de la misma se puede proponer una función de transferencia que represente al sistema estudiado, aunque no se tenga información suficiente del mismo.

El control de un sistema se lleva a cabo, mediante un conjunto de elementos mecánicos, hidráulicos, eléctricos y/o electrónicos conectados unos con los otros, que recogen información acerca de un determinado funcionamiento. La variable de entrada, es una variable operativa tal que; una modificación de su intensidad o condición puede modificar el estado del sistema. La variable de salida, es una variable operativa cuya intensidad o condición puede medirse. Una perturbación, es una señal que tiende a afectar el valor de la salida en un sistema; si se produce dentro el sistema se le denomina “perturbación interna”, mientras que la externa se produce obviamente fuera del sistema y viene a ser una entrada. Los sistemas de control, son un conjunto de dispositivos que actúan en conjunto para lograr el control deseado.

Cualquier sistema de control que avale la teoría del control debe:

  • Proporcionar estabilidad y en especial, ser resistente a perturbaciones y errores en los modelos.
  • Ser eficaz tanto como sea posible, según el método preestablecido. Generalmente, este método radica en que la operación de control sobre las variables de entrada sea factible, evitando conductas bruscas o ficticias.
  • Ser fácilmente aplicable, cómodo y práctico de operar en tiempo real con la ayuda de un computador.

Los elementos básicos que forman parte de un sistema de control:

  • Sensores: son los que facilitan el conocimiento de los valores de las variables del sistema.
  • Controladores: mediante los valores que definen los sensores y la fórmula impuesta, se encargan de calcular la operación que debe aplicarse para transformar las variables de control en base a cierta estrategia.
  • Actuadores: son los mecanismos que ejecutan la acción calculada por los controladores, los cuales modifican las variables de control.

Los procesos o sistemas de control pueden ser manuales o automáticos.
En los sistemas manuales interviene el hombre, manipulando los elementos de control (cierra o abre, presiona un interruptor, etc.). En los automáticos, los mismos dan la respuesta sin la intervención directa del hombre, pero sí tiene injerencia en el establecimiento de las órdenes iniciales o consignas; por lo demás, los sistemas funcionan por sí solos (relés, válvulas motorizadas, válvulas solenoides, motores, etc.). También están los sistemas de lazo abierto (el resultado que se obtiene en la salida, depende de los datos de entrada) y sistemas de lazo cerrado (el resultado que se obtiene en la salida, depende de las correcciones de retroalimentación).

Un control óptimo, tiene por objeto buscar un equilibrio que haga que el sistema o planta a controlar tenga la respuesta deseada y que de igual manera dicho control regularice (incremente o disminuya) la variable funcional llamada "de costo" o también función objetivo.