Control

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Introduccion
OB.lETIVOS
Despues de estudiar este capitulo, el lector estara en posibilidad de:

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Describir un breve panorama historico de la ingenieria de control Definir que es ingenierfa de control Definir que es un proceso Enunciar las posibles representaciones graticas de un proceso Mencionar las diferentes formas de regulacion

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Decir cuales son loscomponentes y las definiciones de un diagrama de bloques Mencionar las principales aplicaciones de la ingenierfa de control Describir la metodologfa de trabajo de la ingenierfa de control

En este capitulo daremos una pequena introduccion a la ingenieria de control. Daremos algunos ejemplos de sistemas tecnicos en donde se utiliza la ingenieria de control, tambien veremos como son estos sistemas decontrol. Antepondremos una serie de nuevos conceptos que se relacionan con el tema.

1.1

I

BOSQUE.JO HIST6RICO

Desde tiempos inmemoriales el ser humano ha tratado de mejorar su estandar de vida y de que ciertas rutinas se realicen de forma automatic a, 0 por 10menos que sean ejecutadas sin la necesidad de vigilar su desempefio. En esta automatizaci6n, el uso del control retroalimentadoha sido una historia fascinante. Este tipo de control, al cual se Ie denomina ingenieria de control, no s610ejecuta acciones en lugar del ser humano, sino que tambien, a partir de parametros establecidos, vigila que se ejecuten de cierta forma y bajo ciertas condiciones. Ademas de documentos, existen objetos rudimentarios que demuestran 10 anterior, entre ellos tenemos, por ejemplo, las estatuasanimadas del templo de Dedalo, los juguetes mecanicos de los griegos, as! como los construidos en la Edad Media por San Alberto Magno. Aun cuando estos ejemplos se consideran ya automatismos, se toma como origen de la ingenierfa de control a la Revoluci6n Industrial. Cabe mencionar que los acueductos

2 CAPiTULO 1 Introduccion (transportar agua en lugar de acarrearla), los molinos de yiento(usar la fuerza del viento para encauzar el agua 0 para obtener fuerza motriz) son mecanismos de control bastante sofisticados y anteriores a la Revoluci6n Industrial. Los chinos, conocidos por sus grandes avances tecnol6gicos, diseiiaron un dispositivo que se colocaba en los carros y, debido a que siempre seiialaba hacia el sur, el viajero sabia en que direcci6n viajaba, sin necesidad de saber cmilera la estrella polar 0 de tener conocimientos de astronomia. Estos dispositivos y muchos otros eran parte de la automatizaci6n. El aDoen que James Watt invent61a maquina de vapor y su dispositivo de control (1769) se considera en forma general como la fecha de origen de la ingenieria de control y tambien como el punto de arranque de la Revoluci6n Industrial. Aunque, en ese sentido, los rusosreclaman que antes de esa fecha, en 1765, Polzunov invent6 el primer regulador por flotaci6n, que detecta el nivel del agua y con ese parametro controla una valvula que regula la entrada de agua a un calentador, 10cual sefiala un avance en la ingenieria de control 4 aDosantes del de Watt. En 1800, Whitney desarro1l6 el concepto de partes intercambiables en manufactura, este se considera comunmente comoel principio de la producci6n en masa. Casi un siglo despues de que Watt inventara su maquina de vapor, en 1868, J. C. Maxwell formul6 un modelo matematico para su control. Posteriormente, en 1913, Henry Ford mecaniz6 el ensamblaje de autom6viles, teniendo trenes de producci6n establecidos, con 10 que redujo el tiempo de producci6n de un autom6vil, su costa y la cantidad de personal necesariopara producirlo. En 1927, H. W. Bode analiz610s primeros amplificadores retroalimentados, y en 1932 H. Nyquist desarro116un metodo para el analisis de la estabilidad de los sistemas. Ya para esta epoca, la ingenieria de control, no s610se encargaba de automatizar, sino tambien de estudiar ciertos conceptos y caracteristicas de los sistemas. Para 1952, el desarrollo de controladores numericos se...