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l-l INTRODUCCIÓN
El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingenierfa y la
ciencia. Ademas de su extrema importancia en los sistemas de vehfculos espaciales, de
guiado de misiles, robóticos y similares; el,control automático se ha vuelto una parte importante e integral de los procesos modernos industriales y de manufactura. Por ejemplo,
el control automático esesencial en el control numérico de las máquinas-herramienta de
las industrias de manufactura, en el diseño de sistemas de pilotos automáticos en la industria aeroespacial, y en el diseño de automóviles y camiones en la industria automotriz. También es esencial en las operaciones industriales como el control de presión, temperatura,
humedad, viscosidad y flujo en las industrias de proceso.Debido a que los avances en la teoría y la práctica del control automático aportan los
medios para obtener un desempeño óptimo de lossistemas dinámicos, mejorar la productividad, aligerar la carga de muchas operaciones manuales repetitivas y rutinarias, así como
de otras actividades, casi todos los ingenieros y científicos deben tener un buen conocimiento de este campo.
Panorama histbrico.
Elprimer trabajo significativo en control automático fue el regulador de velocidad centrifugo de James Watt para el control de la velocidad de una máquina
de vapor, en el siglo XVIII. Minorsky, Hazen y Nyquist, entre muchos otros, aportaron trabajos importantes en las etapas iniciales del desarrollo de la teoría de control. En 1922, Minorsky trabajó en los controladores automáticos para dirigirembarcaciones, y mostr6 que
la estabilidad puede determinarse a partir de las ecuaciones diferenciales que describen el
sistema. En 1932, Nyquist diseñó un procedimiento relativamente simple para determinar
la estabilidad de sistemas en lazo cerrado, con base en la respuesta en lazo abierto en estado
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estable cuando la entrada aplicada es una senoidal. En 1934, Hazen, quien introdujo el términoservomecanismos para los sistemas de control de posición, analizó el diseño de los servomecanismos con relevadores, capaces de seguir con precisión una entrada cambiante.
Durante la decada de los cuarenta, los métodos de la respuesta en frecuencia hicieron
posible que los ‘ingenieros diseñaran sistemas de control lineales en lazo cerrado que
cumplieran con los requerimientos de desempeño. Afinales de los años cuarenta y principios de los cincuenta, ‘se desarrolló por completo el método del lugar geométrico de las
raíces propuesto por Evans.
Los métodos de respuesta en frecuencia y del lugar geométrico de las raíces, que forman el núcleo de la teorfa de control clásica, conducen a sistemas estables que satisfacen
un conjunto más o menos arbitrario de requerimientos de desempeño. Engeneral, estos sistemas son aceptables pero no óptimos en forma significativa. Desde el final de la década
de los cincuenta, el énfasis en los problemas de diseño de control se ha movido del diseño de
uno de muchos sistemas que trabajen apropiadamente al diseño de un sistema óptimo
de algún modo significativo.
Conforme las plantas modernas con muchas entradas y salidas se vuelven más y máscomplejas, la descripción de un sistema de control moderno requiere de una gran cantidad de
ecuaciones. La teoría del control clásica, que trata de los sistemas con una entrada y una salida, pierde su solidez ante sistemas con entradas y salidas múltiples Desde alrededor de 1960,
debido a que la disponibilidad de las computadoras digitales hizo posible el análisis en el dominio del tiempo desistemas complejos, la teoría de control moderna, basada en el análisis
en el dominio del tiempo y la síntesis a partir de variables de estados, se ha desarrollado para
enfrentar la creciente complejidad de las plantas modernas y los requerimientos limitativos
respecto de la precisión, el peso y el costo en aplicaciones militares, espaciales e industriales.
Durante los años comprendidos entre 1960...