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Notas de aplicación: control de servo mecanismos.

SISTEMA DE CONTROL PARA SERVO MECANISMOS
Marco Antonio Pérez Cisneros* y Elke Laubwald +
*

División de Electrónica y Computación, CUCEI, Universidad de Guadalajara, México.
+
Consultor “Control Systems Principles”
RESUMEN: Este artículo pertenece a la serie de notas de aplicación en modelado y control
desistemas que han sido creadas por “Control Systems Principles” para ilustrar los
principios básicos de la teoría de control. Dichos fundamentos incluyen algunos sistemas
genéricos y métodos que son comunes en todas las áreas del desarrollo tecnológico y la
industria. Estas notas de aplicación buscan explicar dichos sistemas y sus principios de una
manera clara y fácil de entender. Por tanto lasnotas describen primero las características
mas importantes de un sistema, como funciona y finalmente como puede ser controlado.
Diferentes sistemas en tiempo real son utilizados para demostrar la viabilidad de los
algoritmos de control. Dichos sistemas han sido diseñados por nuestro fundador Prof. Peter
Wellstead y son manufacturados por “TQ Education & Training Ltd” bajo la línea CE.
Cuando esposible, las notas de aplicación incluyen también los resultados de los
experimentos utilizando estos sistemas. En particular, esta nota de aplicación discute sobre
el control de servo mecanismos que son el clásico “caballo de batalla” para estudiar
sistemas electromecánicos.

1. ¿Que es un sistema de control?
Un sistema de control para servo mecanismos es uno de los mas importantes y conocidossistemas de
control. Cualquier maquina que requiera de rotación continua necesita un sistema de servo control. Sus
principales objetivos son:
•
•

Mantener la velocidad del motor constante entre ciertos límites, aun cuando la carga en la entrada
del motor pueda variar. Esto es comúnmente conocido como regulación.
Variar la velocidad y la carga de acuerdo a un programa de requerimientosnormalmente externo
al sistema. Esto es también conocido como seguimiento de una referencia.

Nuestra vida diaria depende del control de servo mecanismos. En cualquier lugar donde haya un motor
tendrá que existir un sistema para su control, lo que lo hace muy importante. Tanto así que la economía
del mundo también depende de estos controladores. (¡Aunque con seguridad existen muchos otros
factores, porahora consideremos solo los sistemas de control!). Toda la industria de manufactura se
detendría de no ser por los sistemas de servo control debido a que las líneas de producción no podrían ser
controladas, el transporte al interior de las fabricas tendría que detenerse porque las unidades de tracción
eléctrica fallarían, las computadoras no podrían funcionar por que los discos duros nooperarían sin
controlar la velocidad de sus discos internos y las redes de comunicaciones también fallarían por que los
servidores de red utilizan discos duros que giran a altas velocidades. La gente joven seria insoportable y
se quejaría aun mas de lo que normalmente lo hacen debido a que su música y juegos no operarían sin
servo controladores.
Por lo tanto, el control de servo mecanismos es tanimportante que es vital discutir sobre ello. Pon
atención que no estamos de vacaciones y esto no lo estoy escribiendo por el bien de mi salud.

2. Modelado de un sistema de control para servo mecanismos.
Antes de controlar un sistema, necesitamos primero entender en términos matemáticos como se comporta
dicho sistema sin control alguno. A esto se le conoce como modelado de sistemas y es partefundamental
del análisis del sistema de control. La forma básica de un servo mecanismo esta conformada por un motor
eléctrico cuyo eje tiene una carga inercial J con fricción en las escobillas del motor y también en la carga
(esto es representado por la constante b). Existe un circuito de manejo que transforma un voltaje de
entrada u(t), por medio del motor, en un torque aplicado al eje T(t).
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