Introducción al Control Automatico

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UNIDAD I: INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONTROL
1.1 INTRODUCCION
El control automático ha jugado un papel vital en el avance de la ciencia y de la
ingeniería. Además de su extrema importancia en vehículos espaciales, sistemas de guía de
proyectiles, sistemas de piloto automático de aeronaves, sistemas robóticas y otros, el control
automático se ha vuelto parte integral e importante delos procesos industriales y de
manufactura modernas. Por ejemplo, el control automático resulta esencial en el control
numérico de las máquinas herramienta en las industrias manufactureras. También resulta
esencial en operaciones industriales como el control de presión, temperatura, humedad,
viscosidad y flujo en las industrias de transformación (Control de Procesos).
Como los avances en lateoría y práctica del control automático brindan medios para
lograr el funcionamiento óptimo de sistemas dinámicos, mejorar la productividad, liberarse de al
monotonía de muchas operaciones manuales rutinarias y repetitivas, y otras ventajas, la
mayoría de los ingenieros y científicos deben poseer un buen conocimiento de este campo.
Revisión histórica. El primer trabajo significativo en controlautomático fue el regulador
centrífugo de James Watt para el control de la velocidad de una máquina de vapor, en el
siglo dieciocho. Otros avances relevantes en las primeras etapas del desarrollo de la teoría de
control se deben a Minorsky, Hazen y Nyquist, entre muchos otros. En 1922 Minorsky trabajó
en controladores automáticos de dirección en barcos y mostró cómo se podría determinar laestabilidad a partir de las ecuaciones diferenciales que describen el sistema. En 1932, Nyquist
desarrolló un procesamiento relativamente simple para determinar la estabilidad de los sistemas
de lazo cerrado sobre la base de la respuesta a lazo abierto con excitación sinusoidal en
régimen permanente. En 1934 Hazen, quien introdujo el término servomecanismos para los
sistemas de control deposición, desarrolló el diseño de servomecanismos repetidores capaces
de seguir con exactitud una entrada cambiante.
Durante la década de los años cuarenta, los métodos de respuesta en frecuencia
posibilitaron a los ingenieros el diseño de sistemas lineales de control de lazo cerrado que
satisfacían los comportamientos requeridos. De fines de los cuarenta a principios de los
cincuenta, Evansdesarrolló por completo el método del lugar de las raíces.
Los métodos de respuesta en frecuencia y del lugar de las raíces, que son el corazón de
la teoría de control clásica, llevan a sistemas que son estables y que satisfacen un conjunto de
requerimientos de funcionamiento más o menos arbitrario. Tales sistemas son, en general,
aceptables pero no óptimos en ningún sentido significativo. Desdefines de la década de los
cincuenta, el énfasis en problemas de diseño de control se desplazó del diseño de uno de los
muchos sistemas que funcionan, al diseño de un sistema óptimo en algún sentido determinado.
Como las plantas modernas, con muchas entradas y salidas, se van haciendo más y
más complejas, la descripción de un sistema moderno de control requiere una gran cantidad de
ecuaciones.La teoría de control clásica, que trata de sistemas con una entrada y una salida,
se vuelve absolutamente impotente ante sistemas de múltiples entradas y salidas. Hacia 1960,
gracias a la disponibilidad de las computadoras digitales, se hizo posible el análisis de sistemas
complejos en el dominio del tiempo; desde entonces se ha desarrollado la teoría de control
moderna, basada en el análisis ysíntesis en el dominio del tiempo, utilizando variables de
estado, con lo que se posibilita afrontar la complejidad creciente de las plantas modernas y los
Apuntes desarrollado por Profesor Claudio Ayala B.

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estrictos requisitos de exactitud, peso y costo en aplicaciones militares, espaciales e
industriales.
Los desarrollos más recientes en la teoría de control moderna están en el...