La ingeniería del control automático

La Ingeniería Del Control Automático

Francis H. Raven
Profesor de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Notre Dame

Compañía de Libros McGraw-Hill
Nueva York, San Louis, San Francisco, Toronto, Londres, Sydney.

1.
Introducción Al Control Automático

1.1 Desarrollo Histórico. El hombre primitivo tenía que contar con su propia fuerza bruta o con la de las bestias de carga paraproporcionar la energía para los trabajos. Por el uso de dispositivos mecánicos simples como las ruedas y palancas, él logró hechos tales como el edificar altas pirámides y carreteras y acueductos romanos. Él primero abasteció su energía utilizando el poder de las bestias y de fuentes naturales como el viento para impulsar embarcaciones en la navegación y molinos de viento, y cascadas para impulsarruedas de agua. La invención de la máquina de vapor era un hito en el progreso del hombre porque le proporcionó poder útil que él podría enjaezar a voluntad. Desde entonces, el hombre ha inventado muchos medios diferentes para obtener fuentes abundantes y convenientes de energía. El esfuerzo de la ingeniería está principalmente interesado en las aplicaciones prácticas del uso del poder para servir alos propósitos de hombre. Es decir, el ingeniero diseña y desarrolla las máquinas y equipo para que el hombre pueda utilizar el poder.

Las

primeras

máquinas

y

equipos

tenían

controles

que

eran

predominantemente de una naturaleza manual, y los ajustes tuvieron que frecuentemente ser restablecidos para que el rendimiento deseado o actuación pudieran mantenerse. Eldiseño de equipo más nuevo con mayor utilidad y capacidades están provocando un crecimiento en el desarrollo de equipo de control. Esto es por dos razones. Primero, los controles automáticos relevan al hombre de muchas actividades monótonas para que él pueda consagrar sus habilidades a otros esfuerzos. Segundo, los controles complejos modernos pueden realizar funciones que están más allá de lashabilidades físicas que el hombre puede reproducir. Por ejemplo, un sistema del mando automático detallado opera un avión de motor de reacción moderno con sólo una cantidad

mínima de la atención del piloto para que él sea libre maniobrar y volar su avión. Es interesante notar que, como las aplicaciones y usos para los controles han aumentado, también lo han hecho las demandas en la actuación de estossistemas. No hay ninguna duda que una preocupación mayor del ingeniero hoy, e incluso del futuro, es, y será, el diseño y desarrollo de sistemas de control automático.

1.2 Sistemas De Control Con Retroalimentación. Controlar la temperatura es un ejemplo típico de un sistema de control con retroalimentación. La posición del dial fija la temperatura deseada (es decir, la referencia de entrada).La temperatura real del sistema es la variable controlada (es decir, la cantidad que está controlándose). El termostato, o comparador, compara la temperatura real con la temperatura deseada para medir el error. La señal de error es la señal de corrección que se envía entonces a las unidades caloríficas para corregir la temperatura. Por ejemplo, si la temperatura real está menos de la temperaturadeseada, la señal de corrección causa que los elementos del control proporcionen más calor. Si no hay ningún error, los elementos de control no cambian la cantidad de calor que está proporcionándose. Cuando la temperatura real es mayor que el valor deseado, entonces la señal de corrección llama para una disminución en la cantidad de calor.

Para que un sistema sea clasificado como un sistema demando de retroalimentación, es necesario que la variable controlada se alimente atrasada y se compare con la entrada de la referencia. Además, la señal de error resultante debe corregir los elementos del control para cambiar el rendimiento y minimizar el error. Un sistema de control con retroalimentación también se llama sistema de ciclo cerrado. Cualquier sistema que incorpora un termostato...