Regulación automática

La regulación automática es una rama de la ingeniería que se ocupa del control de un proceso en un estado determinado; por ejemplo, mantener la temperatura de una calefacción, el rumbo de un avión o la velocidad de un automóvil en un valor establecido.
La regulación automática, también llamada Teoría de Control, estudia el comportamiento de los sistemas dinámicos, tratándolos como cajas obloques con una entrada y una salida. En general, la entrada al sistema es una señal analógica o digital que se capta en algún punto del sistema. Los bloques intermedios representan las diversas acciones perturbadoras que afectan a la señal, como rozamientos en los actuadores, así como el efecto de los elementos de control interpuestos, los reguladores. Estos efectos se suelen representar mediante lasfunciones matemáticas que los describen, llamadas funciones de transferencia. La salida del sistema se llama referencia y corresponde al valor de la señal tras actuar sobre ella las anteriores funciones de transferencia. Cuando una o más de las variables de salida de un sistema tienen que seguir el valor de una referencia que cambia con el tiempo, se necesita interponer un controlador quemanipule los valores de las señales de entrada al sistema hasta obtener el valor deseado de salida.
La finalidad de un sistema de control automático es la de imponer, entre un parámetro físico específico, denominado variable de entrada, y otro parámetro físico llamado variable de salida, una relación deseada (con una precisión dada) independiente de la acción de otras variables llamadasperturbadoras.
Todos los sistemas de control automático poseen dos características, que son:
* Retroalimentación y
* Amplificación de potencia.
Los reguladores son casos particulares de controles automáticos en los cuales se pretende que la variable controlada permanezca fija independientemente de las perturbaciones. Por lo tanto, la diferencia entre un regulador y un sistema de control automáticoes relativa enfocándose sobre a todo a lo que se pretende hacer con el sistema más que con los componentes del sistema.
En cuanto al término de mecanismos control automático, son los cuales la variable de salida es una posición o una derivada de ella, como la velocidad o la aceleración.
Un punto importante es la señal de error se forma con la diferencia entre la señal de entrada y la señalde salida. Por esa razón, hay ocasiones que nos vamos a encontrar con una retroalimentación negativa. Sin embargo, si las señales de entrada y de retroalimentación se sumaran para producir la señal de error se tendrá una retroalimentación positiva.
Muchos sistemas de control automático son construidos con numerosos componentes, de tal manera que su estudio resulta complicado. Es posiblerepresentar los diferentes componentes de un sistema en diagramas donde se manifiesta con claridad la relación funcional entre ellos, además de apreciarse el conjunto del sistema.
Cuando se tiene una ecuación entre dos parámetros, puede existir una ambigüedad que puede ser despejada a través de dos tipos de representaciones gráficas: la de diagramas de bloques y la de diagramas de flujo de señales.Consideremos un sistema automático de control en el cual la señal de entrada es R (referencia). Esta señal debe compararse con una señal de retroalimentación a la que llamaremos F. Dicha comparación produce la señal de error ε, por lo que podemos escribir:
R – F = ε
Cuya representación grafica es la siguiente:

Si la cadena directa del sistema posee una función de transferencia Gy la señal desalida es C, tenemos la siguiente ecuación:
ε G = C
La representación de esta ecuación es la siguiente:

Finalmente, la señal de retroalimentación F se obtiene multiplicando la señal de salida C por la función de transferencia de la cadena de retroalimentación, a la cual llamaremos H. Escribimos
F = CH
La representación grafica de esta ecuación es como sigue:

Las figuras anteriores que...