Sistemas de control lineales y no lineales

Sistemas de control lineal y no lineal
Los sistemas lineales no existen en la práctica, ya que todos los sistemas físicos son no lineales en algún grado. Los sistemas de control realimentados son modelos ideales fabricados por el analista para simplificar el análisis y diseño. Cuando las magnitudes de las señales en un sistema de control están limitadas en intervalos o intervalos en los cualeslos componentes del sistema exhiben una característica lineal, el sistema es esencialmente lineal. Pero cuando las magnitudes de las señales se extienden más allá del intervalo de porción lineal, dependiendo de la severidad de la no linealidad, el sistema no se debe seguir considerando lineal. Por ejemplo, los amplificadores usados en los sistemas de control a menudo exhiben un efecto desaturación cuando la señal de entrada es muy grande; el campo magnético de un motor normalmente tiene propiedades de saturación. Otros efectos no lineales que se encuentran en sistemas de control son el juego entre dos engranes acoplados, la característica de resorte no lineal, la fuerza de fricción no lineal o par entre 2 miembros móviles, etc. Muy a menudo las características no lineales son introducidasen forma intencional en un sistema de control para mejorar su desempeño o proveer un control más efectivo. Por ejemplo, para alcanzar un control de tiempo mínimo, un tipo de controlador prendido- apagado (relevador) se emplea en muchos misiles o sistemas de control de naves espaciales. Típicamente en estos sistemas, los motores de reacción están a los lados del vehículo para producir un par dereacción para control de actitud. Estos motores de reacción son controlados en una forma o totalmente prendidos o totalmente apagados, por lo que una cantidad fija de aire es aplicada desde un motor de reacción dado durante cierto tiempo para controlar la altitud del vehículo espacial.
Para sistemas lineales, existe una gran cantidad de técnicas analíticas y gráficas para fines de diseño yanálisis. Los sistemas lineales son difíciles de tratar en forma matemática, y no existen métodos generales disponibles para resolver una gran variedad de clases de sistemas no lineales. En el diseño de sistemas de control, es práctico, primero enseñar el controlador con base en un modelo de un sistema lineal despreciando las no linealidades del sistema. Entonces, el controlador diseñado se aplica almodelo del sistema no lineal para su evaluación o rediseño mediante simulación en computadora.
Sistemas invariantes con el tiempo y variantes con el tiempo
Cuando los parámetros del sistema de control son estacionarios con respecto al tiempo durante la operación del sistema, el sistema se denomina sistema invariante con el tiempo. En la práctica, la mayoría de los sistemas físicos contieneelementos que derivan o varían con el tiempo. Aunque un sistema variante en el tiempo sin no linealidades es aún un sistema lineal, el análisis y diseño de esta clase de sistemas son mucho más complejos que los de un sistema lineal variante con el tiempo.
Sistemas de control en tiempo continuo
Un sistema en tiempo continuo es aquel en el que las señales en varias partes del sistema son todas funcionesdel variable continuo tiempo t. entre todos los sistemas de control en tiempo continuo, las señales se pueden clasificar posteriormente como de CA y CD. A diferencia de la definición general de señales de CA y CD son utilizadas en ingeniería eléctrica, los sistemas de control de CA y CD tiene un significado especial en la terminología de sistemas de control. Cuando se hace referencia a un sistemade control de CA, usualmente significa que las señales en el sistema están moduladas según algún esquema de modulación. Por otro lado, cuando se hace referencia a un sistema de control de CD, no significa que rodas las señales en el sistema sea unidireccionales; entonces no habría movimientos de control correctivo. Un sistema de control de CD simplemente implica que las señales no son...