Inxeniería de control

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Plantía:Ficha d'inxeniería La inxeniería de control ye la disciplina de la inxeniería qu'aplica la teoría de control pa diseñar, planiar y desenvolver sistemes con comportamientos deseyaos. La práutica rique usu de sensores y actuadores d'entrada pa faer cambeos na respuesta de salida. La inxeniería de control enfócase principalmente na implementación de sistemes de control a partir de modelamientos matemáticos.

Ocupar dende los sos oríxenes de l'automatización y del control automáticu de sistemes complexos, ensin intervención humana directa. Campos como'l control de procesos, control de sistemes electromecánicos, supervisión y axuste de controladores y otros onde s'apliquen teoríes y técniques ente les que podemos destacar: Control óptimo, control predictivu, control robustu y control non llineal ente otros, tou ello con trabayos y aplicaciones bien diverses (investigación básica, investigación aplicada, militares, industriales, comerciales, etc.), que fixeron de la inxeniería de control una materia científico y tecnolóxico imprescindible anguaño.

Inxeniería automática[editar | editar la fonte]

Robots industriales KUKA usaos na producción d'alimentos pa panadería.

La inxeniería automática ye una área multidisciplinar que s'encarga de la concepción y desenvolvimientu d'autómates y d'otros procesos automáticos.

La inxeniería automática encargar de la automatización de procesos técnicos nes siguientes árees:

Dientro de la inxeniería automática atópense, ente otres, les siguientes subdisciplinas:

Regulación automática

Diagnóstico de fallos

El diseñu, implementación y puesta en marcha de sistemes automáticos ye un procesu bien metódicu. Estos métodos de la inxeniería automática tán en parte estremaos en procesos de la Inxeniería Moderna. (automation del inglés automotivation) Anguaño, la inxeniería electrónica ye una parte integrante de la Inxeniería de Control. Casi tolos sistemes automáticos funcionen con ayuda de la electrónica, quedando los sistemes automáticos basaos na mecánica nun segundu planu. Per otra parte, los sistemes dixitales tán tomando cada vez más importancia nesta área, cuantimás los microprocesadores y los convertidores dixital-analóxicos (D/A) según los analóxicu-dixitales (A/D).

La mayoría de los métodos xenerales de la inxeniería de control basar nel usu de modelos analíticos del procesu que quier estudiase llograos de forma teórica o esperimental. A partir d'estos modelos pueden usase métodos científicos pa llograr sistemes de control pa los mesmos. Esta parte de l'automática tien una gran importancia, cuntando colos siguientes métodos:

Con estos métodos pueden diseñase sistemes intelixentes con reguladores basaos en modelos que s'autu-actualicen y con control de fallos, que pueden tomar decisiones en función de la información que llogren al traviés de los sos sensores. Los mesmos son tamién de gran importancia en mecatrónica y son usaos tamién nel control dixital de robots, máquines herramienta, motores, coches y sistemes neumáticos ya hidráulicos.

Control[editar | editar la fonte]

Sistemes de Control nun avión.

El control ye una área de la inxeniería y forma parte de la Inxeniería de Control. Centrar nel control de los sistemes dinámicos por aciu el principiu de la realimentación, pa consiguir que les salíes de los mesmos avérense lo más posible a un comportamientu predefinido. Esta caña de la inxeniería tien como ferramientes los métodos de la teoría de sistemes matemática.

Les bases d'esta inxeniería sentar a mediaos del Sieglu XX a partir de la cibernética. Les sos principales aportaciones correspuenden a Norbert Wiener, Rudolf Kalman y David G. Luenberger.

La inxeniería de control ye una ciencia interdisciplinar rellacionada con munchos otros campos, principalmente les matemátiques y la informática. Les aplicaciones son de lo más variáu: dende teunoloxía de fabricación, instrumentación médica, Subestación eléctrica, inxeniería de procesos, robótica hasta economía y socioloxía. Aplicaciones típiques son, por casu, el pilotu automáticu d'aviones y barcos y el ABS de los automóviles. Na bioloxía pueden atopase tamién sistemes de control realimentados, como por casu la fala humana, onde l'oyíu recueye la mesma voz pa regulala.

El control de temperatura nuna habitación ye un exemplu claro y típico d'una aplicación d'inxeniería de control. L'oxetivu ye caltener la temperatura d'una habitación nun valor deseyáu, anque l'apertura de puertes y ventanes y la temperatura nel esterior faigan que la cantidá de calor que pierde l'habitación sían variables (perturbaciones esternes). P'algamar l'oxetivu, el sistema de calefacción tien de modificar pa compensar eses perturbaciones. Esto fai al traviés del termostatu, que mide la temperatura actual y la temperatura deseyada, y modifica la temperatura de l'agua del sistema de calefacción p'amenorgar la diferencia ente los dos temperatures.

Introducción[editar | editar la fonte]

La inxeniería de control moderna rellacionar de cerca cola Inxeniería eléctrica y la electrónica, pos los circuitos electrónicos pueden ser modelizados fácilmente usando técniques de la teoría de control. En munches universidaes, los cursos d'inxeniería de control son dictaos xeneralmente pola Facultá d'Inxeniería Eléctrica. Anterior a la electrónica moderna, los dispositivos pal control de procesos yeren diseñaos pola inxeniería mecánica, los qu'incluyíen dispositivos tales como lleves xuntu con dispositivos neumáticos y hidráulicos. Dalgunos d'estos dispositivos mecánicos siguen siendo usaos na actualidá en combinación con modernos dispositivos electrónicos.

El control aplicáu na industria conozse como control de procesos. Ocúpase sobremanera del control de variables como temperatura, presión, caudal, etc, nun procesu químicu d'una planta. Inclúyese como parte del plan d'estudios de cualquier programa de inxeniería química. Emplega munchos de los principios de la inxeniería de control. La inxeniería de control ye un área bien amplia y cualquier inxeniería puede utilizar los mesmos principios y técniques qu'esta utiliza.

La inxeniería de control diversificóse a tal puntu que güei s'aplica inclusive en campos como la bioloxía, les finances, ya inclusive el comportamientu humanu.

L'estudiante d'inxeniería de control empieza'l cursu colos llamaos sistemes de control llineal que riquen del usu de matemática elemental y la tresformada de Laplace (llamada teoría de control clásica). Nel control llineal, l'estudiante fai analís de los sistemes nel dominiu de la frecuencia y del tiempu ente que nos sistemes non llineales y nel control dixital ríquese l'usu del álxebra llineal y de la tresformada Z respectivamente. A partir d'equí hai delles cañes secundaries.

Sistemes de control[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Sistema de control

La Inxeniería de control ye una disciplina que se focaliza en modelizar matemáticamente una gama diversa de sistemes dinámicos y el diseñu de controladores que van faer qu'estos sistemes portar de la manera deseyada. Anque tales controladores non necesariamente son electrónicos y polo tanto la inxeniería de control ye de cutiu un subcampo d'otres inxenieríes como la mecánica.

Dispositivos tales como circuitos eléctricos, procesador dixitales y los microcontroladores son bien utilizaos en tou sistema de control modernu. La inxeniería de control tien un ampliu rangu d'aplicación n'árees como los sistemes de vuelu y de propulsión de los aviones de aerollinies, militares, na carrera espacial y últimamente na industria automotriz.

L'oxetivu del control automáticu ye poder remanar con una o más entraes (o referencia), una o más salíes d'una planta o sistema, pa faelo, la idea más primitiva ye asitiar ente la referencia y la planta, un controlador que sía l'inversu de la función de tresferencia de la planta, de tal manera que la función de tresferencia de too el sistema (la planta más el controlador), sía igual a unu; llogrando d'esta manera que la salida sía igual a la entrada; esta primer idea denominar control nel llazu abiertu. Un exemplu clásicu de control en llazu abiertu ye una llavadora de ropa yá que ésta funciona mientres un ciclu predeterminado ensin faer usu de sensores.

Les desventaxes que tien el control por llazu abiertu son:

-Enxamás se conoz la planta, lo más puede conocese un modelu averáu, polo que nun se puede llograr l'inversu perfectu.
-Non puede usase pa controlar plantes inestables.
-Nun compensa perturbaciones nel sistema.
-Si la planta tien grau relativu mayor que cero, non puede crease un controlador que lu invierta, yá que non puede faese una función de tresferencia con grau menor que cero.
-Ye imposible invertir perfectamente una planta, si esta tien retardos, yá que'l so inversu sería un adelantu nel tiempu (tendría de tenese la capacidá de predicir el futuru).

Una idea más avanzada, y más llargamente implementada, ye'l conceutu de feedback o realimentación, en que s'usa la midida de la salida del sistema, como otra entrada del mesmu, de tala forma que puede diseñase un controlador qu'afaiga l'actuación pa variar la salida y llevala al valor deseyáu. Por casu el cuerpu humanu realiza un control por realimentación pa caltener la homeostasis, tien sensores pa cada elementu nel cuerpu y si ye que se detecta una cantidá anormal, el cuerpu tien sistemes pa compensalo (estos sistemes seríen el controlador), los que produz una actuación (cierra válvules, produz más sustanza, etc.) hasta que los sensores indíquen-y al cuerpu que yá s'algamar l'equilibriu; otru exemplu : nun automóvil con control de cruceru la velocidá se sensa y retroaliméntase de cutio al sistema qu'afai la velocidá del motor per mediu del suministru de combustible al mesmu, nesti postreru caso la salida del sistema sería la velocidá del motor, el controlador sería'l sistema que decide cuanto combustible echar d'alcuerdu a la velocidá y l'actuación sería la cantidá de combustible suministráu.

Les ventayes que tien el control por retroalimentación son:

-Puede controlar sistemes inestables
-Puede compensar perturbaciones
-Puede controlar sistemes inclusive si estos tienen errores de modeláu

Desventaxes:

-L'usu de sensores fai más caru (en dineru) el control
-Introduzse'l problema del ruiu, al faer la midida

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]



Ingeniería de control