TEMAS DE INVESTIGACIÓN Y SOLUCIONES DE FUTURO DEL CONTROL AUTOMÁTICO

En la actualidad existen numerosos grupos de investigación en universidades y empresas punteras de todo el mundo que diseñan y desarrollan nuevos sistemas de control para aplicaciones complejas. Desde robots dotados con instrumentación avanzada (sensores de visión, de fuerza, etc.) que son controlados de forma autónoma o de forma remota para llevar a cabo operaciones médicas (laparoscopia) u operaciones en medios peligrosos (manipulación en centrales nucleares) o actuaciones en espacios físicos reducidos (robots limpiando o reparando tuberías de distribución de agua). Todos estos robots llevan sofisticados sistemas de control avanzado y el departamento de ingeniería de sistemas, automática e informática industrial de la UPC investiga en algunas de estas aplicaciones.

Otro de los retos de futuro del control automático es la consecución de controladores robustos para el guiado autónomo de vehículos en autopistas o carreteras, de forma que la acción del conductor sobre el volante, freno y acelerador quedará reemplazado por el sistema de control automático, con la consiguiente comodidad del conductor, con la posibilidad de incrementar el número de vehículos que circulan a la vez y permitiendo reducir el número de accidentes.

También el control automático avanzado se está aplicando a procesos complejos, como es el control de redes de alcantarillado, actuando sobre compuertas de derivación y sobre depósitos de retención para evitar inundaciones y vertidos de contaminantes al mar en caso de fuertes lluvias en una ciudad o bien en el control de las compuertas de canales de regadío para evitar pérdidas de agua por sobreconsumos o por roturas de la red hidráulica (Fig. 4).

SISTEMAS AUTOMATICOS DE CONTROL 

El control automático de un sistema consiste en corregir éste de forma autónoma hasta alcanzar que tenga un comportamiento deseado. Por tanto, se trata de actuar automáticamente sobre el sistema hasta conseguir el efecto deseado, como por ejemplo en una máquina de lavar si se selecciona un cierto programa de lavado de ropa, ésta funciona autónomamente (entra un cierto volumen de agua, se calienta el agua hasta una cierta temperatura, se produce un movimiento del tambor con la ropa y el agua caliente durante un cierto tiempo, saca el agua y seca la ropa girando el tambor a una alta velocidad) hasta conseguir el efecto de lavado deseado.

Generalmente el control automático se realiza mediante un lazo de realimentación ("feedback ") que utiliza la información sobre el comportamiento del sistema para actuar en uno o en otro sentido sobre él mismo hasta alcanzar el comportamiento deseado, esto quiere decir que se actúa sobre el sistema en función de la desviación (error) entre el efecto deseado y el efecto real observado.

Un control automático realimentado necesita básicamente tres componentes (Fig. 1): el controlador que actúa sobre el sistema en función de la desviación entre el efecto deseado y el real, el propio sistema que reacciona ante la acción del controlador y un sensor o medidor que observe el efecto real sobre el sistema y que realimente esta información al controlador.

EJEMPLOS DE CONTROL AUTOMÁTICO

El control automático tiene una extensa utilidad, ya que su aplicación no sólo se limita a la lógica automatización de los procesos productivos industriales, tales como: químicos, energéticos, mecánicos, electrónicos, aeronáuticos, etc., sino que también permite el desarrollo de sistemas automáticos útiles para el medio ambiente o la medicina y posibilita el análisis del comportamiento de los mecanismos de control existentes en los procesos comerciales, domésticos, sociales, políticos o biológicos.

Por ejemplo, un sistema de control automático biológico es el complejo mecanismo natural que regula las llamadas constantes vitales como son la presión sanguínea y la temperatura del cuerpo. Este mecanismo natural reacciona frente a las adversidades o perturbaciones (por ejemplo, los cambios bruscos de la temperatura ambiente o los esfuerzos musculares) intentando controlar estas variables en unos valores adecuados a cada organismo. Un mal funcionamiento del control de estas variables se detecta por un desvío excesivo respecto de sus constantes de referencia y es el habitual síntoma (fiebre, presión muy alta o muy baja) utilizado para diagnosticar la existencia de una enfermedad.

Otro ejemplo, de control automático realimentado es el control de la navegación de un avión. En este caso el sistema de control artificial debe actuar continuamente sobre la propulsión del avión y sobre la posición del timón y de las aletas de sus alas para seguir un cierto rumbo y una cierta altura deseada, manteniendo si es posible la horizontalidad de la cabina para que sea cómoda la navegación de los pasajeros, sobre todo en el caso de los aviones comerciales.

SOLUMATICA S.A - INGENIEROS

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