Teoría de control

O control de procesos é unha disciplina baseada na enxeñaría e as matemáticas que procura manter o estado dun proceso nun rango específico. O estado de referencia é o valor ou o rango de valores desexado dunha ou varias variables que forman parte do proceso. Cando o proceso se desvía do estado de referencia, os controladores manipulan as entradas do proceso para corrixir a desviación.

Un exemplo

Quentar unha sala cun radiador é un proceso que ten o obxectivo de achegarse e manter unha temperatura definida. A temperatura sería a variable controlada. A temperatura desexada, por exemplo 20ºC, sería a referencia ou máis comunmente o setpoint. O estado do radiador, por exemplo o grao de apertura da válvula que permite a auga quente fluír a través do radiador, é a variable manipulada xa que é a que recibe as accións de control.

A maneira máis sinxela de levar a cabo o control da temperatura sería simplemente axustar a válvula a un grao de apertura, e polo tanto deixar pasar un caudal de auga quente fixo. Este tipo de control pode abondar se a temperatura do exterior non varía moito. Non obstante, se un día vai moito máis frío ou moito máis calor no exterior a temperatura da sala pode resultar demasiado baixa ou elevada. Este tipo de controlador chámase de lazo aberto (ou open-loop) xa que a medida da variable a controlar (a temperatura da sala) non inflúe na variable controlada (a válvula que determina o caudal de auga). Malia súa simplicidade, úsase raramente xa que non permite compensar os cambios que poden actuar na sala, como unha variación da temperatura do exterior.

Nun sistema de lazo pechado (ou closed-loop), un sensor mide o estado do sistema (a temperatura da sala) e fornece a información ao controlador, que axusta o control (a posición da válvula) para manter a sala no estado desexado (achegar a temperatura da sala á temperatura de referencia). Agora cando a temperatura exterior baixa, a diminución consecuente da temperatura da sala é medida e a posición da válvula ábrese para deixar pasar máis auga quente. A retroalimentación ou feedback permite ao controlador compensar os cambios na temperatura da sala. Este feedback representa un paradigma central no control de procesos: o control afecta o estado do sistema que, ao mesmo tempo, é medido para alterar o control.

Os controladores de lazo pechado presentan as seguintes avantaxes en comparación cos de lazo aberto:

• eliminación de perturbacións
• posibilidade de estabilizar procesos inestables
• sensibilidade reducida ás variacións de parámetros
• máis eficacia para se achegar ao estado de referencia