Sistemas de Control Basados en la Realimentación
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| Objetivos de la Unidad | |
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ü Un sistema es un conjunto de partes o elementos organizados y relacionados que interactúan entre sí para lograr un objetivo. Los sistemas reciben (entrada) datos, energía o materia del ambiente y proveen (salida) información, energía o materia.
ü El control es la inspección que se lleva a cabo en torno a una cosa o el dominio que se ostenta sobre una cosa o persona
ü Proceso es una secuencia de pasos dispuesta con algún tipo de lógica que se enfoca en lograr algún resultado específico. Los procesos son mecanismos de comportamiento que diseñan los hombres para mejorar la productividad de algo, para establecer un orden o eliminar algún tipo de problema.
ü Un artefacto es una máquina o un aparato creado con un propósito técnico específico. Los artefactos tienen diversas complejidades, ya que una vasija puede ser considerada como un artefacto al igual que una máquina electrónica.
ü La retroalimentación o realimentación supone, por lo tanto, que una proporción de aquello que sale es redireccionado a la entrada. Esto permite regular el comportamiento y controlar el sistema en cuestión.
Es posible advertir la retroalimentación en la informática, la arquitectura, la ingeniería, la biología y la economía, entre otros ámbitos. A nivel general, puede decirse que la retroalimentación implica que la señal que sale regresa a su origen para luego, tras un análisis que permite realizar distintos ajustes, volver a salir.
Actividad Inicial.
En el cuaderno Defina las siguientes palabras y Según su conocimiento de ejemplo de cada una de ellas.
- Sistema
- Control
- Proceso
- Artefacto
- Realimentación
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INTRODUCCIÓN
La búsqueda de una mayor comodidad para los usuarios y de la
eliminación de la posibilidad del fallo humano en la actividad tecnológica y
los procesos industriales se puede dividir en tres fases:
1.ª Fase: Mecanización. El usuario pasa de hacer un trabajo
a limitarse a controlar o programar una máquina que lo hace. Las máquinas no
sólo reducen el trabajo manual sino el número de usuarios ocupados en esa
tarea.
Por ejemplo, elevar una carga pesada mediante un ascensor
supone que una sola persona, el ascensorista, puede realizar el trabajo de
muchos y además sin cansarse. Pasamos de necesitar varias personas a sólo una
para levantar una carga, y además esa persona realiza un trabajo más cómodo que
los antiguos porteadores.
2.ª Fase: Automatización. Cuando la máquina pueda trabajar sin necesidad de un control permanente por parte del usuario una vez que se ha puesto en marcha. | ||||||||||||||||||
Por ejemplo, sustituir el ascensor anterior por una escalera
mecánica; ya no necesitamos a alguien que suba y baje con la escalera, sino
solamente que la ponga en marcha, la apague y la repare en caso de avería.
Pasamos de necesitar múltiples ascensoristas a sólo un técnico que puede
controlar todas las escaleras del edificio.
Por ejemplo, sustituimos al técnico de las escaleras
mecánicas por un control por ordenador capaz de poner en marcha la escalera,
bloquearla en caso de avería e interrumpir su funcionamiento cuando no hay
nadie subiendo para ahorrar energía. Un solo técnico puede supervisar varios
ordenadores y cada uno de éstos todas las escaleras mecánicas de muchos
edificios.
Así pues, la máquina es capaz de realizar un trabajo dirigido por un usuario, el autómata es capaz de realizar el trabajo sencillo y repetitivo que le mandan sin necesidad de supervisión y el robot es capaz de decidir cuál es el trabajo que debe hacer.
Existen robots antropomorfos, es decir, construidos con una
estructura similar a la del cuerpo humano, que reciben el nombre de androides.
No obstante, fuera de las novelas de ciencia-ficción los androides no son de
uso habitual en la industria, sino que la mayor parte de los robots que podemos
ver en las empresas son máquinas electrónicas que pueden o no tener algún brazo
articulado.
Actividad 1.
En el cuaderno Elabora un mapa conceptual sobre las 3 Fases de la introducción a los sistemas de control.
En casa investigar un ejemplo de cada fase diferente al descrito en la teroria. ______________________________________________________________________________________ Sistemas de Control
Recordemos que los automatismos y los robots son capaces de
iniciar y detener procesos sin la intervención manual del usuario. Para ello
necesitarán recibir información del exterior, procesarla y emitir una
respuesta; en un automatismo dicha respuesta será siempre la misma pero en un
robot podemos tener diferentes comportamientos según las circunstancias. A esto
se le llama un sistema de control.
A la información que recibe el sistema del exterior se le
denomina de forma genérica entrada o input. A las condiciones que existen en el
exterior después de la actuación (o no actuación) del robot se les denomina de
forma genérica salida o output.
Existen dos tipos de sistemas de control:
sistemas de control de lazo abierto y sistemas de control de lazo cerrado.
Sistemas de Lazo Abierto
Sistemas de lazo abierto o sistemas sin realimentación. La
salida no tiene efecto sobre el sistema.
Este sería el esquema que los define:
La mayor parte de sistemas de lazo abierto serán
automatismos a los que no podremos llamar en sentido estricto robots porque, al
no tener en cuenta la salida, su capacidad de toma de decisiones “inteligentes”
es muy limitada.
Por ejemplo, un sistema de riego en lazo abierto tiene un
temporizador que lo pone en marcha todos los días a una determinada hora; riega
las plantas durante un cierto tiempo pasado el cual se interrumpe, con
independencia de que las plantas hayan recibido la cantidad de agua adecuada,
una cantidad excesiva o una cantidad insuficiente. Se trata de un automatismo,
pero no de un auténtico robot.
Sistemas de Lazo Cerrado (Feedback)
Sistemas de
lazo cerrado o sistemas con realimentación o feedback. La toma de decisiones
del sistema no depende sólo de la entrada sino también de la salida.
El sistema es más flexible y capaz de reaccionar si el
resultado que está obteniendo no es el esperado; los sistemas a los que podemos
llamar robots casi siempre son de lazo cerrado.
Este sería el esquema que los define:
Un sistema de riego en lazo cerrado, no se detendrá al cabo
de un tiempo fijo, sino cuando detecte que se está consiguiendo el objetivo
buscado, es decir, que la humedad de las plantas es la adecuada. Y se pondrá en
marcha, no a una hora determinada, sino en cualquier momento en que la humedad
se sitúe por debajo de un valor determinado.
Sensores
Los datos de entrada y de realimentación de los sistemas de
control se introducen mediante unos
dispositivos, normalmente electrónicos,que se denominan sensores.
El sensor traduce la información que le llega del exterior
en un impulso eléctrico, normalmente digital (pasa o no pasa corriente), que
puede ser analizado y procesado por la unidad de control del sistema.
Tipos de Sensores
Existen diferentes tipos de sensores, en función del tipo de
variable que tengan que medir o detectar:
• De
contacto.
• Ópticos.
• Térmicos.
• De
humedad.
• Magnéticos.
• De
infrarrojos.
Actividad 2.
A. Realizar en el cuaderno los esquemas de sistema de control de lazo abierto y lazo cerrado, explicar en que consiste cada uno, dar 5 ejemplos de cada uno con dibujos.
B. Relacionar las columnas de forma correcta:
C. Dibujar en el cuaderno e Identificar los siguientes artefactos tecnológicos como máquinas mecánicas, autómatas o robot:
D. En Casa investigar y copiar en el cuaderno con dibujos Y EJEMPLOS sobre cada uno de los tipos de sensores, Elaborar una infografía sobre sobre este tema utilizando la información investigada sobre los sensores en Word. y enviar el trabajo por la plataforma Classroom. E. Investigar en casa sobre la Evolución Histórica de los sistemas de control, (http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/IntroduccionI.htm) realizar diapositivas sobre la evolución histórica de los sistemas de control y enviar el trabajo por la plataforma Classroom. Prepárese para el Quiz que se realizará. | ||||||||||||||||||
