Controlar modelos

Tipos de modelos de control

Se pueden definir los modelos de control como conceptos o marcos que rigen cómo se controlan los sistemas o procesos. Son esenciales para establecer objetivos y resultados deseados en cualquier sistema de control. Los diferentes tipos de modelos de control están diseñados para diversas aplicaciones e industrias, cada uno adaptado a necesidades y funcionalidades específicas. Estos son los tipos más comunes:

• Modelos de control proporcional

  Su objetivo es una salida de control que es directamente proporcional a la señal de error. La señal de error se refiere a la diferencia entre el punto de ajuste deseado y la variable de proceso real. La acción de control será mayor si la señal de error es más significativa, y si la señal de error es pequeña, la acción de control será pequeña.

• Modelos de control proporcional-integral

  Estos modelos combinan los modelos de control integral y proporcional. Son más precisos que este último, ya que eliminan el error de estado estacionario en el sistema de control. El error de estado estacionario es una diferencia constante entre el punto de ajuste deseado y la variable de proceso real que no se elimina con el tiempo.

• Modelos de control proporcional-derivativo

  Dominan la respuesta transitoria del sistema de control. La respuesta transitoria se refiere a la reacción del sistema al cambio antes de alcanzar un estado estable. Estos modelos ayudan a los sistemas a responder de manera más rápida y estable a los cambios en el punto de ajuste o las perturbaciones.

• Modelos de control proporcional-integral-derivativo

  Los modelos de control PID combinan las funciones y beneficios de los tres tipos de modelos de control. Se han utilizado ampliamente en sistemas de control industrial durante décadas. Esto se debe a que son fáciles de diseñar e implementar, al tiempo que proporcionan un excelente control de una amplia gama de procesos.

• Modelos de control de encendido-apagado

  Estos modelos proporcionan una acción de control en dos direcciones opuestas. Con esta acción, la variable controlada se mantiene en o cerca del valor del punto de ajuste deseado. Estos modelos de control son comunes en sistemas con histéresis. La histéresis se refiere a la dependencia de un sistema de su estado anterior.

• Modelos de control de lógica difusa

  Los modelos de control difuso se basan en el pensamiento humano subjetivo y los conceptos imprecisos. Los conceptos imprecisos, también llamados conceptos difusos, son ideas que no se pueden definir con precisión. Estos modelos controlan sistemas complejos cuyos modelos matemáticos son altamente imprecisos o inciertos.

• Modelos de control adaptativo

  Ajustan los parámetros de control dinámicamente según las condiciones cambiantes. Estos modelos optimizan el rendimiento del sistema en entornos variables o inciertos mediante el monitoreo continuo del comportamiento del sistema y la adaptación de la estrategia de control.

• Modelos de control de espacio de estado

  Basados ​​en el concepto de estados, estos modelos proporcionan una representación matemática del comportamiento dinámico de un sistema. Utilizan una representación de espacio de estado para describir simultáneamente las entradas, salidas y estados del sistema.

Función y características

Los modelos de control proporcionan formas de operar y configurar los sistemas. Las aplicaciones incluyen; gestionar la posición de las piezas móviles en las máquinas y regular el estado de diversas piezas de hardware, por ejemplo, temperatura, tensión y tensión. Además, son útiles para supervisar las condiciones del marco, como la tensión y la corriente en las tuberías, decidiendo la estabilidad y seguridad de numerosos marcos modernos.

Un modelo de control utiliza una técnica matemática para representar un sistema. Ayuda a diseñar y analizar modelos para cumplir con las especificaciones deseadas. Estas son algunas características comunes de los modelos de control:

• Control proporcional: Esta es la forma más simple de controlar un sistema. La señal de error es directamente proporcional a la señal de corrección. Tiene como objetivo dar una respuesta proporcional al error para eliminarlo.
• Control integral: Elimina el error de estado estacionario ajustando la señal de corrección del controlador.
• Control derivativo: Proporciona control predictivo al predecir futuras señales de error, reduciendo el tiempo de respuesta y mejorando la estabilidad del sistema.
• Control hidráulico: Los sistemas de control que utilizan fluidos para transmitir potencia y controlar elementos de máquinas se conocen como sistemas hidráulicos. Los líquidos se emplean en sistemas hidráulicos porque, en diversas circunstancias de trabajo, pueden ejercer una gran fuerza manteniendo tamaños de sistema relativamente compactos.
• Control electrónico: El control electrónico utiliza dispositivos electrónicos como relés, sensores y controladores lógicos programables para monitorear y gestionar maquinaria o sistemas electrónicamente.

Escenarios

Los modelos de control encuentran aplicaciones en diversas industrias y actividades. Estos son algunos escenarios de uso comunes de los modelos de control:

• Control de procesos: Para tareas como la regulación de la temperatura, la presión, el caudal, el control de nivel y otras variables fisicoquímicas en la fabricación de productos químicos, las refinerías de petróleo, las plantas de energía y las instalaciones de tratamiento de aguas, los *modelos de control* se utilizan en aplicaciones de control de procesos.
• Robótica y automatización: Los modelos de control se pueden utilizar para regular el movimiento de los robots, manipular dispositivos y automatizar procesos en entornos industriales, ayudando así a completar tareas repetitivas y aumentando la productividad.
• Control de vuelo: Los ingenieros aeroespaciales emplean modelos de control para aeronaves y naves espaciales para mantener un vuelo estable, guiar la navegación y controlar las maniobras.
• Simulación y análisis del sistema: Los modelos de control se utilizan a menudo para simular sistemas dinámicos y algoritmos de control, lo que facilita la investigación del comportamiento del sistema, el desarrollo de estrategias de control y el análisis de rendimiento.
• Sistemas mecatrónicos: La mayoría de los sistemas mecatrónicos que integran modelos mecánicos, eléctricos y de control en un solo sistema utilizan el modelo de control para regular el comportamiento del sistema y lograr la funcionalidad deseada.

Cómo elegir modelos de control

Al seleccionar los modelos de control de los electrodomésticos, es importante tener en cuenta diversas necesidades y preferencias. Estos incluyen funcionalidad y características, controles manuales frente a digitales, facilidad de uso e intuición, compatibilidad con sistemas de hogar inteligente, diseño y estética, presupuesto, garantía y asistencia posventa.

Además, es crucial determinar qué funcionalidades son esenciales para realizar tareas de manera eficiente. Por ejemplo, el control de velocidad variable, el empuje para las licuadoras de potencia, la cocción a fuego lento para las placas de cocción o la programación multietapa para los hornos de microondas pueden ser cruciales para maximizar su potencial.

Tanto los modelos de control manual como los digitales tienen sus pros y sus contras al controlar la temperatura de los electrodomésticos de cocina y eléctricos. Los controles manuales suelen ser más sencillos y ofrecen una mejor fidelidad para un control preciso de la temperatura. Sin embargo, pueden requerir más esfuerzo y tiempo para configurar y controlar las temperaturas.

Por otro lado, los controles digitales vienen con muchas funciones intuitivas y fáciles de usar, como alertas de precalentamiento de temperatura, temporizadores y control de temperatura. Si bien pueden no ofrecer la misma fidelidad que los controles manuales, son mucho más fáciles de usar y ajustar.

Al elegir modelos de control, también es esencial considerar la compatibilidad con sistemas de hogar inteligente como Amazon, Alexa, Apple Home o Google. Los modelos con conectividad Wi-Fi se pueden controlar desde teléfonos inteligentes o portátiles. Además de esto, se pueden integrar con otros dispositivos de hogar inteligente para ofrecer más comodidad y funcionalidad.

Otro factor a considerar al elegir modelos de control es el diseño y la estética. Es esencial seleccionar electrodomésticos que complementen o realcen el atractivo estético de la cocina o el espacio donde se utilizarán. Aparte de esto, es crucial elegir electrodomésticos que reflejen el estilo y las preferencias personales, al mismo tiempo que se combinan con la decoración existente.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cuántos modelos de control hay?

R: Hay tres tipos principales: modelos de control de lazo abierto, de lazo cerrado e híbridos. Cada uno utiliza un sistema de retroalimentación diferente. El control de lazo abierto pone la menor seguridad en el sistema. El control de lazo cerrado pone la mayor. El híbrido está en algún punto intermedio.

P: ¿Qué son los modelos de control en general?

R: Los modelos de control para máquinas y sistemas ayudan a predecir y monitorear su comportamiento para mantenerlos funcionando sin problemas. Estos modelos ayudan al funcionamiento y operación efectivos de varios sectores industriales, incluidos la automatización, la aeroespacial, la defensa, la robótica y la manufactura.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la simulación de modelos de control y la prueba de modelos de control?

R: Hay muchas diferencias entre la simulación y la prueba. Por ejemplo, la simulación se realiza en un entorno virtual, mientras que la prueba se realiza en un entorno del mundo real. Además, la prueba tiene una fase de evaluación que ayuda a evaluar el rendimiento de un modelo de control, mientras que la simulación solo tiene una fase de verificación para verificar la corrección de un modelo.

P: ¿Cuáles son las ventajas de usar modelos de control?

R: Los beneficios de utilizar modelos de control incluyen la capacidad de predecir el comportamiento del sistema, un diseño más fácil del sistema de control y un análisis y prueba del sistema simplificados.

P: ¿Cómo elijo un modelo de control?

R: Para elegir un modelo de control adecuado, asegúrese de identificar y aclarar primero los objetivos de control. Luego, evalúe y compare los modelos según sus características, rendimiento y complejidad. Finalmente, seleccione el que mejor se adapte a los requisitos de la aplicación específica.