Evolución de los métodos clásicos de control y los inicios del uso masificado del control automático en la globalización mundial
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300 BCE
Historia del control automático
El uso de técnicas para controlar un sistema tiene una historia fascinante. Las primeras aplicaciones aparecieron en el desarrollo de los mecanismos reguladores con flotador creados en Grecia en el periodo 300 a. C. El reloj de agua de Ktesibios usaba un regulador con flotador. -
250 BCE
Historia del control automático 2
Philon de Bizancio, construyo un sistema de regulación de nivel de una lámpara de aceite. Al quemarse el aceite de la lámpara, el nivel del depósito de aceite bajaba haciendo que entrará aire en otro depósito de forma que éste suministraba más aceite al depósito de la lámpara. -
Historia del control automático 3
Cornelis Drebbel (Holandés) (1572-1634) construyó una incubadora con una realimentación explícita para regular la temperatura,trabajo hecho en Inglaterra. Sin embargo el trabajo más significativo de Drebbel fue el primer submarino útil en 1620, donde también utilizó sistemas realimentados. Ya que aplica retroalimentación: la salida comunica al ingreso. -
Historia del control automático 4
Denis Papin Francés (1647-1712) invento el primer regulador de presión para calderas de vapor, el regulador de presión de Papin, fue una especie de regulador de seguridad similar a la válvula de las ollas de presión. Máquina generadora de vapor Regulador automático. -
Historia del control automático 5
Máquina de vapor y controlador de desarrollo de James Watt. La máquina se utiliza con frecuencia para marcar el comienzo de la revolución industrial en Gran Bretaña. Durante la revolución se produjo grandes logros en el desarrollo de tecnología de automatización -
Primera aplicación industrial
Se empieza a usar el regulador de watt para el control de velocidades de las máquinas de vapor, fue la primera aplicación importante de un aparato de control con realimentación automática. -
Preámbulo de la Teoría del Control
En esta década se empezó a analizar las metodologías implementadas en la resolución industrial, implementando ecuaciones diferenciales para poder tener una mejor visión del uso de sistemas de control. -
Aporte de Maxwell
Maxwell al tratar de modelar el regulador de bolas Watt, implementando ecuaciones diferenciales, generó una teoría matemática que aporto a la teoría del control clásico al demostrar que el sistema puede ser estable si las raíces de la ecuación característica tienen real negativa. -
Aporte de Routh Y Hurwitz
Routh plantea la solución a los problemas de estabilidad dejados por maxwell, en su trabajo llamado "A treatise on the stability of a given state of motion". Esto sería complementado poco después por Hurwitz para terminar creando el criterio de estabilidad Routh-Hurwitz. Aplicando el criterio de Routh y Hurwitz el ingeniero determinaba la estabilidad o no de los sistemas, pero para esto se debía obtener el modelo matemático operando mediante ecuaciones diferenciales. -
El trabajo de Minorsky
Creo uno de los trabajos que desembaucaron en lo que finalmente se conocería como la Teoría del Control Clásico, dicho trabajo fue "Directional Stability of Automatic Steered Bodies", se reconoce la no-linealidad de los sistemas y aplica la linealización mediante el desarrollo en serie de Taylor a sistemas no-lineales correspondientes al movimiento angular de un buque. Estudia la estabilidad y los efectos de los retrasos de la información sobre las salidas de los Sistemas. -
El trabajo de Nyquist
El suceso que realmente marca época en el desarrollo de los métodos de respuesta en frecuencia es la aparición de trabajo clásico de Nyquist sobre la estabilidad de amplificadores realimentados. Nyquist presenta en este trabajo "Regeneration Theory”, su célebre criterio de estabilidad. Su investigación surge de los problemas que presentaban la atenuación y distorsión de la señal en la telefonía a grandes distancias. -
El trabajo de Hazen
Hazen en su publicación "Theory of Servomechanism", analiza el funcionamiento de los servomecánismos utilizando en su análisis entradas típicas de escalón y rampa. Aparte de proponer un marco conceptual, Hazen utiliza herramientas matemáticas como el cálculo operacional de Heaviside. En sus trabajos estudia el diseño de servomecanismos para posicionar ejes. -
El trabajo de Black
El invento desarrollado por H. Black de los laboratorios Bell quien propuso la idea de un amplificador realimentado, en su trabajo "Stabilized Feedback Amplifiers". El descubrimiento importante de Black fue que la elevada ganancia en un dispositivo amplificador no lineal y cuyos parámetros eran variables con el tiempo se podía negociar para conseguir una reducción en la distorsión no lineal de manera que el sistema se comportase como una ganancia lineal, estable y precisa. -
El trabajo de Bode
En el trabajo de Bode "Relations Between Attenuation and phase in Feedback Amplifier Design", se presenta la definición de margen de fase y margen de ganancia y la definición de los diagramas logarítmicos de Bode. Bode demostró que dada cualquier función de respuesta en frecuencia A (w) siendo A la amplitud de la ganancia en lazo abierto se le puede asociar una función F (w) siendo la fase mínima de dicha función de respuesta en frecuencia. -
Trabajo de Ziegler y Nichols
Los dos ingenieros de Taylor Instruments hicieron un estudio importante que condujo a fórmulas empíricas para sintonizar el regulador PID al proceso. Este estudio " Optimum Settings for Automatic Controllers fue presentado en el "ASME Winter Anual Meeting", por eso es pionero en el desarrollo de la idea de control óptimo, aunque su criterio de optimización, que consiste en minimizar la superficie de error absoluto, no se puede tratar analíticamente. -
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Avance durante la segunda guerra mundial
La Segunda Guerra Mundial supuso un gran impulso al desarrollo teórico y al desarrollo práctico, dada la fuerte necesidad de sistemas de control que funcionarán como los servos de los radares y el posicionamiento de cañones. En el comienzo de la guerra,cada etapa requería algunos operadores, cada uno efectuando operaciones de seguimiento manual, había una considerable controversia en cuanto al valor operacional del control automático. -
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Los años clásicos
Desde el punto de vista del desarrollo de las técnicas de diseño de control automático, el principal resultado de este gran esfuerzo y experiencia fue extender rápidamente la utilización de las ideas de respuesta en frecuencia a todos los campos y producir así una teoría unificada y coherente para los sistemas realimentados con un único lazo. -
Método del lugar de las raíces
W. R. Evans crea el método del lugar de las raíces, En palabras del propio autor "el lugar de las raíces determina todas las raíces de la ecuación diferencial de un sistema de control por medio de una representación gráfica, la cual permite una síntesis rápida de la respuesta transitoria o frecuencial deseada". Constituyen la última gran contribución a la teoría clásica de control. -
Función de Trasferencia
George Devol desarrolla al concepto de Función De Transferencia -
Robot
Primer robot Unimate, basado en los diseños de Devol. Este se instala en 1961 para atender procesos de fundición -
Modelos de estados y control óptimo
Desarrollados los modelos de variables de estado y el control óptimo. -
Controladores
Estudios amplios sobre sistemas de control robusto (CONTROLADORES) -
Automatización
Empresas de fabricación orientadas a la exportación apuesta por la automatización -
Sistemas de control en automóviles
Uso generalizado de los sistemas de control con realización en los automóviles. -
Vehiculo autónomo
El primer vehículo autónomo, conocido como Sojourner, explora la superficie marciana. -
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Avances
Avances en micro y nanotecnología. Se desarrollan las primeras micromáquinas inteligentes y se crean nanomáquinas. -
Control de sistemas
El control de sistemas es realizado por maquinas digitales que ejecutan complejos algoritmos de control linelializado.