PRESENTACIÓN FORMAS BÁSICA

dinámica y control

PRESENTACIÓN

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SISTEMA DINAMICO

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Un sistema es un ente u objeto que está compuesto de diferentes componentes o partes que se interrelacionan de alguna manera entre sí (con todos los demás o con alguno de ellos). Según la teoría de sistemas, todos los entes u objetos son un sistema en sí mismos o son componentes de otro sistema de mayor nivel. Los sistemas dinámicos son aquellos en los que su comportamiento cambia o evoluciona con el paso del tiempo y estas modificaciones o transformaciones de su estado pueden ser analizadas o modeladas mediante modelos matemáticos. La metodología que permite estudiar y describir cómo afecta el entorno y la iteración entre los componentes y partes que conforman el sistema a lo largo del tiempo al comportamiento o estado del sistema se denomina “dinámica de sistemas”.

• Matemáticamente, definimos un sistema dinámico como aquel cuyo comportamiento o estado depende de una magnitud variable (en adelante variable) con el tiempo o que cambia o evoluciona con el tiempo (o un conjunto de estas).
• En matemáticas, los sistemas dinámicos permiten analizar y describir el cambio o evolución que experimenta una variable a lo largo del tiempo. Este cambio o evolución de la variable estará modelado por una ecuación (o sistema de ecuaciones) que predecirá su valor en cualquier instante. Por sencillez para la descripción de este tipo de sistemas en este post consideramos sistemas modelados por una única ecuación.

Claves de los sistemas dinámicos

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Tipos de sistemas dinámicos

En función de la escala temporal considerada para estudiar la evolución del valor de la variable tendremos dos tipos de sistemas dinámicos: Discretos: los valores del tiempo son determinados o específicos entre un conjunto de posibles valores. Por ejemplo, t = {1, 2, 3}, donde t puede tomar únicamente los valores 1, 2 o 3. Continuos: los valores del tiempo son cualquier valor en un determinado rango. Por ejemplo, t es cualquier valor real en el intervalo [0, 10], es decir, t puede tomar cualquier valor comprendido entre 0 y 10 (1, 2.1, 3.7689…). En función de la ecuación que predice el comportamiento de la variable en función del tiempo tendremos: Sistemas lineales: son aquellos en los que la expresión de la ecuación o la relación entre sus parámetros es lineal. Por ejemplo, x(t+1) = 3x(t). Sistemas no lineales: son aquellos en los que la relación entre los parámetros de la ecuación no es lineal. Por ejemplo, x(t+1)=3(x(t))2 . Los tipos de ecuaciones que permiten estudiar el cambio o evolución temporal de una variable son: Ecuaciones en diferencias Ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO) Ecuaciones integrales Ecuaciones diferenciales con retrasos Ecuaciones en derivadas parciales

Como comentamos en el punto anterior, los sistemas dinámicos tienen múltiples aplicaciones para el estudio y modelado de sistemas reales para resolver múltiples problemas o dar respuesta a diversas necesidades. Algunos ejemplos reales de utilización de sistemas dinámicos son: calcular las ganancias o rentabilidad que se obtendrá con una determinada inversión económica a lo largo del tiempo, predecir la población de una determinada región pasados un determinado número de años o la evolución temporal de esta… La teoría matemática que hay detrás de los sistemas dinámicos es abordada con profundidad en los programas de estudios reglados, como ocurre en el Máster Universitario en Ingeniería Matemática y Computación de UNIR, ya que se trata de un tema importante para el estudio y modelado de sistemas reales en investigaciones de todo tipo (física, medicina, economía…).

¿Por qué son importantes los sistemas dinámicos?

Los sistemas de control son un grupo de elementos interrelacionados y diseñados para lograr una meta específica, es decir, este estilo de sistemas efectúa acciones en dispositivos con la finalidad de regular, guiar o dirigir el comportamiento de un sistema en un ambiente definido. Es posible encontrar un sistema de control en varios dispositivos de diverso orden, ya sea eléctrico, neumático, hidráulico, mecánico, entre otros; cada aparato funciona como base para que los sistemas de control ajusten el comportamiento del mismo y pueda mantener una cierta condición o estado de un sistema, ya sea su temperatura, presión, velocidad, etc. Asimismo, dichos sistemas pueden ser controlados manual o automáticamente, sin embargo, a pesar de que hacen uso de distintos aparatos, los sistemas de control tienen que seguir una lógica de al menos 3 elementos base: Una variable que se busca controlar, como el producto cuando se coloca en los contenedores industriales. Un actuador, cuando se ejecuta la acción de una máquina como bomba mecánica o eléctrica. Un punto de referencia o set-point, que es cuando se determina el límite.

¿Qué son los sistemas de control?

Los sistemas de control están compuestos por sensores, actuadores, controladores, dispositivos de entrada y salida, unidades de procesamiento de datos, unidades de control y unidades de memoria; es por eso que son útiles en las siguientes aplicaciones: Mega-industrias modernas Refinerías de petróleo Plantas de gas Fábricas de papel Plantas de distribución eléctrica Infraestructuras de telecomunicaciones Aunado a esto, los sistemas de control son usados para controlar una gran variedad de procesos, como máquinas industriales, equipos eléctricos, sistemas de seguridad, sistemas de calefacción y refrigeración, y sistemas de información

Aplicaciones de un sistema de control

Nombre del autor/a

El objetivo de los sistemas de control es detectar cualquier cambio que haya en el proceso que se controla, pero también deben mantener ese proceso dentro de unos límites preestablecidos; en ocasiones, estos límites pueden ser variables, como la temperatura, la presión o el nivel de líquido. Un lenguaje específico y algoritmos proporcionan una retroalimentación que, algunas veces, sirve para controlar el proceso, llegando a utilizar los siguientes tipos de sistemas de control dependiendo de cuál sea el objetivo a alcanzar:

¿Cuáles son los tipos de sistemas de control?

Los sistemas de control de lazo abierto se caracterizan por carecer de información o de retroalimentación sobre la variable a controlar, de manera que la salida no depende de la entrada, por lo que este estilo de sistema se suele emplear en procesos y dispositivos en donde la variable es predecible, dando lugar a que haya márgenes de error. Los semáforos son un ejemplo de los sistemas de control de lazo abierto, ya que se le otorga un tiempo a cada luz, pero al no haber información sobre el volumen de tráfico, hay errores. El lazo abierto o bucle no recibe información acerca del valor que tiene la variable del producto o del proceso que se desea controlar, por lo que es común que este sistema se encuentre trabajando dentro de dispositivos sencillos.

Sistema de control de lazo abierto

Los sistemas de control de lazo cerrado son todo lo contrario al bucle abierto, pues el control de la información sobre la variable sí está presente, habiendo incluso retroalimentación sobre los estados que se van ejerciendo, de forma que la información sobre la variable trabaja de forma estratégica y no hay cabida para los errores. Este estilo de sistema se puede encontrar en aparatos automáticos, como en dispositivos de aire acondicionado, en donde la variable es la temperatura ambiental y los sensores responden si debe o no entrar el compresor para enfriar el lugar.

Sistema de control de lazo cerrado

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VÍDEOS

A pesar de que es posible encontrar sistemas de control bajo dos tipos, estos también cuentan con sus principales clasificaciones: Control Discreto/Digital: Al tener circuitos con elementos lógicos, como puertas, contadores, temporizadores y otros elementos, son ideales para los procesos industriales, como la fabricación, el almacenamiento y el transporte. Control Analógico: Su base principal son los circuitos con transistores, amplificadores, resistencias y otros componentes, por lo que se utilizan para controlar los procesos que requieren de una precisión más alta, como la temperatura, la presión, el nivel de flujo, etc. Control Híbrido: Los elementos discretos y analógicos son parte de estos sistemas que otorgan un control más selecto, por lo tanto, controlan aquello que requiere precisión y velocidad más altas. Control por Computadora: Las computadoras programadas tienen el control de los procesos y pueden ser ajustables, ya que permiten el uso de sensores y sistemas de retroalimentación para dar información a la computadora.

Principales clasificaciones de los sistemas de control

SISTEMA DE CONTROL

Un sistema de control es un conjunto de componentes interconectados para realizar una tarea específica, es común verlos dentro del sector industrial, debido a que los sistemas de control permiten que se alcancen los objetivos determinados. Este tipo de producción, que es liderada por la ingeniería, funciona gracias a otro sistema que gestiona los sistemas de control para evitar fallas; dichos procedimientos modernos, a través de la programación, toman como base las computadoras o microcontroladores para brindar una respuesta rápida y precisa.

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SISTEMA DINAMICO

Un sistema es un ente u objeto que está compuesto de diferentes componentes o partes que se interrelacionan de alguna manera entre sí (con todos los demás o con alguno de ellos). Según la teoría de sistemas, todos los entes u objetos son un sistema en sí mismos o son componentes de otro sistema de mayor nivel. Los sistemas dinámicos son aquellos en los que su comportamiento cambia o evoluciona con el paso del tiempo y estas modificaciones o transformaciones de su estado pueden ser analizadas o modeladas mediante modelos matemáticos. La metodología que permite estudiar y describir cómo afecta el entorno y la iteración entre los componentes y partes que conforman el sistema a lo largo del tiempo al comportamiento o estado del sistema se denomina “dinámica de sistemas

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