HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL

“HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL”

Los sistemas de control realimentados son más viejos que la humanidad. Se construyeron numerosos sistemas biológicos de control en los primeros seres vivos de nuestro planeta.

CONTROL DE NIVEL LÍQUIDO: Los griegos empezaron a construir sistemas de control realimentados hacia el año 300 a. de C. Un reloj de agua, inventado por Tesibio, funcionaba mediante un sistema donde goteaba agua en un recipiente a una razón constante. El nivel de agua en un recipiente se usaba para dar la hora. Para que el agua goteara a una razón constante, el tanque de alimentación tenía que mantenerse a un nivel constante, lo cual se lograba por medio de una válvula de flotador semejante a la de los controles de nivel de agua de los inodoros que usamos hoy en día.

Poco después de la época de Tesibio, la idea de un control de nivel liquido fue aplicada, por Filón de Bizancio, a una lámpara de aceite. La lámpara consistía en dos recipientes configurados verticalmente. La charola inferior estaba abierta en la parte de arriba y era la fuente de combustible para la llama. El tazón superior cerrado era el depósito de combustible para la charola inferior. Los recipientes estaban interconectados por medio de dos tubos capilares y otro tubo llamado elevador vertical, que estaba insertado en el aceite de la charola inferior un poco debajo de la superficie. A medida que el aceite se quemaba, la base del elevador vertical quedaba expuesta al aire, que forzaba al aceite del depósito de arriba a circular por los tubos capilares y entrar en la charola. La transferencia de combustible del depósito superior a la charola se detenía cuando se alcanzaba el nivel previo de aceite de la charola, impidiendo así que el aire entrara al elevador vertical. En consecuencia, el sistema mantenía constante el nivel líquido del recipiente inferior.

CONTROL DE PRESION DE VAPOR Y TEMPERATURA: La regulación de presión de vapor se inició hacia 1681 con el invento de una válvula de seguridad que construyo Denis Papin. El concepto se mejoró al aumentar el peso de la parte superior de la válvula. Si la presión ascendente de la caldera era mayor que el peso, se escapaba vapor y la presión se reducía; si la presión no era mayor que el peso, la válvula no se abría y la presión dentro de la caldera aumentaba. Así, el peso en la parte superior de la válvula fijaba la presión interna de la caldera.

También en el siglo XVII, Cornelis Drebbel en Holanda invento un sistema de control de temperatura puramente mecánico para incubar huevos. El aparato estaba formado por un frasco de alcohol y mercurio con un flotador insertado en su interior. El flotador estaba conectado a un regulador que controlaba una flama. Una parte del frasco estaba insertada en la incubadora para captar el calor generado por la flama. Cuando aumentaba el calor, el alcohol y el mercurio se debilitaban, elevaban el flotador y cerraban el regulador, con lo cual se reducía la flama. Una temperatura baja hacia descender el flotador, abriéndose así el regulador y aumentando la flama.

CONTROL DE VELOCIDAD: En 1745, Edmund Lee aplico un control de velocidad a un molino de viento. Los vientos crecientes movían las paletas más hacia atrás, con lo que tenían menos área; cuando la velocidad del viento se reducía, había más área en las paletas. William Cubitt mejoro la idea en 1809 al dividir la vela de un molino de viento en rejillas movibles.

También en el siglo XVIII, James Watt invento el gobernador centrífugo de velocidad para controlar la velocidad de los motores de vapor. En este dispositivo, dos contrapesos esféricos giratorios se elevan a medida que aumenta su velocidad de rotación. Una válvula de vapor conectada al mecanismo de los contrapesos se cierra cuando estos suben y se abre cuando bajan, regulando así la velocidad.

ESTABILIDAD, ESTABILISACION Y DIRECCION: La teoría de los sistemas de control como lo conocemos hoy, empezó a cristalizar en la última mitad del siglo XIX. En 1868, James Clerk Maxwell publico el criterio de estabilidad para un sistema de tercer orden basado en los coeficientes de la ecuación diferencial. En 1874, Edward John Routh, que utilizo una sugerencia de William Kingdon Clifford y que fue ignorada antes por Maxwell, pudo ampliar el criterio de estabilidad para los sistemas de quinto orden. En 1877 el tema del premio Adams fue el criterio de estabilidad dinámica. En respuesta Routh envió un artículo científico titulado” Tratado sobre la estabilidad de un estado de movimiento dado”. Este artículo científico contiene lo que ahora se conoce como criterio de estabilidad de Routh- Hurwitz. Alexandr Michailovich Lyapunov también colaboro en el perfeccionamiento y elaboración de la teoría y práctica de estabilidad de sistemas de control de hoy día. Siendo discípulo de P.L.Chebysheb de la universidad de San Petersburg en Rusia, Lyapunov extendió el trabajo de Routh a sistemas no lineales, en su tesis de doctorado de 1892 titulada “El problema general de estabilidad de movimiento”.

Durante la segunda mitad del siglo XIX, el perfeccionamiento de los sistemas de control se concentró en el rumbo y estabilización de barcos. En 1874, Henry Bessemer, por medio de un giroscopio para captar el movimiento de un barco aplico potencia generada por el sistema hidráulico del barco para mover el salón comedor del barco y mantenerlo estable (es dudoso que esto allá sido observado por la clientela). Se hicieron otros esfuerzos para estabilizar plataformas para cañones, así como para estabilizar barcos enteros por medio de péndulos para captar el movimiento.

DESARROLLOS EN EL SIGLO XX

En 1932, Nyquist diseño un procedimiento

...