20.3 : Sistemas de control de circuito abierto y cerrado

Los sistemas de control son elementos fundamentales en la automatización y la ingeniería. Se clasifican en general en sistemas de circuito abierto y de circuito cerrado. Estas clasificaciones dependen de la presencia o ausencia de mecanismos de retroalimentación, lo que influye significativamente en el rendimiento, la complejidad y la aplicación del sistema.

Un sistema de control de circuito abierto funciona sin retroalimentación de la salida. Consta de dos elementos principales: el controlador y el proceso controlado. El controlador recibe una señal de entrada y manipula el proceso para lograr el resultado deseado. Es importante destacar que los sistemas de circuito abierto funcionan independientemente de la salida, lo que significa que no hay una corrección automática basada en el rendimiento del sistema. Un ejemplo común de un sistema de circuito abierto es una lavadora que funciona en un ciclo de tiempo predefinido. No ajusta su funcionamiento en función de la limpieza de la ropa, lo que resalta la ausencia de retroalimentación. Los sistemas de circuito abierto son ventajosos en escenarios en los que la medición precisa de la salida es poco práctica o económicamente inviable. Por lo general, son más simples y menos costosos de diseñar y mantener debido a su arquitectura sencilla.

Por el contrario, los sistemas de control de bucle cerrado o de retroalimentación incorporan uno o más bucles de retroalimentación que monitorean continuamente la salida y ajustan la entrada en consecuencia para mantener el rendimiento deseado. Esta configuración mejora significativamente la precisión y la capacidad de respuesta. Por ejemplo, en un sistema de control de velocidad de ralentí de bucle cerrado utilizado en motores de automóviles, el sistema monitorea constantemente la velocidad de ralentí y la compara con la velocidad deseada. Si se detecta una discrepancia, el sistema ajusta el ángulo del acelerador para corregir la velocidad. Este mecanismo de retroalimentación permite que el sistema se recupere rápidamente de las perturbaciones y mantenga el valor preestablecido, lo que garantiza un rendimiento constante.

A pesar de su precisión superior y su capacidad para manejar perturbaciones, los sistemas de circuito cerrado son inherentemente más complejos. Requieren componentes adicionales para monitoreo y retroalimentación, lo que aumenta la complejidad del diseño, el costo y el consumo de energía. La elección entre sistemas de circuito abierto y circuito cerrado depende de los requisitos específicos de la aplicación, incluida la necesidad de precisión, la viabilidad de la medición de salida y consideraciones económicas.