3. Controlador analógico, digital, híbrido, el ordenador como elemento de control

El tipo de control puede ser de tres tipos: analógico, digital e híbrido

en función del tipo de la señal que use el detector de error, en caso de ser un sistema en bucle cerrado, o en el regulador en caso de ser un sistema en bucle abierto. Vamos a ver cada uno:

  • Controles o computadores analógicos: Las variables están representadas por ecuaciones con cantidades físicas continuas. El proceso directo de la señal analógica está ligado al uso de amplificadores operacionales y sus propiedades.
  • Controladores o computadores digitales: Funcionan con variables discontinuas codificadas, son utilizados generalmente para la resolución de problemas referidos al funcionamiento óptimo global de una planta industrial, la toma de decisiones es una función inherente a los controladores digitales.
  • Controladores o computadores analógico-digitales: Son los denominados controladores híbridos, los controles de funcionamiento más sofisticados suelen ser de este tipo, ya que es probable que tengan que procesar diversas señales de ambos tipos.
Las ventajas más significativas de los controladores digitales ante a los analógicos son:
Los controladores digitales pueden realizar cálculos muy complejos a una velocidad muy alta y con el grado de exactitud que se necesite, con un coste relativamente reducido, mientras que en los analógicos el coste aumenta rápidamente ante la complejidad de los cálculos si se requiere una elevada exactitud y no es posible alcanzar la misma velocidad de resolución.
Los controladores digitales son mucho más versátiles, simplemente cambiando el programa de aplicación, se pueden modificar absolutamente las operaciones a realizar.
En la actualidad la función de controlador dentro de un sistema de control suele desempeñarla un ordenador, porque presenta una serie de ventajas como son:
  • Potencialidad: Realización de acciones de control de elevada complejidad.
  • Control multivariable: Es capaz de controlar simultáneamente varios procesos o varias variables de un mismo proceso.
  • Flexibilidad: Fácil cambio de estrategias de control, modificando o sustituyendo el programa.
  • Precisión: Es capaz de presentar un margen de precisión tan fino como se necesite.
  • Inmunidad: Al actuar con señales digitales, éstas son inmunes al ruido y a las distorsiones, pudiendo regenerarse en caso de ser necesario.
  • Versatilidad: Además de la propia función de control puede desempeñar otras simultáneamente, estadísticas, informes, emisión de alarmas,...
Tiene no obstante un grave inconveniente y es que un fallo en el sistema paraliza todo el proceso, así como el que para controlar sistemas sencillos se necesita elementos de software y hardware sofisticados.
Otra desventaja significativa, es que a día de hoy el precio de este tipo de controladores es bastante superior a los controladores continuos, aunque el precio se reduce día a día de forma exponencial.

Imagen 15. Elaboración propia
En el esquema se puede observar el principio de funcionamiento de un control digital directo, en el la señal controlada es captada por un transductor, posteriormente se adecúa (S/H) y se convierte de analógica en digital (en el A/D), ya que el computador trabaja con este tipo de señales. Una vez procesada la señal por el computador se vuelve a transformar de digital en analógica (en el D/A), se amplifica (el el H), si fuese necesario y se ataca con ella a la planta o proceso a controlar, para tratar de conseguir que la señal de salida adquiera el valor deseado.