25.1 : Configuraciones del controlador

Las configuraciones del controlador son cruciales en el sistema de control de crucero de un automóvil porque controlan la velocidad a lo largo del tiempo para mantener un ritmo constante independientemente de las condiciones de la carretera, cumpliendo así los objetivos de diseño. En los sistemas de control tradicionales, el diseño de configuración fija implica la ubicación predeterminada del controlador. Las modificaciones del rendimiento del sistema se conocen como compensación.

La compensación del sistema de control implica varias configuraciones, la más común es la compensación en serie o en cascada, en la que el controlador se alinea con el proceso. En la compensación en serie, el controlador se coloca en serie con la planta, modificando la dinámica del sistema para cumplir con criterios de rendimiento específicos. La compensación por retroalimentación, por otro lado, coloca al controlador en la ruta de retroalimentación menor. Este método permite ajustar con precisión el comportamiento del sistema sin afectar directamente el bucle de retroalimentación primario.

El control por retroalimentación de estado implica la retroalimentación de las variables de estado a través de ganancias reales constantes para generar la señal de control. Este método es eficaz para diseñar sistemas de control con requisitos de rendimiento específicos. Sin embargo, puede resultar costoso o poco práctico para sistemas de orden superior debido a la necesidad de realizar mediciones o estimaciones de las variables de estado. El control por retroalimentación de estado tiene como objetivo colocar los polos de bucle cerrado en las ubicaciones deseadas, logrando un mejor rendimiento transitorio y de estado estable.

Otras configuraciones incluyen la compensación de retroalimentación en serie, que combina un controlador en serie y uno de retroalimentación para aprovechar los beneficios de ambos. La compensación de retroalimentación anticipada coloca el controlador de retroalimentación anticipada en serie con el sistema de bucle cerrado, abordando directamente la entrada de referencia para mejorar el rendimiento.

Además de las configuraciones mencionadas anteriormente, los grados de libertad en las configuraciones del controlador afectan significativamente el rendimiento del sistema. Las configuraciones de serie, retroalimentación y retroalimentación de estado son configuraciones de controlador de un grado de libertad (1DOF) que enfrentan limitaciones para cumplir con criterios de rendimiento específicos. Estas configuraciones pueden exhibir poca sensibilidad a las variaciones de parámetros o un sobreimpulso excesivo en la respuesta al escalón. Por el contrario, las configuraciones de dos grados de libertad (2DOF) ofrecen una mayor flexibilidad para lograr los criterios de rendimiento deseados. Un sistema 2DOF permite un ajuste independiente de las rutas de seguimiento de referencia y retroalimentación, lo que proporciona un mejor control sobre la dinámica del sistema y robustez a las variaciones de parámetros.

En resumen, si bien las configuraciones de 1DOF son más simples y fáciles de implementar, es posible que no siempre cumplan con los estrictos requisitos de rendimiento de los sistemas de control modernos. La flexibilidad de las configuraciones de 2DOF las convierte en una herramienta valiosa en el diseño de sistemas de control avanzados, en particular en aplicaciones como el control de crucero automotriz, donde el rendimiento preciso y la solidez son fundamentales.