Master en Automática, Robótica y Telemática

Asignaturas de Master I

En esta segunda parte, voy a describir ligeramente algunas asignaturas:

Análisis de sistemas no lineales
Someramente recuerdo que un sistema es nuestro elemento de estudio en el que nosotros podemos actuar (son las entradas) y este evoluciona a un estado determinado en el que nosotros podemos usar o medir algo (las salidas).

Los sistemas lineales, permiten descomponer nuestras acciones en la suma de otras muy elementales; ver el comportamiento del sistema para esta entrada simple y posteriormente extrapolar el comportamiento del mismo para la entrada original. En estos sistemas no se ataca directamente las acciones de entrada.

El ejemplo de hoy será sistema que contiene una botella que queremos llenar, un embudo y una ducha. Tenemos la alcachofa que tiene muchos chorritos y cada chorrito tiene una sucesión de gotas. Y abajo el embudo. Si el sistema fuese lineal, podríamos analizar la velocidad de llenado de la botella cuando solo cae una gota. Y sabiendo la velocidad en gotas que salen de la ducha determinar el tiempo de llenado de la botella. Si una gota llena un 1% de la botella, la botella se llenará en el tiempo de caida de 100 gotas.

Pero estoy hablando de sistemas lineales. La triste realidad es que mirándolo con cierto detalle la gran mayoría de sistemas no son lineales. Estos sistemas no permiten la descomposición en acciones fundamentales y hay que abordarlos íntegramente. Quien haya usado un embudo con aceite sabrá que la viscosidad de este hace que suba el nivel de aceite en el embudo y baje lentamente formandose un cuello de botella. En este caso nuestro embudo no sería lineal.

Esta asignatura habla del análisis de estos sistemas y de las herramientas disponibles para ello.

Control Predictivo
La idea es determinar las acciones necesarias para optimizar nuestros objetivos. En el control predictivo se tiende a determinar lo que va a pasar en el futuro y actuar para obtener el mejor de los posibles.

Volviendo al ejemplo del embudo, supongamos que el embudo que tenemos es más chico que la alcachofa. Y que el agua va goteando. Un sistema predictivo lo que pretende es determinar donde va a caer la siguiente gota y mover el embudo lo necesario para que esta entre dentro y llene la botella.

Control Robusto
El control robusto, es consciente de las diferencias entre la teoría y la práctica (que llamamos incertidumbre) y que un sistema ajustado a la perfección tiene con el tiempo variaciones. Cuando se trabaja con control robusto, se pretende trabajar eficientemente tanto en el comportamiento ideal como en sus entornos.

Y volviendo a nuestro ejemplo, una ducha que echa agua puede, con el tiempo, tener acumulaciones de cal en sus agujeros de salida; pueden producir salpicaduras. Y en general pueden ocurrir aparecer fenómenos que desvíen algunos chorros fuera del embudo. La solución del control robusto es usar un embudo más grande del teóricamente necesario.

Cuando un ingeniero está analizando un sistema y tiene que proponer un sistema de control, ha de evaluar cuales son los costes, ventajas e inconvenientes de cada sistema y escoger el menos malo.

El sistema predictivo ha demostrado ser muy bueno en sistemas complejos, pueden ser ajustados casi a ojo, por contra computacionalmente son muy complejos y para evaluar la siguiente actuación se require una potencia de cálculo elevada. (la idea del mover el embudo es buena hasta cierta velocidad.)

Los sistemas robustos no requieren de mayor potencia de cálculo, pueden ser implementados sin necesidad de computadoras, al estar diseñados para ser más generales tienen menos prestaciones (el que mucho abarca poco aprieta).

Master en Automática

Acabo de comenzar mis estudios de un Master Oficial. Aparentemente esto me otorgará la suficiencia investigadora y es la entrada a estudios de Doctorado (y a mejorar mi contratos con la universidad; pasando de técnico a investigador).

Quería describir el contenido de mis asignaturas pero antes veo necesario definir algunos términos:

Sistema
Es el elemento de estudio. Se trabaja con la idea de que está aislado del exterior y que solo se puede interactuar con él por unos canales muy específicos.
Salida
Se quiere que este sistema evolucione según nos interese. La salida es un parámetro que se puede medir desde fuera del sistema y para que sea útil, esta salida ha de estar ligada a nuestro objetivo
Estado
Considerando el sistema como una caja cerrada en la que no podemos mirar dentro, el estado es la información interna del sistema.
Acciones
Son las distintas formas de interactuar con el sistema. Representan las entradas al sistema.
Control
Son las técnicas de determinar las acciones necesarias para alterar el estado del sistema para que la salida sea la que nosotros deseamos.
Control Automático
Cualquier técnica de control que no requiera la supervisión directa de una persona.

Estas definiciones pueden ser algo durillas, así que voy a dar una serie de ejemplos para luego identificar las distintas partes.

La cisterna de un water
La cisterna es un sistema cerrado que almacena agua y que la libera cuando se pulsa un botón. Nuestro objetivo es maximizar la cantidad de agua de descarga sin que se rebose el depósito. Nuestra única acción de entrada es determinar el caudal de entrada del agua (máximo cuando la cisterna no está llena y ninguna entrada de agua si está llena). Por último, el estado o información del sistema es cómo de lleno está el depósito.

Este sistema es automático porque no es necesario abrir o cerrar el grifo del depósito cada vez que descargamos el mismo.

El riego de una maceta
Otro ejemplo hídrico. El estado en este sistema es la humedad de la tierra circundante a las raices. Las acciones es el hecho de regar cuando la tierra está seca y la salida u objetivo es una planta viva y frondosa.

Este es un sistema de control manual

un columpio
Tenemos nuestra variable de salida: "lo alto que llega", el estado es la información del sistema: la velocidad y aceleración del asiento. Y la única forma de interactuar es variando la distribución del peso sobre el columpio (el balancearse para adelante y atrás, modifica la posición del centro de gravedad del columpio y hace que este se mueva para equilibrar las fuerzas.
Distribuir contenido