La teoría de sistemas de control es una parte importante de los avances tecnológicos actuales. La teoría de sistemas de control y sus aplicaciones se utilizan en todo, desde máquinas simples como un inodoro hasta sistemas complejos como un automóvil eléctrico o incluso la estación espacial internacional. De hecho, los automóviles eléctricos se llaman «computadoras sobre ruedas» debido al papel crucial que desempeñan los controladores en su rendimiento.
Un sistema de control es básicamente una colección de mecanismos mecánicos y eléctricos que operan juntos para proporcionar una respuesta deseada. Un dron de cuatro rotores es un ejemplo de un sistema de control. Cada rotor se puede controlar de forma independiente, lo que permite un control preciso de la dirección.
Para lograr un vuelo estable, el dron debe equilibrar la fuerza hacia arriba generada por los propulsores y la fuerza hacia abajo de la gravedad. Además, el dron no debe girar, por lo que el par neto debe ser cero. Además de esto, las traducciones y las velocidades angulares en las tres direcciones también deben ser cero.
El controlador del dron recibe datos de varios sensores que miden la posición, la orientación y otros parámetros del dron. Este controlador utiliza esta información para ajustar los valores de fuerza de los propulsores y corregir cualquier desviación del vuelo estable.
El control de un dron durante una perturbación, como una ráfaga de viento, implica ajustar las fuerzas de los propulsores para contrarrestar el ángulo de inclinación. Esto se logra produciendo un par opuesto al ángulo de inclinación. Las velocidades de giro de las palas izquierda y derecha se ajustan para lograr esto.
El sistema de control del dron utiliza el análisis de fuerzas para determinar cómo deben variar las fuerzas de los propulsores en función del ángulo de inclinación y la velocidad angular. Esto se puede visualizar utilizando ecuaciones matemáticas y la transformada de Laplace para simplificar el proceso de resolución. El controlador del dron debe asegurarse de que el ángulo de inclinación y la velocidad angular sean cero en el punto de estabilización.
En resumen, la teoría de sistemas de control se utiliza para mantener un vuelo estable en un dron. El controlador recibe datos de los sensores y realiza los cálculos necesarios para ajustar las fuerzas de los propulsores y corregir cualquier desviación del vuelo estable. Este tipo de sistema se conoce como sistema de control de bucle cerrado. Los sistemas de control de bucle abierto, por otro lado, no utilizan retroalimentación y simplemente siguen un conjunto de instrucciones preestablecidas.
En definitiva, la teoría de sistemas de control ha sido una parte esencial de los avances tecnológicos a lo largo de la historia.
