¿Qué es un controlador adaptativo?

Un controlador adaptativo es aquel que evalúa continuamente su propio desempeño en la regulación de procesos industriales para lograr objetivos específicos, y se ajusta para lograr mejor estos objetivos. Un ejemplo sería un proceso de cocción de alimentos comercial en el que mantener una temperatura de cocción precisa es esencial para producir constantemente un producto de alta calidad. La variabilidad en el producto que se procesa, o en la planta de procesamiento en sí, frustra esta consistencia. Dicha variabilidad puede predecirse o no predecirse. Los sistemas de control adaptativo se han desarrollado para tratar con uno o ambos tipos.

Hay dos grupos de control de punto de ajuste, donde se compara el punto de ajuste, o el valor operativo deseado, y la variable de proceso, el valor real, lo que produce una decisión de salida. El primero es el control tradicional de encendido y apagado, como el que se usa en los termostatos domésticos, donde el calor está encendido o apagado. El segundo tipo es el control de aceleración, el mismo tipo utilizado para controlar la velocidad de un automóvil aplicando proporcionalmente más o menos potencia a través del acelerador. El control proporcional-integral-derivado (PID) o control de tres modos es el algoritmo más común utilizado por los controladores de proceso para ejecutar la acción de control de aceleración. Brevemente, un controlador PID proporciona una intervención inmediata, a largo plazo y anticipada para manipular un actuador de control, como un acelerador del motor, para hacer que la variable del proceso sea igual al punto de ajuste deseado y mantenerlo allí.

Si bien las primeras estrategias de controlador adaptativo se desarrollaron para los sistemas de piloto automático de aviación y los primeros vehículos espaciales, los usos más prolíficos del control adaptativo han sido en el ámbito del control de procesos industriales y en el transporte. Con el uso generalizado de microcomputadoras, el control adaptativo también ha llegado a los sistemas orientados al consumidor cotidiano. El control de crucero automotriz es un ejemplo de esto.

Los controles de crucero aumentan la aceleración PID con ajustes de ajuste de control adaptativo. Si un conductor ajusta el control de crucero a 60 mph (96.5 kph), el sistema detecta continuamente la velocidad real, la compara con el punto de ajuste de 60 mph (96.5 kph) y modula el acelerador para mantener la velocidad. Este sistema está diseñado para funcionar consistentemente en terreno llano.

Si el mismo automóvil estuviera remolcando un remolque, subiendo por una pendiente pronunciada o con un viento de frente rígido, el modelo PID requeriría una afinación más agresiva para permitirle proporcionar la misma capacidad de respuesta relativa a las condiciones cambiantes mientras se mantiene constante la velocidad de crucero real. La sección adaptativa del controlador detectará el cambio en la capacidad de respuesta y ajustará el ajuste PID agresivamente para mantener la velocidad constante. Esto es impredecible, ya que el ajuste se basa únicamente en la capacidad de respuesta del sistema.

Un controlador adaptativo de variabilidad prevista está preprogramado para cambiar su ajuste PID con una variable conocida. Por ejemplo, este tipo de controlador adaptativo podría usarse en un control de calentamiento en un proceso industrial que normalmente y de manera predecible se vuelve exotérmico en un punto durante su funcionamiento. Los controladores adaptativos ayudan a los sistemas industriales, de transporte y de consumo a hacer frente a la variabilidad en todas sus formas.