Ingeniería de Control - Leonardo Natera timeline

Unos de los primeros sistemas realimentados de la historia son los dispensadores de vino. Se
basaba en el principio de los vasos comunicantes, y conseguía que el volumen de vino suministrado fuera
constante. Heron también construyó un Odómetro, instrumento que mide la distancia recorrida por un
vehículo. El sistema utilizado consistía en una transmisión que cada vez que daba una vuelta la rueda ﬁnal
caía una bola en un contenedor. Se debia contar el número de bolas para conocer la distancia.

Ktesibios, en el siglo III antes de Cristo diseña un reloj de agua, Clepsydra y un órgano que
funcionaba con agua. Las Clepsydras consistían en un mecanismo donde el nivel de un depósito de agua
subia con una velocidad constante. Un ﬂotador regulaba la entrada de agua a un depósito auxiliar de
manera que el nivel de este se mantenía constante y por lo tanto su caudal de salida al depósito principal.

Philon de Bizancio, construyo un sistema de regulación de nivel de una lámpara de aceite. Al
quemarse el aceite de la lámpara, el nivel del depósito de aceite baja haciendo que entre aire en otro
depósito de forma que éste suministra más aceite al depósito de la lámpara. Cuando se consume el aceite
del depósito de la base de la lampara entra aire en el depósito el cual evacua aceite. En el instante en que
el depósito se llene deja de entrar aire y deja de salir aceite.

La idea de que un reloj de agua pudiera realizar una función automática se le ocurre al ﬁlósofo
Platón. Los alumnos su academia tenían ciertas diﬁcultades para levantarse por la mañana, fuente de
discusiones todos los días. Platón diseña un sistema de alarma basado en una Clepsydra. En el vaso de la
Clepsydra se ubicó un ﬂotador encima del cual se depositan unas bolas. Durante la noche se llenaba el
vaso y al amanecer alcanzaba su máximo nivel y las bolas caian sobre un plato de cobre

Se realizó un sistema de control de un molino de harina, de forma que la cantidad de grano
suministrada al molino dependía de la fuerza del viento y la dureza del propio grano, el sistema funcionaba
en condiciones óptimas. El grano llegaba a la rueda de molienda a través de un alimentador con una
pendiente muy pequeña, de forma que el grano no se movía si el alimentador estaba en reposo.

Se presentan diversos sistemas de regulación de temperatura, entre ellos los aplicados en el
horno y la incubadora de Drebbel. Si la temperatura del horno sube se dilata el contenido de alcohol de
forma que se desplaza un juego de palancas que abre un oriﬁcio de salida de gases. En 1745, E. Lee
inventa un sistema que controla la orientación e inclinación de las aspas de los molinos de viento, de modo
que se aprovecha mejor la dirección del viento. Patentado como "Self-regulatin Wind Machine".

Diseñaron un regulador mecánico por medio de un sistema de palanca que regulaba la
cantidad de vapor suministrada por la caldera a la turbina de la máquina de vapor. Este invento fue
importante para el desarrollo histórico de la Regulación Automática, ya que incorpora el sensor y el
actuador en un único ingenio, sin disponer de un ampliﬁcador de potencia.

A lo largo del siglo se siguen desarrollando reguladores de temperatura, como el de Ure 1830,
y reguladores de velocidad para turbinas de agua diseñados por Woodward en 1870. Se usaba el
regulador centrífugo solo para accionar un embrague que controlaba la transmisión de potencia a la
admisión. En 1860 M.J. Farcot diseña un regulador centrifugo de alta sensibilidad suﬁciente para
comandar un pequeño cilindro de doble pistón que inyectaba vapor a una de las dos caras de otro cilindro
mayor.

Thomas Newcomen y Thomas Savery construyeron la primera máquina de vapor atmosférica
de pistón. Utilizaba un pistón de simple efecto: una de las caras del émbolo estaba expuesta a la presión
atmosférica y la otra cara era la pared deslizante de un cilindro. Se introducía vapor que hacía avanzar el
émbolo. Al ﬁnal del recorrido el cilindro se enfriaba por medio de un chorro de agua y por lo tanto el vapor
condensaba, este movimiento permitía elevar agua de una mina por medio de una bomba.

Al mismo tiempo que Watt se dedicaba a perfeccionar su regulador de bolas, Laplace y Fourier
desarrollaban los métodos de Transformación Matemática, tan utilizados y asumidos en la Ingeniería
Eléctrica y en la actual Ingeniería de Control. Cauchy (1789-1857), con su teoría de la variable compleja,
completo las bases matemáticas necesarias para la Ingeniería de Control. Pero hasta 75 años después de
la muerte de Cauchy, no surgió lo que se podría denominar la Teoría de Control.

Desde el punto de vista teórico, la Ingeniería de Control se empieza a consolidar cuando se
produce el traslado y aplicación de los conocimientos adquiridos en los problemas de ampliﬁcación de
señales a los problemas de control industrial. Estos estudios desembocan en la llamada Teoría Clásica de
Control, en la cual se utililizaban como herramientas matemáticas los métodos de Transformación de
Laplace y Fourier y la descripción externa de los sistemas.

El suceso que realmente marca época en el desarrollo de los métodos de respuesta enfrecuencia es la aparición de trabajo clásico de Nyquist sobre la estabilidad de ampliﬁcadores
realimentados. Nyquist presenta en este trabajo "Regeneration Theory" su celebre criterio de estabilidad.
Su investigación surge de los problemas que presentaba la atenuación y distorsión de la señal en la
telefonía a grandes distancias.

Hermann Orberth determina como elemento fundamental en la navegación espacial será la
precisión a la hora de maniobrar dado que las velocidades y las distancias implicadas son enormes. Las
mayores contribuciones al campo de la navegación espacial que posibilitaron que el hombre llegara a la
luna en 1969 se realizaron en la base alemana de Peenemünde situada en la isla de Usedom del mar
Báltico. A1 y A2, fueron destinadas principalmente al ensayo de sistemas de propulsión y control de
cohetes.

La Segunda Guerra Mundial supuso un gran impulso al desarrollo teórico y mucho más al
desarrollo práctico, dada la fuerte necesidad de sistemas de control que funcionarán como los servos de
los radares y el posicionamiento de cañones. La Segunda Guerra Mundial creó una necesidad urgente
para diseñar servomecanismos de altas prestaciones y condujo a grandes avances en la forma de
construir sistemas de control realimentados.

El matemático Wiener desarrolla la teoría estocástica clásica, la cual tuvo su inicio en el
estudio del problema de automatización de un cañón aéreo. Establece la relación entre estos ingenios
autogobernados y determinados procesos que suceden en los seres vivos. Todo ello, conduce a la
formulación de lo que se denominaría cibernética.

Los computadores desarrollando funciones de control de procesos son elementos que trabajan
por ciclos. No trabajan en tiempo continuo sino en tiempo discreto. El computador necesita un tiempo para
adquirir las entradas, calcular las acciones, y para volcar las acciones sobre el sistema, que consiste en un
proceso de conversión digital-analógico.

La Bell System había ﬁnalizado un enlace telefónico experimental entre New York y San
Francisco. Este enlace utilizó una línea aérea de cobre que pesaba 500 Kg/milla y fue cargado
inductivamente para tener una frecuencia de corte de 1000 Hz. H. Black de los laboratorios Bell propuso la
idea de un ampliﬁcador realimentado, en su trabajo "Stabilized Feedback Ampliﬁers" 1934. El
descubrimiento importante de Black fue que en un dispositivo ampliﬁcador podia reducir la distorción.

La teoría de control moderna esta basada en el concepto de estabilidad de Liapunov. Los
trabajos desarrollados por Lurie sobre servomecanismos de posicionamiento de torretas de tanques dieron
lugar al concepto de estabilidad absoluta, generalizada después por Popov con el concepto de
hiperestabilidad.Se han llegado a desarrollar métodos mecanizados de diseño en el dominio de la
frecuencia, equivalentes a métodos de diseño de variable de estado cuando la estructura del control es
coincidente.

Dentro de los avances que se han hecho hasta hoy el area de la salud cumple un papel
fundamental. Como los instrumentos y herramientas para analisis medicos, precesamiento de la
informacion, tratamientos, etc, el sector de la biotecnologia es un terreno de investigación muy fuerte.
Creaciones como los chips para ciegos, la interfaces conectadas al cerebro, las protesis, entre otras
herramientas que suplen las necesidades de personas con discapacidad.