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270 BCE
EL REGULADOR FLOTANTE
El hecho que motivó la aparición del primer sistema de control de la historia, fue la necesidad de la medida del tiempo. En el año 270 AC, los griegos ktesibios inventaron un regulador flotante para un reloj de agua. -
270 BCE
primera referencia de reguladores flotantes, de mano de los griegos.
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250 BCE
regulador flotante II
Tubo también otras aplicaciones. Por ejemplo, Philon de Bizancio, en el año 250 AC, lo empleó para mantener constante el nivel de aceite de una lámpara. -
1 CE
regulador flotante III
Durante el siglo I DC, los griegos desarrollaron diversos tipos de reguladores flotantes o parecidos para propositos como la mas curiosa, que se trataba de abrir automaticamente las puertas un templo, llevada a cabo por Heron de Alenjandría. -
Period: 800 to 1200
periodo de reguladores flotantes
Durante el año 800, y hasta el año 1200, siguieron desarrollándose reguladores flotantes de la mano de varios ingenieros árabes. Durante este período, el control realimentado de tipo "on/off ” comenzó
a desarrollarse. -
1100
Creación del sistema de control pseudorealimentado
Este sistema se desarrolló en China en el siglo XII, y se aplicó en problematica reacionadas a la navegación, se denominó "pseudorealimentado" ya que dicha realimentación implicaba la acción por parte del hombre, por lo que no puede hablarse de sistema de control “automático”. -
1258
Fin de los reguladores flotantes
Con la derrota de Baghdad en 1258 todos los avances en torno a este tipo de reguladores flotantes llegó a su fin, incluso la invención del relog mecánico hizo que estos quedaran desacreditados, hubiera sido hasta la revolución industrial que se vuelve a usar. -
LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL.
La llegada de la Revolución Industrial potenció la invención de varios invento incluyendo la maquina a vapor, y estos no podían regularse a mano de manera adecuada, entonces sugió la necesidad de introducir un control automático en ellos. Igualmente se inventaron gran variedad de reguladores flotantes, reguladores de temperatura, reguladores de presión y dispositivos para el control de la velocidad. -
REGULADORES DE TEMPERATURA
Cornelis Drebbel desarrolló un sistema de control automático de temperatura, impulsado por la idea de que un metal podría convertirse en oro si se mantenía a una temperatura constante y precisa durante largos períodos de tiempo. Además, utilizó este regulador de temperatura en una incubadora para criar pollos. -
Period: to
Reguladores de temperatura II
Los reguladores de temperatura fueron investigados por J. J. Becher en 1680, y alrededor de 1770 se sugirió su aplicación en hornos químicos, fundiciones de acero, fábricas de porcelana y el control de la temperatura en hospitales. Sin embargo, no fue hasta 1777 cuando Bonnemain desarrolló un regulador de temperatura adecuado para uso industrial. -
reguladores flotantes industriales.
Este tipo de regulacion empezó a ser necesaria en 1700, para la caldera de una máquina de vapor y en los sistemas de agua domésticos.Estos reguladores retomaron interés debido a la necesidad de mantener constante la presión del vapor en las máquinas de vapor. Esto llevó al desarrollo de varios reguladores de presión, como el de D.Papin en 1681,En 1799, R.Delap y M.Murria mejoraron estos diseños,y en 1803,Boulton y Watt combinaron un regulador de presión y uno flotante para las máquinas de vapor. -
Period: to
Teoria de sistemas.
La teoría de control se integró en el conocimiento humano al definirse el concepto de sistema como una entidad dinámica con entradas y salidas. Durante los siglos XVIII y XIX, estudios de A. Smith en economía, descubrimientos de C. R. Darwin y otros eventos políticos y sociales impactaron la consciencia humana. La Revolución Industrial aceleró el desarrollo social, facilitando el establecimiento de la "teoría general de sistemas" y permitiendo el avance de la teoría de control. -
La creacion fallida de la maquina a vapor.
T. Newcomen contruyó la primera maquina a vapor, la cual, sin embargo, era ineficiente ya que era regulada a mano, lo que la hacía inapropiada para el uso indutrial. -
control automatico de los molinos de viento
En 1750, Meikle se ocupó del control automático de los molinos de viento, su objetivo era dirigir las aspas principales del molino de manera que se optimizara el aprovechamiento de la energía eólica, la búsqueda de un medio para controlar la velocidad de rotación de un eje fue un problema caracteristico, asi que se inventó el regulador de bolas flotantes, el cual fue el mas prometedor, y se usó para medir la velocidad del molino en su momento. -
Maquina a vapor industrial
James Watt inventó una máquina a vapor controlada automáticamente y adecuada para funcionar en entornos industriales, marcando esta fecha el comienzo de la Revolución Industrial, la cual en realidad se marcó con el desarrollo de los molinos de viento y los hornos. -
Regulador de bolas flotantes
En realidad no fue el molino el que hizo que fuera famoso este regulador, sino que fue su adaptación a la maquina de vapor en los laboratorios de James Watt, alrededor de 1769, y se la renombró como regulador centrífugo. -
Nacimiento de la teoría de control.
Hasta la Revolución Industrial, el diseño de sistemas de control retroalimentados se llevaba a cabo mediante el llamado método de "prueba y error", por lo cual la intuicion era una muy buena herramienta. A mediados de 1800, se empezaron a usar las matemáticas para analizar la estabilidad de los sistemas, lo que dio origen a la teoría de control automático. Este avance ha llevado a denominar "prehistórico" al período anterior. -
Ecuaciones diferenciales.
En 1840, G. B. Airy creó un dispositivo de control para telescopios que compensaba la rotación de la Tierra, pero descubrió oscilaciones debido a un mal diseño. Esto lo llevó a usar ecuaciones diferenciales para estudiar la estabilidad de sistemas, desarrollando así la teoría con base en trabajos previos de Newton, Leibniz, Bernoulli, Riccati, Lagrange y Hamilton. -
La teoria de la estabilidad .
Los primeros análisis matemáticos de sistemas de control usaron ecuaciones diferenciales. En 1868, J. C. Maxwell estudió la estabilidad del regulador de bolas de Watt mediante la linealización de ecuaciones diferenciales y el análisis de la ecuación característica. Concluyó que el sistema era estable si las raíces de la ecuación tenían parte real negativa, estableciendo así la teoría de control. -
Teoria de la estabilidad II
En 1877, E. J. Routh desarrolló una técnica numérica para determinar la estabilidad de una ecuación característica.Aparte, en el mismo año, I. I. Vishnegradsky analizó la estabilidad de reguladores, estudios que A. B. Stodola utilizó en 1893 para estudiar la regulación de turbinas de agua, introduciendo el concepto de constante de tiempo del sistema. -
Acontecimientos claves en la teoria de control
-El trabajo de A. M. Lyapunov fue crucial para la teoría de control. En 1892, estudió la estabilidad usando ecuaciones diferenciales no lineales y un concepto generalizado de energía. Sin embargo, su importancia no se reconoció hasta 1960.
-Entre 1892 y 1898, el ingeniero británico O. Heaviside impulsó la teoría de control al inventar el cálculo operacional. Investigó el comportamiento transitorio de los sistemas e introdujo un concepto similar al de la función de transferencia. -
OPTIMALIDAD EN SISTEMAS NATURALES
Johann Bernoulli trató el Principio de Optimalidad con el problema del braquistocrono en 1696, resuelto por los hermanos Bernoulli y Newton, mostrando que la optimalidad es fundamental en sistemas naturales. Se investigaron varios principios, como el tiempo mínimo de Fermat y los trabajos de Hamilton y Euler. A principios del 1900, Einstein demostró que en el espacio-tiempo, la moción tiende a maximizar el tiempo. -
Análisis en el dominio de la frecuencia
A principios del siglo XX, se produjeron dos eventos significativos para la teoría de control: el avance del teléfono y las comunicaciones, y las guerras mundiales. -
Period: to
Las guerras mundiales.
Las mejoras en comunicaciones y transportes hicieron del mundo un lugar más pequeño, lo que llevó a tensiones y guerras mundiales. Durante las cuales el desarrollo de los sistemas de control realimentados se convirtió en una cuestión de supervivencia. Por lo cual en este periodo de tiempo hubo varios problemas militares. -
Period: to
Sistemas de comunicación.
En este sistema, era vital amplificar la señal de voz en largas distancias, pero los amplificadores también aumentaban el ruido, por lo que era crucial un diseño correcto. Black demostró en 1927 la utilidad de la realimentación negativa para reducir distorsiones. Nyquist desarrolló en 1932 la teoría de regeneración para diseñar amplificadores estables. En 1938, Bode investigó la respuesta en frecuencia y la estabilidad en lazo cerrado de sistemas usando conceptos como ganancia y margen de fase. -
Analisis estocástico.
A mediados de los 1940, N. Wiener y A.N. Kolmogorov introdujeron técnicas estocásticas en la teoría de control. Tras la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron herramientas de diseño y literatura clave. Con la era espacial, se volvió al uso de ecuaciones diferenciales y el estudio en el dominio del tiempo, abandonando las técnicas de frecuencia. -
CONTROL ÓPTIMO Y TEORÍA DE ESTIMACIÓN.
En 1958, Pontryagin creó el principio máximo para resolver problemas de control óptimo. En 1960, Kalman introdujo conceptos clave en la teoría de control, como el LQR y el filtro de Kalman, marcando el inicio de la era del control moderno. Kalman utilizó álgebra lineal y matrices para tratar sistemas complejos y formalizó la optimalidad en el control minimizando funciones cuadráticas. Su trabajo revolucionó la teoría de control al garantizar soluciones óptimas con ecuaciones matriciales únicas. -
TEORIA DE CONTROL NO LINEAL.
En la década de 1960, hubo avances significativos en la teoría de control no lineal en los Estados Unidos, impactando el diseño de controles para aeroplanos, procesos no lineales y robótica. Además, en esa época se dieron grandes avances en tecnología digital, lo que permitió resolver complicadas ecuaciones matriciales no lineales en el control moderno gracias a las computadoras. También se mencionan hitos importantes en la historia de las computadoras. -
Period: to
LA UNIÓN DEL CONTROL CLÁSICO Y MODERNO
La teoría de control moderna se desarrolló en 1960 para sistemas de control automáticos, a pesar de la falta de comprensión práctica. En 1970, se extendieron técnicas clásicas a sistemas multivariables, atraeron en la realimentación cuantitativa de I. Horowitz y han llevado a una nueva teoría de control. En 1981, algunos estudios realizados demostraron la importancia de las técnicas clásicas en el dominio de la frecuencia en
el diseño de sistemas de control moderno. -
Diseño en el dominio del tiempo para sistemas no lineales.
La teoría de control clásica, usando técnicas de frecuencia,fue efectiva para sistemas lineales y algunos no lineales, pero no para sistemas multivariables avanzados. La URSS avanzó en técnicas de tiempo,como el control de relevo y el criterio del círculo. El lanzamiento del Sputnik en 1957 impulsó el desarrollo de controles automáticos en EE.UU, volviendo a usar ecuaciones diferenciales. En 1960, Draper inventó un sistema de navegación inercial, promoviendo nuevos sensores y diseños de control. -
TEORIA DE CONTROL DIGITAL.
Los sistemas de control que se implementaban en ordenadores digitales necesitaban ser primeramente discretizados.
Nace, por tanto, la teoría de control digital. En Texas, la introducción de sistemas controlados por computadora en 1959 marcó un avance significativo en el control digital.En 1970,se estableció definitivamente la importancia del control digital de procesos, lo que llevó al desarrollo de software como ORACLS , MATRIXx , Easy5 y PC-Matlab.