La historia de la humanidad se puede seguir en base al desarrollo de sus avances tecnológicos y científicos. Se puede considerar que entre los principales descubrimientos o inventos que han revolucionado la forma de vida del hombre están: la invención de la rueda, la construcción de la imprenta, la aparición de la máquina de vapor -que generó la Revolución Industrial-, la electrónica y sus aplicaciones en la informática y la aparición de la red de redes, Internet, como vehículo unificador en nuestra aldea global.

El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la ingeniería y la ciencia. El primer trabajo importante en control automático surge a finales del siglo XVIII, y fue el regulador de velocidad centrífugo de James Watt para el control de velocidad de una máquina de vapor. Cuando la máquina de vapor fue inventada y se dio inicio a la Revolución Industrial, se inició paralelamente la necesidad de crear un sistema de control para poder manipular los diferentes parámetros de esta máquina. Un ejemplo de esto fue el desarrollo del regulador de presión con el fin de controlar este parámetro en el sistema.

La influencia de la matemática en el surgimiento de la Teoría de Control

Robots “Spirit” y “Opportunity” en Marte.

Después de la Revolución Industrial, el diseño de sistemas de control realimentado estaba desarrollándose por medio de prueba y error junto con mucha intuición de la ingeniería. Era más un arte que una ciencia. En las matemáticas de mediados del siglo XIX, primero fue usado el análisis de la estabilidad de sistemas de control realimentado.

Como la matemática es la lengua formal de la teoría del control automático, se podría llamar al período anterior la prehistoria de la teoría del control.

Procesos industriales

A principios del siglo XX, hubo una necesidad industrial de instrumentos capaces de medir, grabar y controlar presiones, temperaturas y otras variables. Desde mediados de 1930, los controladores automáticos eran principalmente de tres tipos:

• Relé eléctrico con válvula operada por un solenoide que da una acción de on/off.

• Relé eléctrico con válvula operada por un motor: una acción proporcional de banda ancha.

• Relé neumático.

Se dieron grandes avances en conceptos y procesos de control, entre los cuales se pueden ofrecer algunos ejemplos:

• En 1922, Minorsky mostró que la estabilidad puede determinarse a partir de las ecuaciones diferenciales, y da a conocer lo valioso de un controlador PID (Proporcional Integral Derivativo). La función proporcional se conocía desde el comienzo del relé, pero la parte integral no se conoció hasta 1920 y la derivativa en 1930.

• Ivanoff fue una de las primeras personas en intentar desarrollar las bases teóricas que apoyarían el análisis y la síntesis de los controladores de temperatura.

• Nyquist, en 1932, diseñó un procedimiento simple para determinar la estabilidad en sistemas de lazo cerrado.

• C.E. Mason y G.A. Philbrick patentaron en 1934 un controlador que tiene, además de la acción proporcional, la acción integral. Este controlador fue capaz de eliminar el error permanente.

• En 1940.G Ziegler y N.B. Nichols ponen en el mercado el primer controlador PID: Fulscope modelo 100.

• En 1936 Ed S. Smith enfatizó en la importancia de usar controladores con parámetros ajustables. Antes de él, los parámetros en los controladores eran fijos.

El control automático a partir de 1950

Conforme las plantas modernas con muchas entradas y salidas se vuelven más y más complejas, la descripción de un sistema de control moderno requiere una gran cantidad de ecuaciones. La teoría de control clásica, que trata de los sistemas con una entrada y una salida, pierde su solidez ante sistemas con entradas y salidas múltiples.

El “Spirit” y “Opportunity” envían a la Tierra desde Marte claras fotos de su entorno y datos científicos, incluyendo su primer análisis de rocas marcianas.

Desde 1960, la teoría de control moderna se ha desarrollado para enfrentar la creciente complejidad de las plantas modernas y los requerimientos limitativos respecto a la precisión, el peso y el costo en aplicaciones espaciales e industriales.

Durante las décadas de 1960 y 1970, se investigaron a fondo el control óptimo, tanto de sistemas determi-nísticos como estocásticos, y el control adaptable, mediante el aprendizaje de sistemas complejos.

De 1980 hasta la fecha, los descubrimientos en la teoría de control moderna se centran en el control robusto, aparecen los transmisores inteligentes, y se aplica el Sistema Industrial Abierto, entre otros.

Aplicación moderna del control automático: Sistemas de control con robots

El robot es pensado para trabajar en tareas diversas de ayuda a los seres humanos. En el 2004, los exploradores marcianos "Spirit" y "Opportunity" son enviados por la NASA para realizar estudios de la topografía marciana, transmitir fotografías y realizar análisis geológicos. En su misión, ambos robots transmitieron información sobre la estructura geológica del planeta y sobre las con-diciones de su atmósfera.

Pero, lo que es más importante, constataron que en su pasado más remoto el planeta albergó agua que dejó su huella sobre la superficie estratificada y cubierta de minerales que, en la Tierra, sólo se forman en presencia del líquido. Gracias a la automatización, la electrónica y la transmisión de datos, el "Spirit" y "Opportunity" nos permiten investigar a Marte como en la Tierra.